CN111174265A - 一种园区综合能源优化控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种园区综合能源优化控制方法，属于能源控制技术领域，该方法包括洗浴补水控制、洗浴加热循环控制、一次管网循环加热控制、采暖管网循环加热控制和采暖管网补水控制五种控制方法，把电热锅炉用作一体化洗浴热水供给系统和采暖系统的共用热源，通过设置的电磁阀、补水泵、循环泵、变频器，可以充分利用和发挥系统功能，同时还具备洗浴补水，采暖补水功能，当液位、压力低于极限值时，会发出警报，本发明较好地优化了园区综合能源控制系统，节省设备费用，节约能源。

Description

一种园区综合能源优化控制方法

技术领域

本发明涉及能源控制技术领域，尤其涉及一种园区综合能源优化控制方法。

背景技术

能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。目前，全球都处于能源紧缺的状态，在全球能源日益枯竭的今天，节能减排一直是国家工作的重中之重，节约能源对于中国的可持续发展具有非常重要的意义，其中园区是消耗能源的大户，作为公共区域，无论是教学园还是家属区，能否最大限度的利用能源，提高能源的利用率，成为许多单位极为关注的事情。另一方面，雾霾天气已成为城市污染的普遍现象，冬季尤为严重，其中燃煤供暖是最重要的污染源。北方城市冬季供热能力不足，供热以燃煤为主，清洁供热比例低，影响城市景观现象，所以在对园区的能源控制系统进行优化时，节能环保同样重要。现有的园区综合能源控制系统大多无法既满足最大限度利用能源完善系统功能，又能保护环境，减少空气污染。

申请号为CN105299733A的发明专利，公开了一种电热锅炉为共用热源组成的一体化采暖系统和热水供给系统，其虽然能够获得两套独立的热水系统分别进行采暖和生活用水供给，但是该专利具有以下不足：一是没有相对应的洗浴补水控制，采暖管网补水控制，只能进行热水的加热，功能不够完善化、系统化，没有对能源进行充分地利用；二是在进行热水加热供给时，没有对保温热水箱中的压力数值进行监测，功能不够安全化。

申请号为CN206958985U的实用新型专利，公开了一种节能燃煤取暖炉，其虽然能够快速取暖，节约能源，但是该专利并未满足环保要求，燃烧大量煤炭，严重污染了大气环境。相比于此专利，若是电热锅炉作为热源，具有以下优点：对环境没有污染、无三废排放、清洁无噪音、并且操作简单、维修方便、自动化程度高、常压运行、安全可靠、便于控制等优点。电热锅炉采用金属管状电加热器，来给水加热使电能直接转化为热能(产生热水或蒸汽)。不需要采用燃烧的方式将化学能转化为热能，也就不需要供应燃烧所需的空气和燃料，不会排放有害气体及灰渣，完全符合环保要求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种园区综合能源优化控制方法，该方法不仅能取暖，还可较好地提供洗浴热水，洗浴补水、采暖补水以及循环加热，既能优化现有园区综合能源控制系统，又节能环保。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种园区综合能源优化控制方法，该方法包括洗浴补水控制方法、洗浴加热循环控制方法、一次管网循环加热控制方法、采暖管网循环加热控制方法和采暖管网补水控制方法；

所述洗浴补水控制方法通过读取洗浴补水箱液位数值来控制洗浴循环泵启停和洗浴补水电磁阀开关实现洗浴补水控制，其过程如下：

由远程控制平台启动洗浴补水控制模块，该模块设置有洗浴补水箱的液位上下限值；读取洗浴补水箱的液位数值，若洗浴补水箱的液位数值低于上限值，启动洗浴补水循环泵，开启洗浴补水电磁阀，进行洗浴补水箱的补水，补水后再次读取补水箱液位数值，若补水箱液位数值高于上限值，将洗浴补水电磁阀关闭；若洗浴补水箱液位数值低于上限值，继续进行洗浴补水；若洗浴补水箱液位数值低于下限值，停止洗浴补水循环泵，关闭洗浴补水电磁阀，发出警报并等待系统复位。

所述洗浴加热循环控制方法通过读取保温热水箱温度数值、保温热水箱压力数值来控制洗浴循环泵启停和洗浴加热电磁阀开关实现洗浴加热循环控制及保温热水箱压力监控，其过程如下：

由远程控制平台启动洗浴加热循环控制模块，该模块设置有保温热水箱温度的上下限值和保温热水箱压力的上下限值和偏低值；读取保温热水箱温度数值，若温度高于设置的上限值，则停止洗浴循环泵，关闭洗浴加热电磁阀；若温度低于设置的下限值，则读取保温热水箱压力数值，若压力值低于设置的偏低值则开启洗浴加热电磁阀，启动洗浴循环泵；若压力值超过设置的上限值则停止洗浴加热循环泵，关闭洗浴加热电磁阀；若压力值低于设置的下限值则停止洗浴循环泵，发出警报并等待系统复位。

所述一次管网循环加热控制方法通过读取洗浴循环泵状态来控制一次加热泵启停，同时监测一次管网运行温度数值、直热炉运行状态、蓄热炉运行状态实现一次管网循环加热控制，其过程如下：

由远程控制平台启动一次管网循环加热控制模块，检测洗浴循环泵是否运行，若洗浴循环泵未运行，则停止一次加热泵，否则判断此时系统处于补水模式还是处于加热模式；若在加热模式下，则启动一次加热泵，否则停止一次加热泵；读取一次管网运行温度，读取直热炉、蓄热炉运行状态；将上述采样记录数据传送给远程控制平台，对数据进行实时监测，避免整个系统出现故障。

所述采暖管网循环加热控制方法通过读取进水温度数值、回水温度数值、蓄热炉的运行参数三个参数变量来控制采暖加热循环泵状态和供热管道阀门开度，进行采暖管网循环加热控制，其过程如下：

由远程控制平台启动采暖管网循环加热控制模块，该模块设置有节能程序；读取二次侧进水温度、回水温度和流量数值，计算用户侧实际热量消耗值；根据室外温度的平均值及供热系统的运行曲线图(具体曲线对应值，不同园区可以自行调整设定)，得到实际运行所要求供水温度的大小，并进行供水温度的再设定；根据所设定的温度，由节能程序来控制供热管道阀门开度和采暖管网循环加热泵的转速；并将采集的进水温度数值、回水温度数值、蓄热炉的运行参数传送给远程控制平台，对数据进行实时监测。

所述采暖管网补水控制方法通过读取进水压力数值和回水压力数值两个参数变量来控制采暖补水循环泵状态，进行采暖管网补水控制，其过程如下：

由远程控制平台启动采暖管网补水控制模块，安装于采暖管网回水管道处的压力变送器将测出的回水压力数值反馈到变频器内的控制器上，与压力给定值信号相比较，通过控制单元计算后输出信号给变频器，变频器再根据信号相应的升高或降低频率，并且自动输给采暖补水循环泵所需要的电压频率，改变采暖补水循环泵的转速，使补水量发生相应变化；并将采集的进水压力数值和回水压力数值两个参数变量传送给远程控制平台，对数据进行实时监测。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

(1)本发明把电热锅炉用作一体化洗浴热水供给系统和采暖系统的共用热源，通过设置的电磁阀、补水泵、循环泵、变频器，可以充分利用和发挥系统功能，同时还具备洗浴补水，采暖补水功能，当液位、压力低于极限值时，会发出警报，这种一体化结构设施较好地优化了园区综合能源控制系统，节省设备费用，节约能源；

(2)可以根据热水供应量的多少以及采暖面积的大小，来确定设置电热锅炉串联连接数量，每台电热锅炉都设置有自动控制器，自动控制用电，较好地节约资源；

(3)在系统中设置压力传感器监测压力、设置温度传感器监测温度，效率高，智能化，方便化，使用灵活方便，实用性强；

(4)电热锅炉不需要采用燃烧的方式将化学能转化为热能，也就不需要供应燃烧所需的空气和燃料，不会排放有害气体及灰渣，保护环境，减少大气污染。

附图说明

图1为本发明实施方式中园区综合能源控制系统结构图；

图2为本发明实施方式中园区综合能源控制系统拓扑图；

图3为本发明实施方式中洗浴补水控制方法流程图；

图4为本发明实施方式中洗浴加热循环控制方法流程图；

图5为本发明实施方式中一次管网循环加热控制方法流程图；

图6为本发明实施方式中采暖管网循环加热控制方法流程图；

图7为本发明实施方式中采暖管网补水控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例的园区综合能源控制系统结构图如图1所示，其拓扑图如图2所示，该控制系统结构包括电热锅炉、洗浴板换、采暖板换、保温热水箱、洗浴补水箱，所述电热锅炉通过循环管路分别与所述洗浴板换和采暖板换连通，在所述电热锅炉的回水管路上安装有一次加热泵B3-1和B3-2，一次补水泵B3-3，所述洗浴板换通过管路与所述保温热水箱相连通，所述保温热水箱通过管路分别与所述采暖板换、洗浴补水箱连通，所述保温热水箱与所述采暖板连接的管路中设置有洗浴循环泵B4-1和B4-2，在所述保温热水箱上设有与末端用水设备连接的热水供应管线，通常情况下，1#炉专用于采暖，2#和3#炉既用于采暖，又用于生活热水供应控制即洗浴系统，1#板换为生活热水板换，2#板换为采暖板换。

所述电热锅炉具有热效率高、无污染、能耗低的特点，由至少一台以上的电热锅炉串联组成，在电热锅炉罐体中装有电加热器，电加热器接有自动控制电路，电源经控制电路供电，由电转换的热全部供给水，既无热能损耗，又没有三废排放，没有污染，同时还具有安全可靠、维修方便、使用年限长、适用范围广的特点。

一种园区综合能源优化控制方法，该方法包括洗浴补水控制方法、洗浴加热循环控制方法、一次管网循环加热控制方法、采暖管网循环加热控制方法和采暖管网补水控制方法；

本实施例中洗浴补水控制部分的自来水流经冷水表储存在洗浴补水箱中，洗浴补水箱出水管连接至洗浴加热循环控制部分，分别通过电磁阀D4-1和D4-2控制连接至洗浴循环泵和保温热水箱，从而组成洗浴补水控制部分。该部分控制方法的流程如图3所示，其过程如下：

由远程控制平台启动洗浴补水控制模块，该模块设置有洗浴补水箱的液位上下限值；由压力传感器P5-1读取洗浴补水箱的压力数值，从而计算出洗浴补水箱的液位数值。若洗浴补水箱的液位数值低于上限值，启动洗浴补水循环泵B4-1，开启洗浴补水电磁阀D4-2及关闭D4-1，进行洗浴补水箱的补水，补水后再次读取补水箱液位数值，若补水箱液位数值高于上限值，将关闭洗浴补水电磁阀4-2及开启D4-1；若洗浴补水箱液位数值低于上限值，继续进行洗浴补水；若洗浴补水箱液位数值低于下限值，停止洗浴补水循环泵，关闭洗浴补水电磁阀，发出警报并等待系统复位。

本实施例中洗浴加热循环控制部分的2#炉和3#炉通过1#板换，换热后供洗浴热水用户，当1#板换发生故障时，通过阀门切换，将原用于采暖的2#板换，切换为生活热水用，同时切断取消2#板换采暖功能。1#板换连接至洗浴循环泵B4-1和B4-2，连接处设置压力表，洗浴循环泵用管路连接至保温热水箱，管路上设置有电磁阀D4-1和D4-2，保温热水箱中设置有温度传感器T5-1和压力传感器P5-1，分别用于测量保温热水箱中的温度和压力，从而组成洗浴加热循环控制部分。该部分控制方法的流程如图4所示，其过程如下：

由远程控制平台启动洗浴加热循环控制模块，该模块设置有保温热水箱温度的上下限值和保温热水箱压力的上下限值和偏低值；由温度传感器T5-1读取保温热水箱温度数值，若温度高于设置的上限值，则停止洗浴循环泵B4-1和B4-2，关闭洗浴加热电磁阀D4-1；若温度低于设置的下限值，则由压力传感器P5-1读取保温热水箱压力数值，若压力值低于设置的偏低值则开启洗浴加热电磁阀D4-1及关闭D4-2，启动洗浴循环泵；若压力值超过设置的上限值则停止洗浴加热循环泵B4-1和B4-2，关闭洗浴加热电磁阀D4-1；若压力值低于设置的下限值则停止洗浴循环泵B4-1和B4-2，发出警报并等待系统复位。

本实施例中一次管网循环加热控制部分的电热锅炉在与板换连接的出水管上设有温度传感器T3-1,回水管上设有一次加热泵B3-1和B3-2，以及一次补水泵B3-3，一次补水泵上连接有压力传感器P3-1，实时监测压力值，从而组成一次管网循环加热控制部分。该部分控制方法的流程如图5所示，其过程如下：

由远程控制平台启动一次管网循环加热控制模块，检测洗浴循环泵B4-1和B4-2是否运行，若洗浴循环泵未运行，则停止一次加热泵B3-1和B3-2，否则判断此时系统处于补水模式还是处于加热模式；若在加热模式下，则启动一次加热泵B3-1和B3-2，否则停止一次加热泵B3-1和B3-2；由温度传感器T3-1读取一次管网运行温度，读取直热炉、蓄热炉运行状态，包括：相电流、相电压、风机频率和炉内温度；将上述采样记录数据传送给远程控制平台，对数据进行实时监测，避免整个系统出现故障。

本实施例中采暖管网循环加热控制的蓄热炉出水管通过管路与分水器相连，其管路上分别设置有温度传感器T2-1、压力传感器P2-1。出水管上顺水流方向设有多个压力表、温度表、排气阀以及安全阀，分支环路供回水管上设置有铜制球阀等可关断阀门，蓄热炉回水管上安装有集水器，集水器前连接有过滤器以及稳压装置，设置过滤器的目的是为了防止杂质堵塞加热管，稳压装置的目的是为了防止水压受热胀冷缩影响压力浮动过大，稳压装置通过管路与采暖加热循环泵B2-1和B2-2相连，其管路上分别设置有压力传感器P2-2、温度传感器T2-2，水流先流经循环泵，再由回水口流入供热系统中。集分水器起到向各分路分配水流量的作用，集水器起到由各分路、环路汇集水流量的作用，分水器和集水器是为了便于连接各个水环路的并联管道而设置的，起到均压作用，以使流量分配均匀，从而组成采暖管网循环加热控制部分。该部分控制方法的流程如图6所示，其过程如下：

由远程控制平台启动采暖管网循环加热控制模块，该模块设置有节能程序；读取二次侧进水温度、回水温度和流量数值，计算用户侧实际热量消耗值；根据室外温度的平均值及园区供热系统的运行曲线图，得到实际运行所要求供水温度的大小，并进行供水温度的再设定；根据所设定的温度，由节能程序来控制供热管道阀门开度和采暖管网循环加热泵B2-1和B2-2的转速；并由温度传感器T2-1和温度传感器T2-2分别采集进水温度数值和回水温度数值、蓄热炉的运行参数传送给远程控制平台，对数据进行实时监测。

本实施例中采暖管网补水控制的自来水通过管路储存在软化水补水箱中，其管路上设有闸阀、冷水表、压力表，关闭闸阀，自来水流入补水箱中，软化补水箱通过管路与采暖补水泵B2-3和B2-4相连，其管路上安装有球阀。保持系统压力稳定，如果系统低于设定压力，定压补水装置补水泵运行，增加系统压力，如果压力到了系统定的压力时，补水泵停止运行，从而组成采暖网补水控制部分。该部分控制方法的流程如图7所示，其过程如下：

由远程控制平台启动采暖管网补水控制模块，安装于采暖管网回水管道处的压力传感器P2-2将测出的回水压力数值反馈到变频器内的控制器上，与压力设定值信号相比较，通过控制单元计算后若低于设定压力，输出信号给变频器，由变频器升高频率，并且自动输给采暖补水循环泵B2-3和B2-4所需要的电压频率，增加采暖补水循环泵B2-3和B2-4的转速，使补水量增加；如果回水管道处的压力传感器P2-2测出的回水压力数值达到了系统设定的压力时，补水循环泵B2-3和B2-4停止运行。并由压力传感器P2-1和P2-2分别采集进水压力数值和回水压力数值两个参数变量传送给远程控制平台，对数据进行实时监测。

Claims (6)

1.一种园区综合能源优化控制方法，其特征在于：包括洗浴补水控制方法、洗浴加热循环控制方法、一次管网循环加热控制方法、采暖管网循环加热控制方法和采暖管网补水控制方法；

所述洗浴补水控制方法通过读取洗浴补水箱液位数值来控制洗浴循环泵启停和洗浴补水电磁阀开关实现洗浴补水控制；

所述洗浴加热循环控制方法通过读取保温热水箱温度数值、保温热水箱压力数值来控制洗浴循环泵启停和洗浴加热电磁阀开关实现洗浴加热循环控制及保温热水箱压力监控；

所述一次管网循环加热控制方法通过读取洗浴循环泵状态来控制一次加热泵启停，同时监测一次管网运行温度数值、直热炉运行状态、蓄热炉运行状态实现一次管网循环加热控制；

所述采暖管网循环加热控制方法通过读取进水温度数值、回水温度数值、蓄热炉的运行参数三个参数变量来控制采暖加热循环泵状态和供热管道阀门开度，进行采暖管网循环加热控制；

所述采暖管网补水控制方法通过读取进水压力数值和回水压力数值两个参数变量来控制采暖补水循环泵状态，进行采暖管网补水控制。

2.根据权利要求1所述的一种园区综合能源优化控制方法，其特征在于：所述通过读取洗浴补水箱液位数值来控制洗浴循环泵启停和洗浴补水电磁阀开关的过程如下：

由远程控制平台启动洗浴补水控制模块，该模块设置有洗浴补水箱的液位上下限值；读取洗浴补水箱的液位数值，若洗浴补水箱的液位数值低于上限值，启动洗浴补水循环泵，开启洗浴补水电磁阀，进行洗浴补水箱的补水，补水后再次读取补水箱液位数值，若补水箱液位数值高于上限值，将洗浴补水电磁阀关闭；若洗浴补水箱液位数值低于上限值，继续进行洗浴补水；若洗浴补水箱液位数值低于下限值，停止洗浴补水循环泵，关闭洗浴补水电磁阀，发出警报并等待系统复位。

3.根据权利要求1所述的一种园区综合能源优化控制方法，其特征在于：所述通过读取保温热水箱温度数值、保温热水箱压力数值来控制洗浴循环泵启停和洗浴加热电磁阀开关的过程如下：

由远程控制平台启动洗浴加热循环控制模块，该模块设置有保温热水箱温度的上下限值和保温热水箱压力的上下限值和偏低值；读取保温热水箱温度数值，若温度高于设置的上限值，则停止洗浴循环泵，关闭洗浴加热电磁阀；若温度低于设置的下限值，则读取保温热水箱压力数值，若压力值低于设置的偏低值则开启洗浴加热电磁阀，启动洗浴循环泵；若压力值超过设置的上限值则停止洗浴加热循环泵，关闭洗浴加热电磁阀；若压力值低于设置的下限值则停止洗浴循环泵，发出警报并等待系统复位。

4.根据权利要求1所述的一种园区综合能源优化控制方法，其特征在于：所述通过读取洗浴循环泵状态来控制一次加热泵启停，同时监测一次管网运行温度数值、直热炉运行状态、蓄热炉运行状态的过程如下：

由远程控制平台启动一次管网循环加热控制模块，检测洗浴循环泵是否运行，若洗浴循环泵未运行，则停止一次加热泵，否则判断此时系统处于补水模式还是处于加热模式；若在加热模式下，则启动一次加热泵，否则停止一次加热泵；读取一次管网运行温度，读取直热炉、蓄热炉运行状态；将上述采样记录数据传送给远程控制平台，对数据进行实时监测，避免整个系统出现故障。

5.根据权利要求1所述的一种园区综合能源优化控制方法，其特征在于：所述通过读取进水温度数值、回水温度数值、蓄热炉的运行参数三个参数变量来控制采暖加热循环泵状态和供热管道阀门开度的过程如下：

由远程控制平台启动采暖管网循环加热控制模块，该模块设置有节能程序；读取二次侧进水温度、回水温度和流量数值，计算用户侧实际热量消耗值；根据室外温度的平均值及供热系统的运行曲线图，得到实际运行所要求供水温度的大小，并进行供水温度的再设定；根据所设定的温度，由节能程序来控制供热管道阀门开度和采暖管网循环加热泵的转速；并将采集的进水温度数值、回水温度数值、蓄热炉的运行参数传送给远程控制平台，对数据进行实时监测。

6.根据权利要求1所述的一种园区综合能源优化控制方法，其特征在于：所述通过读取进水压力数值和回水压力数值两个参数变量来控制采暖补水循环泵状态的过程如下：

由远程控制平台启动采暖管网补水控制模块，安装于采暖管网回水管道处的压力变送器将测出的回水压力数值反馈到变频器内的控制器上，与压力给定值信号相比较，通过控制单元计算后输出信号给变频器，变频器再根据信号相应的升高或降低频率，并且自动输给采暖补水循环泵所需要的电压频率，改变采暖补水循环泵的转速，使补水量发生相应变化；并将采集的进水压力数值和回水压力数值两个参数变量传送给远程控制平台，对数据进行实时监测。

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