CN111219779A - 一种公共建筑供热节能装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种公共建筑供热节能装置及其控制方法，该装置包括依次设置在热源到热用户的回水管上的第一阀门、第一电动阀、第一温度传感器和第二阀门、安装在热源到热用户的供水管和回水管之间的旁通管、依次设置在旁通管上的第三阀门、翻板式止逆阀、第一压力传感器、第二电动阀、第二压力传感器和第四阀门、以及分别与第一温度传感器、第一电动阀、第二电动阀、第一压力传感器和第二压力传感器连接的控制器。本发明通过控制器根据检测到的温度检测信号和设定的时间控制第一电动阀的启闭，从而实现对热水流量的智能控制，实现供热节能，还通过控制器根据检测到的压力检测信号控制第二调节阀的开度，保持供回水压差恒定不变。

Description

一种公共建筑供热节能装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及供热控制领域，具体涉及一种公共建筑供热节能装置及其控制方法。

背景技术

现有的供热方式下，在供给侧，供热管网的供热流量往往是恒流量调节，但在用户侧，供热负荷随着天气变化、日照强弱、用户调节而随时变化，存在一定的峰值变化，二者在运行方式上形成供需矛盾。例如公共建筑，特别是办公建筑，工作日每天下班无人时间十多个小时，周六周日休息日无人上班，春节等节假日无人上班，这些时间段都满负荷供热采暖，造成了大量的能耗浪费。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种公共建筑供热节能装置及其控制方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种公共建筑供热节能装置，包括依次设置在热源到热用户的回水管上的第一阀门、第一电动阀、第一温度传感器和第二阀门、安装在热源到热用户的供水管和回水管之间的旁通管、依次设置在所述旁通管上的第三阀门、翻板式止逆阀、第一压力传感器、第二电动阀、第二压力传感器和第四阀门、以及分别与所述第一温度传感器、第一电动阀、第二电动阀、第一压力传感器和第二压力传感器连接的控制器；

所述第一温度传感器用于检测回水管中热水的温度并将温度检测信号发送至控制器；

所述第一压力传感器和第二压力传感器分别用于检测第二电动阀入口和出口的旁通管中的压力并将压力检测信号发送至控制器；

所述控制器用于根据所述温度检测信号控制第一电动阀的启闭，还用于根据设定的关阀时间和上班时间控制所述第一电动阀的启闭，还用于根据接收到的压力检测信号控制第二电动阀的开度，保持供回水压差恒定不变。

本发明的有益效果是：可以通过控制器根据检测到的温度检测信号和设定的时间控制第一电动阀的启闭，从而实现对热水流量的智能控制，实现供热节能，还可以通过控制器根据检测到的压力检测信号控制第二调节阀的开度，保持供回水压差恒定不变。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述热源到所述旁通管之间的供水管上设置第二温度传感器，所述热用户到所述旁通管之间的回水管上设置第三温度传感器，所述热源到所述旁通管之间的回水管上设置第四温度传感器。

进一步，所述第三温度传感器到所述旁通管之间的回水管的长度不小于 3倍管径，所述第四温度传感器到所述旁通管之间的回水管的长度不小于5 倍管径。

进一步，所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器均设有保护套管，插深不少于1/3倍管径。

进一步，还包括热量表，所述热量表的出入口分别与所述第一电动阀的出入口通过管路连接。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种基于上述一种公共建筑供热节能装置的控制方法，包括：

第一温度控制器检测回水管中热水的温度并将温度检测信号发送至控制器；

第一压力传感器和第二压力传感器分别检测电动调节阀入口和出口的旁通管中的压力并将压力检测信号发送至控制器；

所述控制器根据所述温度检测信号控制第一电动阀的启闭，还根据设定的关阀时间和上班时间控制所述第一电动阀的启闭，还根据接收到的压力检测信号控制第二电动阀的开度，保持供回水压差恒定不变。

进一步，设第一温度传感器检测的温度值为Th，回水保护温度为S；

所述控制器根据所述温度检测信号控制第一电动阀的启闭，具体包括：

当Th＜S时，开启所述第一电动阀，每隔预设时间判断Th与S的差值是否大于设定值，若是则关闭所述第一电动阀，否则保持开启所述第一电动阀。

进一步，所述控制器根据设定的关阀时间和上班时间控制所述第一电动阀的启闭，具体包括：

当到达关阀时间时，控制器控制第一电动阀关闭；

当到达上班时间前预设时长时，控制器控制第一电动阀开启，并每隔预设时间判断Th的升温是否小于设定值，若是则关闭所述第一电动阀，否则保持所述第一电动阀开启。

进一步，设第一压力传感器检测的压力值为P1，第二压力传感器检测的压力值为P2，第一压差阈值为S1，第二压差阈值为S2，S1＜S2；

所述控制器根据接收到的压力检测信号控制第二电动阀的开度，具体包括：

当P1-P2＞S2时，所述控制器控制第二电动阀的阀门每隔预设时间T开启预设百分比大小；

当P1-P2＜S1时，所述控制器控制第二电动阀的阀门全关。

进一步，S1和S2的范围是1.0bar至5.0bar，调节精度0.1bar。

附图说明

图1和2为本发明实施例提供的一种公共建筑供热节能装置的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1和2为本发明实施例提供的一种公共建筑供热节能装置的结构图，该装置包括依次设置在热源到热用户的回水管上的第一阀门、第一电动阀、第一温度传感器和第二阀门、安装在热源到热用户的供水管和回水管之间的旁通管、依次设置在所述旁通管上的第三阀门、翻板式止逆阀、第一压力传感器、第二电动阀、第二压力传感器和第四阀门、以及分别与所述第一温度传感器、第一电动阀、第二电动阀、第一压力传感器和第二压力传感器连接的控制器；

具体的，如图1所示，第一阀门即图中的优质蝶阀或球阀A1，第二阀门即图中的优质蝶阀或球阀A2，第一电动阀为图中的电动蝶阀或球阀V，第一温度传感器为图中的温度传感器Th。

如图2所示，第三阀门即图中的硬密封蝶阀A1，第四阀门即图中的硬密封蝶阀A2，第二电动阀即图中的电动调节阀V，第一压力传感器即图中的压力传感器P1，第二压力传感器即图中的压力传感器P2。

所述第一温度传感器用于检测回水管中热水的温度并将温度检测信号发送至控制器；所述第一压力传感器和第二压力传感器分别用于检测第二电动阀入口和出口的旁通管中的压力并将压力检测信号发送至控制器；所述控制器用于根据所述温度检测信号控制第一电动阀的启闭，还用于根据设定的关阀时间和上班时间控制所述第一电动阀的启闭，还用于根据接收到的压力检测信号控制第二电动阀的开度，保持供回水压差恒定不变。

本发明实施例提供的一种公共建筑供热节能装置，可以通过控制器根据检测到的温度检测信号和设定的时间控制第一电动阀的启闭，从而实现对热水流量的智能控制，实现供热节能，还可以通过控制器根据检测到的压力检测信号控制第二调节阀的开度，保持供回水压差恒定不变。

可选地，在该实施例中，所述热源到所述旁通管之间的供水管上设置第二温度传感器，所述热用户到所述旁通管之间的回水管上设置第三温度传感器，所述热源到所述旁通管之间的回水管上设置第四温度传感器。

具体的，如图2所示，第二、三、四温度传感器分别为图中的温度传感器T1、T2、T3。

可选地，在该实施例中，所述第三温度传感器到所述旁通管之间的回水管的长度不小于3倍管径，所述第四温度传感器到所述旁通管之间的回水管的长度不小于5倍管径。

可选地，在该实施例中，所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器均设有保护套管，插深不少于1/3倍管径。

可选地，在该实施例中，还包括热量表，所述热量表的出入口分别与所述第一电动阀的出入口通过管路连接。

具体的，所述热量表用于结算采暖费用。

本发明还提供一种基于上述一种公共建筑供热节能装置的控制方法，包括：

S1、第一温度控制器检测回水管中热水的温度并将温度检测信号发送至控制器；

S2、第一压力传感器和第二压力传感器分别检测电动调节阀入口和出口的旁通管中的压力并将压力检测信号发送至控制器；

S3、所述控制器根据所述温度检测信号控制第一电动阀的启闭，还根据设定的关阀时间和上班时间控制所述第一电动阀的启闭，还根据接收到的压力检测信号控制第二电动阀的开度，保持供回水压差恒定不变。

可选地，在该实施例中，设第一温度传感器检测的温度值为Th，回水保护温度为S；

S3中的控制器根据所述温度检测信号控制第一电动阀的启闭，具体包括：

当Th＜S时，开启所述第一电动阀，每隔预设时间判断Th与S的差值是否大于设定值，若是则关闭所述第一电动阀，否则保持开启所述第一电动阀。

可选地，在该实施例中，S3中的控制器根据设定的关阀时间和上班时间控制所述第一电动阀的启闭，具体包括：

当到达关阀时间时，控制器控制第一电动阀关闭；

当到达上班时间前预设时长时，控制器控制第一电动阀开启，并每隔预设时间判断Th的升温是否小于设定值，若是则关闭所述第一电动阀，否则保持所述第一电动阀开启。

具体的，例如可以设置周一到周五的下班时间如晚6点到第二天早9点，还有周六周日以及节假日，自动按照时间切换到下班模式，按照回水温度控制电动阀开度。

如果用户安排临时加班，在程序设定的下班时间需要室温达标，可以随时变更设定为手动模式，临时撤销下班模式。

当装置切换到下班模式时，部分热水旁通短路回到回水管里，造成系统总回水升高温度，锅炉或者换热站出水温度跟着升高，控制系统起作用就关小热源，实现节能目的。因为供水温度没有升高或者降低，系统里的居民用户不会受到影响。

具体的，本装置既要实现公建下班节能，又不能节能太多了造成下班模式期间室温过低造成水管冻坏，特别是严冬期间要小心，还要小心公建的公厕很可能不关窗户，容易冻坏了管道。因此，在下班模式里，一定要保证室内系统依然有足够的循环流量，而且监测回水温度变化，及时调整旁通水量，防止室内(特别是边角房间和厕所)温度过低。

一方面我们需要在下班时间节能降温，另一方面我们必须保证用户上班时间室温已经升到舒适要求温度。因为室外温度随季节变化，要求升温提前量应有同步变化；还因为下班时间长短不一，周一刚刚经历两天的值班降温，需要的提前量较高，春节降温时间更长，节后上班更应该提前升温。升温过早就没有充分挖掘节能潜力，升温过晚则让用户刚上班时温度不舒适，且升温早晚不能通过计算寻找规律。通过本实施例可以自动判断升温提前量，保证用户上班时的室内温度及时达标。

可选地，在该实施例中，设第一压力传感器检测的压力值为P1，第二压力传感器检测的压力值为P2，第一压差阈值为S1，第二压差阈值为S2，S1 ＜S2；

S3中的控制器根据接收到的压力检测信号控制第二电动阀的开度，具体包括：

当P1-P2＞S2时，所述控制器控制第二电动阀的阀门每隔预设时间T开启预设百分比大小；

当P1-P2＜S1时，所述控制器控制第二电动阀的阀门全关。

其中，S1和S2的范围是1.0bar至5.0bar，调节精度0.1bar。

对流量的调节势必造成主管网供回水间压差波动，当用户侧降低流量时，供回水压差升高，通过的压差传感器控制旁通管中的电动阀开度，保持供回水压差恒定不变。此时一部分供水流量就旁通回到回水管道里，直接流回电厂。从电厂侧观察，系统流量不变，而回水温度有变化。

这个措施不影响双方供热结算，电厂和热力公司之间由热量表计量热量结算，虽然热力公司所用流量没有变化，但是温差有所变化，结算费用也会变化，不影响双方公平交易。

此外，由于不同地区、不同建筑的热惰性不同，散热器(地暖)配置不同，造成实际工况中升温降温速率不同，需要针对每个项目调整比例微分积分参数，需要使用者根据实际情况逐步摸索调试，满足使用要求。本设备控制对话窗中需要给出参数调整空间。因为每个现场实际情况差距大，而且热力公司和电厂的调度水平参差不齐，特别是双方配合存在沟通和技术困难，以及技术因素之外的困难，所以在本设备具体调控动作中，需要非常慎重控制调节幅度。基于这个考虑，本设备根据压差反馈控制电动阀门开度时的控制响应灵敏度(动作迟滞)、动作幅度比例、误差判断和处理等，需要给予操作者充分自主。本设备带有对话屏幕，可以现场设置灵敏度和比例带等参数，有助于使用者根据实际情况逐步摸索调试，满足使用要求。

各个公共建筑用热规律不同，例如商场(早十点到晚十点)、餐馆、体育馆、学校和办公建筑用热规律各个不同，需要在控制面板对话窗自主调整。

各个公共建筑所处地区不同，如焦作等地不必考虑夜间防冻问题，而张掖等地必须考虑夜间防冻问题。需要在控制面板上区别对待。

因为此位置关系重大，需要防止误操作或恶意操作，设备需要有保护隔离外壳，打开门操作时需要有视频记录，以便出现纠纷或者事故用来追责。

以往公共建筑在采暖季都是24小时连续供热，安装了本节能装置之后，用户需要一段时间去适应，如果用户不满意会影响到供热缴费。因此安装本设备需要先跟用户沟通约定，同时设备中定时采集参数并制表存储。

特别是全天最冷时段是早晨6-8点(最热时段是下午14点)，正是多数公建上班时间，容易出现室温争议和纠纷。本设备在务必保证升温达标的同时，还要记录供回水温度，以及采集样本室温数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种公共建筑供热节能装置，其特征在于，包括依次设置在热源到热用户的回水管上的第一阀门、第一电动阀、第一温度传感器和第二阀门、安装在热源到热用户的供水管和回水管之间的旁通管、依次设置在所述旁通管上的第三阀门、翻板式止逆阀、第一压力传感器、第二电动阀、第二压力传感器和第四阀门、以及分别与所述第一温度传感器、第一电动阀、第二电动阀、第一压力传感器和第二压力传感器连接的控制器；

所述第一温度传感器用于检测回水管中热水的温度并将温度检测信号发送至所述控制器；

所述第一压力传感器和第二压力传感器分别用于检测所述第二电动阀入口和出口的旁通管中的压力并将压力检测信号发送至所述控制器；

所述控制器用于根据所述温度检测信号控制第一电动阀的启闭，还用于根据设定的关阀时间和上班时间控制所述第一电动阀的启闭，还用于根据接收到的压力检测信号控制所述第二电动阀的开度，保持供回水压差恒定不变。

2.根据权利要求1所述的一种公共建筑供热节能装置，其特征在于，所述热源到所述旁通管之间的供水管上设置第二温度传感器，所述热用户到所述旁通管之间的回水管上设置第三温度传感器，所述热源到所述旁通管之间的回水管上设置第四温度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种公共建筑供热节能装置，其特征在于，所述第三温度传感器到所述旁通管之间的回水管的长度不小于3倍管径，所述第四温度传感器到所述旁通管之间的回水管的长度不小于5倍管径。

4.根据权利要求2所述的一种公共建筑供热节能装置，其特征在于，所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器均设有保护套管，插深不少于1/3倍管径。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种公共建筑供热节能装置，其特征在于，还包括热量表，所述热量表的出入口分别与所述第一电动阀的出入口通过管路连接。

6.一种基于权利要求1至5任一项所述的一种公共建筑供热节能装置的控制方法，其特征在于，包括：

第一温度传感器检测回水管中热水的温度并将温度检测信号发送至控制器；

第一压力传感器和第二压力传感器分别检测第二电动阀入口和出口的旁通管中的压力并将压力检测信号发送至控制器；

所述控制器根据所述温度检测信号控制第一电动阀的启闭，还根据设定的关阀时间和上班时间控制所述第一电动阀的启闭，还根据接收到的压力检测信号控制所述第二电动阀的开度，保持供回水压差恒定不变。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，设第一温度传感器检测的温度值为Th，回水保护温度为S；

所述控制器根据所述温度检测信号控制第一电动阀的启闭，具体包括：

当Th＜S时，开启所述第一电动阀，每隔预设时间判断Th与S的差值是否大于设定值，若是则关闭所述第一电动阀，否则保持开启所述第一电动阀。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述控制器根据设定的关阀时间和上班时间控制所述第一电动阀的启闭，具体包括：

当到达关阀时间时，控制器控制第一电动阀关闭；

当到达上班时间前预设时长时，控制器控制第一电动阀开启，并每隔预设时间判断Th的升温是否小于设定值，若是则关闭所述第一电动阀，否则保持所述第一电动阀开启。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，设第一压力传感器检测的压力值为P1，第二压力传感器检测的压力值为P2，第一压差阈值为S1，第二压差阈值为S2，S1＜S2；

所述控制器根据接收到的压力检测信号控制第二电动阀的开度，具体包括：

当P1-P2＞S2时，所述控制器控制第二电动阀的阀门每隔预设时间T开启预设百分比大小；

当P1-P2＜S1时，所述控制器控制第二电动阀的阀门全关。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，S1和S2的范围是1.0bar至5.0bar，调节精度0.1bar。

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