CN112727742B - 地暖系统水泵控制方法、控制装置及地暖系统 - Google Patents

地暖系统水泵控制方法、控制装置及地暖系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及地暖技术领域，尤其涉及一种地暖系统水泵控制方法、控制装置及地暖系统。该地暖系统水泵控制方法包括步骤：获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量；根据目标扬程、各单独额定流量和水泵扬程曲线，确定水泵的目标转速。该地暖系统水泵控制方法解决了现有技术中压差传感器出现故障时所带来的很难甚至无法保证压差保持在预定值，而影响地暖系统正常工作的技术问题。

Description

地暖系统水泵控制方法、控制装置及地暖系统
技术领域
本发明涉及地暖技术领域，具体而言，涉及一种地暖系统水泵控制方法、控制装置及地暖系统。
背景技术
地暖系统通常由为房间提供温水的水泵和多个地暖回路组成，各地暖回路通过房间内的温控器等对热动阀的开关状态进行控制，以实现各地暖回路的打开、关闭，地暖在运行过程中，需要各地暖回路压差保持预定值，以确保即使各热动阀开关状态组合随各房间负载变动而发生变化，流量也可保持预定值。
现有的地暖系统中，通常采用在地暖回路的出入口安装有压差传感器，通过调整水泵转速使压差保持预定值。由于设置了压差传感器才能实现对压差保持预定值的控制，当压差传感器出现故障时，则很难甚至无法保证压差保持在预定值，进而影响地暖系统的正常工作。
发明内容
本发明解决的问题是现有地暖系统中，当压差传感器出现故障时，很难甚至无法保证压差保持在预定值，进而影响地暖系统正常工作的技术问题。
为解决上述问题，本发明的第一目的提供一种地暖系统水泵控制方法，用于具有多个地暖回路的地暖系统，所述控制方法包括步骤：
获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量；
根据所述目标扬程、各所述单独额定流量和水泵扬程曲线，确定水泵的目标转速。
本发明中，获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量后，在水泵扬程曲线所在坐标系中，目标扬程和相应地暖回路的单独额定流量之和在该坐标系中的交点对应于相应的目标水泵扬程曲线，该目标水泵扬程曲线所对应的水泵转速即确定为水泵的目标转速。在实际运行过程中，只需将水泵速度控制于该目标转速，则地暖系统就可以在目标扬程下进行换热工作，而扬程直接反应了压差，故当扬程为确定值时，相应的固定压差也为确定值，进而无需专门设置压差传感器也可以实现地暖系统以固定压差正常工作，解决了现有技术中压差传感器出现故障时所带来的很难甚至无法保证压差保持在预定值，而影响地暖系统正常工作的技术问题；此外，由于没有设置压差传感器，故简化了地暖系统的结构，减少了成本。
进一步地，所述获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量的步骤中，包括：
获取水泵的第一扬程曲线和地暖系统的全开实际流量，根据所述第一扬程曲线与所述全开实际流量的交点，得到全开阻力曲线；所述第一扬程曲线为水泵以第一转速运行时相对应的水泵扬程曲线，所述全开实际流量为地暖系统中地暖回路的热动阀均开启时的实际流量；
获取所述地暖系统中地暖回路的热动阀均开启时的全开额定流量；
根据所述全开阻力曲线和所述全开额定流量的交点，确定水泵的目标扬程。
在确定目标扬程和各单独额定流量过程中，只需控制水泵以某一固定转速运行，然后在水泵特性曲线所在坐标系中，通过该固定转速所对应的实际流量、水泵扬程曲线即可得到相应的全开阻力曲线及各单开阻力曲线，并根据全开阻力曲线和全开额定流量来确定水泵的目标扬程。该步骤只需借助水泵特性曲线及流量计即可完成，与现有技术相比，结构及流程得到了简化，减少了对地暖系统的影响因素，进而能够更有利保证地暖系统的工作精确性及稳定性。
进一步地，所述获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量的步骤中，包括：
获取水泵的第一扬程曲线和地暖系统的各单独实际流量，根据第一扬程曲线与各单独实际流量的交点，得到各单独阻力曲线；所述第一扬程曲线为水泵以第一转速运行时相对应的水泵扬程曲线，所述单独实际流量为地暖系统中各地暖回路的热动阀单独开启时的实际流量；
根据各所述单独阻力曲线和所述目标扬程的交点，确定各地暖回路的单独额定流量。
在确定目标扬程和各单独额定流量过程中，只需控制水泵以某一固定转速运行，然后在水泵特性曲线所在坐标系中，通过该固定转速所对应的实际流量、水泵扬程曲线即可得到相应的全开阻力曲线及各单开阻力曲线，并根据全开阻力曲线和全开额定流量来确定水泵的目标扬程；根据目标扬程及各单开阻力曲线即可得到各地暖回路的单独额定流量。该步骤只需借助水泵特性曲线及流量计即可完成，与现有技术相比，结构及流程得到了简化，减少了对地暖系统的影响因素，进而能够更有利保证地暖系统的工作精确性及稳定性。
进一步地，所述根据所述目标扬程、所述单独额定流量和水泵扬程曲线，确定水泵的目标转速的步骤中，包括：
获取各地暖回路的热动阀的实际工作状态，根据各所述实际工作状态确定地暖系统的相应额定流量；
根据所述目标扬程和所述相应额定流量的交点，得到通过该交点的目标水泵扬程曲线，根据所述目标水泵扬程曲线确定水泵的目标转速。
在该步骤中，只需在水泵特性曲线所在坐标系中，根据地暖回路群中各地暖回路的热动阀的实际工作状态，打开或关闭，根据所有打开热动阀的地暖回路的单独额定流量之和，在该坐标系中，目标扬程和该单独额定流量之和的交点，通过该交点的水泵扬程曲线即为目标水泵扬程曲线，该目标水泵扬程曲线所对应的水泵转速即为水泵的目标转速。该步骤只需借助水泵特性曲线，与现有技术相比，结构及流程得到了简化，减少了对地暖系统的影响因素，进而能够更有利保证地暖系统的工作精确性及稳定性。
进一步地，所述水泵与所述地暖回路之间具有换热器或连接配管，所述控制方法还包括步骤：
对水泵的各扬程曲线进行修正。以此进一步保证地暖系统的工作精确性及稳定性。
本发明的第二目的提供一种地暖系统水泵控制装置，用于具有多个地暖回路的地暖系统，所述控制装置包括：
获取单元，用于获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量；
控制单元，用于根据所述目标扬程、各所述单独额定流量和水泵扬程曲线，确定水泵的目标转速。
该地暖系统水泵控制装置具有上述地暖系统水泵控制方法的所有优点，在此不再赘述。
本发明的第三目的提供一种地暖系统，包括：水泵、流量计、地暖回路和上述地暖系统水泵控制装置，所述地暖回路具有多个，所述水泵、所述流量计和所述地暖回路均依次串联连接，各所述地暖回路并联连接；
所述地暖系统水泵控制装置用于根据目标扬程和各单独额定流量，控制水泵的目标转速。该多联空调系统具有上述地暖系统水泵控制方法的所有优点，在此不再赘述。
进一步地，所述地暖回路为风机盘管或暖气片。具有取材广泛的优点。
进一步地，所述地暖系统还包括：
存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现控制地暖系统水泵的目标转速。具有上述地暖系统水泵控制方法的所有优点，在此不再赘述。
本发明的第四目的提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述地暖系统水泵控制方法。该计算机可读存储介质具有上述地暖系统水泵控制方法的所有优点，在此不再赘述。
附图说明
图1为现有技术中的地暖系统布局示意图；
图2为本发明实施例所提供的地暖系统的水泵控制方法的流程图；
图3为本发明实施例所提供的地暖系统布局示意图，其中，各热控阀均为打开状态；
图4为本发明实施例中，水泵转速N0时，全开流量测定值Qt、水泵扬程曲线L0和全开阻力曲线Rs的位置关系示意图；
图5为本发明实施例中，水泵转速N0时，全开额定流量Qs、目标扬程h和全开阻力曲线Rs的位置关系示意图；
图6本发明实施例所提供的地暖系统布局示意图，其中一个热控阀为打开状态，其他热控阀为关闭状态；
图7为本发明实施例中，水泵转速N0时，单独流量测定值Qt1、水泵扬程曲线L0和单开阻力曲线Rs1的位置关系示意图；
图8为本发明实施例中，水泵转速N0时，单独额定流量Qs1、目标扬程h和单开阻力曲线Rs1的位置关系示意图；
图9本发明实施例所提供的地暖系统布局示意图，其中两个热控阀为打开状态，其他热控阀为关闭状态；
图10为本发明实施例中，水泵转速Nx时，双开额定流量Qs1+Qs1和目标扬程h的位置关系示意图。
附图标记：
010-压差传感器；
100-水泵；200-流量计；300-地暖回路群；
310-第一地暖回路；320-第二地暖回路；330-第三地暖回路；
340-第一温控器；350-第二温控器；360-第三温控器；
370-第一热动阀；380-第二热动阀；390-第三热动阀。
其中，热动阀标识中为实体填充时，表示该热动阀为打开状态；热动阀表示中没有填充(空白)时，表示该热动阀为关闭状态。
具体实施方式
现有技术中，如图1所示，地暖系统包括变频水泵、流量计、压差传感器010和多个电路回路，利用压差传感器010实现定压差控制。地暖系统试运行过程中，在所有地暖回路的热动阀打开的状态下，调节水泵转速使流量传感器测定值与地暖回路的全开额定流量值相等，并将此时的压差传感器测定值作为水泵目标压差。通常运行过程中，无论各地暖回路开闭状态组合如何变化，调节变频水泵转速使压差传感器测定值一直同水泵目标压差相等，如此保证水泵目标压差为定值。当压差传感器出现故障时，则很难甚至无法保证该水泵目标压差为定值，进而影响地暖系统的正常工作。
本发明所提供的地暖系统的水泵控制方法、控制装置的地暖系统中，地暖系统包括水泵、流量计和多个地暖回路，取消了压差传感器。试运行过程中，在所有地暖回路全部打开的状态下，水泵以任意固定转速运行，将流量计测到的水泵流量和扬程曲线的交点连接而成的二次曲线定义为全开阻力曲线；根据全开阻力曲线与地暖回路的额定流量交点确定水泵目标扬程；在仅开一路地暖回路的状态下，水泵以任意固定转速运行，将流量计测到的水泵流量和扬程曲线的交点连接而成的二次曲线定义为该路地暖回路的单独阻力曲线；根据单独阻力曲线与水泵目标扬程的交点确定该路地暖回路的单独额定流量；按上述流程确定所有地暖回路的单独额定流量；通常运行过程中，根据地暖回路各单独额定流量之和及水泵目标扬程的交点所对应的在水泵扬程曲线，确定水泵转速。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本实施例提供一种地暖系统水泵控制方法，用于具有多个地暖回路的地暖系统，该地暖系统结构示意图如图3所示，该控制方法流程示意图如图2所示，包括步骤：
S202获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量；
该步骤包括如下步骤：
1)获取水泵的第一扬程曲线和地暖系统的全开实际流量，根据第一扬程曲线与全开实际流量的交点，得到全开阻力曲线；第一扬程曲线为水泵以第一转速运行时相对应的水泵扬程曲线，全开实际流量为地暖系统中地暖回路的热动阀均开启时的实际流量。
其中，第一转速可以为地暖试运行阶段时水泵的某一试运行转速，第一扬程曲线为水泵在该试运行转速情况下水泵扬程曲线，水泵扬程曲线可以通过水泵特性曲线直接得到，全开实际流量为水泵在该试运行转速情况下，将地暖回路群中的所有地暖回路均打开时所测得的测量值，可以通过流量计测得。
2)获取地暖系统中地暖回路的热动阀均开启时的全开额定流量。其中，该全开额定流量为已知流量值。
3)根据全开阻力曲线和全开额定流量的交点，确定水泵的目标扬程。在水泵特性曲线所在坐标系中，与全开阻力曲线和全开额定流量的交点相对应的扬程为水泵的目标扬程。
4)获取水泵的第一扬程曲线和地暖系统的各单独实际流量，根据第一扬程曲线与各单独实际流量的交点，得到各单独阻力曲线；第一扬程曲线为水泵以第一转速运行时相对应的水泵扬程曲线，单独实际流量为地暖系统中各地暖回路的热动阀单独开启时的实际流量。
在该步骤中，单独实际流量为单独打开某一地暖回路的热动阀时的实际流量，可以通过流量计测得。单独阻力曲线为单独打开某一地暖回路的热动阀时，在水泵特性曲线所在坐标系中，在水泵的相应试运行转速情况下，通过水泵扬程曲线与相应单独实际流量之间的交点的二次曲线。
5)根据各单独阻力曲线和目标扬程的交点，确定各地暖回路的单独额定流量。在该步骤中，水泵特性曲线所在坐标系中，相应暖气回路的单独阻力曲线与目标扬程的交点，该交点所对应的流量为该地暖回路的单独额定流量。
在确定目标扬程和各单独额定流量过程中，只需控制水泵以某一固定转速运行，然后在水泵特性曲线所在坐标系中，通过该固定转速所对应的实际流量、水泵扬程曲线即可得到相应的全开阻力曲线及各单开阻力曲线，并根据全开阻力曲线和全开额定流量来确定水泵的目标扬程；根据目标扬程及各单开阻力曲线即可得到各地暖回路的单独额定流量。该步骤只需借助水泵特性曲线及流量计即可完成，与现有技术相比，结构及流程得到了简化，减少了对地暖系统的影响因素，进而能够更有利保证地暖系统的工作精确性及稳定性。
S204根据目标扬程、各单独额定流量和水泵扬程曲线，确定水泵的目标转速。
该步骤包括如下步骤：
1)获取各地暖回路的热动阀的实际工作状态，根据各实际工作状态确定地暖系统的相应额定流量；
2)根据目标扬程和相应额定流量的交点，得到通过该交点的目标水泵扬程曲线，根据目标水泵扬程曲线确定水泵的目标转速。
在该步骤中，只需在水泵特性曲线所在坐标系中，根据地暖回路群中各地暖回路的热动阀的实际工作状态，打开或关闭，根据所有打开热动阀的地暖回路的单独额定流量之和，在该坐标系中，目标扬程和该单独额定流量之和的交点，通过该交点的水泵扬程曲线即为目标水泵扬程曲线，该目标水泵扬程曲线所对应的水泵转速即为水泵的目标转速。该步骤只需借助水泵特性曲线，与现有技术相比，结构及流程得到了简化，减少了对地暖系统的影响因素，进而能够更有利保证地暖系统的工作精确性及稳定性。
本发明实施例中，地暖系统中，水泵与地暖回路之间具有换热器或连接配管，控制方法还包括步骤：对水泵的各扬程曲线进行修正。以此进一步保证地暖系统的工作精确性及稳定性。
本发明实施例中，获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量后，在水泵扬程曲线所在坐标系中，目标扬程和相应地暖回路的单独额定流量之和在该坐标系中的交点对应于相应的水泵扬程曲线，该水泵扬程曲线所对应的水泵转速即确定为水泵的目标转速。在实际运行过程中，只需将水泵速度控制于该目标转速，则地暖系统就可以在目标扬程下进行换热工作，而扬程直接反应了压差，故当扬程为确定值时，相应的固定压差也为确定值，进而无需专门设置压差传感器也可以实现地暖系统以固定压差正常工作，解决了现有技术中压差传感器出现故障时所带来的很难甚至无法保证压差保持在预定值，而影响地暖系统正常工作的技术问题；此外，由于没有设置压差传感器，故简化了地暖系统的结构，减少了成本。
需要说明的是，在本发明实施例中，当水泵的目标扬程和地暖回路群中各地暖回路的单独额定流量为已知时，在确定水泵的目标转速时，即可直接利用该目标扬程和相应的单独额定流量值，此时也无需对流量进行测量。
为了更详细地对本发明进行解释说明，本发明实施例中，以地暖系统至少包括三个地暖回路为例，如图3-图10所示，具体步骤如下所示：
①试运行过程中，在所有地暖回路热动阀打开的状态下，如图3和图4所示，水泵以转速N0进行运行，将全开实际流量即流量测定值Qt与该转速N0下水泵扬程曲线L0的交点所得二次曲线定义为全开阻力曲线Rs。
②根据全开阻力曲线Rs与全开额定流量Qs的交点确定水泵目标扬程h，如图5所示。
③如图6和图7所示，单开第一地暖回路310的第一热动阀370的状态下，水泵100以固定转速N0运行，将单开流量测定值Qt1与转速N0下水泵扬程曲线L0的交点的二次曲线定义为第一地暖回路310的单独阻力曲线Rs1。
④如图8所示，根据单独阻力曲线L0和水泵目标扬程h的交点确定第一地暖回路310的单独额定流量Qs1。
⑤按上述流程确定地暖回路群300中其它各地暖回路的单独额定流量Qs2、Qs3、......
⑥通常运行过程中，如图9所示，将第一地暖回路310的第一热动阀370和第三地暖回路330的第三热动阀390均为打开状态，第二地暖回路320的第二热动阀380为关闭状态；确定第一地暖回路310和第三地暖回路330的单独额定流量之和Qs1+Qs3，在水泵扬程曲线坐标系中，如图10所示，流量值Qs1+Qs3与目标扬程h相交于水泵扬程曲线Lx，该水泵扬程曲线Lx相对应的水泵撰写Nx即为在同时满足该额定流量Qs1+Qs3和目标扬程h时所需要的水泵转速，换一种说法，在通常运行中，只需将水泵转速控制在Nx即可实现以固定的目标扬程h下工作。
综上所述，本发明实施例中，在水泵扬程曲线所在坐标系中，目标扬程和相应地暖回路的单独额定流量之和在该坐标系中的交点对应于相应的水泵扬程曲线，该水泵扬程曲线所对应的水泵转速即确定为水泵的目标转速。只需将水泵速度控制于该目标转速，则地暖系统就可以在目标扬程下进行换热工作。无需专门设置压差传感器，解决了现有技术中压差传感器出现故障时所带来的很难甚至无法保证压差保持在预定值，而影响地暖系统正常工作的技术问题。
本发明实施例还提供一种地暖系统水泵控制装置，用于具有多个地暖回路的地暖系统，该控制装置包括：
获取单元，用于获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量；
控制单元，用于根据目标扬程和各单独额定流量，确定水泵的目标转速。
该地暖系统水泵控制装置具有上述地暖系统水泵控制方法的所有优点，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的地暖系统，如图3、图6和图9所示，包括：水泵100、流量计200、地暖回路群300和上述地暖系统水泵控制装置，地暖回路群具有多个地暖回路，包括第一地暖回路310、第二地暖回路320、第三地暖回路330等，水泵100、流量计200和各地暖回路均依次串联连接，各地暖回路并联连接；其中，第一地暖回路310通过第一热动阀370连接于主管路，第一热动阀370通过第一温控器340控制，第二地暖回路320通过第二热动阀380连接于主管路，第二热动阀380通过第二温控器350控制，第三地暖回路330通过第三热动阀390连接于主管路，第三热动阀390通过第三温控器360控制；地暖系统水泵控制装置用于根据目标扬程h和各单独额定流量，控制水泵的目标转速。
本发明实施例中，具体的，地暖回路为风机盘管或暖气片，具有取材广泛的优点。
本发明实施例中，地暖系统还包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，计算机程序被处理器读取并运行时，实现控制地暖系统水泵的目标转速。
该地暖系统具有上述地暖系统水泵控制方法及控制装置的所有优点，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现上述地暖系统水泵控制方法。该计算机可读存储介质具有上述地暖系统水泵控制方法的所有优点，在此不再赘述。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种地暖系统水泵控制方法，其特征在于，用于具有多个地暖回路的地暖系统，所述控制方法包括步骤：
获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量；获取水泵的第一扬程曲线和地暖系统的全开实际流量，根据所述第一扬程曲线与所述全开实际流量的交点，得到全开阻力曲线；所述第一扬程曲线为水泵以第一转速运行时相对应的水泵扬程曲线，所述全开实际流量为地暖系统中地暖回路的热动阀均开启时的实际流量；
获取所述地暖系统中地暖回路的热动阀均开启时的全开额定流量；
根据所述全开阻力曲线和所述全开额定流量的交点，确定水泵的目标扬程；
根据所述目标扬程、各所述单独额定流量和水泵扬程曲线，确定水泵的目标转速。
2.如权利要求1所述的地暖系统水泵控制方法，其特征在于，
所述获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量的步骤中，包括：
获取水泵的第一扬程曲线和地暖系统的各单独实际流量，根据第一扬程曲线与各单独实际流量的交点，得到各单独阻力曲线；所述单独实际流量为地暖系统中各地暖回路的热动阀单独开启时的实际流量；
根据各所述单独阻力曲线和所述目标扬程的交点，确定各地暖回路的单独额定流量。
3.如权利要求2所述的地暖系统水泵控制方法，其特征在于，
所述根据所述目标扬程、所述单独额定流量和水泵扬程曲线，确定水泵的目标转速的步骤中，包括：
获取各地暖回路的热动阀的实际工作状态，根据各所述实际工作状态和所述单独额定流量确定地暖系统的相应额定流量，所述相应额定流量为处于打开状态的所述热动阀所在的各所述地暖回路的所述单独额定流量总和；
根据所述目标扬程和所述相应额定流量的交点，得到通过该交点的目标水泵扬程曲线，根据所述目标水泵扬程曲线确定水泵的目标转速。
4.如权利要求1-3任一项所述的地暖系统水泵控制方法，其特征在于，
所述水泵与所述地暖回路之间具有换热器或连接配管，所述控制方法还包括步骤：
对水泵的各扬程曲线进行修正。
5.一种地暖系统水泵控制装置，其特征在于，用于具有多个地暖回路的地暖系统，所述控制装置包括：
获取单元，用于获取目标扬程和各地暖回路的单独额定流量，并用于获取水泵的第一扬程曲线和地暖系统的全开实际流量，根据所述第一扬程曲线与所述全开实际流量的交点，得到全开阻力曲线；所述第一扬程曲线为水泵以第一转速运行时相对应的水泵扬程曲线，所述全开实际流量为地暖系统中地暖回路的热动阀均开启时的实际流量；并用于获取所述地暖系统中地暖回路的热动阀均开启时的全开额定流量；控制单元，用于根据所述全开阻力曲线和所述全开额定流量的交点，确定水泵的目标扬程；并用于根据所述目标扬程、各所述单独额定流量和水泵扬程曲线，确定水泵的目标转速。
6.一种地暖系统，其特征在于，包括：
水泵、流量计、地暖回路和权利要求5所述的地暖系统水泵控制装置，所述地暖回路具有多个，所述水泵、所述流量计和所述地暖回路均依次串联连接，各所述地暖回路并联连接；
所述地暖系统水泵控制装置用于根据目标扬程和各单独额定流量，控制水泵的目标转速。
7.如权利要求6所述的地暖系统，其特征在于，所述地暖回路为风机盘管或暖气片。
8.如权利要求6或7所述的地暖系统，其特征在于，所述地暖系统还包括：
存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现控制地暖系统水泵的目标转速。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器读取并运行时，实现如权利要求1-4任一项所述的地暖系统水泵控制方法。
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