CN113124443B - 一种地暖供热控制方法及装置、地暖供热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种地暖供热控制方法及装置、地暖供热装置。所述地暖供热控制方法包括：获取地暖房间的室内环境温度值TR和地板目标温度值TF；根据所述TR和所述TF计算得到热水目标温度值TWS；根据所述TWS控制热供给装置。解决了在地暖供热控制中地板温度控制精度差的问题。

Description

一种地暖供热控制方法及装置、地暖供热装置
技术领域
本发明涉及空调器控制技术领域，具体而言，涉及一种地暖供热装置、一种地暖供热控制方法和一种地暖供热控制装置。
背景技术
目前，地暖房间的舒适性与室内环境温度与地板温度具有很强的关联性。若地板温度过高，可能会有低温烫伤的风险；因此，需要精确的控制地板温度。
但是，直接测量地板得到地板温度的方法不太现实，故一般将地暖回路的回水端的温度作为地板温度的近似值。从而，可以将通过调节回水流量以控制地暖回路的回水端的温度的方式，作为间接控制地板温度的方式。
然而，现有的方式需在多路地暖回路的各个回水端设置温度传感器，并且，地板温度与回水端温度以及其他多条件均有一定关联性，所以仅通过回水端温度推定地板温度，会导致与实际地板温度存在很大的误差，致使地板温度控制的精度差。
发明内容
本发明解决了在地暖供热控制中地板温度控制精度差的问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种地暖供热控制方法，包括：获取地暖房间的室内环境温度值TR和地板目标温度值TF；根据所述TR和所述TF计算得到热水目标温度值TWS；根据所述TWS控制热供给装置。
与现有技术相比，采用该技术方案所达到的技术效果是：无需在回水端设置温度传感器，通过室内环境温度和地板目标温度推算出热水目标温度，从而控制热供给装置供给相应温度的热水，提高了地板温度控制的精度。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述TR和所述TF计算得到热水目标温度值TWS；包括：所述TWS＝TF+α*R*(TF-TR)+ΔTW/2；其中，所述α为地板热传导率，所述R为地板结构热阻，所述ΔTW为出入口温差。
在本发明的一个实施例中，所述地暖房间至少包括第一房间和第二房间；
所述获取地暖房间的室内环境温度值TR和地板目标温度值TF；包括：获取所述第一房间的室内环境温度值TR1和地板目标温度值TF1；获取所述第二房间的室内环境温度值TR2和地板目标温度值TF2。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述TR和所述TF计算得到热水目标温度值TWS；包括：根据所述TR1和所述TF1计算得到所述第一房间的热水目标温度值TWS1；根据所述TR2和所述TF2计算得到所述第二房间的热水目标温度值TWS2；将所述TWS1和所述TWS2中的较大者作为所述TWS。
在本发明的一个实施例中，所述地暖供热控制方法还包括：根据所述TWS1和所述TWS计算得到所述第一房间的阀门开关间隔DR1，并根据所述DR1控制所述第一房间的热动阀的开合；根据所述TWS2和所述TWS计算得到所述第二房间的阀门开关间隔DR2，并根据所述DR2控制所述第二房间的热动阀的开合。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述TWS1和所述TWS计算得到所述第一房间的阀门开关间隔DR1，并根据所述DR1控制所述第一房间的热动阀的开合；包括：根据公式DR1＝ΔTW1/(2*(TWS-TWS1)+ΔTW1)，计算得到所述DR1；在所述第一房间的热动阀的开关间隔周期INT1中，控制所述第一房间的热动阀的打开时长为INT1*DR1，控制所述第一房间的热动阀的关闭时长为INT1*(1-DR1)。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述TWS2和所述TWS计算得到所述第二房间的阀门开关间隔DR2，并根据所述DR2控制所述第二房间的热动阀的开合；包括：根据公式DR2＝ΔTW2/(2*(TWS-TWS2)+ΔTW2)，计算得到所述DR2；在所述第二房间的热动阀的开关间隔周期INT2中，控制所述第二房间的热动阀的打开时长为INT2*DR2，控制所述第二房间的热动阀的关闭时长为INT2*(1-DR2)。另一方面，本发明实施例还提供了一种地暖供热控制装置，温度模块，用于获取地暖房间的室内环境温度值TR和地板目标温度值TF；计算模块，用于根据所述TR和所述TF计算得到热水目标温度值TWS；控制模块，用于根据所述TWS控制热供给装置。
再一方面，本发明实施例还提供了一种地暖供热装置，包括存储有计算机程序的存储器和封装IC，所述计算机程序被所述封装IC读取并运行时，所述地暖供热装置实现如上任意一项实施例所述的地暖供热控制方法。
在本发明的一个实施例中，所述地暖供热装置为空调器。
综上所述，本申请上述各个实施例可以具有如下至少一个或多个优点或有益效果：i)无需在地暖回路的回水端设置温度传感器，可以实现精确控制地暖房间的地板温度；ii)结合地板热传导率、地板结构热阻以及地暖回路的出入口温差等多个关联条件，精确控制地板温度；iii)在一个热供给装置同时为多个地暖房间供热时，可以分别控制每个地暖房间的热动阀的开关间隔，实现对每个地暖房间的地板温度的精确控制。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的地暖供热装置100的一种结构示意图。
图2为图1所示地暖供热装置100执行的地暖供热控制方法的流程示意图。
图3为图2所示地暖供热控制方法中地暖房间20的热平衡模型的模块示意图。
图4为本发明第一实施例的提供的地暖供热装置100的另一结构示意图。
图5为图4所示地暖供热装置100执行的地暖供热控制方法的流程示意图。
图6为图5所示地暖供热控制方法中多个地暖房间的热平衡模型的模块示意图。
图7为本发明第二实施例提供的地暖供热控制装置200的模块示意图。
图8为本发明第三实施例提供的地暖供热装置300的模块示意图。
图9为本发明第四实施例提供的可读存储介质400的模块示意图。
附图标记说明：
100为地暖供热装置；10为热供给装置；20为地暖房间；21为第一房间；22为第二房间；23为第三房间；30为地暖回路；40为供热管道；50为回水管道；51为热动阀；60为线控器；61为温度传感器。
具体实施方式
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。
【第一实施例】
参见图1，其为本发明第一实施例提供的一种地暖供热装置的结构示意图。所述地暖供热装置100例如包括：热供给装置10以及与之连接的第一地暖组件。其中，所述第一地暖组件用于向地暖房间20供暖。
具体的，热供给装置10例如包括热水端和回水端；而所述第一地暖组件例如包括地暖回路30、热动阀51以及线控器60，线控器60内设有温度传感器61；地暖回路30和线控器60设于地暖房间20内。
其中，热供给装置10具有热水端和回水端，地暖回路30设有地暖供水端和地暖回水端。其中，所述热水端通过供热管道40连通至所述地暖供水端，而所述地暖回水端通过回水管道50连通至所述回水端。热动阀51设于回水管道50。
线控器60还与热供给装置10信号连接；线控器60可将温度传感器61采集的地暖房间20的室内环境温度值发送至热供给装置10。
该地暖供热装置100可以执行如图2所示的地暖供热控制方法，以精确控制地暖房间20的地板温度。具体的，该地暖供热控制方法例如包括：
S10，获取地暖房间的室内环境温度值TR和地板目标温度值TF。
例如通过温度传感器61获取地暖房间20的室内环境温度值TR，以及可以通过线控器60设定用户期望的地板目标温度值TF，当然，所述TF也可以是预设的温度值。
S20，根据所述TR和所述TF计算得到热水目标温度值TWS。
所述TWS为期望的地暖供水温度，也即为了使地板温度能够达到所述TF，所述地暖供水端接入的热水温度应该达到所述TWS；或者说热供给装置10应该向地暖房间20提供的热水的温度应该达到所述TWS。
S30，根据所述TWS控制热供给装置。
控制热供给装置10使得所述热水端输出的热水温度达到所述TWS，从而接入至地暖回路30中的热水温度同样达到所述TWS时，可以满足所述地板温度达到所述TF，也即满足用户的期望。实现精确调节地板温度的目的。
在热供给装置10向地暖房间20进行供热的过程中，地暖房间20的热平衡模型的结构可参见图3。其中，地板目标温度值TF与出入口温差ΔTW、地板热传导率α、地板结构热阻R以及室内环境温度值TR。
根据热平衡原理可知：(1/R)*(TWM-TF)＝α*(TF-TR) (1)
热水目标温度为TWS，据此可知：TWM＝TWS-ΔTW/2 (2)
根据公式(1)和公式(2)可推导得到：TWS＝TF+α*R*(TF-TR)+ΔTW/2 (3)
在公式(3)中，地板热传导率α和地板结构热阻R可根据地暖房间20所安装的地板得到相应的数值；所述TR和所述TF分别于步骤S10中得到；所述ΔTW可以为预设值。因此，可以根据公式(3)计算得到要使得地板温度达到所述TF时，所述TWS应该达到的温度值。
举例来说，地板结构的不同导致地板结构热阻R也不同，可以在0.1-0.3m2K/W之间设定所述R，根据地暖房间20的地板结构设置近似值即可。地板热传导率α可以设定为10.8W/m2K。根据地暖回路30的设计温度差设定出入口温度差ΔTW，可以在5-10K之间设定所述ΔTW。
例如设定所述R＝0.15m2K/W、所述α＝10.8W/m2K以及所述ΔTW＝5K；线控器60内置的温度传感器61检测的室内环境温度值TR＝20℃；设定地板目标温度值TF＝28℃。
根据公式(3)可知：TWS＝28+10.8*0.15*(28-20)+5/2＝43.5℃。此时，需要控制热供给装置10所供热水的温度达到43.5℃。如果检测到热供给装置10的所述热水端的出水温度小于43.5℃时，控制热供给装置10增加功率提高热水温度；如果检测到所述热水端的热水温度大于等于43.5℃时，控制热供给装置10降低功率或保持当前状态。
在一个实施例中，热供给装置10例如设有控制器，该控制器信号连接线控器60；因此，热供给装置10通过所述控制器执行上述地暖供热控制方法以实现对地暖房间20的地板温度的精确控制。例如热供给装置10可以是壁挂炉或者空调器。
参见图4，本发明第一实施例还提供了地暖供热装置100的另一结构示意图。与图1所示地暖供热装置的不同之处在于，该地暖供热装置100并列连接有多个地暖房间，分别为第一房间21、第二房间22以及第三房间23。当然，根据实际情况还可以连接更多的地暖房间。
第一房间21、第二房间22以及第三房间23分别设置独立的地暖组件，此处不再赘述。
而该地暖供热装置100可以执行如图5所示的地暖供热控制方法，以控制对第一房间21、第二房间22等多个地暖房间对各自的地板温度进行精确控制。该控制方法与如图2所示的控制方法的不同之处在于：
在步骤S10中，通过每个地暖房间设置的线控器，获取每个所述地暖房间的室内环境温度值TR和地板目标温度值TF。例如，获取到第一房间21的室内环境温度值为TR1和地板目标温度值为TF1，获取到获取第二房间22的室内环境温度值TR2和地板目标温度值TF2；以此类推，此处不再赘述。
在步骤S20中，根据公式(3)计算每个所述地暖房间的热水目标温度值TWS。例如第一房间21的热水目标温度值TWS1＝TF1+α1*R1*(TF1-TR1)+ΔTW1/2；其中，所述α1为第一房间21的地板热传导率，所述R1为第一房间21的地板结构热阻，所述ΔTW1为第一房间21的出入口温差。依次类推，可以分别计算得到第二房间22的热水目标温度值TWS2和第三房间23的热水目标温度值TWS3。比较所述TWS1、所述TWS2以及所述TWS3，将该最大值记为TWS。
在步骤S30中根据所述最大值TWS控制热供给装置10，使得热供给装置10所供热水的温度达到所述TWS。
此时，每个地暖房间的地暖回路所接入的热水的温度均为所述最大值，而每个地暖房间所设定的地板目标温度值TF以及地板结构等均有所差异。因此，需要控制每个所述地暖房间各自的热动阀的开合频次，以实现控制每个所述地暖房间的地板温度达到各自的地板目标温度值。
在热供给装置10向多个地暖房间同时进行供热的过程中，多个地暖房间的热平衡模型的结构可参见图6。
其中，对于第一房间21而言，其期望供给的热水温度为所述TWS1，而实际的接入第一房间21的热水的温度为所述TWS。因此，实际中温度值为TWS的热水在Δt2时长内向第一房间21提供的热量，与温度值为TWS1的热水在Δt1时长内可向第一房间21提供的热量相等。
具体的，水的密度设为ρkg/m3，水的比热设为c J/kg*K，第一房间21的热动阀控制的水流量设为F1 m3/s，热供给装置10提供至第一房间21的热水的温度为TWS时，第一房间21的回水温度设为TWR1。
据此可以得到：ρ*c*F1*ΔTW*Δt1＝ρ*c*F1*(TWS-TWR1)*Δt2 (4)
此外，还存在公式：TWM＝(TWS+TWR1)/2 (5)
结合公式(2)、(4)和(5)可以得到第一房间21的热动阀的阀门开关间隔，具体过程如下：
根据公式(2)可知第一房间21的热水目标温度TWM＝TWS1-ΔTW/2；联合公式(5)可知：(TWS+TWR1)/2＝TWS1-ΔTW/2；也即得到：TWR1＝2TWS1-TWS-ΔTW。根据公式(4)可知：DR1＝Δt2/Δt1＝ΔTW/(TWS-TWR1)。
最终得到：DR1＝Δt1/Δt2＝ΔTW/(2*(TWS-TWS1)+ΔTW) (6)
根据所述DR1控制第一房间21的热动阀进行开合动作。具体的，设定该热动阀的开关间隔周期设为INT1；在一个所述INT1的时长内控制该热动阀打开的时长为INT1*DR1，而控制该热动阀关闭的时长为INT1*(1-DR1)。
对于第二房间22、第三房间23以及其他地暖房间，控制过程相同，此处不再赘述。
举例来说，在步骤S20中分别计算得到第一房间21的热水目标温度值TWS1为35℃，第二房间22的热水目标温度值TWS2为45℃，第三房间23的热水目标温度值TWS3为40℃。
取该三者中的最大值45℃，控制热供给装置10提供至每个地暖房间的热水的温度均达到45℃。
设定第一房间21的出入口温差ΔTW为5K时，则根据公式(6)可以得到第一房间21的热动阀的阀门开关间隔DR1＝5/(2*(45-35)+5)，得到DR1为0.2。例如设定该热动阀的开关间隔INT1为1800s，则在一个开关间隔周期内控制热动阀打开的时长为360s，控制热动阀关闭的时长为1440s。
对于第二房间22和第三房间23按照同样的方式计算各自的阀门开关间隔DR2和DR3，并据此控制第二房间22的热动阀以及第三房间23的热动阀进行相应的动作，此处不再赘述。
【第二实施例】
参见图7，其为本发明第二实施例提供的一种地暖供热控制装置200的模块示意图。地暖供热控制装置200例如包括：温度模块210，用于获取地暖房间的室内环境温度值TR和地板目标温度值TF；计算模块220，用于根据所述TR和所述TF计算得到热水目标温度值TWS；控制模块230，用于根据所述TWS控制热供给装置。
在一个具体实施例中，该地暖供热控制装置200的温度模块210、计算模块220以及控制模块230配合实现上述第一实施例中如图2或图5所述的地暖供热控制方法，此处不再赘述。
【第三实施例】
参见图8，其为本发明的第三实施例提供的一种地暖供热装置300的模块示意图，所述地暖供热装置300例如包括封装IC320以及电连接封装IC320的存储器310，存储器310存储有计算机程序311，计算机程序311被封装IC320读取并运行时，地暖供热装置300实现上述第一实施例中如图2或图5所述的地暖供热控制方法。该地暖供热装置300例如是空调器或壁挂炉。
在一个具体实施例中，封装IC220例如是处理器芯片，该处理器芯片电连接存储器210，以读取并执行所述计算机程序。封装IC220还可以是封装电路板，所述电路板封装有可以读取并执行计算机程序211的处理器芯片；当然，所述电路板还可以封装存储器210。
另一方面，所述处理器芯片还可以设有如第二实施例所述的地暖供热控制装置200，所述处理器芯片可以通过地暖供热控制装置200实现上述第一实施例中如图2或图5所述的地暖供热控制方法，此处不再赘述。
【第四实施例】
参见图9，其为本发明的第四实施例提供的一种可读存储介质的结构示意图，可读存储介质400例如为非易失性存储器，其例如为：磁介质(如硬盘、软盘和磁带)，光介质(如CDROM盘和DVD)，磁光介质(如光盘)以及专门构造为用于存储和执行计算机可执行指令的硬件装置(如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。可读存储介质400上存储有计算机可执行指令410。可读存储介质400可由一个或多个处理器或处理装置来执行计算机可执行指令410，以使其所在的空调器、壁挂炉或其他地暖供热装置实施如第一实施例中如图2或图5所所述的地暖供热控制方法。
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 (7)

1.一种地暖供热控制方法，其特征在于，包括：
获取地暖房间的室内环境温度值TR和地板目标温度值TF；
根据所述TR和所述TF计算得到热水目标温度值TWS；
根据所述TWS控制热供给装置；
所述地 暖房间至少包括第一房间和第二房间；
所述获取地暖房间的室内环境温度值TR和地板目标温度值TF；包括：
获取所述第一房间的室内环境温度值TR1和地板目标温度值TF1；
获取所述第二房间的室内环境温度值TR2和地板目标温度值TF2；
所述根据所述TR和所述TF计算得到热水目标温度值TWS；包括：
根据所述TR1和所述TF1计算得到所述第一房间的热水目标温度值TWS1；
根据所述TR2和所述TF2计算得到所述第二房间的热水目标温度值TWS2；
将所述TWS1和所述TWS2中的较大者作为所述TWS；
根据所述TWS1和所述TWS计算得到所述第一房间的阀门开关间隔DR1，并根据所述DR1控制所述第一房间的热动阀的开合；
所述根据所述TWS1和所述TWS计算得到所述第一房间的阀门开关间隔DR1，并根据所述DR1控制所述第一房间的热动阀的开合；包括：
根据公式DR1＝ΔTW1/(2*(TWS-TWS1)+ΔTW1)，计算得到所述DR1；
在所述第一房间的热动阀的开关间隔周期INT1中，控制所述第一房间的热动阀的打开时长为INT1*DR1，控制所述第一房间的热动阀的关闭时长为INT1*(1-DR1)。
2.根据权利要求1所述的地暖供热控制方法，其特征在于，所述根据所述TR和所述TF计算得到热水目标温度值TWS；包括：
所述TWS＝TF+α*R*(TF-TR)+ΔTW/2；其中，所述α为地板热传导率，所述R为地板结构热阻，所述ΔTW为出入口温差。
3.根据权利要求1所述的地暖供热控制方法，其特征在于，还包括：
根据所述TWS2和所述TWS计算得到所述第二房间的阀门开关间隔DR2，并根据所述DR2控制所述第二房间的热动阀的开合。
4.根据权利要求3所述的地暖供热控制方法，其特征在于，
所述根据所述TWS2和所述TWS计算得到所述第二房间的阀门开关间隔DR2，并根据所述DR2控制所述第二房间的热动阀的开合；包括：
根据公式DR2＝ΔTW2/(2*(TWS-TWS2)+ΔTW2)，计算得到所述DR2；
在所述第二房间的热动阀的开关间隔周期INT2中，控制所述第二房间的热动阀的打开时长为INT2*DR2，控制所述第二房间的热动阀的关闭时长为INT2*(1-DR2)。
5.一种地暖供热控制装置，其特征在于，实现如权利要求1-4任意一项所述的地暖供热控制方法，包括：
温度模块，用于获取地暖房间的室内环境温度值TR和地板目标温度值TF；
计算模块，用于根据所述TR和所述TF计算得到热水目标温度值TWS；
控制模块，用于根据所述TWS控制热供给装置。
6.一种地暖供热装置，其特征在于，包括存储有计算机程序的存储器和封装IC，所述计算机程序被所述封装IC读取并运行时，所述地暖供热装置实现如权利要求1-4任意一项所述的地暖供热控制方法。
7.一种地暖供热装置，其特征在于，实现如权利要求1-4任意一项所述的地暖供热控制方法，所述地暖供热装置为空调器。
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