CN113465018A - 一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统及方法 - Google Patents

一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统及方法，其控制系统包括蓄热体和换热器，蓄热体和换热器的进出风侧通过风管管路连通，换热器与热用户通过水管管路连通，所述蓄热体的进风侧设置有风机，所述换热器的供水侧设置有供水管温度传感器、热量表，所述换热器的回水侧设置有回水管温度传感器；其方法，包括以下步骤：读取供暖室内及室外的实时温度、计算室内外温差、计算调节系数、计算所需供水温度、调节一次侧供风量、判断实际供水温度是否满足要求、采集运行数据。本发明根据供暖室内外温度实时智能调控供暖热负荷，保证用户供暖需求，保证供暖室内恒定室温，最大程度上节约能源，减少资源浪费，降低运行成本。

Description

一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统及方法
技术领域
本发明属于供热控制技术领域，具体涉及一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统及方法。
背景技术
电热式固体储能供热系统是利用峰谷时段电价不同原理，谷电时段蓄热，将电能转化为热能；峰电时段放热，利用风机吹风与蓄热体进行换热，将高温风与换热器低温水进行热交换，达到供热目的。
但由于蓄热体蓄放热特性，随着一天内供热时长增加，蓄热体内储存热量逐渐减少，出风温度也会随之降低；对于换热器而言，换热器一次侧的入风温度并不稳定，则导致二次侧供水温度波动变化，严重影响供热效果。
于实际工程而言，工作人员通常通过供水或回水温度，凭借经验调节风机或水泵频率，一方面，准确性差，易造成能源浪费；另一方面，仅靠观察供水或回水反馈温度进行热量调节，使得供热系统温度调控的完成存在时间上的滞后，影响供热系统的供热效果。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统及方法。
本发明的技术方案是：一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统，包括蓄热体和换热器，所述蓄热体和换热器的进出风侧通过风管管路连通，所述换热器与热用户通过水管管路连通，所述蓄热体的进风侧设置有风机，所述换热器的供水侧设置有供水管温度传感器、热量表，所述换热器的回水侧设置有回水管温度传感器，所述供水管温度传感器、热量表、回水管温度传感器、风机均接入到控制器中。
所述控制器的温度采集端口还与测量室内温度的室内温度传感器以及测量室外温度的室外温度传感器相连。
所述风机设置在风管管路中，所述蓄热体与风机通过进风管连通，所述蓄热体与换热器通过风管连通。
所述水管管路中设置有循环水泵，所述换热器的回水管与循环水泵连接，供水管温度传感器、热量表安装在供水管上，回水管温度传感器安装在回水管上。
所述控制器接收供水管温度传感器、回水管温度传感器、室内温度传感器、室外温度传感器传送的温度信息以及热量表的热量信息。
所述风机为变频风机，控制器对风机进行启停和调速控制。
一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统的方法，包括以下步骤：
ⅰ.读取供暖室内及室外的实时温度
通过室内温度传感器、室外温度传感器，实时读取供暖室内及室外的温度，并进行存储；
ⅱ.计算室内外温差
计算室内外温差并与设计室内外温差比较，判断是否发生变化，如果温差发生变化，则执行步骤ⅲ；温差未发生变化，返回步骤ⅰ；
ⅲ.计算调节系数
根据热负荷计算公式，在设计初期应根据供暖低区所在城市的供暖室内及室外设计参数，可求得在设计室内供暖温度下的设计热负荷值；结合设计热负荷值及供暖期间的室内外温差可求得实时热负荷调节系数；
ⅳ.计算所需供水温度
根据调节系数计算实际所需热负荷，并利用实际所需热负荷可求得实际所需供水温度；
ⅴ.调节一次侧供风量
利用控制器调节一次侧风量，一次侧风量是由变频器根据控制器传输的控制信号逐级变频调节，控制风机风量大小；
ⅵ.判断实际供水温度是否满足要求
观察一段时间，判断判断实际供水温度是否满足要求，如果供水温度满足供暖要求，则进行步骤vii，否则，返回步骤ⅴ；
vii.采集运行数据
采集并存储运行数据，将运行数据以一个供暖季进行运行总结，根据运行情况对供热自动控制系统进行优化。
步骤ⅴ中，风机的变频器频率调节至满频率运行，供水温度仍不能满足要求时，则蓄热体内储热量不足，需进行补热。
步骤ⅵ中，供水温度的误差范围为±1℃。
步骤ⅵ中，供水温度的观察时间为1min。
本发明根据供暖室内外温度实时智能调控供暖热负荷，保证用户供暖需求，保证供暖室内恒定室温，最大程度上节约能源，减少资源浪费，降低运行成本。
本发明采用自动控制系统，仅通过采集供暖室内外温度并经控制器计算、处理即可自动调控供热系统，极大减少一般控制系统的操作步骤，降低系统运行调控的时滞性；同时通过远程监控可观察系统运行情况，可以减少操作人员，降低成本支出。
本发明供热系统中水系统运行方式是定流量、定回水温度，通过控制供水温度满足供热负荷，定流量是按照设计流量运行，可最大程度减少系统水力失调现象；设计方也可根据供暖地域气候条件，分时段定流量运行；或者采用调节一次侧风量为主，小范围调节二次侧流量为辅的供热运行方式。
附图说明
图1是本发明的连接示意图；
图2是本发明的方法流程图；
其中：
1控制器 2蓄热体
3风机 4换热器
5热量表 6供水管温度传感器
7回水管温度传感器 8循环水泵
9热用户 10室内温度传感器
11室外温度传感器。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1～2所示，一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统，包括蓄热体1和换热器4，所述蓄热体1和换热器4的进出风侧通过风管管路连通，所述换热器4与热用户9通过水管管路连通，所述蓄热体1的进风侧设置有风机3，所述换热器4的供水侧设置有供水管温度传感器6、热量表5，所述换热器4的回水侧设置有回水管温度传感器7，所述供水管温度传感器6、热量表5、回水管温度传感器7、风机3均接入到控制器1中。
所述控制器1的温度采集端口还与测量室内温度的室内温度传感器10以及测量室外温度的室外温度传感器11相连。
所述风机3设置在风管管路中，所述蓄热体2与风机3通过进风管连通，所述蓄热体2与换热器4通过风管连通。
所述水管管路中设置有循环水泵8，所述换热器4的回水管与循环水泵8连接，供水管温度传感器6、热量表5安装在供水管上，回水管温度传感器7安装在回水管上。
所述控制器1接收供水管温度传感器6、回水管温度传感器7、室内温度传感器10、室外温度传感器11传送的温度信息以及热量表5的热量信息。
所述风机3为变频风机，控制器1对风机3进行启停和调速控制。
一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统的方法，包括以下步骤：
ⅰ.读取供暖室内及室外的实时温度S1
通过室内温度传感器10、室外温度传感器11，实时读取供暖室内及室外的温度，并进行存储；
ⅱ.计算室内外温差S2
计算室内外温差并与设计室内外温差比较，判断是否发生变化，如果温差发生变化，则执行步骤ⅲ；温差未发生变化，返回步骤ⅰ；
ⅲ.计算调节系数S3
根据热负荷计算公式，在设计初期应根据供暖低区所在城市的供暖室内及室外设计参数，可求得在设计室内供暖温度下的设计热负荷值；结合设计热负荷值及供暖期间的室内外温差可求得实时热负荷调节系数；
ⅳ.计算所需供水温度S4
根据调节系数计算实际所需热负荷，并利用实际所需热负荷可求得实际所需供水温度；
ⅴ.调节一次侧供风量S5
利用控制器1调节一次侧风量，一次侧风量是由变频器根据控制器1传输的控制信号逐级变频调节，控制风机风量大小；
ⅵ.判断实际供水温度是否满足要求S6
观察一段时间，判断判断实际供水温度是否满足要求，如果供水温度满足供暖要求，则进行步骤vii，否则，返回步骤ⅴ；
vii.采集运行数据S7
采集并存储运行数据，将运行数据以一个供暖季进行运行总结，根据运行情况对供热自动控制系统进行优化。
步骤ⅴ中，风机3的变频器频率调节至满频率运行，供水温度仍不能满足要求时，则蓄热体2内储热量不足，需进行补热。
步骤ⅵ中，供水温度的误差范围为±1℃。
步骤ⅵ中，供水温度的观察时间为1min。
本实施例中，为保证测量数据的准确性，减少测量误差，所述供暖室内、外温度探点，即室内温度传感器10、室外温度传感器11应分别不少于三个，测量温度取平均值，进行记录。
室内测点安装位置应远离散热器，无遮挡；室外测点安装位置应通风良好，无其他物体遮挡，无阳光直射等。
又一实施例
一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统，包括蓄热体1和换热器4，所述蓄热体1和换热器4的进出风侧通过风管管路连通，所述换热器4与热用户9通过水管管路连通，所述蓄热体1的进风侧设置有风机3，所述换热器4的供水侧设置有供水管温度传感器6、热量表5，所述换热器4的回水侧设置有回水管温度传感器7，所述供水管温度传感器6、热量表5、回水管温度传感器7、风机3均接入到控制器1中。
所述控制器1的温度采集端口还与测量室内温度的室内温度传感器10以及测量室外温度的室外温度传感器11相连。
所述风机3设置在风管管路中，所述蓄热体2与风机3通过进风管连通，所述蓄热体2与换热器4通过风管连通。
所述水管管路中设置有循环水泵8，所述换热器4的回水管与循环水泵8连接，供水管温度传感器6、热量表5安装在供水管上，回水管温度传感器7安装在回水管上。
所述控制器1接收供水管温度传感器6、回水管温度传感器7、室内温度传感器10、室外温度传感器11传送的温度信息以及热量表5的热量信息。
所述风机3为变频风机，控制器1对风机3进行启停和调速控制。
一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统的方法，包括以下步骤：
ⅰ.读取供暖室内及室外的实时温度S1
通过室内温度传感器10、室外温度传感器11，实时读取取供暖室内及室外的温度，并进行存储；
ⅱ.计算室内外温差S2
计算室内外温差并与设计室内外温差比较，判断是否发生变化，如果温差发生变化，则执行步骤ⅲ；温差未发生变化，返回步骤ⅰ；
ⅲ.计算调节系数S3
根据热负荷计算公式，在设计初期应根据供暖低区所在城市的供暖室内及室外设计参数，可求得在设计室内供暖温度下的设计热负荷值；结合设计热负荷值及供暖期间的室内外温差可求得实时热负荷调节系数；
ⅳ.计算所需供水温度S4
根据调节系数计算实际所需热负荷，并利用实际所需热负荷可求得实际所需供水温度；
ⅴ.调节一次侧供风量S5
利用控制器1调节一次侧风量，一次侧风量是由变频器根据控制器1传输的控制信号逐级变频调节，控制风机风量大小；
ⅵ.判断实际供水温度是否满足要求S6
观察一段时间，判断判断实际供水温度是否满足要求，如果供水温度满足供暖要求，则进行步骤vii，否则，返回步骤ⅴ；
vii.采集运行数据S7
采集并存储运行数据，将运行数据以一个供暖季进行运行总结，根据运行情况对供热自动控制系统进行优化。
步骤ⅴ中，风机3的变频器频率调节至满频率运行，供水温度仍不能满足要求时，则蓄热体2内储热量不足，需进行补热。
步骤ⅵ中，供水温度的误差范围为±1℃。
步骤ⅵ中，供水温度的观察时间为1min。
步骤ⅲ中，实时热负荷调节系数按照以下公式计算：
Figure BDA0003132485810000081
其中，η——调节系数；
ΔT——实际室内外温差，℃；
ΔT′——设计室内外温差，℃。
步骤ⅳ中，实际热负荷按以下公式进行计算：Qn＝Qn′×η
其中，Qn——实际热负荷，KW；
Qn′——设计热负荷，KW；
根据实际所需热负荷可求得实际所需供水温度；
本发明设定流量调节是以定供水流量，定回水温度，变供水温度的方式进行，以此保证末端热用户的供暖需求，供水温度
Figure BDA0003132485810000082
其中，C——水的比热容，C＝4.2×103J/Kg·℃；
M——供水的质量流量，m3/h；
Tg——供水温度，℃；
Th——回水温度，℃。
所述控制器1还需辅助安全报警系统，以保证供热系统安全运行。
所述控制系统控制步骤处于固体蓄热机组放热阶段，每日供热系统初放热时，蓄热体2内储热充足，蓄热砖温可达700-800℃，此时风机3一般为较低频率即可满足用户采暖需求，随着供热时长的增加，蓄热体2内储热量逐渐减少，砖温逐渐降低，蓄热体出风温度也会随之降低，控制系统中经控制器1计算、处理，风机3频率也会逐级升高，加大风量，以此增加一次侧供热量，当风机频率满负荷运行，供热量依然无法满足采暖需求时，即表明蓄热体热量不足，需进行蓄热过程。
本发明根据供暖室内外温度实时智能调控供暖热负荷，保证用户供暖需求，保证供暖室内恒定室温，最大程度上节约能源，减少资源浪费，降低运行成本。
本发明采用自动控制系统，仅通过采集供暖室内外温度并经控制器计算、处理即可自动调控供热系统，极大减少一般控制系统的操作步骤，降低系统运行调控的时滞性；同时通过远程监控可观察系统运行情况，可以减少操作人员，降低成本支出。
本发明供热系统中水系统运行方式是定流量、定回水温度，通过控制供水温度满足供热负荷，定流量是按照设计流量运行，可最大程度减少系统水力失调现象；设计方也可根据供暖地域气候条件，分时段定流量运行；或者采用调节一次侧风量为主，小范围调节二次侧流量为辅的供热运行方式。

Claims (10)

1.一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统，包括蓄热体（1）和换热器（4），其特征在于：所述蓄热体（1）和换热器（4）的进出风侧通过风管管路连通，所述换热器（4）与热用户（9）通过水管管路连通，所述蓄热体（1）的进风侧设置有风机（3），所述换热器（4）的供水侧设置有供水管温度传感器（6）、热量表（5），所述换热器（4）的回水侧设置有回水管温度传感器（7），所述供水管温度传感器（6）、热量表（5）、回水管温度传感器（7）、风机（3）均接入到控制器（1）中。
2.根据权利要求1所述的一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统，其特征在于：所述控制器（1）的温度采集端口还与测量室内温度的室内温度传感器（10）以及测量室外温度的室外温度传感器（11）相连。
3.根据权利要求2所述的一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统，其特征在于：所述风机（3）设置在风管管路中，所述蓄热体（2）与风机（3）通过进风管连通，所述蓄热体（2）与换热器（4）通过风管连通。
4.根据权利要求3所述的一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统，其特征在于：所述水管管路中设置有循环水泵（8），所述换热器（4）的回水管与循环水泵（8）连接，供水管温度传感器（6）、热量表（5）安装在供水管上，回水管温度传感器（7）安装在回水管上。
5.根据权利要求4所述的一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统，其特征在于：所述控制器（1）接收供水管温度传感器（6）、回水管温度传感器（7）、室内温度传感器（10）、室外温度传感器（11）传送的温度信息以及热量表（5）的热量信息。
6.根据权利要求5所述的一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统，其特征在于：所述风机（3）为变频风机，控制器（1）对风机（3）进行启停和调速控制。
7.一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（ⅰ）读取供暖室内及室外的实时温度
通过室内温度传感器（10）、室外温度传感器（11），实时读取供暖室内及室外的温度，并进行存储；
（ⅱ）计算室内外温差
计算室内外温差并与设计室内外温差比较，判断是否发生变化，如果温差发生变化，则执行步骤（ⅲ）；温差未发生变化，返回步骤（ⅰ）；
（ⅲ）计算调节系数
根据热负荷计算公式，在设计初期应根据供暖低区所在城市的供暖室内及室外设计参数，可求得在设计室内供暖温度下的设计热负荷值；结合设计热负荷值及供暖期间的室内外温差可求得实时热负荷调节系数；
（ⅳ）计算所需供水温度
根据调节系数计算实际所需热负荷，并利用实际所需热负荷可求得实际所需供水温度；
（ⅴ）调节一次侧供风量
利用控制器（1）调节一次侧风量，一次侧风量是由变频器根据控制器（1）传输的控制信号逐级变频调节，控制风机风量大小；
（ⅵ）判断实际供水温度是否满足要求
观察一段时间，判断判断实际供水温度是否满足要求，如果供水温度满足供暖要求，则进行步骤（
Figure 404354DEST_PATH_IMAGE001
），否则，返回步骤（ⅴ）；
（
Figure 538139DEST_PATH_IMAGE001
）采集运行数据
采集并存储运行数据，将运行数据以一个供暖季进行运行总结，根据运行情况对供热自动控制系统进行优化。
8.根据权利要求7所述的一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统的方法，其特征在于：步骤（ⅴ）中，风机（3）的变频器频率调节至满频率运行，供水温度仍不能满足要求时，则蓄热体（2）内储热量不足，需进行补热。
9.根据权利要求7所述的一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统的方法，其特征在于：步骤（ⅵ）中供水温度的误差范围为±1℃。
10.根据权利要求7所述的一种保证固体蓄热供热系统供热量的实时控制系统的方法，其特征在于：步骤（ⅵ）中供水温度的观察时间为1min。
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