CN113606655B - 一种用于多能源供热水路多循环系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于多能源供热水路多循环系统的控制方法，系统包括实现水循环的管路，冷水管、外接热源、自加热储热水箱、三通阀、第一水流量采集器；三通阀分别连接冷水管、自加热储热水箱和外接热源；控制方法包括：根据管路长度及管径设定阈值流量Q_设；判定Q_设与Q_实的关系，若Q_实＜Q_设，则三通阀打开冷水管和自加热储热水箱的通路，关闭外接热源的通路。本发明能自动的根据用水季节的变化和用户需求的变化，自动控制不同热源的开关和循环管路的切换，在节约能源的同时，更精准的匹配热水的用水需求，实现不间断的零冷水功能。自动根据进水温度启动混水功能，使储热水箱的进水温度不至于太高，保护水路管路和三通阀等系统部件。

Description

一种用于多能源供热水路多循环系统的控制方法

技术领域

本发明涉及供热水路系统控制领域，尤其涉及一种用于多能源供热水路多循环系统的控制方法。

背景技术

现有的供热水路控制系统中，大部分供热热源唯一(单一的壁挂炉或太阳能热水器)，然后在管路系统中设置一个储热水箱用于存储经过热源加热的热水。此时的控制系统较为简单，仅需要根据用户的温度开启或关闭热源即可。

还有部分文献提供了一种具有双热源的供热系统，实现了根据系统不同的热水需求启动不同的热源，以节约能源和实现零冷水。当上述方案存在的缺点在于：进水口设置较多，需要将冷水进水口和回水进水口分开设置，并且，由于其控制程序仅包括出厂状态设置，并且其后不能更改，也就不能适应用水需求的季节性变化和不同用户的管路实际情况，当用水量变化较多或循环管路较长时，其不能自动的对水温进行调节以满足变化的需求。

另一些文献则提供了一种具有双循环的供热系统，实现了将零冷水或采暖用水，和生活用水分开，采用不同的循环管路以实现较为精准的需求匹配。当其同样存在以下问题：两个循环的管路彼此独立，特别是采暖用水需要循环管路，且管路长度一般较长，因此，单独设置循环管路会造成资源的浪费和成本的增加，并且无法用于老旧系统的改装升级。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种用于多能源供热水路多循环系统的控制方法，其系统采用同一套供水管路以实现热水的循环供给，并且能根据季节变化和管路系统的实际情况，自动调整热水的供应量。为了实现以上发明目的，本发明提供的技术方案为：

一种用于多能源供热水路多循环系统的控制方法，所述水路循环系统包括实现水循环的管路，所述水路循环系统还包括：

冷水管、外接热源、自加热储热水箱、三通阀、第一水流量采集器；所述三通阀分别连接冷水管、自加热储热水箱和外接热源；所述第一水流量采集器用于采集循环管路中的第一实时水流量Q_实；

所述控制方法包括：

根据所述管路长度及管径设定阈值流量Q_设；

判定所述Q_设与Q_实的关系，若Q_实＜Q_设，则所述三通阀打开冷水管和自加热储热水箱的通路，关闭外接热源的通路；

在一些较优的实施例中，所述水路循环系统还包括第一水温采集器，所述第一水温采集器用于采集自加热储热水箱中的第一实时水温T_实1；

所述控制方法还包括：

根据用户需求设定动态阈值水温T_设；根据使用季节和水路热水总需求量设定第一静态阈值水温T_固一；为所述T_固一附加第一补偿量，获得第二静态阈值水温T_固二；

若Q_实≥Q_设，则判定所述T_设与T_固一的关系；

若T_设≤T_固一，则判定所述T_实1与T_固二的关系；

若T_实1≤T_固二，则所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路。

在一些较优的实施例中，所述控制方法还包括：

根据使用季节和水路热水总需求量设定动态阈值流量Q_动设；为所述T_固一附加第二补偿量，获得第三静态阈值水温T_固三；

若T_实1>T_固二，则判定所述Q_动设与Q_实、T_实1与T_固三的关系，若Q_动设≤Q_实或T_实1≤T_固三，则所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路；否则，所述三通阀打开冷水管和自加热储热水箱的通路，关闭外接热源的通路。

在一些较优的实施例中，所述控制方法还包括：

根据所述动态阈值水温T_设与水路热水总需求量设定动态阈值补偿水温T_补；

若T_设>T_固一，则判定所述T_设与T_补的关系；

若T_设>T_补，则所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路。

在一些较优的实施例中，所述控制方法还包括：

若T_设≤T_补，则判定Q_动设与Q_实、T_实1与T_固一的关系，若Q_动设≤Q_实或T_实1≤T_固一，则所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路；否则，所述三通阀打开冷水管和自加热储热水箱的通路，关闭外接热源的通路。

在一些较优的实施例中，所述水路循环系统还包括第二水温采集器，所述第二水温采集器用于采集循环水进入所述自加热储热水箱中之前的水温T_实2；

所述控制方法还包括：当所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路后，判定所述T_实2与T_设的关系，若T_实2≤T_设，则所述三通阀保持原工作状态，否则同时打开自加热储热水箱与外接热源和冷水的通路。

有益效果

1、无需设立并行的供热用水管路和生活用水管路，通过设立简单的支路，在三通阀处实现水路的循环方式切换，从而降低整个供水系统的建设、使用成本，并且可以方便对老旧系统进行改装；

2、能自动的根据用水季节的变化和用户需求的变化，自动控制不同热源的开关和循环管路的切换，在节约能源的同时，更精准的匹配热水的用水需求，实现不间断的零冷水功能。

3、能自动根据进水温度启动混水功能，使储热水箱的进水温度不至于太高，从而保护直接受温度影响的水路管路和三通阀等系统部件。

附图说明

图1为本发明一种较优的实施例中的控制方法流程图；

图2为本发明另一种较优的实施例中的控制方法流程图；

图3为本发明另一种较优的实施例中的控制方法流程图；

图4为本发明另一种较优的实施例中的控制方法流程图；

图5为本发明另一种较优的实施例中的控制方法流程图；

图6为本发明一种较优的多能源供热水路多循环系统结构示意图；

图7为本发明另一种较优的多能源供热水路多循环系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种用于多能源供热水路多循环系统的控制方法，所述水路循环系统包括实现水循环的管路，还包括：

冷水管、外接热源、自加热储热水箱、三通阀、第一水流量采集器；所述三通阀分别连接冷水管、自加热储热水箱和外接热源；所述第一水流量采集器用于采集循环管路中的第一实时水流量Q_实。

其中，如图6所示，本实施例还提供了一种多能源供热水路多循环系统的具体组成示例，其中，所述水路循环系统包括实现水循环的管路是指构成完整水循环所包括的所有设备的整体，在本实施例中，具体包括：自加热储热水箱1、外接热源2、冷水管3、储热水箱进水管4、外接热源出水管5、热水管6、外接热源进水管7、三通阀8和回水管9；

所述冷水管3、储热水箱进水管4、三通阀8、自加热储热水箱1、热水管6和回水管9依次串联并闭环，构成用于水循环的第一加热循环管路；

所述冷水管3、外接热源进水管7、外接热源2、外接热源出水管5、三通阀8、自加热储热水箱1、热水管6和回水管9依次串联并闭环，构成用于水循环的第二加热循环管路；

其中，所述第一加热循环管路中的储热水箱进水管4，与所述第二加热循环管路中的外接热源进水管7、外接热源2、外接热源出水管5，为并联设置，通过控制所述三通阀8的工作状态切换构成用于水循环的加热循环管路。图中管路旁边的箭头方向标识了水循环的具体实现回路，其中，单箭头标识的是水在第一加热循环管路中的流向，双箭头标识的是水在第二加热循环管路中的流向。

在所述第一加热循环管路中，外接热源2不参与水加热循环，冷水管中的水经过储热水箱1的加热后提供整个系统的热水供应；当所述系统中的热水供应不足时，采用所述第二加热循环管路，此时，外接热源2参与水加热循环，冷水管中的水经过外接热源2加热后补充到所述自加热储热水箱1中，以提供整个系统中不足的热水供应量，此时所述自加热储热水箱1是否继续进行加热可以由本领域的技术人员根据现场的实际情况设定。

本发明可以将储热水箱1的进水端口全部集成到三通阀8中，以减少进水接头的数量，大大简化管路连接，从而降低安装要求，用户使用和安装更简单方便。

如图7所示，本实施例还提供了一种适用于在原有供水管道的基础上进行改造的供热系统。此时，只需要在末端用水点的热水管6与冷水管3之间加装一节回水管9，即可实现与前述实施例现同的效果。由此，本领域的技术人员应当理解，所述回水管9与所述冷水管3连接以实现闭环的连接位置设置并不影响本发明的功能实现，可由现场的实际情况确定其具体连接位置，既可以与冷水管3的初始段连接，也可以与冷水管3的末段连接，其具体结构不影响本发明的实现和效果，因此，本发明对此不作进一步的要求。

应当理解的是，所述多能源供热水路多循环系统的具体组成和构建方式不是本发明的重点，只要其包括多个供热热源，并且能实现多种水路的循环功能即可，本发明对此不作进一步的限定。后续说明中未明确给出管路实例的描述，均可参考本实施例中的管路构建和组成结构。

所述控制方法包括：

根据所述管路长度及管径设定阈值流量Q_设；

判定所述Q_设与Q_实的关系，若Q_实＜Q_设，则所述三通阀打开冷水管和自加热储热水箱的通路，关闭外接热源的通路。

应当理解的是，所述阈值流量Q_设可以包括瞬时流量和累计流量等参数，虽然它们的考察重点不同，但是由于其考察的均是系统用水量参数，因此本申请对此类参数的不作明确使用分类和要求，本领域技术人员可以根据实际需要单独设置其中一者或同时设置其中的多个参数。进一步的是，其设置方法为本领域的常规技术，本发明对此不再赘述。

进一步的是，当Q_实＜Q_设时，可以认定系统的热水用量必定小于自加热储热水箱所能提供的热水供应量，此时，无需外接热源补充额外的热水。可以知晓的是，此时Q_设的设置考虑了自加热储热水箱的供热能力。

实施例2

本实施例是在上述实施例1的基础上展开的，如图1所示，本实施例给出了一种当Q_实≥Q_设时的控制逻辑：

所述水路循环系统还包括第一水温采集器，所述第一水温采集器用于采集自加热储热水箱中的第一实时水温T_实1。在一些较优的实施例中，为了更精确的获得储热水箱中的水温，考虑到热水在上冷水在下的物理规律，将所述第一水温采集器设置在所述自加热储热水箱内胆外侧尽量靠近箱底的位置。

所述控制方法还包括：

根据用户需求设定动态阈值水温T_设；根据使用季节和水路热水总需求量设定第一静态阈值水温T_固一；为所述T_固一附加第一补偿量，获得第二静态阈值水温T_固二。其中，所述动态阈值水温T_设可以由用户根据自身喜好和需要的变化手动设定，也可以由系统根据用户的历史数据或相似度较高的其他用户数据来自动设定，本发明对其具体的设定方法不作进一步的限定。所述第一静态阈值水温T_固一是一个判断参数，其设定方法由本领域技术人员以实验或历史数据为基础，结合季节的变化规律和具体用户的用水需求总量进行设定。

应当理解的是，该判断参数的设定目的在于判断用户和系统的用水需求强弱程度，当T_设>T_固一时，可以认为用户和系统对高温度热水的需求较强，因此在后续的步骤中需要偏向于提高热水的供应量，反之则可以认为用户和系统对高温度热水的需求较弱，在后续的步骤中可以偏向于节约能源的低热水供应量工作模式。所述第一补偿量为本领域技术人员根据系统供热需求和经验数据设定的调整参数，其作用在于附加于T_固一从而得到第二静态阈值水温T_固二，以判断自加热储热水箱的供热能力是否满足此时的系统和用户的用水需求的判断参数。

若Q_实≥Q_设，则判定所述T_设与T_固一的关系；

若T_设≤T_固一，则判定所述T_实1与T_固二的关系；

若T_实1≤T_固二，则所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路。

其中，当Q_实≥Q_设时，可以初步认定系统的热水用量可能大于自加热储热水箱所能提供的热水供应量，此时，需要考虑是否接入外接热源以补充额外的热水。当T_设≤T_固一时，可以认定用户和系统对高温度热水的需求较弱，此时，还需要进一步的判断热水供应量是否满足需求。当T_实1≤T_固二时，可以认定，此时的自加热储热水箱供热能力已经无法满足系统和用户的用水需求，需要接入外接热源，以补充不足的热水供应量。

实施例3

本实施例是在上述实施例2的基础上展开的，如图2所示，本实施例给出了一种当T_实1>T_固二时的控制逻辑：

根据使用季节和水路热水总需求量设定动态阈值流量Q_动设；为所述T_固一附加第二补偿量，获得第三静态阈值水温T_固三。其中，所述动态阈值流量Q_动设是一个判断参数，其设定方法由本领域技术人员以实验或历史数据为基础，结合季节的变化规律和具体用户的用水需求总量进行设定。

应当理解的是，该判断参数的设定目的在于判断自加热储热水箱的热水供应量满足此时的系统和用户的热水需求量的能力，当Q_动设≤Q_实时，可以初步认为自加热储热水箱的热水供应量不足以满足此时的系统和用户的热水需求量，反之则认为可以满足。所述第二补偿量为本领域技术人员根据系统供热需求和经验数据设定的调整参数，其作用在于附加于T_固一从而得到第三静态阈值水温T_固三，以判断自加热储热水箱的供热能力是否满足此时的系统和用户的用水需求的判断参数。

若T_实1>T_固二，则判定所述Q_动设与Q_实、T_实1与T_固三的关系，若Q_动设≤Q_实或T_实1≤T_固三，则所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路；否则，所述三通阀打开冷水管和自加热储热水箱的通路，关闭外接热源的通路。

其中，当T_实1>T_固二时，可以认定，此时的自加热储热水箱供热能力可以满足系统和用户的用水需求，需要进一步的判断热水供应量是否满足需求。当Q_动设≤Q_实和T_实1≤T_固三均不成立时，此时可以确定此时的自加热储热水箱供热能力可以满足系统和用户的用水需求，不需要接入外接热源，否则，当上述两种关系中至少一种成立时，均应该接入外接热源。

实施例4

本实施例是在上述实施例2或3的基础上展开的，如图3所示，本实施例给出了一种当T_设>T_固一时的控制逻辑：

根据所述动态阈值水温T_设与水路热水总需求量设定动态阈值补偿水温T_补。其中，所述动态阈值补偿水温T_补是一个判断参数，其设定方法由本领域技术人员以实验或历史数据为基础，结合动态阈值水温T_设与水路热水总需求量进行设定。应当理解的是，该判断参数的设定目的在于判断此时的自加热储热水箱的热水供应量满足此时的系统和用户的热水需求量的能力。

若T_设>T_固一，则判定所述T_设与T_补的关系；

若T_设>T_补，则可认定此时自加热储热水箱的热水供应量不满足系统和用户的热水需求量，需要接入外接热源，因此所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路。

实施例5

本实施例是在上述实施例4的基础上展开的，如图4所示，本实施例给出了一种当T_设≤T_补时的控制逻辑：

若T_设≤T_补，则判定Q_动设与Q_实、T_实1与T_固一的关系，若Q_动设≤Q_实或T_实1≤T_固一，则所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路；否则，所述三通阀打开冷水管和自加热储热水箱的通路，关闭外接热源的通路。

其中，当T_设≤T_补时，可以认定，此时的自加热储热水箱供热能力可以满足系统和用户的用水需求，需要进一步的判断热水供应量是否满足需求。当Q_动设≤Q_实和T_实1≤T_固一均不成立时，此时可以确定此时的自加热储热水箱供热能力可以满足系统和用户的用水需求，不需要接入外接热源，否则，当上述两种关系中至少一种成立时，均应该接入外接热源。

实施例6

本实施例是在上述实施例1或5的基础上展开的，如图5所示，本实施例给出了一种根据进水温度判断是否启动混水功能的实施例：

所述水路循环系统还包括第二水温采集器，所述第二水温采集器用于采集循环水进入所述自加热储热水箱中之前的水温T_实2；

所述控制方法还包括：当所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路后，判定所述T_实2与T_设的关系，若T_实2≤T_设，则所述三通阀保持原工作状态，否则同时打开自加热储热水箱与外接热源和冷水的通路。

应当理解的是，所述外接热源提供的热水温度可能较高(当使用太阳能等外接热源时，其供热温度可能高大70-80度)，温度过高的热水可能会对直接受热的水路管路和三通阀等系统部件造成损坏。此时，控制三通阀同时打开的自加热储热水箱与外接热源和冷水的通路，可以利用使温度较低的冷水与温度较高的外接热源供水相混合，使通过三通阀进入自加热储热水箱的水温不至于过高，达到保护水路管路和三通阀等系统部件的作用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种用于多能源供热水路多循环系统的控制方法，其特征在于，所述用于多能源供热水路多循环系统包括：

冷水管、外接热源、自加热储热水箱、三通阀、回水管和第一水流量采集器；

所述三通阀分别连接冷水管、自加热储热水箱和外接热源；所述第一水流量采集器用于采集循环管路中的第一实时水流量

；

所述冷水管、三通阀、自加热储热水箱、和回水管依次串联并闭环，构成用于水循环的第一加热循环管路；

所述冷水管、外接热源、三通阀、自加热储热水箱、和回水管依次串联并闭环，构成用于水循环的第二加热循环管路；

所述控制方法包括：

根据所述管路长度及管径设定阈值流量

；

判定所述

与

的关系，若

，则所述三通阀打开冷水管和自加热储热水箱的通路，关闭外接热源的通路；

所述用于多能源供热水路多循环系统还包括第一水温采集器，所述第一水温采集器用于采集自加热储热水箱中的第一实时水温

；

所述控制方法还包括：

根据用户需求设定动态阈值水温

；根据使用季节和水路热水总需求量设定第一静态阈值水温

；为所述

附加第一补偿量，获得第二静态阈值水温

；

若

，则判定所述

与

的关系；

若

，则判定所述

与

的关系；

若

，则所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路。

2.如权利要求1所述的用于多能源供热水路多循环系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

根据使用季节和水路热水总需求量设定动态阈值流量

；为所述

附加第二补偿量，获得第三静态阈值水温

；

若

，则判定所述

与

、

与

的关系，若

，则所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路；否则，所述三通阀打开冷水管和自加热储热水箱的通路，关闭外接热源的通路。

3.如权利要求1或2所述的用于多能源供热水路多循环系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

根据所述动态阈值水温

与水路热水总需求量设定动态阈值补偿水温

；

若

，则判定所述

与

的关系；

若

，则所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路。

4.如权利要求3所述的用于多能源供热水路多循环系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

若

，则判定

与

、

与

的关系，若

，则所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路；否则，所述三通阀打开冷水管和自加热储热水箱的通路，关闭外接热源的通路。

5.如权利要求1或4所述的用于多能源供热水路多循环系统的控制方法，其特征在于，所述多能源供热水路多循环系统还包括第二水温采集器，所述第二水温采集器用于采集循环水进入所述自加热储热水箱中之前的水温

；

所述控制方法还包括：当所述三通阀打开自加热储热水箱和外接热源的通路，关闭冷水的通路后，判定所述

与

的关系，若

，则所述三通阀保持原工作状态，否则同时打开自加热储热水箱与外接热源和冷水的通路。

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