CN113790472A - 基于测控分离的多档多路电采暖温控装置以及温控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，包括铺设于房间内的多组加热负载、与多组所述加热负载一一对应的执行单元和与所述执行单元分离布置的温控器，多组所述加热负载均经所述执行单元与所述温控器相连，用于利用所述温控器经控制所述执行单元的启闭控制对应所述加热负载的通断，从而实现多挡设置。本发明采用上述结构的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，分离布置温控器和执行单元，避免了温控器受执行单元的温度影响，且通过设置多组加热负载和与多组加热负载一一对应的执行单元，实现了任一或者任意组合的执行单元开闭控制，从而实现了多档位控制。

Description

基于测控分离的多档多路电采暖温控装置以及温控方法

技术领域

本发明涉及一种电采暖技术，尤其涉及一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置以及温控方法。

背景技术

电采暖是将清洁的电能转换为热能的一种优质舒适环保的采暖方式。目前应用在电采暖上的温控器，通常都是86盒(接线盒)标准尺寸的壳体，测量环境温度的温度传感器与负载切换控制器件均在一个86盒壳体内，其内部负载切换控制器件一般为大功率继电器。如果单个房间内采暖功率需求超过继电器的额定功率，要么需要将温控器内的继电器换更大功率的，要么需要在同一个房间内使用多个温控器，将电采暖负载改成多个，分别接在不同的温控器上，各温控器单独进行控制。

其中，加大继电器功率的方法，因受接线盒壳体尺寸的限制，无法使用太大功率的继电器。且由于86盒尺寸空间有限，又多数安装在暗盒(埋在墙中)里，基本是一个密闭的狭小空间。又因大功率继电器吸合状态下发热量很大，在密闭狭小空间内会使整个温控器的温度急剧累积上升，温度传感器测量的温度值必然高于周边的环境温度了。即使温控器后壳有很多散热孔，但是安装到暗盒内后，温控器整个后壳都在86暗盒内，不能与外界有效通风散热。虽然有些温控器前壳也做了些散热孔，但是因为前壳很薄，并且前壳与后壳(继电器都是在后壳腔体内)之前有大面积PCB板和绝缘隔离板等诸多器件影响，通风效果十分有限。而受内部高温的影响，造成温度传感器测量不准，控制就没有可靠依据，进而控制也就没有合理性。且长期高温也给温控器的寿命带来严重影响，更是埋下了电气火灾的隐患。

通过使用多个温控器控制控制一个房间的方法，虽然解决了负载功率与继电器额定功率不足的矛盾，但是带来了控制上的分散独立问题及加热面积不均匀的用户体验问题。

但是即使这样，内部高温堆积问题也依然存在，继电器吸合状态下测温严重偏高带来的不确定性依然影响着控制效果，故急需一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置以及温控方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，分离布置温控器和执行单元，避免了温控器受执行单元的温度影响，且通过设置多组加热负载和与多组加热负载一一对应的执行单元，实现了任一或者任意组合的执行单元开闭控制，从而实现了多档位控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，包括铺设于房间内的多组加热负载、与多组所述加热负载一一对应的执行单元和与所述执行单元分离布置的温控器，多组所述加热负载均经所述执行单元与所述温控器相连，用于利用所述温控器经控制所述执行单元的启闭控制对应所述加热负载的通断，从而实现多挡设置。

优选的，所述温控器经直流信号线与多个所述执行单元并联。

优选的，所述温控器依次经对接端子和所述直流信号线与多个所述执行单元并联。

优选的，所述温控器经RS485信号线与多个所述执行单元依次串联。

优选的，多组所述加热负载由外向内依次铺设于房间内；

或者，多组所述加热负载并列铺设于房间内的待加热位置。

优选的，所述执行单元包括壳体、设置于所述壳体内部的继电器和电源，所述壳体前后两端均开设有散热孔。

优选的，所述加热负载为发热电缆、电热膜、电热瓷砖、电暖气片中的一种或者任意及其组合。

基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的温控方法，包括以下步骤：

S1、假定房间内布置有N组加热负载，对应的设置有N组执行单元，预设环境温度和档位温度并存储至温控器内；

S2、温控器采集房间内实际温度，对比实际温度和预设环境温度；

当两者差值大于第一档位温度时，温控器控制房间内N组执行单元均吸合，N组加热负载均接通，以第一档位运行；

当两者差值大于第二档位温度且小于第一档位温度时，温控器控制房间内N-1组执行单元吸合，与执行单元对应的N-1组加热负载接通，以第二档位运行；

当两者差值大于第三档位温度且小于第二档位温度时，温控器控制房间内N-2组执行单元吸合，与执行单元对应的N-2组加热负载接通，以第三档位运行；

以此类推，当两者差值大于第N档位温度且小于第N+1档位温度时，温控器控制房间内1组执行单元吸合，与执行单元对应的1组加热负载接通，以第N档位运行；

其中，第一档位温度、第二档位温度...第N档位温度、第N+1档位温度呈梯度减小。

优选的，本发明还包括步骤S3：

S31、设定回差温度、下限温升温度和上限温升温度；

S32、当实际温度达到预设环境温度后，温控器控制N组执行单元均释放，N组加热负载均断开，温度下降；

当下降的温度值达到回差温度时，温控器控制以第N档位运行；

若环境温度继续下降，则温控器控制以第N-1档位运行；

以此类推，直至实际温度开始上升，且上升温度位于下限温升温度与上限温升温度之间，则温控器控制以当前档位运行。

优选的，本发明还包括步骤S4：

S41、由高到低设定每个执行单元的优先级；

S42、当用户实际用电总功率超过额定功率时，计算额定功率与实际用电总功率的差值，温控器根据差值并按照优先级由低到高的顺序逐步关闭对应的执行单元，直至实际用电总功率不高于额定功率。

因此，本发明采用上述结构的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，分离布置温控器和执行单元，避免了温控器受执行单元的温度影响，且通过设置多组加热负载和与多组加热负载一一对应的执行单元，实现了任一或者任意组合的执行单元开闭控制，从而实现了多档位控制。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的结构框图；

图2为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的实施例一的加热负载布置图；

图3为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的实施例二的加热负载布置图；

图4为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的实施例三的执行单元接线图；

图5为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的实施例四的执行单元接线图；

图6为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的档位示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

图1为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的结构框图，如图1所示，本发明的结构包括铺设于房间内的多组加热负载、与多组所述加热负载一一对应的执行单元和与所述执行单元分离布置的温控器，多组所述加热负载均经所述执行单元与所述温控器相连，用于利用所述温控器经控制所述执行单元的启闭控制对应所述加热负载的通断，从而实现多挡设置。优选的，所述执行单元包括壳体、设置于所述壳体内部的继电器和电源，所述壳体前后两端均开设有散热孔。优选的，所述加热负载为发热电缆、电热膜、电热瓷砖、电暖气片中的一种或者任意及其组合，需要说明的是上述仅限于对加热负载的举例说明，不应理解为对加热负载的限定。其中，温控器是测量运算部分，负责检测环境温度(通常是某房间的室内温度)，然后与预设值进行比较运算，并向执行器发出负载通电或负载断电的指令。虽然温控器也是86盒壳体，但是由于内部没有大功率继电器，上述因大功率继电器发热影响温度传感器测量的问题就不存在了。执行单元虽然也是86盒壳体，但是内部仅有继电器和电源部分，没有传统温控器中的面积较大的MCU部分的PCB板，前壳也可以充分开辟散热孔，所以会散热良好。即因与温控器和继电器不在同一个壳体内，所以也不影响感温器的温度测量。

图2为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的实施例一的加热负载布置图，如图2所示，多组所述加热负载由外向内依次铺设于房间内，适用于整个房间都加热的情况，加热空间更为均匀；

或者，图3为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的实施例二的加热负载布置图，如图3所示，多组所述加热负载并列铺设于房间内的待加热位置，适用于在较大的房间内对特定区域加热的情况。

图4为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的实施例三的执行单元接线图，如图4所示，所述温控器经直流信号线与多个所述执行单元并联。每个执行单元与其受控的温控器之间均用两股信号线独立连接，采用直流信号线连接的方式，温控器控制执行器中的继电器吸合/释放，是温控器通过控制信号线上的直流电压的有无来实现的，也就是两股信号线之间的直流电压大于等于阈值(由电路设计时定具体值，通常是接近控制板的电源电压)时，认为需要吸合，否则认为需要释放。

上述方式的优点是：刚干扰性极强，控制稳定、可靠，控制过程中间环节少，且本实施例的直流信号线采用较细的无需带屏蔽层的平行软胶线，在执行单元数量不多并相隔距离不远的情况下成本更低；缺点是：温控器上接线较多。一个感温器下可带的执行器个数受限，主要受感温器壳体可引出的接线位置限制(一般能做到5个)。

优选的，所述温控器依次经对接端子和所述直流信号线与多个所述执行单元并联，拓展了温控器的引出线。

或者，图5为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的实施例四的执行单元接线图，如图5所示，所述温控器经RS485信号线与多个所述执行单元依次串联。采用485信号线连接方式，温控器控制执行单元中的继电器吸合/释放，是温控器通过向485信号线上输送串行指令的方式来实现的，执行器接收到指令，依据地址码识别确认是不是发送给自己的。如果不是，则忽略指令。如果是，则解析指令动作码是吸合还是释放，然后驱动继电器执行相应的动作。需要说明的是本实施例为了工作稳定可靠，最好使用带屏蔽层的专用485屏蔽信号线连接

上述方式的优点是：温控器上的接线与执行单元数量没有关系，只接一条485信号线即可，温控器部分施工操作更简单；缺点是：虽然485技术十分成熟，但是因信号处理环节变多，整体可靠性不如直流信号线的方式。另外为了稳定可靠使用带屏蔽层的485信号线，施工上难度和成本较大。

无论采用上述哪种方式，温控器都可以根据预设环境温度值、功率限制要求进行控制所有的执行单元接通负载还是断开负载，温控器还可以根据需要给每个执行单元单独发送通断指令。这样，在多执行单元的情况下，就有了多种通断组合，加热总负载就有了多种功率值，实现了多档多路调解的功能。

基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的温控方法，包括以下步骤：

S1、假定房间内布置有N组加热负载，本实施例中的加热负载的功率既相同也可以不同，功率不同的情况下，对应档位由低到高依次开启功率由小到大的加热负载，对应的设置有N组执行单元，预设环境温度和档位温度并存储至温控器内；

S2、温控器采集房间内实际温度，对比实际温度和预设环境温度；

当两者差值大于第一档位温度时，温控器控制房间内N组执行单元均吸合，N组加热负载均接通，以第一档位运行；

当两者差值大于第二档位温度且小于第一档位温度时，温控器控制房间内N-1组执行单元吸合，与执行单元对应的N-1组加热负载接通，以第二档位运行；

当两者差值大于第三档位温度且小于第二档位温度时，温控器控制房间内N-2组执行单元吸合，与执行单元对应的N-2组加热负载接通，以第三档位运行；

以此类推，当两者差值大于第N档位温度且小于第N+1档位温度时，温控器控制房间内1组执行单元吸合，与执行单元对应的1组加热负载接通，以第N档位运行；

其中，第一档位温度、第二档位温度...第N档位温度、第N+1档位温度呈梯度减小。

这种温控方式为每个房间铺设多路加热负载分别连接一个执行单元，使用一个温控器统一控制多个执行单元。通过多个执行单元不同的通断组合，实现多个加热负荷档位。这样在控制时，对于一个房间来说，就不是只有加热/不加热两种状态，而是有多级加热和不加热组成的多种状态。房间温度检测不受功率器件影响，测温更准确，控制更有效。

且优化了加热曲线。在加热升温接近预设温度时，自动调整到低功率运行(减少接通负载执行单元的个数)，既感觉舒适，又节能。在室温比预设值低很多的时候，自动开启大部分或全部执行单元接通负载，以实现快速温升的效果。

优选的，本发明还包括步骤S3：

S31、设定回差温度、下限温升温度和上限温升温度；

S32、当实际温度达到预设环境温度后，温控器控制N组执行单元均释放，N组加热负载均断开，温度下降；

当下降的温度值达到回差温度时，温控器控制以第N档位运行；

若环境温度继续下降，则温控器控制以第N-1档位运行；

以此类推，直至实际温度开始上升，且上升温度位于下限温升温度与上限温升温度之间，则温控器控制以当前档位运行。

优选的，本发明还包括步骤S4：

S41、由高到低设定每个执行单元的优先级；

S42、当用户实际用电总功率超过额定功率时，计算额定功率与实际用电总功率的差值，温控器根据差值并按照优先级由低到高的顺序逐步关闭对应的执行单元，直至实际用电总功率不高于额定功率。

图6为本发明的实施例一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的档位示意图，如图6所示，本实施例中，功率分别是600W、900W、1200W的加热负载1、加热负载2和加热负载3，并假定温控器采集到房间内温度15℃，预设环境温度为20℃，回差温度为1℃(温度升到预设值后停止加热，温度值达到回差温度后又开始加热)，共设置有7档，说明加热温控过程：

由于距离需要的室温还有5℃的温差，温差较大应快速加热，这时选择档位中不大于入户剩余可用负载功率的最高档位运行，将有以下几种情况：

情况1、当前入户剩余可用负载功率大于2700W，温控器给三组加热负载均发出了接通负载的指令，以第一档位运行。

情况2、当前入户剩余可用负载功率大于2100W但小于2700W，温控器给负载为900W、1200W的两组加热负载发出了接通负载的指令，以第二档位运行。

情况3、当前入户剩余可用负载功率大于1800W但小于2100W，温控器给负载为600W、1200W的两组加热负载发出了接通负载的指令，以第三档位运行。

情况4、当前入户剩余可用负载功率大于1500W但小于1800W，温控器给负载为600W、900W的两组加热负载发出了接通负载的指令，以第四档位运行。

情况5、当前入户剩余可用负载功率大于1200W但小于1500W，温控器给负载为1200W的一组加热负载发出了接通负载的指令，以第五档位运行。

情况6、当前入户剩余可用负载功率大于900W但小于1200W，温控器给负载为900W的一组加热负载发出了接通负载的指令，以第六档位运行。

情况7、当前入户剩余可用负载功率大于600W但小于900W，温控器给负载为900W的一组加热负载发出了接通负载的指令，以第七档位运行。

下面以情况1继续描述，此时房间内温度开始相对快速的上升，总的加热负荷是2700W。

由于距离需要的室温还有5℃的温差，大于本实施例中第一档位温度，温控器给三组执行单元均发出了接通负载的指令，以第一档位运行。此时房间内温度开始相对快速的上升，总的加热负荷是2700W。

当温差缩小至第一档位温度和第二档位温度之间时(即实际温度为18.5℃，温差为1.5℃时)，加热负载2对应的执行单元断开，以第三档位运行，开始降低升温速度。

当温差缩小至第四档位温度和第五档位温度之间时(即实际温度为19.5℃，温差为0.5℃时)，加热负载1和加热负载3对应的执行单元均断开，以第五档位运行。

当温度上升到高于20℃时，断开所有加热负载。

断开所有负载后，室内温度会有小幅的继续上升，这个继续上升的幅度与断开之前加热负载的功率有直接关系，所以采用逐步降低加热功率的办法，会使温度过升相对变小。即房间因没有了加热源而开始下降。当室温降低到19.5℃时，感温器发出加热负载1对应的执行单元接通，以第七档位运行。若这之后温度继续回降到19℃，则以第五档位运行，将温度拉升到19℃以上后，使用第六档位运行维持到温度达到20℃；若刚才第七档位就拉升了温度到20℃以上，那后面再回降下来优先使用第七档位维持温度小幅上升在20℃附近。以此类推，感温器根据室温上升与回降情况自动学习计算，进而调整到合适的档位，是室温相对平稳的维持在预设值附近，相对也更节能降耗。

运行过程中，当用户突然打开一个1700W的热水器，又打开一个750W的电吹风，同时使用了电磁炉2100W档位，这时假设房间都正在全力加热，所有执行单元是在接通负载状态时，此时户内总负荷是各个负荷相加，为12650W(额定功率为8500W)。12650–8500＝4500，需要从加热负荷中总计断开4500W的加热负载即可。那么也就相当于把每个房间都调整到第四档位加热即可。

由于电磁炉、电吹风、热水器都是短时间使用的，所以用户可以选择暂时降低采暖负荷，等上述生活用电使用完再打开电采暖负荷。这种情况下，如果每个房间都是传统的一个温控器带整个房间加热负载，那只能将某个房间彻底关闭，那么这个房间就会没有一点加热而温度下降很快。而采用实施例，只需要把各房间的加热负荷的功率都降低一些，给生活用电留出相应的余量，就能实现既能保温加热，又能使用生活用电。

因此，本发明采用上述结构的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，分离布置温控器和执行单元，避免了温控器受执行单元的温度影响，且通过设置多组加热负载和与多组加热负载一一对应的执行单元，实现了任一或者任意组合的执行单元开闭控制，从而实现了多档位控制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，其特征在于：包括铺设于房间内的多组加热负载、与多组所述加热负载一一对应的执行单元和与所述执行单元分离布置的温控器，多组所述加热负载均经所述执行单元与所述温控器相连，用于利用所述温控器经控制所述执行单元的启闭控制对应所述加热负载的通断，从而实现多挡设置。

2.根据权利要求1所述的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，其特征在于：所述温控器经直流信号线与多个所述执行单元并联。

3.根据权利要求2所述的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，其特征在于：所述温控器依次经对接端子和所述直流信号线与多个所述执行单元并联。

4.根据权利要求1所述的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，其特征在于：所述温控器经RS485信号线与多个所述执行单元依次串联。

5.根据权利要求1所述的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，其特征在于：多组所述加热负载由外向内依次铺设于房间内；

或者，多组所述加热负载并列铺设于房间内的待加热位置。

6.根据权利要求1所述的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，其特征在于：所述执行单元包括壳体、设置于所述壳体内部的继电器和电源，所述壳体前后两端均开设有散热孔。

7.根据权利要求1所述的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置，其特征在于：所述加热负载为发热电缆、电热膜、电热瓷砖、电暖气片中的一种或者任意及其组合。

8.一种基于上述权利要求1-7任一项所述的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的温控方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、假定房间内布置有N组加热负载，对应的设置有N组执行单元，预设环境温度和档位温度并存储至温控器内；

S2、温控器采集房间内实际温度，对比实际温度和预设环境温度；

当两者差值大于第一档位温度时，温控器控制房间内N组执行单元均吸合，N组加热负载均接通，以第一档位运行；

当两者差值大于第二档位温度且小于第一档位温度时，温控器控制房间内N-1组执行单元吸合，与执行单元对应的N-1组加热负载接通，以第二档位运行；

当两者差值大于第三档位温度且小于第二档位温度时，温控器控制房间内N-2组执行单元吸合，与执行单元对应的N-2组加热负载接通，以第三档位运行；

以此类推，当两者差值大于第N档位温度且小于第N+1档位温度时，温控器控制房间内1组执行单元吸合，与执行单元对应的1组加热负载接通，以第N档位运行；

其中，第一档位温度、第二档位温度...第N档位温度、第N+1档位温度呈梯度减小。

9.根据权利要求8所述的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的温控方法，其特征在于：还包括步骤S3：

S31、设定回差温度、下限温升温度和上限温升温度；

S32、当实际温度达到预设环境温度后，温控器控制N组执行单元均释放，N组加热负载均断开，温度下降；

当下降的温度值达到回差温度时，温控器控制以第N档位运行；

若环境温度继续下降，则温控器控制以第N-1档位运行；

以此类推，直至实际温度开始上升，且上升温度位于下限温升温度与上限温升温度之间，则温控器控制以当前档位运行。

10.根据权利要求9所述的基于测控分离的多档多路电采暖温控装置的温控方法，其特征在于：还包括步骤S4：

S41、由高到低设定每个执行单元的优先级；

S42、当用户实际用电总功率超过额定功率时，计算额定功率与实际用电总功率的差值，温控器根据差值并按照优先级由低到高的顺序逐步关闭对应的执行单元，直至实际用电总功率不高于额定功率。

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