CN113803767A - 一种基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置包括：进水管，用于输送供热介质对用户终端进行供热，其内部设置有温度传感器，用以检测供热介质温度并将检测结果发送至控制单元；壳体；相变蓄热材料，其沿供热介质流动方向布置相变蓄热材料并与进水管活动连接，用于储存和/或释放热量，相变蓄热材料上设置有位置传感器，用以检测相变蓄热材料移动位置并将检测结果发送至控制单元；驱动电机，其与相变蓄热材料连接，用以调节相变蓄热材料的位置；用户终端；备用水管，其分别与进水管和用户终端相连，用于输送供热介质对用户终端进行供热；控制单元，其与温度传感器、位置传感器和驱动电机连接，用以接收检测数据并控制装置运行。
Description
技术领域
本发明涉及集中供暖技术领域，尤其涉及一种基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置。
背景技术
城市集中供热系统由热源、热网和用户三部分组成。热源通过换热介质将热量输送至一次管网，换热介质可以为高温蒸汽或高温热水，在换热站一次网换热介质与二次网换热介质通过换热器进行热量交换。经换热后的介质进入二次管网，二次网换热介质为高温热水，经高压泵加压后送入用户末端。其中用户末端一般分为以下几种：散热器、地板辐射、风机盘管。不同的用户末端对于供回水温度设计要求是不同的。一般来说，对于末端为散热器供暖的系统，供回水温度为65℃/50℃；对于末端为地板辐射采暖的系统，供回水温度为45℃/35℃；对于末端为风机盘管供暖的系统，供回水温度为60℃/50℃。目前集中供暖系统中，二次网的供水温度是60-65℃，若将此温度的热水直接供给地板辐射采暖系统，不仅会引起室内温度过高而导致人体不适，而且造成资源浪费，因此不利于我国实现“碳达峰、碳中和”的目标。现阶段普遍通过控制流量来解决以上问题，但容易引起二次管网的水力失调。
发明内容
为此，本发明提供一种基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置，用以克服现有技术中普遍通过控制流量进行供暖，容易引起二次管网的水力失调的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置，包括：
进水管，用于输送供热介质对用户终端进行供热，其内部设置有若干温度传感器，用以检测供热介质温度并将检测结果发送至控制单元；
壳体，用以支撑装置；
相变蓄热材料，其沿供热介质流动方向布置若干相变蓄热材料并与所述进水管活动连接，用于储存和/或释放热量，相变蓄热材料上设置有位置传感器，用以检测相变蓄热材料移动位置并将检测结果发送至控制单元；
驱动电机，其与所述相变蓄热材料连接，用以调节所述相变蓄热材料的位置；
用户终端，用以接收装置输出的供热介质；
备用水管，其分别与进水管和用户终端相连，用于输送供热介质对用户终端进行供热；
控制单元，其与所述温度传感器、所述位置传感器和所述驱动电机连接，用以接收检测数据并根据检测数据控制装置运行。
所述控制单元预设有多个预设标准用户终端供热介质温度区间T0i，在进行供热时，所述控制单元获取所述温度传感器检测的实际各用户终端供热介质温度Tbi并分别与对应的标准用户终端供热介质温度T0i进行比对以确定各用户终端供热介质温度是否符合标准，若所述控制单元判定各所述实际用户终端供热介质温度均符合标准，所述控制单元不对装置进行调整，若所述控制单元判定单个所述实际用户终端供热介质温度不符合标准，所述控制单元针对该终端计算温度差值△T并根据该差值调节所述相位蓄热材料的位置；
所述控制单元还设置有多个所述相变蓄热材料移动距离最大值Dimax，当所述控制单元根据温度差值调节对应的所述相位蓄热材料的位置时，控制单元获取所述位置传感器检测的实际各所述相变蓄热材料的移动距离Di并将Di与对应的相变蓄热材料移动距离最大值Dimax进行比对以确定该相变蓄热材料移动距离是否符合标准，若所述控制单元判定该相变蓄热材料移动距离符合标准，所述控制单元控制所述驱动电机将该相变蓄热材料移动至对应位置，若所述控制单元判定该相变蓄热材料移动距离不符合标准，所述控制单元控制所述驱动电机将该相变蓄热材料移动至最大值、计算所述移动距离差值△D并根据该差值控制对应的备用水管阀门的开度Y，设定△D＝Di-Dimax；
所述控制单元还设置有多个备用水管开度最大值Yimax，当所述控制单元调节单个备用水管阀门的开度时，若中控单元判定Yi≥Yimax且Di≥Dimax，控制单元对热源温度进行调节。
进一步地，其特征在于，所述相变蓄热材料的数量为i个，设定，i＝1,2,3，......，n；
对于预设标准用户终端供热介质温度区间T0i，设定T0i(T0i1，T0i2)，其中，T0i1为第i预设标准用户终端最低供热介质温度，T0i2为第i预设标准用户终端最高供热介质温度，T0i1＜T0i2；
当装置进行供热时，所述控制单元依次获取所述温度传感器检测的实际各用户终端供热介质温度Tbi并将Tbi与对应的标准用户终端供热介质温度T0i进行比对以依次确定各用户终端供热介质温度是否符合标准；
当Tbi＜T0i1时，所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准；
当T0i1≤Tbi≤T0i2时，所述控制单元所述用户终端供热介质温度符合标准；
当Tbi＞T0i2时，所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准。
进一步地，其特征在于，当所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准且Tbi＜T0i1时，所述控制单元计算供热介质温度差值△Ti，设定△Ti＝T0i1-Tbi，计算完成后，所述控制单元根据该差值向远离热源方向调节对应的所述相变蓄热材料以增加供热介质温度；
所述控制单元还设置有第一温度差值△T1、第二温度差值△T2、第三温度差值△T3、第一相变蓄热材料移动距离D1、第二相变蓄热材料移动距离D2、第三相变蓄热材料移动距离D3和第四相变蓄热材料移动距离D4，其中，△T1＜△T2＜△T3＜△T4，D1＜D2＜D3＜D4；
当△Ti＜△T1时，所述控制单元控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D1；
当△T1≤△Ti＜△T2时，所述控制单元控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D2；
当△T2≤△Ti＜△T3时，所述控制单元选取控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D3；
当△Ti≥△T3时，所述控制单元选取控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D4；
当对应的所述相变蓄热材料移动指定距离时，控制单元重新检测用户终端供热介质温度Tbi’，若Tbi’＜T0i1，所述控制单元将对所述对应的相变蓄热材料移动距离进行二次调节，所述控制单元将移动后对应相变蓄热材料的实际移动距离记为D。
进一步地，当所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准且Tbi＞T0i2时，所述控制单元计算供热介质温度差值△Ti’，设定△Ti’＝Tbi-T0i2，计算完成后，所述控制单元根据该差值向接近热源方向调节对应的所述相变蓄热材料以降低供热介质温度；
当△Ti’＜△T1时，所述控制单元选取第一相变蓄热材料移动距离D1将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当△T1≤△Ti’＜△T2时，所述控制单元选取第二相变蓄热材料移动距离D2将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当△T2≤△Ti’＜△T3时，所述控制单元选取第三相变蓄热材料移动距离D3将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当△Ti’≥△T3时，所述控制单元选取第四相变蓄热材料移动距离D4将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当所述控制单元选取第j相变蓄热材料移动距离时，当所述控制单元完成一次调节时，若Tbi＞T0i2，所述控制单元将对所述对应的相变蓄热材料移动距离进行二次调节，所述控制单元将移动后对应相变蓄热材料的实际移动距离记为D’。
进一步地，所述控制单元还设置有相变蓄热材料移动距离最大值Dimax，
所述控制单元判定需将相变蓄热材料的移动距离设置为Di时，将Di与Dimax进行比对，当Di＞Dimax时，所述控制单元判定所述相变蓄热材料移动距离不符合标准并将对应的相变蓄热材料移动至最大值，移动完成时，所述控制单元调节对应的阀门开度，当Di≤Dimax时，所述控制单元所述相变蓄热材料移动距离符合标准并将对应的相变蓄热材料移动至对应值。
进一步地，当所述控制单元判定所述相变蓄热材料移动距离不符合标准且Tbi＜T0i1时，所述控制单元计算实际移动距离差值△D并根据该差值以调节所述备用水管阀门的开度Y，设定△Di＝Di-Dimax；
所述控制单元还设置有第一移动距离差值△D1、第二移动距离差值△D2、第三移动距离差值△D3,、第一备用水管阀门的开度Y1、第二备用水管阀门的开度Y2、第三备用水管阀门的开度Y3、第四备用水管阀门的开度Y4，其中，△D1＜△D2＜△D3＜△D4，Y1＜Y2＜Y3＜Y4；
当△Di＜△D1时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y1；
当△D1≤△Di＜△D2时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y2；；
当△D2≤△Di＜△D3时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y3；；
当△Di≥△D3时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y4；
当对应的所述备用水管开度调节至对应值时，控制单元再次重新检测用户终端供热介质温度Tbi”，当所述控制单元完成一次调节时，若Tbi”|＜T0i1，所述控制单元将对所述对应的备用水管阀门的开度进行二次调节，所述控制单元将移动后对应相变蓄热材料的实际移动距离记为Y’。
进一步地，所述控制单元还设置最大调节次数最大值N0和备用水管开度最大值Ymax，当所述控制单元完成对所述相变蓄热材料的移动距离或备用水管开度的一次调节时，所述控制将单元将调节次数记为N＝1，当所述控制单元完成第N次调节时，设定N＝w，w＝1,2,3,.....，n，当所述控制单元判定N＝N0或Y＞Ymax且Tbi＜T0i1是，所述控制单元判定需增加热源温度。
进一步地，第i+1个相变蓄热材料的移动距离最大值采用下列公式计算：
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过梯级相变实现对供给用户载热介质的温度调控，让用户舒适度提高的同时，也保证能源的合理供给，达到节约能源的目的，梯级相变蓄热使放热流体与相变蓄热材料之间的传热温差尽可能保持不变，相比于其他类型相变蓄热，可以缩短材料的蓄放热时间，提高装置工作效率，梯级相变蓄热按照“温度对口，梯级利用”的原则，在放热流体流动方向上布置熔点依次降低的不同的相变蓄热材料，可以提高装置的换热系数，本发明还通过设置中控单元，在进行供热过程中实时检测各用户终端供热介质的温度以保证用户终端供热温度符合标准，并在供热过程中，对各相变蓄热材料的移动位置进行实时调节，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
进一步地，所述控制单元中预设有标准用户终端供热介质温度T0i，在进行供热时，所述控制单元获取所述温度传感器检测的实际各用户终端供热介质温度Tbi并与对应的标准用户终端供热介质温度T0i进行比对，本发明通过温度传感器实时检测各用户终端供热介质的温度并与标准供热介质温度进行比对，可以精确的把控各用户终端的供热温度，以保证用户终端供热温度符合标准，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
进一步地，所述控制单元设置有第一温度差值，在进行供热时，当所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准且Tbi＜T0i1时，所述控制单元将对所述相变蓄热材料的位置进行调节，可以精确的调节用户终端供热温度，以保证用户终端供热温度符合标准，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
进一步地，所述控制单元还设置有相变蓄热材料移动距离最大值Dimax，在进行相变蓄热材料进行调节时，可以对对应的相变蓄热材料的调节进行把控，保证了调节过程中装置可以安全的运行，以保证把控各用户终端的供热温度，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
进一步地，本发明控制单元还设置移动距离差值，在进行供热过程中，当用户终端供热介质温度不符合标准时，可以根据实际所需相位蓄热材料的移动距离对备用水管的开度进行调节，以保证用户终端供热温度，以保证用户终端供热温度符合标准，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
进一步地，本发明控制单元中还设置最大调节次数最大值N0和备用水管开度最大值Ymax，在进行供热过程中，可以通过调节次数实时对装置进行监控，以保证用户终端供热温度，以保证用户终端供热温度符合标准，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
附图说明
图1为本发明所述基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置的结构示意图。
附图标记：1-进水管，2-壳体，3-相变蓄热材料，4-驱动电机，5-用户终端，6-备用水管，7-阀门。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，为本发明实施例提供的基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置的结构示意图，包括：
进水管1，用于输送供热介质对用户终端5进行供热，其内部设置有若干温度传感器(图中未画出)，用以检测供热介质温度并将检测结果发送至控制单元；
壳体2，用以支撑基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置；
相变蓄热材料3，其沿供热介质流动方向布置若干相变蓄热材料并与所述进水管活动连接，用于储存和/或释放热量，相变蓄热材料3上设置有位置传感器(图中未画出)，用以检测相变蓄热材料移动位置并将检测结果发送至控制单元；
驱动电机4，其与所述相变蓄热材料连接，用以调节所述相变蓄热材料的位置；
用户终端5，用以接收装置输出的供热介质；
备用水管6，其分别与进水管1和用户终端5相连，用于输送供热介质对用户终端5进行供热；
控制单元(图中未画出)，其与所述温度传感器、所述位置传感器和所述驱动电机连接，用以接收检测数据并根据检测数据控制装置运行。
所述控制单元预设有多个预设标准用户终端供热介质温度区间T0i，在进行供热时，所述控制单元获取所述温度传感器检测的实际各用户终端供热介质温度Tbi并分别与对应的标准用户终端供热介质温度T0i进行比对以确定各用户终端供热介质温度是否符合标准，若所述控制单元判定各所述实际用户终端供热介质温度均符合标准，所述控制单元不对装置进行调整，若所述控制单元判定单个所述实际用户终端供热介质温度不符合标准，所述控制单元针对该终端计算温度差值△T并根据该差值调节所述相位蓄热材料的位置；
所述控制单元还设置有多个所述相变蓄热材料移动距离最大值Dimax，当所述控制单元根据温度差值调节对应的所述相位蓄热材料的位置时，控制单元获取所述位置传感器检测的实际各所述相变蓄热材料的移动距离Di并将Di与对应的相变蓄热材料移动距离最大值Dimax进行比对以确定该相变蓄热材料移动距离是否符合标准，若所述控制单元判定该相变蓄热材料移动距离符合标准，所述控制单元控制所述驱动电机将该相变蓄热材料移动至对应位置，若所述控制单元判定该相变蓄热材料移动距离不符合标准，所述控制单元控制所述驱动电机将该相变蓄热材料移动至最大值、计算所述移动距离差值△D并根据该差值控制对应的备用水管阀门的开度Y，设定△D＝Di-Dimax；
所述控制单元还设置有多个备用水管开度最大值Yimax，当所述控制单元调节单个备用水管阀门的开度时，若中控单元判定Yi≥Yimax且Di≥Dimax，控制单元对热源温度进行调节。
具体而言，本发明通过梯级相变实现对供给用户载热介质的温度调控，让用户舒适度提高的同时，也保证能源的合理供给，达到节约能源的目的，梯级相变蓄热使放热流体与相变蓄热材料之间的传热温差尽可能保持不变，相比于其他类型相变蓄热，可以缩短材料的蓄放热时间，提高装置工作效率，梯级相变蓄热按照“温度对口，梯级利用”的原则，在放热流体流动方向上布置熔点依次降低的不同的相变蓄热材料，可以提高装置的换热系数，本发明还通过设置中控单元，在进行供热过程中实时检测各用户终端供热介质的温度以保证用户终端供热温度符合标准，并在供热过程中，对各相变蓄热材料的移动位置进行实时调节，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
具体而言，所述梯级相变蓄热可以将流过换热器后的介质划分为不同的温度，根据国内供热系统设计相关规定，参考散热器供暖、风机盘管供暖以及地板辐射采暖系统供回水温度的设计参数，利用此装置划分65℃、60℃、45℃几种不同载热介质后再流入二次管网通过高压泵加压供给用户，达到按需供热、节约能源的效果。
例如用户所用供暖方式为地板辐射采暖，则该装置可以将划分出45℃的介质送入与用户连接的二次管网中，再通过高压泵加压送入用户。
具体而言，本发明中，梯级相变蓄热装置采用套管式换热结构，内管内部为水，内管与外管之间按照流体流入的方向，分别布置不同的相变蓄热材料，相变温度由高到低，使得传热流体与相变材料的传热温差近似维持恒定，避免蓄热装置蓄放热的热流密度随传热流体温度的降低而产生衰减，从而缩短蓄放热用时。一次管网将热源通过高温管网进入换热器，从换热器流出的载热介质流入二次管网，往常是通过阀门控制进入二次管网的介质流量来控制温度，满足不同用户需求，但是这种方法容易引起水力失调，使得管网远端用户温度过低，管网近端用户温度过高，并且造成资源浪费。本发明的基于梯级相变的分区分功能供暖换热的一体化装置，相当于一个“高级换热器”，让流入二次管网的介质分为几种不同温度的介质，再按照不同的用户需求，将相应温度的载热介质送入用户中，并且可以把多余的热量储存起来，防止资源浪费，做到了按需供热，节约能源
具体而言，本发明实施例中，所述相变蓄热材料的数量为i个，设定，i＝1,2,3，......，n；
对于预设标准用户终端供热介质温度区间T0i，设定T0i(T0i1，T0i2)，其中，T0i1为第i预设标准用户终端最低供热介质温度，T0i2为第i预设标准用户终端最高供热介质温度，T0i1＜T0i2；
当装置进行供热时，所述控制单元依次获取所述温度传感器检测的实际各用户终端供热介质温度Tbi并将Tbi与对应的标准用户终端供热介质温度T0i进行比对以依次确定各用户终端供热介质温度是否符合标准；
当Tbi＜T0i1时，所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准；
当T0i1≤Tbi≤T0i2时，所述控制单元所述用户终端供热介质温度符合标准；
当Tbi＞T0i2时，所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准。
具体而言，所述控制单元中预设有标准用户终端供热介质温度T0i，在进行供热时，所述控制单元获取所述温度传感器检测的实际各用户终端供热介质温度Tbi并与对应的标准用户终端供热介质温度T0i进行比对，本发明通过温度传感器实时检测各用户终端供热介质的温度并与标准供热介质温度进行比对，可以精确的把控各用户终端的供热温度，以保证用户终端供热温度符合标准，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
具体而言，在进行供热时，当所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准且Tbi＜T0i1时，所述控制单元计算供热介质温度差值△Ti，设定△Ti＝T0i1-Tbi，计算完成后，所述控制单元根据该差值向远离热源方向调节对应的所述相变蓄热材料以增加供热介质温度；
所述控制单元还设置有第一温度差值△T1、第二温度差值△T2、第三温度差值△T3、第一相变蓄热材料移动距离D1、第二相变蓄热材料移动距离D2、第三相变蓄热材料移动距离D3和第四相变蓄热材料移动距离D4，其中，△T1＜△T2＜△T3＜△T4，D1＜D2＜D3＜D4；
当△Ti＜△T1时，所述控制单元控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D1；
当△T1≤△Ti＜△T2时，所述控制单元控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D2；
当△T2≤△Ti＜△T3时，所述控制单元选取控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D3；
当△Ti≥△T3时，所述控制单元选取控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D4；
当对应的所述相变蓄热材料移动指定距离时，控制单元重新检测用户终端供热介质温度Tbi’，若Tbi’＜T0i1，所述控制单元将对所述对应的相变蓄热材料移动距离进行二次调节，所述控制单元将移动后对应相变蓄热材料的实际移动距离记为D。
具体而言，所述控制单元设置有第一温度差值，在进行供热时，当所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准且Tbi＜T0i1时，所述控制单元将对所述相变蓄热材料的位置进行调节，可以精确的调节用户终端供热温度，以保证用户终端供热温度符合标准，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
具体而言，在进行供热时，当所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准且Tbi＞T0i2时，所述控制单元计算供热介质温度差值△Ti’，设定△Ti’＝Tbi-T0i2，计算完成后，所述控制单元根据该差值向接近热源方向调节对应的所述相变蓄热材料以降低供热介质温度；
当△Ti’＜△T1时，所述控制单元选取第一相变蓄热材料移动距离D1将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当△T1≤△Ti’＜△T2时，所述控制单元选取第二相变蓄热材料移动距离D2将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当△T2≤△Ti’＜△T3时，所述控制单元选取第三相变蓄热材料移动距离D3将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当△Ti’≥△T3时，所述控制单元选取第四相变蓄热材料移动距离D4将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当所述控制单元选取第j相变蓄热材料移动距离时，当所述控制单元完成一次调节时，若Tbi＞T0i2，所述控制单元将对所述对应的相变蓄热材料移动距离进行二次调节，所述控制单元将移动后对应相变蓄热材料的实际移动距离记为D’。
具体而言，所述控制单元还设置有相变蓄热材料移动距离最大值Dimax，所述控制单元判定需将相变蓄热材料的移动距离设置为Di时，将Di与Dimax进行比对，当Di＞Dimax时，所述控制单元判定所述相变蓄热材料移动距离不符合标准并将对应的相变蓄热材料移动至最大值，移动完成时，所述控制单元调节对应的阀门开度，当Di≤Dimax时，所述控制单元所述相变蓄热材料移动距离符合标准并将对应的相变蓄热材料移动至对应值。
具体而言，所述控制单元还设置有相变蓄热材料移动距离最大值Dimax，在进行相变蓄热材料进行调节时，可以对对应的相变蓄热材料的调节进行把控，保证了调节过程中装置可以安全的运行，以保证把控各用户终端的供热温度，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
具体而言，在进行供热时，当所述控制单元判定所述相变蓄热材料移动距离不符合标准且Tbi＜T0i1时，所述控制单元计算实际移动距离差值△D并根据该差值以调节所述备用水管阀门的开度Y，设定△Di＝Di-Dimax；
所述控制单元还设置有第一移动距离差值△D1、第二移动距离差值△D2、第三移动距离差值△D3,、第一备用水管阀门的开度Y1、第二备用水管阀门的开度Y2、第三备用水管阀门的开度Y3、第四备用水管阀门的开度Y4，其中，△D1＜△D2＜△D3＜△D4，Y1＜Y2＜Y3＜Y4；
当△Di＜△D1时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y1；
当△D1≤△Di＜△D2时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y2；；
当△D2≤△Di＜△D3时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y3；；
当△Di≥△D3时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y4；
当对应的所述备用水管开度调节至对应值时，控制单元再次重新检测用户终端供热介质温度Tbi”，当所述控制单元完成一次调节时，若Tbi”|＜T0i1，所述控制单元将对所述对应的备用水管阀门的开度进行二次调节，所述控制单元将移动后对应相变蓄热材料的实际移动距离记为Y’。
具体而言，本发明控制单元还设置移动距离差值，在进行供热过程中，当用户终端供热介质温度不符合标准时，可以根据实际所需相位蓄热材料的移动距离对备用水管的开度进行调节，以保证用户终端供热温度，以保证用户终端供热温度符合标准，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
具体而言，所述控制单元还设置最大调节次数最大值N0和备用水管开度最大值Ymax，当所述控制单元完成对所述相变蓄热材料的移动距离或备用水管开度的一次调节时，所述控制将单元将调节次数记为N＝1，当所述控制单元完成第N次调节时，设定N＝w，w＝1,2,3,.....，n，当所述控制单元判定N＝N0或Y＞Ymax且Tbi＜T0i1时，所述控制单元判定需增加热源温度。
具体而言，本发明控制单元中还设置最大调节次数最大值N0和备用水管开度最大值Ymax，在进行供热过程中，可以通过调节次数实时对装置进行监控，以保证用户终端供热温度，以保证用户终端供热温度符合标准，进一步的保证了用户终端的供热温度，进一步保证了能源的合理供给，再次提高了用户舒适度。
具体而言，第i+1个相变蓄热材料的移动距离最大值采用下列公式计算：
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置，其特征在于，包括：
进水管，用于输送供热介质对用户终端进行供热，其内部设置有若干温度传感器，用以检测供热介质温度并将检测结果发送至控制单元；
壳体，用以支撑装置；
相变蓄热材料，其沿供热介质流动方向布置若干相变蓄热材料并与所述进水管活动连接，用于储存和/或释放热量，相变蓄热材料上设置有位置传感器，用以检测相变蓄热材料移动位置并将检测结果发送至控制单元；
驱动电机，其与所述相变蓄热材料连接，用以调节所述相变蓄热材料的位置；
用户终端，用以接收装置输出的供热介质；
备用水管，其分别与进水管和用户终端相连，用于输送供热介质对用户终端进行供热；
控制单元，其与所述温度传感器、所述位置传感器和所述驱动电机连接，用以接收检测数据并根据检测数据控制装置运行。
所述控制单元预设有多个预设标准用户终端供热介质温度区间T0i，在进行供热时，所述控制单元获取所述温度传感器检测的实际各用户终端供热介质温度Tbi并分别与对应的标准用户终端供热介质温度T0i进行比对以确定各用户终端供热介质温度是否符合标准，若所述控制单元判定各所述实际用户终端供热介质温度均符合标准，所述控制单元不对装置进行调整，若所述控制单元判定单个所述实际用户终端供热介质温度不符合标准，所述控制单元针对该终端计算温度差值△T并根据该差值调节所述相位蓄热材料的位置；
所述控制单元还设置有多个所述相变蓄热材料移动距离最大值Dimax，当所述控制单元根据温度差值调节对应的所述相位蓄热材料的位置时，控制单元获取所述位置传感器检测的实际各所述相变蓄热材料的移动距离Di并将Di与对应的相变蓄热材料移动距离最大值Dimax进行比对以确定该相变蓄热材料移动距离是否符合标准，若所述控制单元判定该相变蓄热材料移动距离符合标准，所述控制单元控制所述驱动电机将该相变蓄热材料移动至对应位置，若所述控制单元判定该相变蓄热材料移动距离不符合标准，所述控制单元控制所述驱动电机将该相变蓄热材料移动至最大值、计算所述移动距离差值△D并根据该差值控制对应的备用水管阀门的开度Y，设定△D＝Di-Dimax；
所述控制单元还设置有多个备用水管开度最大值Yimax，当所述控制单元调节单个备用水管阀门的开度时，若中控单元判定Yi≥Yimax且Di≥Dimax，控制单元对热源温度进行调节。
2.根据权利要求1所述的基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置，其特征在于，所述相变蓄热材料的数量为i个，设定，i＝1,2,3，......，n；
对于预设标准用户终端供热介质温度区间T0i，设定T0i(T0i1，T0i2)，其中，T0i1为第i预设标准用户终端最低供热介质温度，T0i2为第i预设标准用户终端最高供热介质温度，T0i1＜T0i2；
当装置进行供热时，所述控制单元依次获取所述温度传感器检测的实际各用户终端供热介质温度Tbi并将Tbi与对应的标准用户终端供热介质温度T0i进行比对以依次确定各用户终端供热介质温度是否符合标准；
当Tbi＜T0i1时，所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准；
当T0i1≤Tbi≤T0i2时，所述控制单元所述用户终端供热介质温度符合标准；
当Tbi＞T0i2时，所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准。
3.根据权利要求2所述的基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置，其特征在于，当所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准且Tbi＜T0i1时，所述控制单元计算供热介质温度差值△Ti，设定△Ti＝T0i1-Tbi，计算完成后，所述控制单元根据该差值向远离热源方向调节对应的所述相变蓄热材料以增加供热介质温度；
所述控制单元还设置有第一温度差值△T1、第二温度差值△T2、第三温度差值△T3、第一相变蓄热材料移动距离D1、第二相变蓄热材料移动距离D2、第三相变蓄热材料移动距离D3和第四相变蓄热材料移动距离D4，其中，△T1＜△T2＜△T3＜△T4，D1＜D2＜D3＜D4；
当△Ti＜△T1时，所述控制单元控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D1；
当△T1≤△Ti＜△T2时，所述控制单元控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D2；
当△T2≤△Ti＜△T3时，所述控制单元选取控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D3；
当△Ti≥△T3时，所述控制单元选取控制对应的相变蓄热材料移动并将相变蓄热材料的移动距离设置为D4；
当对应的所述相变蓄热材料移动指定距离时，控制单元重新检测用户终端供热介质温度Tbi’，若Tbi’＜T0i1，所述控制单元将对所述对应的相变蓄热材料移动距离进行二次调节，所述控制单元将移动后对应相变蓄热材料的实际移动距离记为D。
4.根据权利要求3所述的基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置，其特征在于，当所述控制单元判定所述用户终端供热介质温度不符合标准且Tbi＞T0i2时，所述控制单元计算供热介质温度差值△Ti’，设定△Ti’＝Tbi-T0i2，计算完成后，所述控制单元根据该差值向接近热源方向调节对应的所述相变蓄热材料以降低供热介质温度；
当△Ti’＜△T1时，所述控制单元选取第一相变蓄热材料移动距离D1将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当△T1≤△Ti’＜△T2时，所述控制单元选取第二相变蓄热材料移动距离D2将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当△T2≤△Ti’＜△T3时，所述控制单元选取第三相变蓄热材料移动距离D3将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当△Ti’≥△T3时，所述控制单元选取第四相变蓄热材料移动距离D4将对应的相变蓄热材料移动至对应位置；
当所述控制单元选取第j相变蓄热材料移动距离时，当所述控制单元完成一次调节时，若Tbi＞T0i2，所述控制单元将对所述对应的相变蓄热材料移动距离进行二次调节，所述控制单元将移动后对应相变蓄热材料的实际移动距离记为D’。
5.根据权利要求4所述的基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置，其特征在于，所述控制单元还设置有相变蓄热材料移动距离最大值Dimax，所述控制单元判定需将相变蓄热材料的移动距离设置为Di时，将Di与Dimax进行比对，当Di＞Dimax时，所述控制单元判定所述相变蓄热材料移动距离不符合标准并将对应的相变蓄热材料移动至最大值，移动完成时，所述控制单元调节对应的阀门开度，当Di≤Dimax时，所述控制单元所述相变蓄热材料移动距离符合标准并将对应的相变蓄热材料移动至对应值。
6.根据权利要求5所述的基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置，其特征在于，当所述控制单元判定所述相变蓄热材料移动距离不符合标准且Tbi＜T0i1时，所述控制单元计算实际移动距离差值△D并根据该差值以调节所述备用水管阀门的开度Y，设定△Di＝Di-Dimax；
所述控制单元还设置有第一移动距离差值△D1、第二移动距离差值△D2、第三移动距离差值△D3,、第一备用水管阀门的开度Y1、第二备用水管阀门的开度Y2、第三备用水管阀门的开度Y3、第四备用水管阀门的开度Y4，其中，△D1＜△D2＜△D3＜△D4，Y1＜Y2＜Y3＜Y4；
当△Di＜△D1时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y1；
当△D1≤△Di＜△D2时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y2；；
当△D2≤△Di＜△D3时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y3；；
当△Di≥△D3时，所述控制单元控制对应的备用水管阀门开启并将备用水管阀门开度设置为Y4；
当对应的所述备用水管开度调节至对应值时，控制单元再次重新检测用户终端供热介质温度Tbi”，当所述控制单元完成一次调节时，若Tbi”|＜T0i1，所述控制单元将对所述对应的备用水管阀门的开度进行二次调节，所述控制单元将移动后对应相变蓄热材料的实际移动距离记为Y’。
7.根据权利要求6所述的基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置，其特征在于，所述控制单元还设置最大调节次数最大值N0和备用水管开度最大值Ymax，当所述控制单元完成对所述相变蓄热材料的移动距离或备用水管开度的一次调节时，所述控制将单元将调节次数记为N＝1，当所述控制单元完成第N次调节时，设定N＝w，w＝1,2,3,.....，n，当所述控制单元判定N＝N0或Y＞Ymax且Tbi＜T0i1时，所述控制单元判定需增加热源温度。
8.根据权利要求7所述的基于梯级相变的分区分功能供暖换热一体化装置，其特征在于，第i+1个相变蓄热材料的移动距离最大值采用下列公式计算：
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- 2021-09-08 CN CN202111047699.3A patent/CN113803767B/zh active Active
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