CN201562181U

CN201562181U - 直连混水供热的建筑物热力入口温度控制器

Info

Publication number: CN201562181U
Application number: CN2009202445184U
Authority: CN
Inventors: 姜永成; 方修睦; 刘立涛; 王永平; 邹俊杰; 韩怀成; 王素玉; 顾东明; 王日森
Original assignee: HARBIN DONGLONG AUTOMATION TECHNOLOGY Co Ltd; Harbin Institute of Technology
Current assignee: Heilongjiang Haode Blue Sea City Energy Saving Service Co., Ltd.; Harbin Institute of Technology
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2019-12-30

Abstract

直连混水供热的建筑物热力入口温度控制器，涉及供热领域。它解决了供热企业不能根据散热终端的需热量适时调整供热量的问题。它的组成为：微处理器与键盘和显示器分别连接，微处理器和数据存储器分别连接在数据总线上，数据总线的模拟信号输出给模拟输出单元，数据总线的数字信号输出给数字输出单元，模拟输出单元的转速信号用来控制混水泵变频器的转速，数字输出单元用来控制混水泵变频器的启停；模拟输入单元的模拟信号传递给数据总线，室外温度传感器、外网供水温度传感器、外网回水温度传感器、混水温度传感器和用户回水温度传感器的温度测量值分别传递给模拟输入单元。本实用新型用于供热企业对建筑物进行供热的温度控制。

Description

直连混水供热的建筑物热力入口温度控制器

技术领域

本实用新型涉及一种直连混水供热的建筑物热力入口温度控制器，它涉及供热领域。

背景技术

随着能源危机的日益凸显，节约能源已经成为各个行业普遍关注的问题。现在很多城市的供热企业都与气象台建立了联系，以推行气象节能技术，实行看天烧火，从气象角度来实现热能源的节约，这样可在降低成本的同时，减少污染排放，实现科学供暖。但这种节能控制，只适用于热源处的集中控制，属于前馈调节。在同一个供热区域里，通常具有不同的散热终端，需要不同的供回水温度，因此每栋建筑物入口的供回水温度都需要能够根据散热终端的要求和室外气象参数的变化，以及室内对供热参数的需求进行调节；集中供热的对象中有相当大一部分为公共建筑，公共建筑的取暖只需在工作日的白天保证正常的室内温度，在晚间和节假日只需要保证值班温度即可。

现有的建筑物热力入口控制器，不能根据使用地点和用户末端的实际情况采用相应的调节曲线对建筑物进行按需供热，它们大多没有专门针对公共建筑的工况辨识功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决供热企业不能根据散热终端的需热量适时调整供热量的问题，提供了一种直连混水供热的建筑物热力入口温度控制器。

本实用新型包括微处理器、键盘、显示器、数据存储器、模拟输入单元、模拟输出单元、数字输出单元、室外温度传感器、外网供水温度传感器、外网回水温度传感器、混水温度传感器、用户回水温度传感器、混水泵变频器和数据总线，

键盘的信号输出端连接微处理器的控制信号输入端，微处理器的显示信号输出端连接显示器的显示信号输入端，微处理器和数据存储器的输入输出端分别连接在数据总线上，数据总线的模拟信号输出端连接模拟输出单元的模拟信号输入端，数据总线的数字信号输出端连接数字输出单元的数字信号输入端，模拟输出单元的转速信号输出端连接混水泵变频器的转速信号输入端，数字输出单元的变频器启停信号输出端连接混水泵变频器的启停信号输入端；模拟输入单元的模拟信号输出端连接数据总线的模拟信号输入端，室外温度传感器、外网供水温度传感器、外网回水温度传感器、混水温度传感器和用户回水温度传感器的温度信号输出端分别连接模拟输入单元的一个温度信号输入端。

本实用新型的优点是：

本实用新型通过设置多个温度传感器，将采暖建筑的实际工况实时反馈给微处理器，微处理器在内部对各种数据进行处理后再将相应的控制信息传送给混水泵变频器，使得室外温度变化时，供热系统能够根据采暖热负荷随室外温度的变化规律，对不同散热终端采暖用户的供热参数适时进行调整，始终保持供热量与建筑物需热量相一致，保证室内温度在不同室外温度情况下相对稳定，实现按需供热，确保供热系统最大限度地节能运行，避免热能浪费。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；图2是实施方式二中对公共建筑供热的工作流程图；图3是实施方式二中对公共建筑供热的供回水温度调节曲线的曲线图；图4是本实用新型用于普通建筑物热力入口处的安装示意图；图5是本实用新型用于公共建筑物热力入口处的安装示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式包括微处理器1、键盘2、显示器3、数据存储器4、模拟输入单元5、模拟输出单元6、数字输出单元7、室外温度传感器8、外网供水温度传感器9、外网回水温度传感器10、混水温度传感器11、用户回水温度传感器12、混水泵变频器13和数据总线20，

键盘2的信号输出端连接微处理器1的控制信号输入端，微处理器1的显示信号输出端连接显示器3的显示信号输入端，微处理器1和数据存储器4的输入输出端分别连接在数据总线20上，数据总线20的模拟信号输出端连接模拟输出单元6的模拟信号输入端，数据总线20的数字信号输出端连接数字输出单元7的数字信号输入端，模拟输出单元6的转速信号输出端连接混水泵变频器13的转速信号输入端，数字输出单元7的变频器启停信号输出端连接混水泵变频器13的启停信号输入端；模拟输入单元5的模拟信号输出端连接数据总线20的模拟信号输入端，室外温度传感器8、外网供水温度传感器9、外网回水温度传感器10、混水温度传感器11和用户回水温度传感器12的温度信号输出端分别连接模拟输入单元5的一个温度信号输入输。

微处理器1用来处理数据并存储程序，使用前，由键盘2将预设的供回水温度调节曲线程序和初始的缺省值输入到微处理器1中，微处理器1处理后的数据存储在数据存储器4中，显示器3设有两路数码管，第一路循环显示散热终端的室外温度、外网供水温度、外网回水温度、混水温度和用户回水温度，经常显示混水温度；第二路数码管显示由温度调节曲线计算得到的混水设定温度。显示器3还可设置四个发光二极管分别用来显示供热状态、模拟调节信息、通讯状态和报警信息。模拟输入单元5用于将室外温度传感器8、外网供水温度传感器9、外网回水温度传感器10、混水温度传感器11和用户回水温度传感器12测量得到的温度模拟信号传递给微处理器1；模拟输出单元6可设置两路模拟输出，其中一路输出用于控制混水泵变频器13的转速，另一路备用。数字输出单元7输出的数字信号，其中一路用于控制混水泵变频器13的启停。

图4所示：A为蝶阀，B为除污器，C为止回阀，D为混水泵，将微处理器1、键盘2、显示器3、数据存储器4、模拟输入单元5、模拟输出单元6、数字输出单元7和混水泵变频器13作为控制器F，实现对普通建筑物热力入口处温度的实时控制。

具体实施方式二：下面结合图2、图3和图5说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于它还包括电动蝶阀14，电动蝶阀14的开关信号输入端连接数字输出单元7的蝶阀开关信号输出端。其它组成及连接关系与实施方式一相同。

本实施方式中数字输出单元7设置有八路数字信号输出，其中有一路用于控制电动蝶阀14的开闭，其它路数字信号输出作为备用，可用于混水泵的失灵报警等。

本实施方式通过在微处理器1内部预存储两条温度调节曲线，能够解决建筑物热力入口供回水温度分栋可调节的问题。它能够分别满足普通建筑和公共建筑对供热状态的不同需求，同时根据反馈的温度测量值，来自动修改供水温度，它解决了在特殊气候下供热负荷曲线不适用的问题。并同时根据测量的温度来控制混水泵变频器13的运行状态。它通过一些可选的功能配置，可以满足各种用户的需求，解决了此类控制器价格较高的问题。

工作原理：

如图2所示本实施方式的工作流程如下：首先，系统初始化；判别当前公共建筑的工况是正常工况还是假期工况；如果是正常工况则按照正常工况的温度调节曲线执行程序，加载图3中即正常工况下的供回水温度调节曲线，反之则加载图3中即假期工况下的供回水温度调节曲线；然后根据相应的供回水温度曲线和室外温度传感器8的测量值计算混水温度设定值，然后由外网供水温度传感器9的测量值和计算出的混水温度设定值计算出二者之间的偏差，再对所述的偏差进行判断，当偏差的绝对值小于设定值，表明外网供水温度满足用户要求，可直接供水，无混水必要，此时通过数字输出单元7输出控制信号，关闭混水泵变频器13，即将混水泵D关闭；当偏差的绝对值大于设定值，计算二者之间的偏差，根据偏差进行PID调节；由数字输出单元7输出控制信号开启混水泵变频器13，再通过模拟输出单元6输出模拟信号，通过对混水泵变频器13的转速控制来实现对混水泵的转速调节；同时，对外网回水温度传感器10反馈回的测量值也要进行相应的计算，计算混水温度设定值和外网回水温度之间的偏差；并根据偏差结果的判断，来控制电动蝶阀14的开启与关闭。为了避免频繁开闭电动蝶阀14，并保证室内系统热水的最小循环时间，电动蝶阀14开启并延时一段时间t后才可关闭蝶阀，具体执行程序如图2所示。

关于混水温度设定值的计算，是通过室外温度和供回水温度调节曲线计算得到的。供回水温度调节曲线如图3所示：

图3中，c₁为室外温度测量值计算用上限设定值，人为设定，单位为℃；

c₂为室外温度测量值计算用下限设定值，人为设定，单位为℃；

c_J为室外温度测量值计算用的平均值，单位为℃；

a₁为公共建筑正常工况下混水温度测量值计算用下限设定值，人为设定，单位为℃；

a₂为公共建筑正常工况下混水温度测量值计算用上限设定值，人为设定，单位为℃；

a_S为公共建筑正常工况下混水温度计算的设定值，单位为℃；

b₁为公共建筑正常工况下用户回水温度测量值计算用下限设定值，人为设定，单位为℃；

b₂为公共建筑正常工况下用户回水温度测量值计算用上限设定值，人为设定，单位为℃；

b_S为公共建筑正常工况下用户回水温度计算的设定值，单位为℃。

a₁′为公共建筑假期工况下混水温度测量值计算用下限设定值，人为设定，单位为℃；

a₂′为公共建筑假期工况下混水温度测量值计算用上限设定值，人为设定，单位为℃；

a_S′为公共建筑假期工况下混水温度计算的设定值，单位为℃；

b₁′为公共建筑假期工况下室内回水温度测量值计算用下限设定值，人工设定，单位为℃；

b₂′为公共建筑假期工况下室内回水温度测量值计算用上限设定值，人工设定，单位为℃；

b_S′为公共建筑假期工况下室内回水温度计算的设定值，单位为℃。

根据

\frac{a_{2} - a_{1}}{c_{2} - c_{1}} = \frac{a_{S} - a_{1}}{c_{J} - c_{1}},

得到公共建筑正常工况下混水温度设定值

a_{S} = \frac{(a_{2} - a_{1}) (c_{J} - c_{1})}{(c_{2} - c_{1})} + a_{1};

根据

\frac{b_{2} - b_{1}}{c_{2} - c_{1}} = \frac{b_{S} - b_{1}}{c_{J} - c_{1}},

得到公共建筑正常工况下室内回水温度设定值

b_{S} = \frac{(b_{2} - b_{1}) (c_{J} - c_{1})}{(c_{2} - c_{1})} + b_{1} .

公共建筑假期工况下的混水温度设定值a_S′以及假期工况下室内回水温度设定值b_S′的计算同理。

图5所示，它和普通建筑物热力入口控制的区别在于，在热网侧回水管上安装了电动蝶阀14。这样在节假日期间，可以通过控制电动蝶阀14的开启与关闭，实现对采暖公共建筑假期工况下的温度控制。判断用户侧供水温度的设定值与热网侧回水温度测量值的偏差是否小于某一温度，“是”则关闭外网回水，不再进行混水，使用户侧在混水泵D的工作状态下自循环。为防止室内采暖设备冻坏，对电动蝶阀14的关闭时间进行判断，在关闭时间超过τ小时(预设定的自循环时间安全值)后，使电动蝶阀14开启。当用户侧供水温度的设定值与热网侧回水温度测量值的偏差是否大于预设定的偏差值，则使电动蝶阀14开启，进入正常工作状态。其余工况电动蝶阀14保持正常状态不变。

具体实施方式三：本实施方式与实施方式一或二的不同之处在于它还包括RS232接口模块15和计算机16，计算机16的RS232接口通过RS232接口模块15与所述数据总线20相连接，用于微处理器1的程序调试。其它组成及连接关系与实施方式一或二相同。

RS232接口模块15用于近端通讯，实现计算机16与微处理器1之间的数据传递，对预设的供回水温度调节曲线程序进行调试。

具体实施方式四：本实施方式与实施方式三的不同之处在于它还包括RS485接口模块17，RS485接口模块17的输入输出端与所述数据总线20连接。其它组成及连接关系与实施方式三相同。

RS485接口模块17可用于数据远程通讯用，通讯数据、通讯时间等参数在组态编程中确定。

具体实施方式五：本实施方式与实施方式四的不同之处在于它还包括扩展模拟输入单元18，扩展模拟输入单元18的模拟信号输出端连接数据总线20的扩展模拟信号输入端。其它组成及连接关系与实施方式四相同。

扩展模拟输入单元18作为提供备用的模拟输入信号端口，用于实现与其它外围设备之间的数据通讯。

具体实施方式六：本实施方式与实施方式五的不同之处在于它还包括扩展单元19，扩展单元19的输入输出端与所述数据总线20连接。其它组成及连接关系与实施方式五相同。

扩展单元19作为备用，可随时向上位机传送每栋建筑物的供热情况。

本实用新型实现了对建筑物热力入口的实时监测，并对主要温度测点进行显示，使工作人员能够及时了解供热系统当前的运行状态；可在系统中嵌入异常情况报警功能，设备发生故障时，使得相关技术人员可以及时抢修更换设备，保证供热系统正常运行；并能够在较短时间内根据室外温度完成对混水温度的控制，使得系统在保证用户室内热舒适的情况下节能运行；同时根据用户的回水温度对供水调节曲线进行及时的修改，使得混水温度满足实际运行工况的要求，并且避免回水温度过高造成输送能量的浪费。

Claims

1.一种直连混水供热的建筑物热力入口温度控制器，其特征在于：它包括微处理器(1)、键盘(2)、显示器(3)、数据存储器(4)、模拟输入单元(5)、模拟输出单元(6)、数字输出单元(7)、室外温度传感器(8)、外网供水温度传感器(9)、外网回水温度传感器(10)、混水温度传感器(11)、用户回水温度传感器(12)、混水泵变频器(13)和数据总线(20)，

键盘(2)的信号输出端连接微处理器(1)的控制信号输入端，微处理器(1)的显示信号输出端连接显示器(3)的显示信号输入端，微处理器(1)和数据存储器(4)的输入输出端分别连接在数据总线(20)上，数据总线(20)的模拟信号输出端连接模拟输出单元(6)的模拟信号输入端，数据总线(20)的数字信号输出端连接数字输出单元(7)的数字信号输入端，模拟输出单元(6)的转速信号输出端连接混水泵变频器(13)的转速信号输入端，数字输出单元(7)的变频器启停信号输出端连接混水泵变频器(13)的启停信号输入端；模拟输入单元(5)的模拟信号输出端连接数据总线(20)的模拟信号输入端，室外温度传感器(8)、外网供水温度传感器(9)、外网回水温度传感器(10)、混水温度传感器(11)和用户回水温度传感器(12)的温度信号输出端分别连接模拟输入单元(5)的一个温度信号输入端。

2.根据权利要求1所述的直连混水供热的建筑物热力入口温度控制器，其特征在于：它还包括电动蝶阀(14)，电动蝶阀(14)的开关信号输入端连接数字输出单元(7)的蝶阀开关信号输出端。

3.根据权利要求1或2所述的直连混水供热的建筑物热力入口温度控制器，其特征在于：它还包括RS232接口模块(15)和计算机(16)，计算机(16)的RS232接口通过RS232接口模块(15)与所述数据总线(20)相连接，用于微处理器(1)的程序调试。

4.根据权利要求3所述的直连混水供热的建筑物热力入口温度控制器，其特征在于：它还包括RS485接口模块(17)，RS485接口模块(17)的输入输出端与所述数据总线(20)连接。

5.根据权利要求4所述的直连混水供热的建筑物热力入口温度控制器，其特征在于：它还包括扩展模拟输入单元(18)，扩展模拟输入单元(18)的模拟信号输出端连接数据总线(20)的扩展模拟信号输入端。

6.根据权利要求5所述的直连混水供热的建筑物热力入口温度控制器，其特征在于：它还包括扩展单元(19)，扩展单元(19)的输入输出端与所述数据总线(20)连接。