CN218820591U - 一种工业园区锅炉供暖节能控制系统 - Google Patents

Abstract

一种工业园区锅炉供暖节能控制系统涉及供暖领域，包括自动控制系统、办公楼、由锅炉、换热器、一次循环水泵和二次循环水泵组成的锅炉供暖系统；一次供水管连接锅炉，一次供水管上安装有电动三通阀，通过电动三通阀在一次供回水管之间安装旁通管，二次回水管上安装温度传感器，一次回水管连接锅炉，一次回水管通过一次循环水泵连接自动控制系统；换热器一端通过管路连接到电动三通阀，另一端连接‑二次供水管，二次供水管连接办公楼；换热器一端还通过管路连接到一次循环水泵，另一端连接二次回水管。该系统可满足工业园区不同日期、不同时段、不同室外温度的供热要求，供热效果好，节能效果显著。且该系统易于实施，成本可控，不需大规模改动。

Description

一种工业园区锅炉供暖节能控制系统

技术领域

本实用新型涉及供暖技术领域，更具体地涉及一种工业园区锅炉供暖节能控制系统。

背景技术

锅炉供暖系统的运行状态不只影响供暖效果，也会影响到国家绿色低碳发展和企业的效益。只有重视锅炉供暖系统的节能措施，才能降低能耗、减少环境污染。工业园区供暖不同于居民区，夜间和节假日室内极少有人，系统照常运行会造成能源的极大浪费，适当降低供应温度，可以达到节能目的。目前，供暖系统普遍部署了自动控制系统，然而现有自控系统通常控制模式较为简单，大多所有日期全天供暖，采用控制策略的较少，且有的精度不够，分配不细，导致系统智能化程度和控制精准度不高，供暖系统的经济运行很难实现。因此，有必要对工业园区供暖节能控制系统进行改进，最大限度的按需供暖，实现高效节能运行。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术的不足，对目前较为粗放的锅炉供暖控制系统进行改进，提供一种适用于工业园区锅炉供暖的分日分时分温的节能控制系统，满足工业园区不同日期、不同时段、不同室外温度的供热要求，分配精细，供热效果好，节能效果显著。

本实用新型为达到上述目的，通过以下技术方案实现：一种工业园区锅炉供暖节能控制系统，其特征在于，包括自动控制系统(1)、办公楼(2)、以及包括锅炉(3)、换热器(4)、一次循环水泵(5)、二次循环水泵(6)连接成的锅炉供暖系统；

一次供水管(7)连接锅炉和换热器(4)，一次回水管(8)连接锅炉和换热器(4)，一次回水管(8)上安装的一次循环水泵(5)连接自动控制系统(1)；二次供水管(9)连接办公楼和换热器(4)，二次回水管(10)连接办公楼和换热器(4)，二次回水管(10)上安装的二次循环水泵(6)连接自动控制系统(1)；所述一次供水管(7)上安装有电动三通阀(11)，通过电动三通阀(11)在一次供水管与一次回水管之间安装旁通管(12)；所述二次回水管(10)上安装温度传感器(13)，在办公楼装室内温度采集器(14)，在锅炉房室外安装室外温度采集器(15)。

所述锅炉(3)的出水口通过一次供水管(7)与换热器(4)一次侧的进水口连接，换热器(4)一次侧的出水口再通过一次回水管(8)流经一次循环水泵(5)后，与锅炉(3)进水口连通形成一次系统回路。所述换热器(4)二次侧的出水口通过二次供水管(9)连接至办公楼(2)，再通过二次回水管(10)与换热器(4)二次侧的出水口连通形成二次水系统回路。所述一次供水管(7)上安装有电动三通阀(11)，通过电动三通阀(11)在一次供回水管之间安装旁通管(12)，调节三通阀开度可以控制进入换热器内热交换的流量实现节能降耗。所述二次回水管(10)上安装温度传感器(13)，在办公楼内选有代表性的房间安装室内温度采集器(14)。在锅炉房室外选择合适地点安装室外温度采集器(15)，以室外温度为参考，随时修正和补偿供热温度，使系统供热量与室外温度相匹配。

进一步地，所述自动控制系统(1)，包括数据采集模块(16)、PLC控制器(17)、组态监控平台(18)。所述自动控制系统(1)通过数据采集模块(16)分别与锅炉(3)、一次循环水泵(5)、二次循环水泵(6)、电动三通阀(11)、二次回水温度传感器(13)，以及室内温度采集器(14)和室外温度采集器(15)连接，并将各采集信号经过PLC控制器(17)编程后接入组态监控平台(18)，自动调节供暖系统的运行工况。

不同时间，办公楼热需求有所不同；不同室外温度，热需求也随之变化。办公楼需热量的多少主要受两方面的影响，一是办公人员作息时间，二是室外温度。因此，基于平台内部开发的节能控制系统(19)可根据工业园区作息时间的不同进行分日分时供暖,又结合室外温度变化进行分温供暖。根据人员作息时间和室外温度的差异，进行分日分时分温控制，以适应园区工作日与休息日、日间与夜间办公与非办公热需求的变化，在保证室内温度稳定的基础上，实现按需供暖。此外，系统自动控制要“双管齐下”，一次系统、二次系统和水泵频率均需制定相应的控制系统。

所述节能控制系统(19)分为一次系统调节(20)、二次系统调节(21)和水泵变频调节(22)三种。所述一次系统调节(20)、二次系统调节(21)分别包括工作日模式(23)和休息日模式(24)两种，它是根据工业区工作日与休息日办公人员热需求的不同进行分日供暖。所述工作日模式(23)和休息日模式(24)，对于一次系统调节有时段-锅炉出水温度控制(25)和时段-室外温度-锅炉出水温度控制(26)两种控制模式，对于二次系统调节有时段-室内温度控制(27)和时段-室外温度-二次回水温度控制(28)两种控制模式。所述工作日模式(23)和休息日模式(24)下的各控制模式，还可以进一步实现分时段控制，即根据工业区同一日人员集中工作时段的不同将每天24小时人为分为集中工作时段、加班时段和夜间时段三个不同时段进行分时供暖；分时段供暖还可结合室外温度的不同进一步实现分温控制，即将三个不同时段分别视情况划分多个不同室外温度段，根据不同日期、不同时段、不同室外温度下热需求的不同，比较温度/频率实测值与温度/频率设定值的偏差，实现供热量和需热量的平衡调节。此外，所述的水泵变频调节也可设置时段-室外温度-水泵频率控制(29)，控制系统通过控制水泵频率，使二次系统的流量匹配系统要求。

本实用新型的有益效果：

本实用新型是一种适用于工业园区锅炉供暖的节能控制系统，可设置工作日与休息日、不同工作时段、不同室外温度段等控制模式，进行分日分时分温供暖。此方法通过对锅炉出水温度、三通阀开度和水泵频率的实时调控，可以适应供暖期前中后、工作日休息日、昼夜等需热量的多少，按需供热，保证满足用热需求的同时，减少不必要的能源浪费，实现系统节能高效运行。同时，该方法易于实施，成本可控，供热管网、设备不需大规模改动。

附图说明

图1为本实用新型提供的锅炉供暖节能控制系统原理图；

图中符号标记说明：

1-自动控制系统；2-办公楼；3-锅炉；4-换热器；5-一次循环水泵；6-二次循环水泵；7-一次供水管；8-一次回水管；9-二次供水管；10-二次回水管；11-电动三通阀；12-旁通管；13-温度传感器；14-室内温度采集器；15-室外温度采集器；16-数据采集模块；17-PLC控制器；18-组态监控平台；19-节能控制系统；20-一次系统调节；21-二次系统调节；22-水泵变频调节；23-工作日模式；24-休息日模式；25-时段-锅炉出水温度控制；26-时段-室外温度-锅炉出水温度控制；27-时段-室内温度控制；28-时段-室外温度-二次回水温度控制；29-时段-室外温度-水泵频率控制。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步说明。

本实用新型提供的锅炉供暖节能控制系统是根据工业园区不同日期、不同时段、不同室外温度下热需求的不同，通过分日分时分温供暖的节能控制系统，调节锅炉出水温度、二次回水温度或室内温度，使系统在办公时间与非办公时间供热量与需热量相匹配，既满足办公时间的供热需求，又避免非办公时间的浪费。

对于一次系统调节(20)，主要调节锅炉出水温度。所述时段-锅炉出水温度控制(25)，是根据不同时段下需热量的不同，直接设置不同时段下的锅炉出水温度，通过对比实测值与设定值的偏差来调节锅炉出水温度，实现对锅炉出水温度的精准控制。所述的时段-室外温度-锅炉出水温度控制(26)，是根据不同时段下不同室外温度的需热量不同，分别设置不同的锅炉出水温度，对比实际出水温度与设定温度的偏差，来调节锅炉出水温度，实现对锅炉出水温度的精准控制。

对于二次系统调节(21)，主要调节室内温度或二次回水温度。所述的时段-室内温度控制(27)，是根据不同时段下需热量的不同，直接设置不同时段下的室内温度，通过对比实测值与设定值的偏差来调节电动三通阀开度，进而调节一次系统进入换热器(4)与二次系统进行热交换的流量，使室内温度稳定在设定值，实现对室内温度的精准控制。所述的时段-室外温度-二次回水温度控制(28)，是根据不同时段下不同室外温度的需热量不同，分别设置不同的二次回水温度，对比实测值与设定值的偏差来调节电动三通阀开度，进而调节一次系统进入换热器(4)与二次系统进行热交换的流量，进而调节二次回水温度。

对于水泵频率调节(22)，主要调节水泵频率。所述的时段-室外温度-水泵频率控制(29)，是根据不同时段下不同室外温度的需热量不同，分别设置不同的水泵频率，对比实际频率与设定频率的偏差，使水泵频率稳定在设定值范围内。

㈠当处于周内时，选择工作日运行模式(23)。

对于一次系统，有时段-锅炉出水温度控制(25)和时段-室外温度-锅炉出水温度控制(26)两种调节模式。①当选择时段-锅炉出水温度控制(25)时，即是直接根据不同时段设定相应锅炉出水温度，实现供暖自动调节。可以根据不同时间段内的供暖要求，将一天分为集中工作时段、加班时段和夜间时段三个时段。其中，集中工作时段，属于正常上班时段，办公楼内人员一般较为集中，需要正常供热。加班时段，办公楼内人员一般较少，可以相应的减少供热量。夜间时段，办公楼内一般无人员存在，应进一步减少供热量。因此，可以直接根据三个时段需热量的不同依次设置相应的锅炉出水温度，实现供暖自动调节。②当选择时段-室外温度-锅炉出水温度控制(26)时，还需结合每个时段下的不同室外温度段。集中工作时段需要正常供热时，不同室外温度段下锅炉出水温度的设定值不同，室外温度越高，出水温度设定值越小，且锅炉出水温度的设定值偏高，可以满足办公楼的正常需热。加班时段相应的减少供热量，不同室外温度段下锅炉出水温度的设定值整体比集中工作时段偏低，可以避免能源的浪费。夜间时段应进一步减少供热量，则不同室外温度段设置的锅炉出水温度整体更低。这样既满足了办公时间的供热需求，又避免了非办公时间热量的浪费，从而达到按需供热。

对于二次系统，有时段-室内温度(27)和时段-室外温度-二次回水温度控制(28)两种调节模式。①当选择时段-室内温度控制(27)时，即是直接根据三个时段需热量的不同设置相应室内温度，通过比较实测值和设定值的偏差，调节三通阀的开度，使其稳定在设定值范围。②当选择时段-室外温度-二次回水温度控制(28)时。集中工作时段，需要正常供热，不同室外温度段下二次回水温度的设定值偏高，以满足办公楼的正常需热；加班时段，应适当减少供热量，不同室外温度段下二次回水温度的设定值整体比集中工作时段偏低，可以避免能源的浪费。夜间时段，需进一步减少供热量，则二次回水温度设定值整体更低，才能避免能源的浪费。

㈡当处于周末或节假日时，选择休息日运行模式(24)。

实施方式和工作日模式基本相同，但由于休息日为非办公时间，办公楼内人员一般较少，应适当减少供热量。此时，较工作日模式，需整体适当降低锅炉出水温度、二次系统回水温度以及室内温度的设定值，从而将锅炉出水温度、三通阀开度控制在较低范围内，才能实现节能降耗。

上述的运行模式，自控系统调节从一次系统和二次系统两方面进行。正常供热时段时，系统根据实测值与设定值对比，保持各温度稳定在设定值范围内。当室外温度降低时，需热量大于供热量。一方面，一次系统中锅炉出水温度实测值低于设定值，将增大锅炉负荷，提高锅炉出水温度，保证充足的供热量；另一方面，二次系统中二次回水温度或室内温度低于设定值，将增大三通阀开度，从而增加一次系统和二次系统的热交换量，同时通过控制水泵频率增大流量，保证循环水量，直到二次回水温度或室内温度稳定在设定值范围内。室外温度持续降低，锅炉出水温度和三通阀开度将不断增大，三通阀开度增至上限并长时间保持在100％时，说明一次系统锅炉出水温度已不能满足供暖需求，此时可以采用适当调高锅炉出水温度设定值，或适当增加锅炉开启的台数加大负荷。室外温度升高过程与此相反。

上述的运行模式，有自动调节和手动设定两种控制方式。正常运行时采用自动调节方式，自动模式下的锅炉出水温度、二次回水温度和室内温度的设定值既可以根据经验设定，也可以利用内置预存的温度调节关系曲线设定。在故障、检修、调试等非正常情况采用手动控制方式，可以直接给定各控制温度。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种工业园区锅炉供暖节能控制系统，其特征在于，包括自动控制系统(1)、办公楼(2)、以及包括锅炉(3)、换热器(4)、一次循环水泵(5)、二次循环水泵(6)连接成的锅炉供暖系统；

一次供水管(7)连接锅炉和换热器(4)，一次回水管(8)连接锅炉和换热器(4)，一次回水管(8)上安装的一次循环水泵(5)连接自动控制系统(1)；二次供水管(9)连接办公楼和换热器(4)，二次回水管(10)连接办公楼和换热器(4)，二次回水管(10)上安装的二次循环水泵(6)连接自动控制系统(1)；所述一次供水管(7)上安装有电动三通阀(11)，通过电动三通阀(11)在一次供水管与一次回水管之间安装旁通管(12)；所述二次回水管(10)上安装温度传感器(13)，在办公楼装室内温度采集器(14)，在锅炉房室外安装室外温度采集器(15)。

2.按照权利要求1所述一种工业园区锅炉供暖节能控制系统，其特征在于，自动控制系统(1)，包括数据采集模块(16)、PLC控制器(17)和组态监控平台(18)。

3.按照权利要求2所述一种工业园区锅炉供暖节能控制系统，其特征在于，通过数据采集模块(16)分别与锅炉(3)、一次循环水泵(5)、二次循环水泵(6)、电动三通阀(11)、二次回水温度传感器(13)，以及室内温度采集器(14)和室外温度采集器(15)连接，并将各采集信号经过PLC控制器(17)编程后接入组态监控平台(18)。

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