CN2236093Y - 恒温节能供暖终端 - Google Patents
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Abstract
恒温节能供暖终端是热水供暖系统的监控仪器。本实用新型有一个终端机，一个或多个锅炉控制器，按需最多可配置8个，一个泵控制器，一个压力传感器，一个出水温度传感器，一个回水温度传感器。终端机有一个数学模型电路，一个室外温度传感器。本实用新型不仅能实现对供暖系统的集中控制，而且能根据外温的升降变化，对供暖系统自动进行最佳供热量控制、节约能源。
Description
本实用新型是热水供暖系统的监测控制仪器。特别适用于寒冷地区热水供暖。
目前，公知的供暖系统监控调节装置是由供暖系统监测单元和热源起停控制单元两大部份组成。是一个由供暖工作人员凭经验实施供暖操作的开路循环控制系统。室内温度往往达不到在标准范围内恒定。因为供热量和供暖室内温度、室外气温之间存在着复杂的变量关系，易造成过烧室内温度偏高，浪费能源；或者低烧供暖室内温度偏低。
本实用新型的目的是研制一种能根据室外气温变化对供暖系统自动实施最佳供热量集中调节控制的恒温节能型供暖系统监控调节装置。
本实用新型的目的是用以下方法完成的，恒温节能供暖端有一个终端机，一个或多个(最多八个，可根据需要配置)锅炉控制器，一个泵控制器，一个压力传感器，一个出水温度传感器，一个回水温度传感器。终端机内有一个数学模型电路，外接一个室外温度传感器。该电路所表达的数学模型式T＝Ta-Kt是根据供暖室内热平衡原理和热传导理论来建立的，推导过程如下。
设室内供暖热源除散热器外再无其它热源(如炉子、电热器等取暖设备)，散热器的供暖介质温度为T℃，室外环境气温为t℃，室内温度为tm℃。设室外自然环境通过包围室内空间的墙体等围护结构向室内空间的传热系数为K1，室内散热器向室内空间的传热系数为K2。根据热传导理论，室外自然环境向室内的传热量Q1和室内散热器向室内空间的传热量Q2分别为：
Q1＝K1(t-tm)………(1)
Q2＝K2(T-tm)………(2)
向室内空间的总传热量主要来自室外自然环境和人为供热这两部分。当然，在实际生活中进出室内外的人体物体等也向室内外传热，不过和客观稳定不可抗拒的自然环境与散热器向室内传热量相比，其对室内热量的影响还是很小的。因此，这种假设是合理可信的。在数学模型的建立中完全可忽略这部分微弱传热量。这样，向室内的总传热量Q就可表示为：
Q＝Q1+Q2…………(3)
根据室内热平衡基本原理，供暖室内热平衡有两种情况，第一，室内外温度相等一致时，室内外均达到了热平衡，相互不发生传热过程，室内就会保持tm℃恒定不变；第二，当室外温度下降开始低于室内tm℃时，室内就要向室外传热，传热的结果必然会造成室内温度下降。如果在室外气温下降时要保持室内温度不降，并且使室内温度始终保持恒定tm℃不变，就必须人为地随着室外气温的下降不断地通过散热器向室内供应热量。这样，才能保持室内温度在tm℃不变。这就是寒冷天气时的室内热平衡情况。在冬季供暖季节，如果天气从较低的气温向较高的气温回升，为了保持室内温度恒定，就要随着室外气温的回升不断的减少散热器向室内的供热量，降低供暖强度。否则，就会造成室温偏高和能源的浪费。由此可见，只有室内温度在tm℃条件下，向室内的总传热量之和为零，即输入室内的热量等于输出室外的热量时，室内就达到了热平衡，才能保持室内tm℃恒定不变。其表达式为：
Q＝0……………(4)
这就是室内温度在tm℃温度下恒定，恒温不变的基本条件。也就是供暖室内热平衡的基本条件，是建立供暖室内热平衡方程式的依据，将(1)、(2)、(3)式代入(4)式得：
Q1+Q2＝0
K1(t-tm)+K2(T-tm)＝0
令传热系数比K1/K2＝K，则
K(t-tm)+T-tm＝0
T＝tm(1+K)-Kt
令Tm＝tm(1+K)，则
T＝Tm-Kt………………(5)
上式(5)就是我们建立的供暖室内热平衡方程式。也就是我们所需的数学模型。是本实用新型实施数学模型控制的理论依据。(5)式中的Tm和K值是随供热系统管网、热用户保温条件等而定的稳定因素，是定值常量，可通过实测确定。
本实用新型提供的恒温节能供暖终端，是安装在热水供暖系统锅炉房内，对供热系统进行最佳供热量集中调节控制。因此，本实用新型在使用式(5)时，供热介质温度T值采用的是供热系统总回水温度值，这样较为方便实用。
本实用新型可根据室外环境气温变化进行供暖，使室温恒定在标准范围之内，可节省能源，提高供暖质量。
附图是本实用新型的一个实施例子。
图1是恒温节能供暖终端构成方块图。
图2是数学模型电路原理图。
恒温节能供暖终端有一个终端机(1)、两个锅炉控制器(2)、一个泵控制器(3)、一个压力传感器(4)、一个出水温度传感器(5)、两个锅炉水温度传感器(7)、一个回水温度传感器(8)。终端机(1)有一个数学模型电路(16)和一个室外温度传感器(6)；数学模型电路(16)有一个室外温度传感监测电路(17)，一个供暖介质温度基数电路(19)和一个差模运算电路(18)；室外温度传感监测电路(17)有三个跟随隔离器(10、11、14)，一个差模放大器(12)和两个分立电阻(R1、R2)；供暖介质温度基数电路(19)有一个跟随隔离器(13)和一个电位器(W)；差模运算电路(18)有一个差模放大器(15)。
图2表示的数学模型电路是本实用新型的核心，在该数学模型电路中，室外气温t是一个自变量，供暖系统达到室内温度标准恒定所要求的供暖介质温度是自变量t的函数，两者是一元一次线性函数关系。用图2的硬件电路来实现，首先要解决室外温度监测问题。室外气温，其范围在-55℃～55℃之间。因此，可以将-55℃作为监测室外气温的最低下限温度。由于在该实用新型中A/D模数转换器采用ADC0809八位0～5.0V正电压信号电压输入的器件，因此就必须保证室外温度监测电路(17)输出的是一个在0～5.0V之间的正电压信号，为此就必须对差模放大器(12)进行输出信号的极性限制。在图2中，跟随器(10)与跟随器(11)将其各自输出的电压信号都加在差模放大器(12)的输入端，就实现了这一功能。具体过程是：用跟随器(10)的正输入端的电位器设置一个相当于外温传感器(6)在-55℃时在跟随器(11)的正输入端产生的信号电压，当外温传感器(6)所处的环境温度在-55℃以上时，跟随器(11)输出的信号电压就总是高于跟随器(10)输出的固定信号电压。由于跟随器(11)输出信号接到了差模放大器(12)正输入端，跟随器(10)输出信号接到了差模放大器(12)的负输入端，故此，差模放大器(12)就在室外气温在-55℃以上时总是输出正电压信号，此信号就代表室外气温t，其加在由电阻R1和R2构成的分压器上，R1和R2这两个电阻的阻值大小构成数学模型电路中的系数K值，从电阻R1与R2之间输出并加到跟随器(14)正输入端的电压信号就代表Kt，至此，监测室外气温电路(17)就完成了计算求取数学模型中kt一项的功能。该电路所表达的数学模型T＝Tm-kt中的另一项Tm是由供暖介质温度基数电路(19)来完成的。电位器II是根据现场供暖系统的实际情况来设置的。具体方法是：在每年供暖期开始，室外气温接近或为0℃。供暖系统运行后能使采暖用户室内温度在标准范围内恒定时调节II，使跟随器(13)输出的电压信号与此时的系统总回水监测电路输出的电压信号相等，也就是说，让跟随器(15)输出信号所表示的温度值正好等于系统总回水温度值。跟随器(13)输出的电压信号就代表了模型式中的Ta一项，对一个具体的供暖系统这是一个定数，但对于不同地区的不供暖系统都是不一样的，Tm是对实际情况的一个反映。跟随器(13)输出信号也就是整个供暖温度基数电路(19)输出的信号，至此，Tm和Kt均已获得，二者一起加到差模运算电路(18)的输入端，就可在此电路中的差模放大器(15)输出端得到T值，整个图2所表示的电路就完成了数学模型式T-Tm-Kt的求解功能。
另外还有一点，就是前面提到的K值，由于在该实用新型中的供暖介质温度以系统总回水作总代表，因此，K值就包含了采暖用户房屋围护结构与保温，室内散热器散热性能及系统回水管网保温与热损失等三个方面的因素，也是一个对实际情况反映的参数。对于不同供暖地区和同一地区的不同供暖场所，K值也是不相同的。因此，在实际电路中，电阻R1和R2要根据实际情况设置。当气温变化时，图2所示的电路就会根据气温的变化提供不同的T值。
在实际使用过程中，当T值小于实际系统总回水温度时，标明实际供热量偏大，终端机(1)就会通过锅炉控制器(2)使锅炉暂时停止运行；当T值大于实际系统总回水温度时，标明实际供热量偏小，这时终端机(1)就会通过锅炉控制器(2)使原来暂时停止运行的锅炉继续起动投入运行。这种动态地自动控制调整，就维持了系统供暖的室内热平衡，达到恒温供暖的目的，使用户室内温度恒定在标准范围之内，从而既可保证供暖质量，又能做到节约能源。
Claims (4)
1、恒温节能供暖终端，由一个或多个锅炉控制器，一个终端机及一个泵控制器三部分用多芯电缆总线顺序连接组成，其特征是：各个锅炉控制器相串连接后再从一端与终端机相连，泵控制器通过另一条多芯电缆总线直接与终端机相连，终端机内设有一个恒温供暖自动控制数学模型。
2、根据权利要求1所述的恒温节能供暖终端，其特征是：终端机接有一个室外温度传感器，此传感器通过电缆直接与终端机内的恒温供暖自动控制数学模型电路相连。
3、根据权利要求1所述的恒温节能供暖终端，其特征是：终端机内的恒温供暖自动控制数学模型只是一个由集成运算放大器构成的硬件电路组成，不需要任何程序软件。
4、根据权利要求1所述的恒温节能供暖终端，其特征是：终端机内的恒温供暖自动控制数学模型可用数学方程式T＝Ta-Kt来表示。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 94217197 CN2236093Y (zh) | 1994-07-10 | 1994-07-10 | 恒温节能供暖终端 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN 94217197 CN2236093Y (zh) | 1994-07-10 | 1994-07-10 | 恒温节能供暖终端 |
Publications (1)
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| CN2236093Y true CN2236093Y (zh) | 1996-09-25 |
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|---|---|
| CN (1) | CN2236093Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100449212C (zh) * | 2007-06-14 | 2009-01-07 | 上海联达节能科技有限公司 | 冬季供暖水循环泵节能控制方法 |
-
1994
- 1994-07-10 CN CN 94217197 patent/CN2236093Y/zh not_active Expired - Fee Related
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