SE515812C2 - Process for controlling output temperature on the secondary side in a heat exchanger and system for carrying out the method - Google Patents
Process for controlling output temperature on the secondary side in a heat exchanger and system for carrying out the methodInfo
- Publication number
- SE515812C2 SE515812C2 SE9904016A SE9904016A SE515812C2 SE 515812 C2 SE515812 C2 SE 515812C2 SE 9904016 A SE9904016 A SE 9904016A SE 9904016 A SE9904016 A SE 9904016A SE 515812 C2 SE515812 C2 SE 515812C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- flow
- temperature
- control
- primary
- valve
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 2
- 101001038335 Homo sapiens Serine/threonine-protein kinase LMTK2 Proteins 0.000 claims 1
- 102100040292 Serine/threonine-protein kinase LMTK2 Human genes 0.000 claims 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 claims 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 3
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 3
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 2
- 230000037390 scarring Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D10/00—District heating systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
- F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D10/00—District heating systems
- F24D10/003—Domestic delivery stations having a heat exchanger
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/17—District heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
-51-5 812 2 u. a. av lösning korrigerar för olika tryck i primärsidan, men ger inte den snabba korrigeringen av temperaturen vid förändringar i tappvarmvattenflödet på sekundärsidan. Här användes även en tryckfallsmätning över en strypning i primärkretsen samt tryckmätning på primärsidan men även temperaturmätning före samt efter värmeväxlaren på primärsidan. Systemet blir relativt dyrt då tyå tryckmätare erfordras på primärsidan, samt har svårt att snabbt reglera temperaturen på sekundärsidan vid plötsliga förändringar av tappflödet på sekundärsidan. Först när temperaturen de facto faller på sekundärsidan sker regleråtgärder, och den typiska pendlingen i temperaturen på tappvarmvattnet erhålles. -51-5 812 2 u. A. Of solution corrects for different pressures in the primary side, but does not give the rapid correction of the temperature in the event of changes in domestic hot water fl the fate on the secondary side. Here, a pressure drop measurement over a throttle in the primary circuit and pressure measurement on the primary side are also used, but also temperature measurement before and after the heat exchanger on the primary side. The system becomes relatively expensive as ten pressure gauges are required on the primary side, and it is difficult to quickly regulate the temperature on the secondary side in the event of sudden changes in the tap flow on the secondary side. Only when the temperature de facto falls on the secondary side do control measures take place, and the typical fluctuation in the temperature of the domestic hot water is obtained.
Genom EP 0.526.884 visas en reglerteknik från värmeskrivare, där värmeskrivarens huvud regleras till konstant temperatur genom att primärt reglera tillförd elenergi till huvudet samt sekundärt via ett reglerbart kompenserande kylflöde. Värmehuvudets temperatur mäts med en första temperatursensor och temperaturen på bortförd kylfluid mäts med en andra temperatursensor. Systemet beräknar bortförd värmeeffekt i kylflödet genom att mäta och reglera kylflödet samt mäter temperaturen på det såväl ingående samt utgående (uppvärmt) kylflödet.EP 0,526,884 shows a control technique from a heat printer, where the heat printer's head is regulated to a constant temperature by primarily regulating supplied electrical energy to the head and secondarily via a controllable compensating cooling flow. The temperature of the heating head is measured with a first temperature sensor and the temperature of the removed cooling fl uid is measured with a second temperature sensor. The system calculates the removed heat effect in the cooling flow by measuring and regulating the cooling flow and measures the temperature of both the incoming and outgoing (heated) cooling flow.
Genom WO 96/17210 är förut känt ett reglersystem för en fiärrvärmecentral, i vilken innefattas temperaturmätningar samt flödesmätningar på primärsidan i syfte att ge önskad reglering samt beräkna uttagen effekt för debitering mot kund. inte heller här användes flödesmätning på sekundärsidan, varför systemet troligen utsättes för pendlingar i temperaturen på utgående vattnet på sekundärsidan.WO 96/17210 previously discloses a control system for a central heating plant, in which temperature measurements and flow measurements on the primary side are included in order to provide the desired control and to calculate the output taken for debiting to the customer. here, too, flow measurement was not used on the secondary side, so the system is probably exposed to fluctuations in the temperature of the outgoing water on the secondary side.
Genom bruksmönstret DE,U1 296.17.756 är förut känt ett system där en shuntreglering utföres på primärsidan, med återledning på primärsidan av från värmeväxlaren utgående flöde tillbaka till värmeväxlarens ingående flöde. Här förutsatts att konstant temperatur erhålles på tappvarmvattnet på sekundärsidan om temperaturen på från värmeväxlaren utgående flöde på primärsidan hålles konstant. Denna förutsättning medför att pendlingar i temperaturen på sekundärsidan ovillkorligen erhålles då värmeväxlarens ytor först skall kylas av tappvarmvattnet. Dessutom svarar inte systemet snabbt på plötsliga ökningar av Issue 2: 2001-04-18 10 15 20 25 30 35 .51É 812 3 u» .- tappvarmvattenflödet, då reglering vidtages först när temperaturen sjunkit på primärsidan.Through the utility pattern DE, U1 296.17.756, a system is previously known in which a shunt control is performed on the primary side, with return on the primary side of flow flowing from the heat exchanger back to the incoming flow of the heat exchanger. Here it is assumed that a constant temperature is obtained on the domestic hot water on the secondary side if the temperature of the flow from the heat exchanger on the primary side is kept constant. This condition means that fluctuations in the temperature on the secondary side are unconditionally obtained when the surfaces of the heat exchanger are first to be cooled by the domestic hot water. In addition, the system does not respond quickly to sudden increases in the hot water flow, as regulation is taken only when the temperature has dropped on the primary side.
Den kända tekniken har inte uppmärksammat behovet av att snabbt kunna vidtaga åtgärder när värmeuttaget på sekundärsidan plötsligt förändras, d.v.s. när flödet förändras språngartat. Detta innebär att reglersystemen oundvikligen hamnar i pendlingstillstånd vad avser temperaturen på sekundärsidan. Trots mångfalden av enskilda lösningar för delproblem, så har inget system uppvisat egenskaper som samtidigt medger stabil funktion oavsett placering i fjärrvärmenätet. De flesta systemen där temperaturen skall regleras noggrant på sekundärsidan har innefattat regler-loopar med återkopplad information om temperaturarvärdet.The prior art has not paid attention to the need to be able to take action quickly when the heat output on the secondary side suddenly changes, i.e. when the flow changes abruptly. This means that the control systems inevitably end up in a oscillating state with regard to the temperature on the secondary side. Despite the diversity of individual solutions to sub-problems, no system has shown properties that at the same time allow stable function regardless of location in the district heating network. Most systems where the temperature is to be carefully controlled on the secondary side have included control loops with feedback information about the temperature value.
Uppfinningens ändamål Uppfinningens ändamål är att erhålla en stabil styrutrustning i värmeväxlarsystem där stora variationer kan förekomma på primärsidan vad avser ingående temperaturer samt differenstryck, där en förbättrad konstanthållning av tappvarmvattentemperaturen på förbrukarsidan sker, utan att använda en återkoppling av det faktiska temperaturtärvärdet från sekundärsidan för själva konstanthållningen av temperaturen.Purpose of the invention The purpose of the invention is to obtain stable control equipment in heat exchanger systems where large variations can occur on the primary side in terms of input temperatures and differential pressure, where an improved constant maintenance of the hot water temperature on the consumer side takes place without using the actual feedback of the temperature.
Genom uppfinningen elimineras risken för pendlingar i temperaturen på sekundär-sidan, i fiärrvärmecentralerna motsvarande tappvarmvattnet.The invention eliminates the risk of fluctuations in the temperature on the secondary side, in the district heating plants corresponding to the domestic hot water.
Uppfinningen medför förbättrad Iastföljsamhet oberoende av förbrukarstorlek.The invention provides improved compliance regardless of consumer size.
Risken med igenkalkning i värmeväxlare reduceras även betydligt då ett noggrannare styrsystem kan motverka temperaturtoppar över 60°C.The risk of limescale in heat exchangers is also significantly reduced as a more accurate control system can counteract temperature peaks above 60 ° C.
Uppfinningen medför även att i de flesta fiärrvärmenät så kan styrsystemet installeras utan injustering av reglerparametrar, vilket kraftigt reducerar tid nodvändig för installation samt tid för service/injustering.The invention also means that in most scarring heating networks, the control system can be installed without adjustment of control parameters, which greatly reduces the time required for installation and time for service / adjustment.
I en föredragen utföringsform så är förfarandet samt systemet ägnat att även kunna ta hand om förändringar på sekundärsidan vad avser temperaturskiftningar på ingående vatten som skall värmas i värmeväxlaren. Oftast kan denna utföringsform utgå, då i de flesta fiärrvärmenät kan antagas att ingående Issue 2: 2001-04-18 10 15 20 25~ 30 35 515 812 kallvatten i stort sett håller konstant temperatur över året, främst i områden där Vattenförsörjning erhålles från grundvattentäkter. I andra system där färskvatten tas från yttäkter/ytvatten, kan dock temperaturen variera mer. Genom denna utföringsform kan ett och samma system användas i ett störregeografiskt bestämt område, och för ett annat område med enkel modifikation kan korrigera främst för eventuella temperaturväxlingar på ingående färskvatten.In a preferred embodiment, the method and the system are suitable for also being able to take care of changes on the secondary side with regard to temperature changes on the incoming water to be heated in the heat exchanger. This embodiment can most often be eliminated, as in the flest fi scarring heating networks it can be assumed that the included Issue 2: 2001-04-18 10 15 20 25 ~ 30 35 515 812 cold water generally maintains a constant temperature throughout the year, mainly in areas where water supply is obtained from groundwater sources . In other systems where fresh water is taken from surface wells / surface water, however, the temperature can vary more. By this embodiment, one and the same system can be used in a larger geographically determined area, and for another area with a simple modification can correct mainly for any temperature changes on the incoming fresh water.
Figurförteckning Figur 1a, visar schematiskt ett uppfinningsenligt system Figur 1b-d, visar exempel på varianter på utförande av ett uppfinningsenligt system Figur 2, visar exempel på variant på utförande av ett uppfinningsenligt system tillämpat på tappvarmvattensystem med wc-krets.List of figures Figure 1a, schematically shows an inventive system Figure 1b-d, shows examples of variants of design of a system according to the invention Figure 2, shows examples of variants of design of an inventive system applied to hot water systems with toilet circuit.
Figur 3, visar exempel på utförande av ett uppfinningsenligt system tillämpat på komplett fiärrvärmecentral inklusive tappvarmvattenstyrning, radiatorvattenstyrning, värmemängdsmätning, samt med kommunikation till överordnat system.Figure 3, shows examples of an embodiment of a system according to the invention applied to a complete scar heating plant, including domestic hot water control, radiator water control, heat quantity measurement, and with communication to a superior system.
Figur 4, visar schematiskt ett smart ventilblock vilket integrerar kanal, ventil, temperaturgivare och differenstryckgivare, vilket ventilblock lämpar sig som del av det uppfinningsenliga systemet.Figure 4, schematically shows a smart valve block which integrates channel, valve, temperature sensor and differential pressure sensor, which valve block is suitable as part of the system according to the invention.
Beskrivning av utföringsexempel I figur 1a visas en implementering av uppfinningen i en fiärrvärmecentral. I centralen ingår en värmeväxlare 1 vilken på primärsidan matas med varmvatten 3i från centralvärmenätet samt returvatten 3u. På sekundärsidan matas ingående färskvatten 2i för uppvärmning i värmeväxlaren och uttaget uppvärmt tappvarmvatten 2u leds senare till tappställen hos slutförbrukaren/kunden.Description of exemplary embodiments Figure 1a shows an implementation of the invention in a scar heating plant. The plant includes a heat exchanger 1 which on the primary side is supplied with hot water 3i from the central heating network and return water 3u. On the secondary side, incoming fresh water 2i is fed for heating in the heat exchanger and the extracted heated tap hot water 2u is later led to tap points at the end consumer / customer.
Enligt uppfinningen så är en flödesmätare 4 anordnad i sekundärkretsen 2i-2u företrädesvis på ingångssidan, vars utsignal leds till styrenheten 7.According to the invention, a flow meter 4 is arranged in the secondary circuit 2i-2u, preferably on the input side, the output signal of which is led to the control unit 7.
På primärsidan är sedan en första temperaturgivare 9 anordnad på ingångsflödet 3i, samt en andra temperaturgivare 8 anordnad på returflödet 3u, där även utsignalerna från dessa givare tilledes styrenheten (7).On the primary side, a first temperature sensor 9 is then arranged on the input flow 3i, and a second temperature sensor 8 is arranged on the return flow 3u, where also the output signals from these sensors are supplied to the control unit (7).
För styrningen av flödet genom primärsidan finns en reglerventil (5) anordnad i primärkretsen, företrädesvis på returflödet (vilket ger lägre temperatur- och kaviationsbelastning på ventilen). Ventilens läge, a, styrs av styrenheten (7). issue 2: 2001-04-18 - «- -~' ' ' ' ' 'I.... .For the control of the flow through the primary side, a control valve (5) is arranged in the primary circuit, preferably on the return flow (which gives a lower temperature and cavitation load on the valve). The position of the valve, a, is controlled by the control unit (7). issue 2: 2001-04-18 - «- - ~ '' '' '' I .....
... ... .. :Z 1-1, _ . 10 15 20 25 30* 35 i: 4 i: o 1 o g ru u |L För bestämning av flödet genom primärkretsen (3i-3u) användes i den visade utföringsformen en tryckdifferensgivare (6), vilken är kopplad över styr-ventilens (5) in- respektive utlopp.... .....: Z 1-1, _. For determining the flow through the primary circuit (3i-3u), in the embodiment shown, a pressure differential sensor (6) is used, which is connected across the control valve (5). ) inlet and outlet respectively.
I figur 1b visas ett utföringsexempel liknande det beskrivet i 1a, men där styrorganet verkande på primärkretsen utgöres av en pump (11) med förbestämt förhållande mellan flödet genom denna som funktion av van/tal samt differenstryck över pumpen där, differenstryck över pumpen uppmätes (6).Figure 1b shows an embodiment similar to that described in 1a, but where the control means acting on the primary circuit consists of a pump (11) with a predetermined ratio between the flow through it as a function of van / number and differential pressure across the pump there, differential pressure across the pump is measured (6 ).
Styrenheten (7) styr varvtalet på pumpen till önskat primärflöde. l figur 1c visas ett utföringsexempel liknande det beskrivet i 1a, men där styrning av önskat flöde sker genom att mäta primärflödet med en flödesgivare (12) och reglera in ventilläget a till önskat primärflöde (obs lokal reglerloop med återkoppling av flödets ärvärde).The control unit (7) controls the speed of the pump to the desired primary fate. Figure 1c shows an embodiment similar to that described in 1a, but where control of the desired flow takes place by measuring the primary flow with a flow sensor (12) and adjusting the valve position a to the desired primary flow (note local control loop with feedback of the actual value of the flow).
I figur 1d visas ett utföringsexempel liknande det beskrivet i 1c, men där flödesdetekteringen sker med hjälp av en fast strypning och en givare anordnad över denna för att mätning av differenstryck (12).Figure 1d shows an embodiment similar to that described in 1c, but where the flow detection takes place by means of a fixed throttle and a sensor arranged over it for measuring differential pressure (12).
I figur 2 visas ett utföringsexempel liknande det beskrivet i 1a, men där ingående flöde på sekundärsidan (2i) utgöres av en blandning av kallvatten och ett återfört s.k. wc flöde av varmvatten. I detta fall fås varierande temperatur på ingående sekundärflöde (2i) varför mätning av denna temperatur Tsin (10) måste inkluderas.Figure 2 shows an embodiment similar to that described in 1a, but where the input flow on the secondary side (2i) consists of a mixture of cold water and a recycled so-called toilet hot water flow. In this case, varying temperature is obtained on the input secondary flow (2i), so measurement of this temperature Tsin (10) must be included.
I figur 3 visas ett utföringsexempel av uppfinningen i en fiärrvärmecentral där samtliga förekommande funktioner inkluderats. Funktionerna i exemplet innefattar tappvarmattenstyrning och radiatorvattenstyrning samt mätning av total överfört värmemängd samt presentation av denna information via en kommunikationslänk (com) till ett externt överordnat system. Funktioner för diagnostik av värmeväxlare och övriga komponenter i centralen, implementerade med hjälp av i systemet förekommande mätvärden, samt kommunikation med den övergripande centralen via (com) skall tänkas ingå i de funktioner som styrenheten 7 verkställer.Figure 3 shows an embodiment of the invention in a thermal heating plant where all existing functions are included. The functions in the example include domestic hot water control and radiator water control as well as measurement of the total amount of heat transferred and presentation of this information via a communication link (com) to an external superior system. Functions for diagnostics of heat exchangers and other components in the control panel, implemented with the help of measurement values present in the system, as well as communication with the overall control panel via (com) are to be included in the functions that the control unit 7 performs.
Grundläggande teori för sgrningen.Basic theory of sgrningen.
Uppfinningen baserar sig på att primärflödet hela tiden skall matchas mot aktuellt Issue 2: 2001-04-18 - - H. . .. t.The invention is based on the fact that the primary flow must always be matched against the current Issue 2: 2001-04-18 - - H.. .. t.
.. . . . .- . ~ . I f: . .- . . - . . -~ :__ I ... u . -. >-= ..- h. t. . I _ , _ . - 5 - » . .- ' ' . u ~ n. .- v ,, .. . . . . 10 15 20 Si 812 ouwfifl n; .- flöde på sekundärsidan. Den på respektive sida tillförda samt uttagna energin Q bestämmes av ekvationen: Q=p-c,,-q-Af (A) där p motsvarar densiteten på mediet i kretsen, cp motsvarar specifika värmet på mediet, q motsvarar flödet i kretsen samt AT motsvarar skillnad i temperatur på ingående respektive utgående flöde i respektive krets (primär eller sekundär).... . . .-. ~. I f:. .-. . -. . - ~: __ I ... u. -. > - = ..- h. t. I _, _. - 5 - ». .- ''. u ~ n. .- v ,, ... . . . 10 15 20 Si 812 ouw fi fl n; .- flow on the secondary side. The energy Q applied and drawn on each side is determined by the equation: Q = pc ,, - q-Af (A) where p corresponds to the density of the medium in the circuit, cp corresponds to the specific heat of the medium, q corresponds to the flow in the circuit and AT corresponds to difference in temperature of input and output flow in each circuit (primary or secondary).
Vid värmeväxlingen uppstår en effektbalans där den tillförda effekten till primärsidan Q prim är lika med den uttagna effekten på sekundärsidan Qsek , d.v.s.During the heat exchange, a power balance arises where the applied power to the primary side Q prim is equal to the output power on the secondary side Qsek, i.e.
QW. = Qtek (B) En insättning av ekvation A i ekvation B ger; pprim i CPI", ' qprim ' ATprim = p sek ' clfwk ' qsek ' Anek Detta ger styrfunktionen för styrningen av flödet i primärkretsen uttryckt såsom; psek ' cPxk ' ATse/r j (D) pprrm . CPWM . ATprim qpnm = 'qsek Vid användning av samma media i primärkrets och sekundärkrets (pm =Ppnmi c = cpm) reduceras uttrycket till; Puh ATseir AT prim (02) qprim = qsek ' Issue 2: 2001-04-18 10 15 -51-5 812 7 ßgglerventilens konstruktion Ventilen 5 kan vara av olika konstruktion med en för konstruktionen känd flödeskarakteristik. Exempel på ventiler kan vara sätes-, slid-, kul- eller kägelventiler. Vid användning av en slidventil påverkad av öppnande/stängande reglerskruv är i huvudsak öppningens storlek proportionell mot slaget a.QW. = Qtek (B) An insertion of equation A into equation B gives; pprim in CPI ", 'qprim' ATprim = p sec 'clfwk' qsek 'Anek This provides the control function for controlling the flow in the primary circuit expressed as; psek' cPxk 'ATse / rj (D) pprrm. CPWM. ATprim qpnm =' qsek At use of the same media in the primary circuit and secondary circuit (pm = Ppnmi c = cpm) the expression is reduced to; Puh ATseir AT prim (02) qprim = qsek 'Issue 2: 2001-04-18 10 15 -51-5 812 7 ßggler valve valve design 5 can be of different constructions with a flow characteristic known for the construction.Examples of valves can be seat, slide, ball or cone valves.When using a slide valve actuated by opening / closing control screw, the size of the opening is substantially proportional to the stroke a.
För varje typ av ventil kan flödeskarakteristiken k,,(a) bestämmas beroende på aktuellt tryck över ventilen, flödet genom ventilen samt ventilens öppningsgrad.For each type of valve, the flow characteristic k ,, (a) can be determined depending on the current pressure over the valve, the flow through the valve and the degree of opening of the valve.
Flödet genom ventilen bestämmes således genom sambandet: qverml = kv (a) ' 'V Apventil ur vilken löses att; mafi-JÉAÉL-f' (E) och awzkllfff-'H (F) V Apventil där fw(x) är inversa funktionen till kv(x).The flow through the valve is thus determined by the relation: qverml = kv (a) '' V Apventil from which is solved that; ma fi- JÉAÉL-f '(E) and awzkllfff-'H (F) V Apventil where fw (x) is the inverse function of kv (x).
Issue 22 2001-04-18 10 15 20 25 30 u» n- 1.515 812 s Stvrfunktion på ventil med differenstrvckmätninq Vid användning av en ventil styrs ventilens läge så att rätt flöde erhålles. För varje typ av ventil kan man empiriskt fastställa erhållet flöde beroende av aktuellt ventilläge och differenstryck över ventilen.Issue 22 2001-04-18 10 15 20 25 30 u »n- 1,515 812 s Control function on valve with differential pressure measurement When using a valve, the position of the valve is controlled so that the correct flow is obtained. For each type of valve, you can empirically determine the flow obtained depending on the current valve position and differential pressure across the valve.
Då styrningen sker på primärsidan genom inställning av ventilens läge, a, kan detta läge uttryckas som funktion av detekterat flöde i sekundärkretsen, detekterad temperaturskillnad på primärsidan, detekterat differenstryck över reglerventilen samt önskad temperaturskillnad på sekundärkretsen.When the control takes place on the primary side by setting the position of the valve, a, this position can be expressed as a function of detected flow in the secondary circuit, detected temperature difference on the primary side, detected differential pressure across the control valve and desired temperature difference on the secondary circuit.
För varje önskat flöde i primärkretsen kan styrning av ventilläget, a, ske enligt ekvationen: a = flv( qprim ) VApvenlil vilket med ekv D insatt i ekv G ger - -AT a = w qsek _ psek cPuk sek 'V Apvenlil ppm" l cppfim I ATPfÜ" eller a: cv qsek _ ATsek AP ventil ATP' 1"' då samma värmebärare används på primär och sekundärsida, För varje ventil så kan aktuell invers flödeskarakteristik fcv(x) (och/eller dess flödeskarakteristiken kv(x)), bestämmas empiriskt.For each desired fl fate in the primary circuit, control of the valve position, a, can take place according to the equation: a = fl v (qprim) VApvenlil which with eq D inserted in eq G gives - -AT a = w qsek _ psek cPuk sec 'V Apvenlil ppm "l cppfim I ATPfÜ "or a: cv qsek _ ATsek AP valve ATP '1"' when the same heat carrier is used on the primary and secondary side, For each valve the current inverse flow characteristic fcv (x) (and / or its flow characteristic kv (x)) , determined empirically.
Smart ventilblock En utföringsform av uppfinningen innebär att ett flertal komponenter integreras till ett s.k. smart ventilblock, för att förenkla tillverkning av system enligt uppfinningen. I figur 4 visas schematiskt ett smart ventilblock (20) bestående av ett hus (21), med en kanal mellan två röranslutningar (22 och 23), i vilket är annordnat ett utifrån påverkningsbart ventilorgan (24), en differenstycksgivare (6) (alternativt två absolut-tryckgivare) detekterande differenstrycket över ventilorganet, samt en temperaturgivare (8/9) detekterande temperaturen på mediet genom ventilblocket. Ett ställdon (25) verkande på ventilorganet integreras i ventilblocket eller monteras på eller vid detta. issue 2: 2001-04-18 w 15 20 25 30 35 f- .biš 812 . . u. - . cl v i ,. . » i. , .i n u ø . u f» i _: , | i 1 1 ~ u ... n. -- »_ ; , _ , , . . . o - f H u. .- . . . -c I . . . . .s I Ett system enligt uppfinningen kan byggas genom att montera det smarta ventilblocket i värmeväxlarens utgående primärflöde (3u), låta styrenheten (7) påverka ventilorganet (24) via ställdonet (25), via signalen Vcv, samt tillföra styrenheten (7) signalerna AP från differenstryckgivaren (6) och T från temperaturgivaren, i det fall ventilblocket moteras på utgående primärflöde, representerande Tpu, (8). Övriga komponenter och signaler enligt uppfinningen annordnas på normalt sätt utanför ventilblocket.Smart valve block An embodiment of the invention means that a number of components are integrated into a so-called smart valve block, to simplify the manufacture of systems according to the invention. Figure 4 schematically shows a smart valve block (20) consisting of a housing (21), with a channel between two pipe connections (22 and 23), in which a externally actuable valve member (24), a differential piece sensor (6) (alternatively two absolute pressure sensors) detecting the differential pressure across the valve member, and a temperature sensor (8/9) detecting the temperature of the medium through the valve block. An actuator (25) acting on the valve member is integrated in the valve block or mounted on or at it. issue 2: 2001-04-18 w 15 20 25 30 35 f- .biš 812. . u -. cl v i,. . »I., .I n u ø. u f »i _:, | i 1 1 ~ u ... n. - »_; , _,,. . . o - f H u. .-. . . -c I. . . . A system according to the invention can be built by mounting the smart valve block in the output primary flow (3u) of the heat exchanger, allowing the control unit (7) to actuate the valve means (24) via the actuator (25), via the signal Vcv, and supplying the control unit (7) AP from the differential pressure sensor (6) and T from the temperature sensor, in case the valve block is moted on outgoing primary fl fate, representing Tpu, (8). Other components and signals according to the invention are arranged in a normal manner outside the valve block.
Varianter av uppfinningen l den vanligast förekommande implementationen så är uttemperaturen på sekundärflödet från värmeväxlaren konstant. Detta kan givetvis även vara ett manuellt korrigerbart börvärde, där styrenheten via en potentiometer kan erhålla en justering av börvärdet. En viss manuell justering kan ske beroende av önskemål från förbrukare av varmvattnet, eller anpassat till aktuell årstid. Vintertid kan exempelvis önskas ett något varmare tappvarmvatten för att kompensera värmeförluster mellan värmeväxlaren samt den mest avlägsna förbrukare. Sedan korrigering av årstidsberoende uttemperatur på sekundärsidan kan även justeras automatiskt i styrenheten i enlighet med en förbestämd kompensationskurva beroende av signal från en utetemperaturgivare.Variants of the invention In the most common implementation, the outlet temperature of the secondary flow from the heat exchanger is constant. This can of course also be a manually correctable setpoint, where the control unit can obtain an adjustment of the setpoint via a potentiometer. A certain manual adjustment can be made depending on the wishes of consumers of the hot water, or adapted to the current season. In winter, for example, a slightly warmer hot water can be desired to compensate for heat losses between the heat exchanger and the most remote consumer. Since correction of seasonal outdoor temperature on the secondary side can also be adjusted automatically in the control unit in accordance with a predetermined compensation curve depending on the signal from an outdoor temperature sensor.
Vid en tillämpning av uppfinningen i ett system där värmeväxlaren skall värma upp en radiatorkrets, erfordras oftast motsvarande korrigering beroende av utetemperaturen, samt även korrigering av temperaturen på ingående sekundärflöde enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen. Inte heller i denna implementation i radiatorvärmning erfordras direkt återkoppling av temperaturen på utgående flöde på primärsidan.When applying the invention in a system where the heat exchanger is to heat a radiator circuit, a corresponding correction depending on the outdoor temperature is usually required, as well as a correction of the temperature of the input secondary enligt according to a preferred embodiment of the invention. Also in this implementation in radiator heating, direct feedback of the temperature of the outgoing flow on the primary side is not required.
Ställdonet för reglerventilen kan vara av ett flertal olika slag och ha en för det aktuella ställdonet motsvarande styrsignal. Exempelvis kan användas ventiler med servomotorer som styrs med PWM-styrning (puls vidd modulering) eller ventiler med flödesstyring proportionellt mot styrströmmen, eller -spänningen.The actuator for the control valve can be of several different types and have a control signal corresponding to the actuator in question. For example, valves with servomotors that are controlled with PWM control (pulse width modulation) or valves with fl fate control proportional to the control current, or voltage, can be used.
En viss typ av diagnostik kan även byggas in i funktionaliteten. Då differenstrycket över ventilen detekteras så kan en begynnande igensättning på primärsidan (orsakat av igenkalkning e.t.c.) genom att för given öppning på reglerventilen Issue 2: 2001 -04-1 8 10 15 -515 812 10 , , . . . . . . .. analysera tryckfallet över tiden. Vid begynnande igensättning minskar tryckfallet över reglerventilen.A certain type of diagnostics can also be built into the functionality. When the differential pressure across the valve is detected, an incipient clogging on the primary side (caused by descaling e.t.c.) can occur by giving a given opening on the control valve Issue 2: 2001 -04-1 8 10 15 -515 812 10,,. . . . . . .. analyze the pressure drop over time. Upon initial clogging, the pressure drop across the control valve decreases.
Den uppmätta differenstemperatur baserat på Tpm respektive TW kan exempelvis detekteras direkt som temperaturdifferens t.ex. med termoelement (i stället för att detektera två absoluttemperaturer vilka man beräknar skillnaden mellan).The measured difference temperature based on Tpm and TW, for example, can be detected directly as a temperature difference, e.g. with thermocouples (instead of detecting two absolute temperatures which one calculates the difference between).
Genom att systemet innehåller flödesmätning samt differenstemperatur, så kan enkelt en uttagen värmemängdsberäkning, för debitering av slutkunden, införas.Because the system contains flow measurement and difference temperature, a sampled amount of heat can easily be entered, for billing by the end customer.
Systemet lämpar sig även väl för avläsning (värmemängdsberäkning), diagnostisering (igensättning), klimatstyrning (justera börvärden centralt) samt eventuell avstängningsmöjlighet. Endast ett gränssnitt mot kommunikationslänk erfordras, vilket gränssnitt kopplas upp mot styrenheten (7).The system is also well suited for reading (heat quantity calculation), diagnosis (clogging), climate control (adjust setpoints centrally) and possible shut-off option. Only one interface to the communication link is required, which interface is connected to the control unit (7).
Uppfinningen är inte heller inskränkt till användning i fiärrvärmecentraler, utan kan användas i de flesta applikationer, exempelvis processindustri eller annan värme- styring, där värmeväxlare ingår.The invention is also not limited to use in thermal heating plants, but can be used in most applications, such as the process industry or other heat control, where heat exchangers are included.
Issue 2: 2001 -04-1 8Issue 2: 2001 -04-1 8
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9904016A SE515812C2 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Process for controlling output temperature on the secondary side in a heat exchanger and system for carrying out the method |
PCT/SE2001/000952 WO2002090832A1 (en) | 1999-11-04 | 2001-05-03 | Method and arrangement for controlling the temperature of the outstream flow from a heat exchanger and measuring produced heat |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9904016A SE515812C2 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Process for controlling output temperature on the secondary side in a heat exchanger and system for carrying out the method |
PCT/SE2001/000952 WO2002090832A1 (en) | 1999-11-04 | 2001-05-03 | Method and arrangement for controlling the temperature of the outstream flow from a heat exchanger and measuring produced heat |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9904016D0 SE9904016D0 (en) | 1999-11-04 |
SE9904016L SE9904016L (en) | 2001-05-05 |
SE515812C2 true SE515812C2 (en) | 2001-10-15 |
Family
ID=26655414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9904016A SE515812C2 (en) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | Process for controlling output temperature on the secondary side in a heat exchanger and system for carrying out the method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SE (1) | SE515812C2 (en) |
-
1999
- 1999-11-04 SE SE9904016A patent/SE515812C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE9904016L (en) | 2001-05-05 |
SE9904016D0 (en) | 1999-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20180210474A1 (en) | Method for operating and/or monitoring an hvac system | |
DK1936290T3 (en) | A method and device for detecting the hydraulic state for a heating installation | |
CN102369398B (en) | System and method for decentralized balancing of hydronic networks | |
EP1393004B1 (en) | Method and arrangement for controlling the temperature of the outstream flow from a heat exchanger and measuring produced heat | |
HUE027364T2 (en) | Method to regulate a one-pipe heat supply system | |
AU2007332141B2 (en) | A controllable water heater | |
CA2249983C (en) | Method and device for temperature control of hot tap-water | |
CN104105925B (en) | For adjusting the method and apparatus for carrying out the method for the space temperature in a space or one group of multiple space | |
EP1564616A2 (en) | System for independently regulating temperatures in different spaces and temperatures of one or more hot-water suplies | |
DK1926942T5 (en) | heat exchanger | |
CN108463672B (en) | Method for controlling a centrifugal pump and associated pump system | |
WO2011154003A2 (en) | One-pipe heat supply system with flow regulation | |
SE444065B (en) | POWER SOURCE LIMIT FOR SUBSCRIPTION CENTER FOR REMOTE HEATING SYSTEM | |
CN105626948B (en) | Balanced valve | |
EP3428547A1 (en) | Heating system | |
SE515812C2 (en) | Process for controlling output temperature on the secondary side in a heat exchanger and system for carrying out the method | |
EP2715213B1 (en) | Gas heating system for gas pressure reducing systems and method for obtaining said heating effect | |
RU2282792C2 (en) | Method and device for control of water flow temperature | |
CN209263323U (en) | Fluid thermostat when a kind of width flow material flow mutation | |
DK180732B1 (en) | Control system and method for controlling a control valve of a hydrodynamic system using an actuator | |
RU30936U1 (en) | Heat supply stand | |
KR101134313B1 (en) | Apparatus for control of pump and constant flow valve | |
CN118076836A (en) | Heating system with automatic pressure difference setting | |
JPH0619554A (en) | Valve device | |
SE525917C2 (en) | Heat transferring device for generating heat and/or hot water in buildings |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |