一種公建供熱節能裝置的製作方法
2024-03-22 15:57:05
專利名稱：一種公建供熱節能裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及供熱設備技術領域，特別涉及一種公建供熱節能裝置。
背景技術：
目前，學校、商店、辦公樓等公共建築，其供熱系統能耗相當於普通民宅的兩倍左 右，且公建供熱具有一定的特殊性如辦公樓在白天需暖氣供熱，而晚上、周末和節假日除 值班人員外基本不用暖氣供熱；學校白天需暖氣供熱，而學生宿舍只在晚上集中用熱，再有 寒暑假、節假日都基本不用熱等特點，而現行的供熱系統不具備調控能力，在整個採暖季恆 溫供暖，存在著巨大的能源浪費。節能降耗是現在供熱行業面臨的重要問題。現階段的公建供熱基本處於恆定狀 態，存在巨大的節能潛力，就公共建築無需M小時恆溫供熱的特點。實施公建供熱節能改 造，通過借鑑國內外先進的自控技術和設備，進行科學調控，來實現對公共建築的溫度控 制，以達到節能的目的。
發明內容
本發明的目的就是針對供熱系統上述問題，設計一種節能技術方案，使公建供熱 系統具備調控能力，供熱系統可根據供熱用戶的使用情況，動態調整熱源分配，改變目前公 建供熱系統存在能源浪費的現狀。本發明是通過這樣的技術方案實現的一種公建供熱節能裝置，其特徵在於，包括 自動控制部分和管道構件部分；
所述自動控制部分包括儀表控制櫃、PLC和上位計算機；
所述管道構件部分是由並聯在供水管道上的一條旁路管道構成；在所述旁路管道上， 按水流方向依次安裝有合流型電動三通調節閥、管道泵和球閥；旁路管道和供水管道並聯 形成兩個節點，兩個節點之間一段供水管道上安裝有蝶閥；
所述電動三通調節閥閥體上包括進水口，出水口和回水口；其中進水口和出水口通 過法蘭連接在所述旁路管道上；回水口通過法蘭連接一條與回水管道連接的回水支管；回 水支管上安裝有球閥；電動三通調節閥將供水管道和回水管道兩種溫度的水流混合成第三 種溫度的水流；電動三通調節閥為合流型結構；
所述電動三通調節閥由電動執行機構和三通調節閥構成；電動執行機構由4 20mA 電流信號控制閥門開度；通過閥位反饋，可提高調節精度；
所述電動三通調節閥與儀表控制櫃的可編程序控制器PLC連接；
所述可編程序控制器PLC包括CPU模塊、模擬量輸入和輸出模塊、數字量輸入和輸出
模塊；
由PT100熱電阻採集室外溫度和管道水溫；PT100熱電阻通過溫度變送器接入模擬量 輸入和輸出模塊；CPU模塊通過編程和執行程序，執行其PID功能，模擬量輸入和輸出模塊 的4 20mA電流信號輸出端連接電動三通調節閥信號輸入端，由4 20mA電流信號控制閥門開度；同時電動執行機構閥位反饋信號接入模擬量輸入和輸出模塊的4 20mA電流信 號輸入端；通過CPU模塊程序計算輸出比例積分、微分(PID)調節功能，提高調節精度；
由CPU模塊中的程序來控制數字量輸入和輸出模塊輸出開關量信號，並經中間繼電器 控制管道泵和電動球閥的開啟；
CPU模塊通過RS232或RS485通信接口連接GPRS模塊，通過GPRS方式發送給遠程控 制中心管理系統；
CPU模塊通過GPRS方式接收遠程控制中心管理系統的控制數據，根據控制數據，調整 設置供熱節能控制系統的運行參數；
通過CPU模塊上通訊接口，用通訊電纜連接上位計算機內的CP 5611卡；通過CP 5611 卡和上位計算機通信；
上位計算機安裝組態軟體，編輯和運行組態軟體，組態軟體實現屏幕窗口監測控制，布 水工藝畫面和試驗操作畫面分別以數字、棒狀圖方式顯示，由MCGS組態軟體自動生成報 表；計算機將設定的程序傳輸至PLC的數字輸入模塊，由PLC的數字量輸出模塊輸出開關量 信號控制管道泵、電動球閥、電磁閥、中間繼電器、指示燈和電機啟動器； 所述電動三通調節閥也可通過與儀表控制櫃的PID整定控制儀表連接； 所述PID整定控制儀表的輸入類型選擇為熱電阻PID整定控制儀表電阻信號輸入端 連接PT100熱電阻，由PT100熱電阻採集室外溫度；根據室外溫度調整PID整定控制儀表 參數；PID整定控制儀表的4 20mA電流信號輸出端連接電動三通調節閥信號輸入端，由 4 20mA電流信號控制閥門開度；同時電動執行機構閥位反饋信號接入PID整定控制儀表 的4 20mA電流信號輸入端；通過儀表比例積分、微分(PID)調節功能，提高調節精度； 本發明通過應用自控技術和供熱節能裝置結合，PLC根據室外溫度調整PID輸出參 數；由4 20mA電流信號控制閥門開度，控制電動三通調節閥、管道泵，其有益效果是通 過調整供水與回水混合比例，進行科學調控，來實現對公共建築的溫度控制，以達到節能的 目的；所述裝置結構簡單，性能穩定，結構緊湊，可在現有設備基礎上改造而成，投入資金較 少，適於廣泛的應用和推廣。
圖1為公建供熱節能裝置的道構件部分示意圖； 圖2為遠程控制中心管理系統軟體流程圖3為公建供熱節能裝置控制程序流程圖。圖中1.供水管道，2.回水管道，3.旁路管道，4.回水支管5.電動 三通調節閥，6.管道泵，7，電動球閥，8.蝶閥。
具體實施例方式為了更清楚的理解本發明，結合附圖和實施例詳細描述本發明
如圖1所示，所述供熱節能裝置的管道構件部分是由並聯在供水管道1上的 一 條旁路管道3構成；
在所述旁路管道1上，按水流方向依次安裝有一個合流型電動三通調節閥5、一個 管道泵6和一個電動球閥7 ；旁路管道3和供水管道1並聯，形成兩個節點，兩個節點之間一段供水管道上安裝有蝶閥8 ；
所述電動三通調節閥5閥體上包括進水口，出水口和回水口 ；其中進水口和出水口通 過法蘭連接在所述旁路管道3上；回水口通過法蘭連接一條與回水管道2連接的回水支管 4 ；回水支管4上安裝有一個電動球閥7 ；
電動三通調節閥5將供水管道1和回水管道2中兩種溫度的水流混合成第三種溫度 的水流；
公建供熱節能裝置工作原理是在白天工作時段內，由PT100熱電阻採集室外溫度； 根據室外溫度調整PID整定控制儀表參數；PID整定控制儀表的4 20mA電流信號輸出端 連接電動三通調節閥信號輸入端，由4 20mA電流信號控制閥門開度；通過儀表比例積 分、微分(PID)調節功能，提高調節精度；
室外溫度由溫度傳感器上傳至控制箱，經PID調節，輸出信號控制三通閥開啟，當室外 溫度較高時，供水溫度相對降低，此時三通閥開啟加大，回水由管道泵吸入供水的量增加。 供水溫度降低；當室外溫度降低時，三通閥開啟變小，回水混入供水的量減小，供水溫度提 高。實現供水溫度隨室外溫度而自動控制，保證室溫為恆定溫度。在晚上或公休日、節假 日，系統自動進入分時段控制設定狀態，保持較大的開啟度，增加混水量，降低供水溫度，保 持較低的室溫，以達到節能降耗的目的。所述可編程序控制器選S7-200系列PLC ；包括CPU模塊為S7-2M、模擬量輸入、輸 出模塊EM235和數字量輸入、輸出模塊EM223 ；GPRS模塊國產導藍迪無線DTU產LDG6000 ；
GPRS模塊LDG6000其系統組網結構包括
1、中心公網為固定IP 監控點直接向中心發起連接，運行可靠穩定，推薦此種方案。2、中心公網動態IP+DNS解析服務客戶先與DNS服務商聯繫開通動態域名，監控 點先採用域名尋址方式連接DNS伺服器，再由DNS伺服器找到中心公網動態IP，建立連接。 此種方式可以大大節約公網固定IP的費用，但穩定性受制於DNS伺服器的穩定，所以要尋 找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規模應用。3、客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間 採用私有固定IP位址。4、進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯路由器之間採用GRE隧道。移動終端 和伺服器平臺之間採用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的洩漏。雙方採用防 火牆進行隔離，並在防火牆上進行IP位址和埠過濾。此種方案適合於安全性要求較高的應用環境，其穩定性不如固定IP。本實施例選方案1。PT100熱電阻採集室外溫度和管道水溫；PT100熱電阻通過溫度變送器將電阻信 號變換為4 20mA電流信號；再接入模擬量輸入、輸出模塊EM23M 20mA電流信號輸入 端；
包括CPU模塊為S7-2M、模擬量輸入、輸出模塊EM235和數字量輸入、輸出模塊EM223 ； GPRS模塊國產導藍迪無線DTU產LDG6000 ；
CPU模塊為S7-2M通過編程和執行程序，執行其PID功能，模擬量輸入、輸出模塊 EM235的4 20mA電流信號輸出端連接電動三通調節閥信號輸入端，由4 20mA電流信號 控制閥門開度；同時電動執行機構閥位反饋信號接入模塊EM235的4 20mA電流信號輸入端；通過CPU模塊程序計算的比例積分、微分(PID)調節功能，提高調節精度；
由CPU模塊中的程序來控制數字量輸入、輸出模塊EM223輸出開關量信號，控制管道泵 和電動球閥的開啟；
CPU模塊S7-2M通過RS232或RS485通信接口連接GPRS模塊LDG6000,通過GPRS方 式發送給遠程控制中心管理系統；
CPU模塊S7-2M通過GPRS方式接收遠程控制中心管理系統的控制數據，根據控制數 據，調整設置供熱節能控制系統的運行參數；
實施例供熱區域內公建大約150萬m2，如果能實現公建獨立用熱，加裝節能控制裝 置，以節能20%計算，公建熱指標q=44W/m2 Q^ = Qc-Hc' U1' "2Λ24·Ζ) 44 = gcX8. 14X IO3XO. 85X0. 65/(24X130) gc = 30. 53kg/m2
式中Ch——建築物採暖耗煤指標kg/m2標準煤； Z~採暖期天數(d)天津地區取130d ； ^h——公建建築物耗熱量指標為44W/m2 ； Hc——標準煤熱值，取8. 14X IO3W · h/kg ； U1——室外管網輸送效率，取0. 85 ； η 2——鍋爐運行效率，取0. 6。節能入口裝置運行後可節能25%
採暖耗煤量指標義2=30. 53Χ (1 — 0. 25) = 22. 90kg/m2，
IOOm2 公建以標煤 870 元 / 噸計算:100* (30. 53-22. 90) *10000/1000*870=664 萬元。實踐表明，公建節能裝置運行後節能效果明顯，若推廣全市，效益更加可觀。根據上述說明，結合本領域技術可實現本發明的方案。
權利要求
1.一種公建供熱節能裝置，其特徵在於，包括自動控制部分和管道構件部分；所述自 動控制部分包括儀表控制櫃、PLC和上位計算機；所述管道構件部分是由並聯在供水管道 上的一條旁路管道構成；在所述旁路管道上，按水流方向依次安裝有合流型電動三通調節 閥、管道泵和球閥；旁路管道和供水管道並聯形成兩個節點，兩個節點之間一段供水管道上 安裝有蝶閥；所述電動三通調節閥閥體上包括進水口，出水口和回水口 ；其中進水口和出 水口通過法蘭連接在所述旁路管道上；回水口通過法蘭連接一條與回水管道連接的回水支 管；回水支管上安裝有球閥；電動三通調節閥將供水管道和回水管道兩種溫度的水流混合 成第三種溫度的水流；電動三通調節閥為合流型結構；所述電動三通調節閥由電動執行機 構和三通調節閥構成；電動執行機構由4 20mA電流信號控制閥門開度；通過閥位反饋 調節精度；所述電動三通調節閥與儀表控制櫃的可編程序控制器PLC連接；所述可編程序 控制器PLC包括CPU模塊、模擬量輸入和輸出模塊、數字量輸入和輸出模塊；由PT100熱電 阻採集室外溫度和管道水溫；PT100熱電阻通過溫度變送器接入模擬量輸入和輸出模塊； CPU模塊通過編程和執行程序，執行其PID功能，模擬量輸入和輸出模塊的4 20mA電流信 號輸出端連接電動三通調節閥信號輸入端，由4 20mA電流信號控制閥門開度；同時電動 執行機構閥位反饋信號接入模擬量輸入和輸出模塊的4 20mA電流信號輸入端；通過CPU 模塊程序計算輸出PID調節功能；由CPU模塊中的程序來控制數字量輸入和輸出模塊輸出 開關量信號，並經中間繼電器控制管道泵和電動球閥的開啟；CPU模塊通過RS232或RS485 通信接口連接GPRS模塊，通過GPRS方式發送給遠程控制中心管理系統；CPU模塊通過GPRS 方式接收遠程控制中心管理系統的控制數據，根據控制數據，調整設置供熱節能控制系統 的運行參數；通過CPU模塊上通訊接口，用通訊電纜連接上位計算機內的CP 5611卡；通過 CP 5611卡和上位計算機通信。
2.如權利要求1所述公建供熱節能裝置，其特徵在於，所述電動三通調節閥通過與儀 表控制櫃的PID整定控制儀表連接；所述PID整定控制儀表的輸入類型選擇為熱電阻PID 整定控制儀表電阻信號輸入端連接PT100熱電阻，由PT100熱電阻採集室外溫度；根據室外 溫度調整PID整定控制儀表參數；PID整定控制儀表的4 20mA電流信號輸出端連接電動 三通調節閥信號輸入端，由4 20mA電流信號控制閥門開度；同時電動執行機構閥位反饋 信號接入PID整定控制儀表的4 20mA電流信號輸入端。
全文摘要
本發明涉及一種公建供熱節能裝置，包括自動控制部分和管道構件部分；管道構件部分是由並聯在供水管道上的一條旁路管道構成；在旁路管道上，按水流方向依次安裝有合流型電動三通調節閥、管道泵和球閥；通過自控技術和供熱節能裝置結合，PLC根據室外溫度調整PID輸出參數；由4～20mA電流信號控制閥門開度，控制電動三通調節閥、管道泵，其有益效果是通過調整供水與回水混合比例，來實現對公共建築的溫度控制，以達到節能的目的；裝置結構簡單，性能穩定，結構緊湊，可在現有設備基礎上改造而成，投入資金較少，適於廣泛的應用和推廣。
文檔編號F24D19/10GK102062445SQ201010594370
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者劉鳳忠, 龐卓, 楊海霞, 王富全, 王津 申請人:天津市南開區人民政府供熱辦公室