一種集中供暖公共建築供熱節能控制系統的製作方法
2023-09-10 01:49:45 3
專利名稱：一種集中供暖公共建築供熱節能控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於供暖節能技術領域，尤其涉及一種集中供暖公共建築供熱節能控制系統。
背景技術：
目前，公共建築的集中供暖系統大都存在著極大的浪費與熱量分配不平衡現象，其主要缺點有:熱源設計熱負荷過大，管網過粗；系統自動化水平低，監控中心只是起到低層次的監測作用；以鍋爐為熱源的供暖系統中鍋爐的運行主要依賴司爐工的經驗來調節鍋爐運行參數，沒有科學合理的依據計算動態熱負荷，並據此調節鍋爐及管網運行參數，以換熱站為熱源的供暖系統供暖量過大，不能根據每個熱用戶的實際情況按需供熱；不能根據室外氣溫變化及室內熱擾變化及時調整熱負荷，使熱源在一天中始終運行在同一條件下，造成了熱量與電力等能源的大量浪費；大多數的供熱管網存在水力失調的問題，管網中流體流量計算方法不科學，調節方法落後單一，形成「近端熱、遠端冷」的現象，浪費了大量的電力。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種集中供暖公共建築供熱節能控制系統，旨在解決現有技術提供的集中供暖系統大都存在著極大的浪費與熱量分配不平衡現象的問題。本實用新型是這樣實現的，一種集中供暖公共建築供熱節能控制系統，所述系統包括:實時監控熱源運行參數，控制熱源的輸出熱量，同時完成與現場儀表和控制設備的數據交互，並輸出所述現場儀表採集到的參數的熱源控制裝置；採集管網的熱水流量數據以及循環泵和補水泵的運行參數，並對所述循環泵和所述補水泵進行相應的控制和調節，同時輸出採集到的所述管網的熱水流量數據以及所述循環泵和所述補水泵的運行參數的泵房控制裝置；對室內溫度、管網中熱水的供水溫度、回水溫度進行採集，並以此控制流量調節閥的開度，同時輸出採集到的室內溫度、管網中熱水的供水溫度、回水溫度的管網監控裝置；分別與所述熱源控制裝置、所述泵房控制裝置和所述管網監控裝置連接，用於接收所述熱源控制裝置、所述泵房控制裝置和所述管網監控裝置輸出的相應參數，並根據所述相應參數，計算建築物所需要的熱負荷，向所述熱源控制裝置、所述泵房控制裝置和所述管網監控裝置輸出控制指令，以調節所述熱源控制裝置、所述泵房控制裝置和所述管網監控裝置的工作狀態的供暖總控伺服器；所述供暖總控伺服器包括第一工控伺服器和與所述第一工控伺服器通訊連接的第二工控伺服器；作為一種改進的方案，所述熱源控制裝置具體包括:[0011]顯示熱源的現場數據的第一顯示單元；將包括溫度、壓力、流量的變送器信號以及的控制與反饋信號轉換成數字量信號，同時，將控制命令轉換為相應的模擬信號下達給所述變送器和電動執行機構的第一模擬量處理單元；對電機的啟動和停止進行控制的開關量控制單元；根據熱源運行負荷及運行參數，控制電機用電頻率的變頻節電單元；將檢測到的溫度和壓力信號，轉換為標準的4_20mA電流信號的現場檢測儀表，所述現場檢測儀表包括壓力變送器和溫度變送器；電動執行機構，包括電動執行器和變頻器；分別與所述顯示單元、所述第一模擬量處理單元、所述開關量控制單元、所述變頻節電單元、所述現場檢測儀表和所述電動執行機構連接，接收所述第一模擬量處理單元、所述開關量控制單元、所述變頻節電單元、所述現場檢測儀表和所述電動執行機構的工作參數，並向所述第一顯示單元、所述模擬量處理單元、所述開關量控制單元、所述變頻節電單元、所述現場檢測儀表和所述電動執行機構輸出控制指令的第一 CPU控制單元；所述第一 CPU控制單元與所述第一工控伺服器通訊連接。作為一種改進的方案，所述泵房控制裝置具體包括第二 CPU控制單元、第二顯示單元、循環泵控制單元和補水泵控制單元，其中:所述第二顯示單元包括實時顯示循環泵和補水泵的運行參數，並接收現場操作人員對循環泵和補水泵的運行狀態進行手動設置的觸控螢幕和將流量計採集的現場超聲波信號進行計算轉換成瞬時流量和累計流量進行顯示的超聲波流量計數顯表；所述循環泵控制單元和所述補水泵控制單元包括實現循環泵的工頻和變頻運行切換、主備循環泵的切換的功率控制器件和對循環泵和補水泵進行變頻調速控制和電機的平滑啟動的變頻節電器；與所述第二顯示單元、所述循環泵控制單元和所述補水泵控制單元連接，採集管網的流量數據以及循環泵和補水泵的電壓、電流、頻率和轉速數據，並對所述循環泵和補水泵進行相應的控制和調節的所述第二 CPU控制單元；所述第二 CPU控制單元與所述第一工控伺服器連接。作為一種改進的方案，所述管網監控裝置具體包括:採集室內溫度、管網中供水溫度、回水溫度和執行單元的信號的第二模擬量處理單元；與所述第二模擬量處理單元連接，對所述第二模擬量處理單元的供水溫度、回水溫度、室內溫度和執行單元的信號進行轉換處理，並以此控制流量調節閥的開度的第三CPU控制單兀；分別與第二模擬量處理單元和第三CPU控制單元連接，根據所述第三CPU控制單元的控制信號，調節管網閥門開度的執行單元；與所述第三CPU控制單元連接，將所述第三CPU控制單元處理過的參數信號發送給所述第二工控伺服器，並接收所述第二工控伺服器發送給控制指令的無線通信單元；與所述第三CPU控制單元連接，對所述室內溫度、管網中供水溫度、回水溫度和執行單元的信號進行顯示的第三顯示單元。[0030]在本實用新型中，集中供暖公共建築供熱節能控制系統包括熱源控制裝置、泵房控制裝置、管網監控裝置，實現從熱源到供熱管網的整體監控和調節，系統實時根據室內外溫度的變化與風量、風速及日照、人員、照明及設備的開關狀態來確定房間所需熱負荷，實現熱負荷的實時調節，同時，實時調整管網中熱水能供給用戶的熱量，解決了水利失調的問題，徹底改變現有技術中的「近端熱、遠端冷」的問題。
圖1是本實用新型提供的集中供暖公共建築供熱節能控制系統的構架示意圖；圖2是本實用新型提供的熱源控制裝置的結構框圖；圖3是本實用新型提供的泵房控制裝置的結構框圖；圖4是本實用新型提供的管網監控裝置的結構框圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。圖1示出了本實用新型提供的集中供暖公共建築供熱節能控制系統的構架示意圖，為了便於說明，圖中僅給出了與本實用新型相關的部分。本實用新型提供的集中供暖公共建築供熱節能控制系統具體包括熱源控制裝置
1、泵房控制裝置2、管網監控裝置3和供暖總控伺服器4，其具體為:熱源控制裝置1，用於實時監控熱源運行參數，控制熱源的輸出熱量，同時完成與現場儀表和控制設備的數據交互，並輸出所述現場儀表採集到的參數；泵房控制裝置2，用於採集管網的熱水流量數據以及循環泵和補水泵的運行參數，並對循環泵和補水泵進行相應的控制和調節，同時輸出採集到的所述管網的熱水流量數據以及循環泵和補水泵的運行參數；管網監控裝置3，用於對室內溫度、管網中熱水的供水溫度、回水溫度進行採集，並以此控制流量調節閥的開度，同時，輸出採集到的室內溫度、管網中熱水的供水溫度、回水溫度;供暖總控伺服器4，分別與熱源控制裝置1、泵房控制裝置2和管網監控裝置3連接，用於接收熱源控制裝置1、泵房控制裝置2和管網監控裝置3輸出的相應參數，並根據所述相應參數，計算建築物所需要的熱負荷，向熱源控制裝置、泵房控制裝置和管網監控裝置輸出控制指令，以調節熱源控制裝置、泵房控制裝置和管網監控裝置的工作狀態。作為本實用新型的一個具體實施例，圖1中所示的供暖總控伺服器包括兩部分，第一工控伺服器41和第二工控伺服器42，具體為:第一工控伺服器41，用於運行熱源供暖監控軟體，對熱源、循環泵、補水泵、現場控制器和室內溫度採集卡相關運行參數進行顯示，動態仿真的描述供暖系統各輔機的實時運行狀態，採用PID控制算法，實時計算包括熱源、循環泵、補水泵在內的現場裝置的運行參數和運行狀態，並輸出所述運行參數到現場裝置；第二工控伺服器42，用於運行智能管網監控軟體，實時採集管網的供暖數據和不同室內監測點的室內溫度，對每個管網監控裝置進行遠程監控；第一工控伺服器41和第二工控伺服器42通訊連接。當然，在本實施例中，也可以採用一臺伺服器來進行控制，但不用以限制本實用新型。作為本實用新型的一個實施例，圖2示出了本實用新型提供的熱源控制裝置的結構框圖，為了便於說明，圖中僅給出了與本實用新型相關的部分。熱源控制裝置I具體包括第一顯示單元11、第一模擬量處理單元12、開關量控制單元13、變頻節電單元14、現場檢測儀表15、電動執行機構16和第一 CPU控制單元17，其中:第一顯示單元11，用於顯示熱源的現場數據；第一模擬量處理單元12，用於將包括溫度、壓力、流量的變送器信號以及的控制與反饋信號轉換成數字量信號，同時，將控制命令轉換為相應的模擬信號下達給所述變送器和電動執行機構；開關量控制單元13，用於對電機的啟動和停止進行控制；變頻節電單元14，用於根據熱源運行負荷及運行參數，控制電機用電頻率；現場檢測儀表15，包括壓力變送器、溫度變送器，用於將檢測到的溫度和壓力信號，轉換為標準的4-20mA電流信號；電動執行機構16，包括電動執行器和變頻器；第一 CPU控制單元17，分別與顯示單元11、第一模擬量處理單元12、開關量控制單元13、變頻節電單元14、現場檢測儀表15和電動執行機構16連接，接收第一模擬量處理單元12、開關量控制單元13、變頻節電單元14、現場檢測儀表15和電動執行機構16的工作參數，並向第一顯示單元11、模擬量處理單元12、開關量控制單元13、變頻節電單元14、現場檢測儀表15和電動執行機構16輸出控制指令；第一 CPU控制單元17與第一工控伺服器41通訊連接。當然，在該實施例中，該熱源控制裝置I還包括其他部件，在此不再贅述，但不用以限制本實用新型。作為本實用新型的一個實施例，圖3示出了本實用新型提供的泵房控制裝置的結構框圖，為了便於說明，圖中僅給出了與本實用新型相關的部分。泵房控制裝置2具體包括第二 CPU控制單元21、第二顯示單元22、循環泵控制單元23和補水泵控制單元24，其中:第二顯示單元22包括觸控螢幕和超聲波流量計數顯表(圖中未給出)，觸控螢幕實時顯示循環泵和補水泵的運行參數，並接收現場操作人員對循環泵和補水泵的運行狀態進行手動設置，超聲波流量計數顯表將流量計採集的現場超聲波信號進行計算轉換成瞬時流量和累計流量進行顯示；循環泵控制單元23和補水泵控制單元24包括功率控制器件和變頻節電器(圖中未給出)，控制器件實現循環泵的工頻和變頻運行切換、主備循環泵的切換，變頻節電器對循環泵和補水泵進行變頻調速控制和電機的平滑啟動；第二 CPU控制單元21與顯示單元22、循環泵控制單元23和補水泵控制單元24連接，用於採集管網的流量數據以及循環泵和補水泵的電壓、電流、頻率和轉速數據，並對所述循環泵和補水泵進行相應的控制和調節；第二 CPU控制單元24與第一工控伺服器41連接。在本實施例中，該泵房控制裝置2與循環泵和補水泵連接，對循環泵和補水泵進行控制，當然，該裝置還可能包括其他部件，在此不再贅述，但不用以限制本實用新型。作為本實用新型的一個實施例，圖4示出了本實用新型提供的管網監控裝置的結構框圖，為了便於說明，圖中僅給出了與本實用新型相關的部分。管網監控裝置3具體包括第三CPU控制單元31、第三顯示單元32、第二模擬量處理單元33、執行單元34及無線通信單元35，其中:第二模擬量處理單元33，用於採集室內溫度、管網中供水溫度、回水溫度和執行單兀的信號；第三CPU控制單元31，與第二模擬量處理單元33連接，對第二模擬量處理單元33的供水溫度、回水溫度、室內溫度和執行單元34的信號進行轉換處理，並以此控制流量調節閥的開度；執行單元34，分別與第二模擬量處理單元33和第三CPU控制單元31連接，用於根據第三CPU控制單元31的控制信號，調節管網閥門開度；無線通信單元35，與第三CPU控制單元31連接，將第三CPU控制單元31處理過的參數信號發送給第二工控伺服器42，並接收第二工控伺服器42發送給控制指令；第三顯示單元32，與第三CPU控制單元31連接，對室內溫度、管網中供水溫度、回水溫度和執行單元34的信號進行顯示。上述無線通信單元35與第二工控伺服器42通訊連接。在本實施例中，該管網監控裝置3還可以包括其他部件，在此不再贅述，但不用以限制本實用新型。在本實用新型中，不同類型不同用途的建築物在不同時段的用熱需求是不同的。本集中供暖公共建築供熱節能控制系統採用分時分區供暖可以減少建築物全天恆溫供暖所造成的熱量浪費，分時分區供暖是根據建築物不同類型以及國家或地方規定的用熱標準，設定白天的室內溫度範圍與夜晚室內溫度範圍，達到既滿足用熱需求又節能的目的，系統中室溫設定值並不是一個確定值，而是設定在一定範圍內的原因是在滿足人們用暖需求的同時，避免頻繁的熱量調節，維持系統穩定，延長系統壽命。其中，分時分區供暖是通過供暖總控伺服器來設定每棟建築物的室內溫度溫度範圍，根據熱負荷計算模型計算出該時段的實時熱負荷值。例如辦公樓，白天工作時間正常供暖，夜晚休息時間樓內只要保持防凍溫度或值班溫度即可。考慮到供暖系統的熱滯後性，本系統在正常的用熱時段之前提前恢復正常供暖，並在值班階段之前降溫預冷，保證了供暖的舒適度，同時降低供暖能耗。假設辦公樓內8點開始正式辦公，為保證供暖質量，6點之後開始正常供暖，為建築物預熱。在下午下班時，也要為建築物進行預冷，樓內下午5至6點下班，6點正式進入值班期，為減少浪費，提前一個小時即降低供暖量，在6點時室內達到值班溫度。在本實用新型中，集中供暖公共建築供熱節能控制系統包括熱源控制裝置、泵房控制裝置、管網監控裝置和供暖總控伺服器，實現從熱源到供熱管網的整體監控和調節，系統實時根據室內外溫度的變化與風量、風速及日照、人員、照明及設備的開關狀態來確定房間所需熱負荷，實現熱負荷的實時調節，同時，實時調整管網中熱水能供給用戶的熱量，解決了水利失調的問題，徹底改變現有技術中的「近端熱、遠端冷」的問題。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種集中供暖公共建築供熱節能控制系統，其特徵在於，所述系統包括: 實時監控熱源運行參數，控制熱源的輸出熱量，同時完成與現場儀表和控制設備的數據交互，並輸出所述現場儀表採集到的參數的熱源控制裝置； 採集管網的熱水流量數據以及循環泵和補水泵的運行參數，並對所述循環泵和所述補水泵進行相應的控制和調節，同時輸出採集到的所述管網的熱水流量數據以及所述循環泵和所述補水泵的運行參數的泵房控制裝置； 對室內溫度、管網中熱水的供水溫度、回水溫度進行採集，並以此控制流量調節閥的開度，同時，輸出採集到的室內溫度、管網中熱水的供水溫度、回水溫度的管網監控裝置； 分別與所述熱源控制裝置、所述泵房控制裝置和所述管網監控裝置連接，用於接收所述熱源控制裝置、所述泵房控制裝置和所述管網監控裝置輸出的相應參數，並根據所述相應參數，計算建築物所需要的熱負荷，向所述熱源控制裝置、所述泵房控制裝置和所述管網監控裝置輸出控制指令，以調節所述熱源控制裝置、所述泵房控制裝置和所述管網監控裝置的工作狀態的供暖總控伺服器； 所述供暖總控伺服器包括第一工控伺服器和與所述第一工控伺服器通訊連接的第二工控伺服器。
2.根據權利要求1所述的集中供暖公共建築供熱節能控制系統，其特徵在於，所述熱源控制裝置具體包括: 顯示熱源的現場數據的第一顯示單元； 將包括溫度、壓力、流量的變送器信號以及的控制與反饋信號轉換成數字量信號，同時，將控制命令轉換為相應的模擬信號下達給所述變送器和電動執行機構的第一模擬量處理單元； 對電機的啟動和停止進行控制的開關量控制單元； 根據熱源運行負荷及運行參數，控制電機用電頻率的變頻節電單元； 將檢測到的溫度和壓力信號，轉換為標準的4-20mA電流信號的現場檢測儀表，所述現場檢測儀表包括壓力變送器和溫度變送器； 電動執行機構，包括電動執行器和變頻器； 分別與所述顯示單元、所述第一模擬量處理單元、所述開關量控制單元、所述變頻節電單元、所述現場檢測儀表和所述電動執行機構連接，接收所述第一模擬量處理單元、所述開關量控制單元、所述變頻節電單元、所述現場檢測儀表和所述電動執行機構的工作參數，並向所述第一顯示單元、所述模擬量處理單元、所述開關量控制單元、所述變頻節電單元、所述現場檢測儀表和所述電動執行機構輸出控制指令的第一 CPU控制單元； 所述第一 CPU控制單元與所述第一工控伺服器通訊連接。
3.根據權利要求1所述的集中供暖公共建築供熱節能控制系統，其特徵在於，所述泵房控制裝置具體包括第二 CPU控制單元、第二顯示單元、循環泵控制單元和補水泵控制單元，其中: 所述第二顯示單元包括實時顯示循環泵和補水泵的運行參數，並接收現場操作人員對循環泵和補水泵的運行狀態進行手動設置的觸控螢幕和將流量計採集的現場超聲波信號進行計算轉換成瞬時流量和累計流量進行顯示的超聲波流量計數顯表； 所述循環泵控制單元和所述補水泵控制單元包括實現循環泵的工頻和變頻運行切換、主備循環泵的切換的功率控制器件和對循環泵和補水泵進行變頻調速控制和電機的平滑啟動的變頻節電器； 與所述顯示單元、所述循環泵控制單元和所述補水泵控制單元連接，採集管網的流量數據以及循環泵和補水泵的電壓、電流、頻率和轉速數據，並對所述循環泵和所述補水泵進行相應的控制和調節的所述第二 CPU控制單元； 所述第二 CPU控制單元與所述第一工控伺服器連接。
4.根據權利要求1所述的集中供暖公共建築供熱節能控制系統，其特徵在於，所述管網控制裝置具體包括: 採集室內溫度、管網中供水溫度、回水溫度和執行單元的信號的第二模擬量處理單元; 與所述第二模擬量處理單元連接，對所述第二模擬量處理單元的供水溫度、回水溫度、室內溫度和執行單元的信號進行轉換處理，並以此控制流量調節閥的開度的第三CPU控制單元； 分別與第二模擬量處理單元和第三CPU控制單元連接，根據所述第三CPU控制單元的控制信號，調節管網閥門開度的執行單元； 與所述第三CPU控制單元連接，將所述第三CPU控制單元處理過的參數信號發送給所述第二工控伺服器，並接收所述第二工控伺服器發送給控制指令的無線通信單元； 與所述第三CPU控制單元連接，對所述室內溫度、管網中供水溫度、回水溫度和執行單元的信號進行顯示的第三顯示單元。
專利摘要本實用新型涉及供暖節能技術領域，提供了一種集中供暖公共建築供熱節能控制系統，所述集中供暖公共建築供熱節能控制系統包括熱源控制裝置、泵房控制裝置、管網監控裝置及分別與所述熱源控制裝置、所述泵房控制裝置和所述管網監控裝置連接的供暖總控伺服器，實現從熱源到供熱管網的整體監控和調節，系統實時根據室內外溫度的變化與風量、風速及日照、人員、照明及設備的開關狀態來確定房間所需熱負荷，實現熱負荷的實時調節，同時，實時調整管網中熱水能供給用戶的熱量，解決了水利失調的問題，徹底改變現有技術中的「近端熱、遠端冷」的問題。
文檔編號F24D19/10GK203010761SQ201220505030
公開日2013年6月19日 申請日期2012年9月28日 優先權日2012年9月28日
發明者季濤 申請人:季濤