按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱方法和系統與流程

2023-05-29 22:14:36 3

本發明涉及供熱技術領域，尤其是一種按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱方法和系統。

背景技術：

自哥本哈根世界氣候大會即《聯合國氣候變化框架公約》之後，我國不斷推出建築節能的相關政策，其中供熱分戶計量是諸多政策中很重要的一個政策。但是在實施按供熱計量收費時卻受到了大部分供熱公司的牴觸。一個利國利民的政策為什麼會受到牴觸呢？究其原因是因為在進行供熱計量之後，若住戶關閉閥門，關閉閥門的住戶供熱量減少，費用同時減少，而供熱系統未根據住戶的調節進行調節，使得系統供熱量沒有減少，系統沒有節能。這樣就使得供熱公司利潤減少甚至賠錢。因此，需要發明一種新型的能夠按照住戶需求進行動態調節的集中供熱方法和系統，從而解決現有系統不能按照住戶熱量需求情況進行調節供熱量的問題。

技術實現要素：

本方案發明為一種按照住戶需求進行動態調節的集中供熱系統，從而能夠使換熱站的供熱量隨用戶需求進行調節。

本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。

通過一種按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱方法，包括以下步驟：

步驟一，獲取用戶的熱用戶熱狀態參數；

步驟二，根據用戶的熱狀態參數計算二次網分區需要流量，將二次網分區實際流量與二次網分區需要流量進行比較，計算調節量；

步驟三，若所述調節量超過設定範圍，則根據調節量調節二次網分區流量。

其中，獲取用戶的熱用戶熱狀態參數的方法有兩種，一是被動接受，另外一種是主動採集。其中主動採集可以是在預設時間段內進行的，在用戶熱狀態發生改變時，也可以用戶發出信號後被動接受的方式或許熱狀態參數。

上述的按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱方法中，所述調節量為絕對量或相對百分比調節量，其中：當所述調節量為絕對量時，需要測試每個分區調節裝置調節一個刻度時的流量變化量，再根據計算調節量來確定調節刻度數；當所述調節量為相對百分比調節量時，應計算實際流量與需要流量的比例關係，當實際流量比需要流量大時，按照比例調小分區調節裝置的刻度，反之調大分區調節裝置的刻度。

上述的按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱方法中，調整時可設置調節步長，所述調節步長為需要流量與實際流量的比值；

在步驟三中，所述的設定範圍為-5％至5％。

本發明的目的還可以通過以下技術方案來實現。

通過一種按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統，包括熱源和換熱站，所述熱源和換熱站由一次網連接，每個換熱站連接有至少兩個供熱分區，每個供熱分區連接有分區調節裝置和動態平衡控制裝置，

每個供熱分區包括至少兩個熱用戶，所述換熱站與所述熱用戶之間由二次網連接，

所述二次網包括供熱主管道、回熱主管道、至少兩條供熱支管道及相應數目的回熱支管道，每條所述供熱支管道連接有一個所述熱用戶，

在所述供熱主管道上設有流量控制單元，

所述動態平衡控制裝置獲取用戶的熱用戶熱狀態參數，並根據所述熱狀態參數向所述分區調節裝置發送調節信號，所述分區調節裝置根據所述調節信號調節所述流量控制單元的流量。

上述的按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統中，

在所述每個所述供熱支管道或回熱主管道上設有熱狀態監控裝置，所述熱狀態監控裝置能夠接受和/或採集所述熱用戶的熱狀態參數，其中：

所述熱狀態監控裝置設置在所述供熱支管道上時，所述熱狀態監控裝置為流量溫度採集器或戶用熱量表或通斷控制閥；

所述熱狀態監控裝置設置在所述回熱主管道上時，所述熱狀態監控裝置為溫度傳感器。

上述的按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統中，

所述分區調節裝置對所述流量控制單元進行調節；

所述動態平衡控制裝置包括輸入元件、計算元件和輸出元件；

所述輸入元件能夠獲取所述熱狀態監控裝置的熱狀態參數，所述計算元件根據所述熱狀態參數計算調節量，所述輸出元件將所述調節量輸出至所述分區調節裝置，所述分區調節裝置根據所述調節量調節所述流量控制單元的流量。

上述的按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統中，

所述熱狀態監控裝置上設有主動發送元件，在所述熱狀態參數發生改變時，所述主動發送元件主動將實時熱狀態參數發送至所述動態平衡控制裝置；或者

所述熱狀態監控裝置上設有被動發送元件，當動態平衡控制裝置進行周期性採集各戶熱狀態參數時，所述被動發送元件將變化後的熱狀態參數發送給動態平衡控制裝置。

上述的按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統中，

所述流量控制單元為循環水泵或調節閥；其中：

所述流量控制單元為循環水泵時，所述循環水泵上設有變頻器，所述分區調節裝置與所述變頻器相連；或所述循環水泵為變頻泵。

上述的按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統中，所述供熱系統還包括換熱站節能控制裝置，

在所述二次網的供熱主管道上設有供水壓力溫度傳感器，在所述二次網的回熱主管道上設有回水壓力溫度傳感器，在所述熱源與所述換熱站之間的供熱管道上設有氣候補償系統，

所述換熱站節能控制裝置獲取所述供水壓力溫度傳感器、回水壓力溫度傳感器和/或氣候補償系統的參數，並根據上述參數計算換熱站熱調節量，通過所述換熱站熱調節量對換熱站供水或回水流量進行調節。

上述的按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統中，所述供熱系統還包括供電元件，所述供電元件分別與所述動態平衡控制裝置、所述分區調節裝置和所述流量控制單元連接；

所述供電元件為連接有通訊線路或電源的電源接口，和/或

所述供電元件為設置蓄電池的電池盒。

藉由上述技術方案，本發明提出的一種按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱方法和系統至少具有下列優點：

所述二次網分區流量能夠及時的根據熱狀態參數的改變進行及時調整，所述供熱方法和系統十分節能環保。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。

附圖說明

圖1是本發明按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱方法和系統的具體實施方式、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。在下述說明中，不同的「一實施例」或「實施例」指的不一定是同一實施例。此外，一或多個實施例中的特定特徵、結構、或特點可由任何合適形式組合。

按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱方法實施例

一種按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱方法，包括以下步驟：

步驟一，採集各用戶的熱用戶熱狀態參數；

步驟二，根據各用戶的熱狀態參數計算二次網分區需要流量，將二次網分區實際流量與二次網分區需要流量進行比較，計算調節量；

步驟三，若調節量≠0，則根據調節量調節二次網分區流量。

本實施例中，在預設時間段內，由採集模塊採集用戶的熱狀態參數。所述預設時間段可以為5分鐘、10分鐘、20分鐘、30分鐘、1小時等任意時間間隔。

作為可以變換的實施方式，在所述熱用戶熱狀態參數發生改變時，所述熱狀態參數主動發送至所述採集模塊，這種方式為所述採集模塊接受所述熱用戶熱狀態參數。所述二次網分區流量能夠及時的根據熱狀態參數的改變進行及時調整。從而，能夠達到節能的效果。

上述實施方式中，所述熱狀態參數為每戶的供熱狀態(例如溫度和流量)的變化參數。

作為可以變換的實施方式，所述熱狀態參數還可以是二次網分區中回水的熱狀態的變化參數。例如，在所述回水溫度變高時，通過則二次網分區需要的實際溫度或流量大於需要溫度或流量，則需要調低所述二次網分區流量。反之，所述回水溫度變低，則需要調高所述二次網分區流量。

本實施例中，所述的獲取用戶的熱用戶熱狀態參數的方式可以是通過設備進行獲取，也可以通過人工進行輸入的方式。例如，可以通過用戶入住率，來計算需要量。

進一步地，所述調節量為絕對量，也就是說，計算出的調節量與流量單位相同，本實施例中為公斤(千克kg)。首先，需要測試每個分區調節裝置調節一個刻度時的流量變化量，再根據計算調節量來確定調節刻度數。

作為可以變換的實施方式，所述調節量還可以是相對百分比調節量。其中：當所述調節量為相對百分比調節量時，應計算實際流量與需要流量的比例關係，當實際流量比需要流量大時，按照比例調小分區調節裝置的刻度，反之調大分區調節裝置的刻度。通過計算得出的調節量為百分比的形式，與流量單位不同，此時，調節量為百分比的形式，根據調節量再計算需要調節的流量數值，再進行調節。

當然，在所述熱狀態參數測量的為溫度數值是，所述調節量還可以根據溫度與流量相應的換算比例，將溫度數據換算為流量數據。

進一步地，調整時可設置調節步長，所述調節步長為需要流量與實際流量的比值。

作為可以變換的實施方式，步驟三中，若所述調節量超過設定範圍，則根據調節量調節二次網分區流量。具體地，所述設定範圍為-5％至5％。

進一步地，為了實現更精確的調節效果，所述設定範圍還可以為-1％至1％。當然，也可以是其他更大或者更小的範圍。

按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統實施例

如圖1所示的一種按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統，包括熱源1和換熱站2，所述熱源1和換熱站2由一次網連接，每個換熱站2連接有兩個供熱分區，分別為第一供熱分區31和第二供熱分區32，其中，所述第一供熱分區連接有兩個熱用戶，分別為第一熱用戶11和第二熱用戶12，第二供熱分區32連接有兩個熱用戶，分別為第三熱用戶13和第四熱用戶14，每個供熱分區(第一供熱分區31和第二供熱分區32)上均連接有一個分區調節裝置4和一個動態平衡控制裝置5，所述換熱站2與所述熱用戶之間由二次網連接，所述二次網包括供熱主管道61、回熱主管道62、兩條供熱支管道63及兩條回熱支管道64，本實施例中，供熱主管道61和回熱主管道62的數目為兩條，供熱支管道63和回熱支管道64的數目為四條，每條所述供熱支管道63連接有一個所述熱用戶，一共四個熱用戶(分別第一熱用戶11、第二熱用戶12、第三熱用戶13和第四熱用戶14)，在所述每個所述供熱支管道63上設有熱狀態監控裝置6，具體地，所述熱狀態監控裝置6設置在靠近每個熱用戶處，本實施例中，所述熱狀態監控裝置6的數目也為四個，所述熱狀態監控裝置6能夠監測熱用戶的用熱情況，具體為是否用熱，所述動態平衡控制裝置5能夠採集該供熱分區內的熱狀態參數，在所述供熱主管道61上設有循環水泵3，所述動態平衡控制裝置5能夠接受所述熱狀態監控裝置6的熱狀態參數，並根據所述熱狀態參數向所述分區調節裝置4發送調節信號，所述分區調節裝置4根據所述調節信號調節所述循環水泵3的流量。

作為可以變換的實施方式，每個換熱站2連接的供熱分區的數目還可以為三個、四個或五個等數目。每個供熱分區中的熱用戶還可以為三個、四個或五個等數目。每個熱用戶對應一條供熱支管道63及一條回熱支管道64。也就是說，所述供熱支管道63的數目與所述熱用戶的數目相同，相應地，所述回熱支管道64的數目也與所述熱用戶的數目相同。

所述供熱分區和所述熱用戶的數目以所述換熱站2所提供的熱能夠使所述供熱分區內的所有熱用戶達到供暖標準為準。

具體實施時，所述供熱分區可以是以一棟樓。

作為可以變換的實施方式，所述供熱分區還可以為一棟樓上的一個建築單元，一個建築單元包括至少兩個建築住戶。

作為可以變換的實施方式，所述供熱分區也可以為兩棟以上樓。

作為可以變換的實施方式，所述供熱分區還可以是一棟樓上的高中低不同區域。所述供熱分區根據建築設計時的管道為準。

所述的動態平衡控制裝置5能夠接受所述熱狀態監控裝置6的熱狀態參數，包括主動模式和被動模式兩種，也就是說，所述熱狀態監控裝置6包括主動發送和被動發送兩種模式。下面對所述熱狀態監控裝置6採取這兩種模式時的工作過程進行分別說明：

第一種情況(主動發送模式)：所述熱狀態監控裝置6包括主動發送元件，在所述熱狀態參數發生改變時，例如，熱用戶關閉供熱支管道63上的入戶閥門，所述熱狀態監控裝置6主動將關閉閥門信息傳遞到所述動態平衡控制裝置5，從而能夠使所述動態平衡控制裝置5及時的向所述分區調節裝置4發送調節信號(減少所述供熱主管道61上的供熱量的信號)，所述分區調節裝置4使所述循環水泵3的頻率減少，從而流向其他用戶的熱量並不會減少。所述主動發送元件主動將實時熱狀態參數發送至所述動態平衡控制裝置5。在該調節的供熱分區的用戶為兩個(分別為第一熱用戶和第二熱用戶)時，其中第一熱用戶供熱支管道63上的閥門關閉後，所述循環水泵3的頻率減少，所述供熱主管道61中的熱媒也減少，減少後的所述供熱主管道61中的熱媒均流向第二熱用戶中，所述第二熱用戶的室內溫度並不會發生改變。在該調節的供熱分區的用戶為三個時，所述供熱主管道61中的熱媒平均分配至另外兩個未關閉閥門的熱用戶中。由於調節後的供熱主管道61中的熱量隨需求量減少而降低，所以，所述的按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統十分節能。另外，再所述第一熱用戶的供熱支管道63上的閥門打開時，所述熱狀態監控裝置6會及時向所述動態平衡控制裝置5發送增加熱量信號，所述分區調節裝置4控制所述循環水泵3的頻率提高，增加後的所述供熱主管道61中的熱媒平均分配至所述第一熱用戶和所述第二熱用戶中。所述第一熱用戶的室內溫度迅速升溫，所述第二熱用戶的室內溫度也不會降低。

第二種情況(被動發送模式)：所述熱狀態監控裝置6包括被動發送元件，當動態平衡控制裝置5進行周期性採集各戶熱狀態參數時，將變化後的熱狀態參數發送給動態平衡控制裝置5。所述動態平衡控制裝置5在預設時間段內通過其採集模塊採集所述熱狀態監控裝置6的熱狀態參數，所述預設時間段可以為5分鐘、10分鐘、20分鐘、30分鐘、1小時等任意時間間隔。在採集的熱狀態參數發生變化後，所述動態平衡控制裝置5向所述分區調節裝置4發送調節信號，所述分區調節裝置4根據所述調節信號調節所述循環水泵3的頻率。

進一步地，在採用被動發送模式時，也可以同時使用主動發送模式。通過用戶可以主動將熱狀態參數發送至所述動態平衡控制裝置5，或者在預設時間段後被動的由所述動態平衡控制裝置5進行採集。

調節控制原理：動態平衡控制裝置5定期巡檢各戶的用熱狀態或者各戶的熱狀態監控裝置6在住戶的用熱狀態有改變時將改變的狀態信息傳輸給動態平衡控制裝置5；動態平衡控制裝置5根據各戶的狀態及各戶的面積計算各調節分區需要的流量(計算各調節分區需要的流量時可根據入住率進行補償)，將需要流量和實際流量進行對比，計算調節量(可為絕對量和相對百分比調節量)；動態平衡控制裝置5將調節量傳輸給分區調節裝置4，分區調節裝置4對各分區的流量進行調節。一次調節有可能不到位，所以還要進行一次或者多次校正。

下面以一種通過對循環水泵的調節來實現動態節能效果的方式進行進一步說明：

所述循環水泵3的頻率為0～50赫茲，

設定範圍為4000～20000，其中設定值4000對應0赫茲，設定值20000對應50赫茲，其他中間值採用內插法對應計算。

若設定流量為m，實際流量為n，頻率設置為x，實際頻率值為p，調節步距為β(β為＜1的數值)

那麼調節比例為

那麼

則

其中，所述實際頻率值在動所述態節能控制裝置中設定並計算，所述分區調節裝置會自動將設定值對應為頻率值。設定範圍中最小值對應的頻率是0，這個最小值是調節裝置內部確定的。比如一般設備採用電壓做為信號是0-10伏，設定值是0-10000；採用電流做為信號是4-20毫安，設定值是4000-20000。當然這個值可以根據設備的不同進行調整。

本實施例的另一實施方式公開了另一種調節量計算方式為，通過計算正常使用供熱的熱用戶面積佔該供熱分區所有熱用戶的總面積的百分比，然後通過該百分比以及實際流量再來計算需要流量和調節量。

在所述調節量為絕對量時，需要測試每個分區調節裝置4調節一個刻度時的流量變化量，再根據計算調節量來確定循環水泵3的調節刻度數。

在所述調節量還可以是相對百分比調節量時，調節量為百分比的形式，根據調節量再計算需要調節的流量數值，再根據流量數值對循環水泵3進行調節。

具體地，調整時可設置調節步長，所述調節步長為需要的調節量與實際調節量的比值。

當各調節分區採用電動閥進行調節時，換熱站2應設置定壓差輸出，根據每個小區具體情況設置壓差值。選用閥門時優先選用電動恆流量閥，在某調節分區進行調節時，不影響其他分區的流量。

為了方便用戶使用，所述供熱支管道63上的閥門，可以手動關閉的入戶閥門；所述供熱支管道63上的閥門還可以是由信號遙控的自動閥門；或者所述供熱支管道63上的閥門為帶有檢測室內人的紅外裝置的信號控制閥門。

具體實施時，所述熱狀態監控裝置6為流量溫度採集器，通過所述流量溫度採集器能夠實現對所述供熱支管道63的流量和溫度數量數據進行採集，並且所述流量和溫度的數量為最直觀的反應所述供熱支管道63的供熱狀態。在所述用戶關閉閥門時，所述溫度和流量迅速發生變化，也就是說，所述流量溫度採集器能夠迅速的反應用戶的熱狀態參數。

作為可以變換的實施方式，所述熱狀態監控裝置6還可以為熱量表。

作為可以變換的實施方式，所述熱狀態監控裝置6還可以為通斷控制閥。

由於在供熱支管道上設置所述熱狀態監控裝置6，需要每條所述供熱支管道上設置一個所述熱狀態監控裝置6，為了減少所述熱狀態監控裝置6的數量，從而能夠達到節約成本的效果，所述熱狀態監控裝置還可以設置在所述回熱主管道上，所述熱狀態監控裝置6為溫度傳感器。

具體地，所述溫度傳感器通過對回熱管道上的溫度進行測量，而獲知所述供熱分區的整體熱狀態參數，從而所述動態平衡控制裝置5來計算調節量。

採用這種方式時，所述熱狀態監控裝置6設置在所述循環水泵3附近的回熱管道上。從而方便安裝和維護。

在所述供熱支管道或回熱主管道上沒有設有熱狀態監控裝置的實施方式中，可以通過人工錄入方式，通過人工統計供熱分區中的熱用戶用熱情況，將所述供熱支管道的熱狀態參數輸入進所述動態平衡控制裝置5中，在通過所述動態平衡控制裝置5計算調節量。

也就是說，所述的獲取用戶的熱用戶熱狀態參數的方式可以是通過設備進行獲取，也可以通過人工進行輸入的方式。例如，可以通過用戶入住率，來計算需要量。

本實施例的另一實施方式提出了一種安裝在所述回熱主管道上的熱狀態監控裝置6的實施方式，在這種實施方式中，通過所述熱狀態監控裝置6將回水溫度信號傳輸給所述動態平衡控制裝置5，所述動態平衡控制裝置5根據所述回水溫度信號計算調節量，當住戶關閉閥門時，回水溫度升高，控制系統調小流量，也能達到節能效果。

具體實施時，所述分區調節裝置對所述供熱主管道61上循環水泵3或調節閥進行調節。

作為可以變換的實施方式，所述分區調節裝置4還可以為帶有調節模塊的調節閥。

具體實施時，所述動態平衡控制裝置5包括輸入元件、計算元件和輸出元件；所述輸入元件能夠採集所述熱狀態監控裝置6的熱狀態參數，所述計算元件根據所述熱狀態參數計算調節量，所述輸出元件將所述調節量輸出至所述分區調節裝置4，所述分區調節裝置4根據所述調節量調節所述循環水泵3的頻率。

所述循環水泵3上設有變頻器，所述分區調節裝置4與所述變頻器相連。通過對所述變頻器的調節，能夠實現供熱管道內熱媒流量的變化。

當然，所述循環水泵3也可以為變頻泵。

本實施例的另一實施方式，提出的按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統，其與上述實施方式的區別在於，所述按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統還包括換熱站節能控制裝置70，所述換熱站節能控制裝置70能夠調節一次網供熱量。在所述二次網的供熱主管道61上設有供水壓力溫度傳感器71，在所述二次網的回熱主管道62上設有回水壓力溫度傳感器72，在所述熱源1與所述換熱站2之間的供熱管道上設有氣候補償系統73，所述換熱站節能控制裝置70採集所述供水壓力溫度傳感器71、回水壓力溫度傳感器72和/或氣候補償系統73的參數，對換熱站內循環水泵74的流量進行調節。

氣候補償系統73按照一般的控制原理，根據室外溫度設定二次網供水溫度或者回水溫度或者供回水溫度同時設置，一次網閥門根據設定溫度進行調節。所述一次網閥門用於一次網的調節，調節總供熱量。所述一次網閥門也可以用循環泵代替。

本實施例的另一實施方式，在二次網中所述供熱主管道61上設有循環水泵3且功率足夠大，所述二次網供熱主管道61中的循環水泵3能夠實現對熱用戶的供熱流量時，所述一次網中的循環泵也可以不設。

當各調節分區採用變頻泵進行調節，換熱站2內循環泵可根據實際情況減小功率或者取消，當減小功率設置換熱站2內循環泵時，需要設置定壓差輸出，定壓差可以是零壓差或者其他固定值。

具體實施時，所述按照住戶需求進行主動動態調節的集中供熱系統還包括供電元件，所述供電元件分別與二次網上的動態平衡控制裝置5、分區調節裝置4、熱狀態監控裝置6和循環水泵3連接；所述供電元件為連接有通訊線路或電源的電源接口，採用通訊線路或電源供電。

作為可以變換的實施方式，採用通信線路供電或者單獨布置電源線供電時，所述供電元件還可以為內置蓄電設備，當停電時能保證設備單獨運行至少24小時，從而能夠保證熱量分攤設備的穩定性。

當然，所述一次網上的包括換熱站節能控制裝置70、供水壓力溫度傳感器71、回水壓力溫度傳感器72、氣候補償系統73和換熱站內循環水泵74也可以與另一供供電元件相連，所述供電元件能夠實現對所述一次網的節能系統進行供電。

以上，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。