智能化控制的節能供熱系統的製作方法
2023-10-22 04:43:42 1
專利名稱：智能化控制的節能供熱系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種供熱系統的節能技術，尤其涉及一種智能化控制的節 能供熱系統。
背景技術：
中國北方地區，冬季主要是集中供熱，供熱系統按結構劃分為三種類型一 是直供系統，即將採暖熱源設備生產的熱水直接輸送到用戶；二是間供系統， 是將採暖熱源設備生產的熱水通過換熱器換熱的二次熱水間接輸送到用戶；三 是直供間供混合式系統，是上述直供系統與間供系統兩種形式的組合。現有技 術中的這三種供熱系統結構都存在著共同缺陷 一是熱源的功率輸出是由人為 地控制，天氣的變化要求輸出的熱量相應地變化，而輸出熱量的多少，是憑操 作人員的經驗來控制，操作人員的素質決定了採暖舒適度；二是外網的水力失 調，水力失調分為垂直和水平失調，垂直失調造成樓層之間溫度差異，如上供 下回室內系統上熱下冷的現象，水平失調造成近熱遠冷的現象；三是辦公區、 住宅區、學校、幼兒園、醫院等不同功能建築沒有分區，共用同一供回水管路， 供熱時只能按最高要求來供熱，勢必造成能源的浪費。因此，供熱節能是一個 整體系統工作，單一方面的技術運用，是達不到理想的供熱及節能效果。另外，在集中供熱方式中，熱源設備都是單獨控制，相互不關聯，降低了 熱源設備的機組效率。發明內容本實用新型的目的是提供一種智能化控制的節能供熱系統，其在對供熱系 統進行分區改造、水力平衡的基礎上，採用智能化控制系統，根據氣候溫度和 用戶設定的溫度，按不同建築、供熱時段自動調節供熱溫度，實現"按需供熱" 目標，最大化地節約能源，從而提供了一種全方位的最佳化解決供熱節能的技 術方案。為實現上述目的，本實用新型採取以下設計方案-一種智能化控制的節能供熱系統，包括由總供熱迴路與一組分區供熱單元 組成的熱網；所述的總供熱迴路由熱源設備、循環水泵、水處理設備與定壓補 水設備、總供水管路、總回水管路組成；所述的一組分區供熱單元的各分區供 熱單元通過直供或間供方式與總供熱迴路連接。其還設置一集中控制器；所述的供熱源採用一組並聯的熱源設備，各熱源設備配有控制器，在各熱 源設備的供水管路上安裝溫度、壓力傳感器，回水管路上安裝關斷電動閥及溫 度、壓力傳感器，各溫度、壓力傳感器的信號輸出接熱源設備控制器的輸入， 各熱源設備的關斷電動閥的啟閉及熱源設備的輸出功率受控於集中控制器；另設置一組分區控制器，在各分區供熱單元的供水管路上安裝電動三通調 節閥，各電動三通調節閥受控於相對應的分區控制器；在總回水管路和總供水管路之間安裝熱源設備的旁通管路，並加裝由集中 控制器控制啟閉的旁通電動閥；在總回水迴路和分區供熱單元迴路的供水管道之間安裝混水的管路，並加 裝由集中控制器控制節調的混水電動閥；在總供熱迴路、分區供熱單元的各迴路中設有溫度及壓力傳感器，各溫度 及壓力傳感器的信號輸出接集中控制器的輸入；由總供熱迴路與各分區供熱單元組成的熱網採用水力平衡結構熱網，設有 室內溫度採集系統；集中控制器經通訊口與熱源設備的控制器相連。集中控制器經GPRS/CDMA模塊與室內溫度採集系統、分區控制器相連。 所述的一組分區供熱單元可以是按建築功能劃分的分區單元。 所述的集中控制器經信號RS485/RS232轉換器接工業計算機，工業計算機 的輸出端可以接印表機。本實用新型的優點是1、 本系統提供了整體解決方案，可最大化地節約能源；2、 為設備檢修、維護分析可提供基礎分析數據；3、 為熱網運行、調度及時提供數據，能夠提高科學化管理水平。
圖l為本實用新型一實施例(直供間供混合)系統構成示意圖圖2 為本實用新型集中控制器電氣原理圖 圖3為本實用新型分控制器電氣原理圖 圖4為本實用新型控制原理方框示意圖具體實施方式
如圖l所示，本實用新型智能化控制的節能供熱系統包括由總供熱迴路與 一組分區供熱單元組成的熱網。為達高效節能及有效控制，本實用新型的熱網應採用水力平衡結構的熱 網。首先解決水平水力失調的問題，在分區每條主支路的回水管處(如在每棟 樓的各迴路管線上)安裝恆流量調節閥，最不利環節(供熱末端)則不用安裝， 根據各支供迴路的供熱面積和建築圍護結構情況，通過數學計算出熱負荷的需 求，再來調節恆流量調節閥的流水量，以達到該部分的供熱熱負荷的需求，用 這種方面解決水平水力失調的問題。其次是解決垂直水力失調問題，在雙立管 的情況下，每一樓層安裝恆流量調節閥，根據每戶實際供熱面積計算出所需的 熱負荷，然後依據計算值來調節進戶的流量。在單立管的情況下，則要採用跨 越管技術，如上供下回方式，在每戶的進出管之間加裝一根細管，最底層可以 不安裝，管徑的大小按沿程阻力和供熱面積來計算確定，從而達到合理地分配 流量，用這兩種方法解決垂直水力失調問題。所述的總供熱迴路由一組並聯的熱源設備3及循環水泵26、水處理與定壓 補水設備23及總供水管路17、總回水管路24組成。所述的一組(一個以上)分區供熱單元可以如本實施例所示為二個分區供 熱單元，設立分區控制器13，在該分區供熱單元的供水管路上安裝二個以上電 動三通調節閥9、 10，各電動三通調節閥受控於分區控制器13;各分區供熱單 元通過直供或間供方式與總供熱迴路相接，總供熱迴路是通過分水器直接為分 區一供熱(直供方式)，總供熱迴路通過換熱器間接為分區二供熱(間供方式)。為實現智能化集中控制，本實用新型系統對新建集中供熱小區建立分區體 制，或對原集中供熱小區實行分區改造，將不同功能的建築進行分門別類的建 立分區，如住宅區和辦公區應實行兩路分別供回水管路，將辦公區辦公樓的供 回管支路上安裝混合熱媒用的三通調節闊，配合分控器進行分時分溫控制，在 正常辦公時間正常供熱，非辦公時間或休息日採取保溫控制，從而達到節約能 源的目的。所述的集中控制器1是本實用新型的控制核心，集中控制器電氣原理圖如圖2所示集中控制器是採用Siemens的S7—200系列的PLC可編程控制器， 具有二個RS485通訊口，擴展兩個模擬量輸入模塊、 一個模擬輸出模塊和一個 GPRS/CDMA通信模塊。其中一個RS485通訊口是與工業計算機相連，將集中控 制器的所有數據送到工業計算機進行保存和分析用，工業計算機是用來監控熱 源設備和熱網運行狀況的，具有用戶管理、控制參數設置、運行參數顯示、運 行參數記錄、報警顯示、報警記錄、設備管理、數據分析、溫控趨勢分析等功 能，工業計算機的輸出端接印表機。另一個RS485通訊口與熱源設備控制器4 RS485埠相連，一是採集數據；二是控制熱源設備控制器4運行調節。RS/CDMA 通信模塊是用來採集分控器的數據。集中控制器採集了熱源的總回水管路24 和總供水管路17的溫度、壓力信號，並且控制熱源設備的關斷電動閥2、旁通 電動閥5、混水電動閥7。當熱源設備運行時，該熱源設備的關斷電動閥2打 開，熱媒流入熱源設備進行加熱後，再進入總供水管路17。當熱源設備停止運 行時，關斷電動閥閥門2關閉，熱媒經旁通電動閥5進行調節。混水電動閥7 用來調節混水管路15溫度。分控制器電氣原理圖如圖3所示採用功能強大z_world的HMI-3804控 制器，具有8路模擬量輸入，8路數字量輸入和輸出， 一個RS485和一個RJ45 接口， LCD128X64中文顯示，十個功能觸摸鍵，256K的flash, 128K的SRAM，具有時實時鐘和硬體看門狗。在分控器中內置了四條溫度控制曲線和不同時間 段下的修正係數，分控器通過GPRS/CDMA接收集中控制器的信號，控制支路A、 B的三通調節閥9、 10，依靠調節閥芯開度，來分別調節供熱支路的流量和熱 量分配，實現不同功能建築，不同的供熱方式，即分區控制。圖4所示的是本實用新型控制原理方框示意圖，控制原理如下集中控制 器包括數字量輸入(DI)、數字量輸出(D0)、模擬量輸入(AI)、模擬量輸 出(A0) ， RS485通訊接口、 GPRS/CDMA通訊模塊；熱源設備本地/集控轉換、 系統啟動、故障復位、停止響鈴、溫度連鎖連接數字量輸入部分，實現上述功 能；數字量輸出根據CPU的智能控制程序控制關斷電動闊、旁通電動閥、混水 電動閥的閥位大小、蜂鳴器的啟停、循環泵的啟停；模擬量輸入採集供熱系統 總供水溫度、總回水溫度、 一次分區供水溫度、 一次分區回水溫度、二次分區 供水溫度、二次分區回水溫度、關斷電動閥閥位、熱源旁通電動閥閥位、混水 電動閥閥位、室外溫度(在室外設有室外溫度傳感器25)信號。模擬量輸出控 制循環水泵的頻率，從而控制循環水泵的轉速；集中控制器通過RS485通訊接 口與各熱源設備控制器連接，實現多熱源設備的集中控制；分控器通過 GPRS/CDMA網絡，接收到集中控制器的命令，來控制分區電動三通閥，實現分 區控制，，集中控制器通過GPRS/CDMA網絡接收室內溫度採集系統採集到的溫度 信號，用於系統信號監測。工業計算機通過信號轉換器與集中控制器連接，計 算機接收所有熱源設備及輔機的運行工況，如運行、停止、溫度、壓力、流量 等狀態及參數，並且進行記錄、列印，對設備的運行提供聯鎖保護，可以進行 能耗分析，溫控趨勢分析，系統運行狀態分析等。本實用新型的主要創造點在於所述的供熱源採用一組配有控制器4的熱源設備3，對該組熱源設備採用群控技術，將所有熱源設備相互並聯起來，每 臺熱源設備的啟動停止、輸出功率由集中控制器l (群控系統)控制。並且在 熱源設備的供水管路、回水管路和總供水管路、總回水管路上，分別安裝溫度傳感器18、 28、 19、 21和壓力傳感器6、 27、 20、 22，在熱源設備的回水管路 上安裝關斷電動閥2，在總回水管路24和總供水管路17之間安裝熱源設備的 旁通管路16，並加裝由集中控制器控制啟閉的旁通電動閥5;分區一的直供供 水管路和回水管路分別安裝溫度傳感器8、 14;分區二的間供一次供水管路和 一次回水管路分別安裝溫度傳感器11、 12;各溫度、壓力傳感器的信號輸出接 熱源設備控制器的輸入，各熱源設備的關斷電動閥2的啟閉及熱源設備的輸出 熱功率受控於集中控制器l。由總供熱迴路與各分區供熱單元組成的熱網採用 水力平衡結構熱網，設有室內溫度採集系統29。集中控制器經通訊口與熱源設 備的控制器相連。集中控制器經GPRS/CDMA模塊與室內溫度採集系統、分區控 制器相連。上述各實施例可在不脫離本實用新型的範圍下加以若干變化，故以上的說 明所包含及附圖中所示的結構應視為例示性，而非用以限制本實用新型的申請 專利範圍。
權利要求1、一種智能化控制的節能供熱系統，包括由總供熱迴路與一組分區供熱單元組成的熱網；所述的總供熱迴路由供熱源及循環水泵、水處理與定壓補水設備、供回水管路組成；所述的一組分區供熱單元的各分區供熱單元通過直供或間供方式與總供熱迴路聯接；其特徵在於設置分區控制器，在各分區供熱單元的供水管路上安裝電動三通調節閥，各電動三通調節閥受控於分區控制器；設置一集中控制器；所述的供熱源採用一組並聯的熱源設備，各熱源設備配有控制器，在各熱源設備的回水管路上安裝關斷電動閥及溫度、壓力傳感器，各溫度、壓力傳感器的信號輸出接熱源設備控制器的輸入，各熱源設備的關斷電動閥的啟閉及熱源設備的輸出功率受控於集中控制器；在總回水管路和總供水管路之間安裝熱源設備的旁通管路，並加裝由集中控制器控制啟閉的旁通電動閥；在總回水迴路和分區供熱單元迴路的供水管道之間安裝混水的管路，並加裝由集中控制器控制啟閉的混水電動閥；在總供熱迴路、分區供熱單元的各迴路中設有溫度及壓力傳感器，各溫度及壓力傳感器的信號輸出接集中控制器的輸入；由總供熱迴路與各分區供熱單元組成的熱網採用水力平衡結構熱網，在室外設有室外溫度傳感器；集中控制器經通訊口與熱源設備的控制器及室內溫度採集系統相連。
2、 根據權利要求1所述的智能化控制的節能供熱系統，其特徵在於所 述的一組分區供熱單元可以是按建築功能劃分的分區單元。
3、 根據權利要求2所述的智能化控制的節能供熱系統，其特徵在於在 所述分區主支路水平向的回水管前端處安裝恆流量調節閥。
4、 根據權利要求2所述的智能化控制的節能供熱系統，其特徵在於在 所述分區每層垂直向管路中安裝恆流量調節閥。
5、 根據權利要求1所述的智能化控制的節能供熱系統，其特徵在於所 述的集中控制器經信號轉換器接工業計算機。
6、 根據權利要求5所述的智能化控制的節能供熱系統，其特徵在於所 述工業計算機的輸出端接印表機。
專利摘要一種智能化控制的節能供熱系統，由總及一組分區供熱單元組成的熱網；還設集中控制器、一組並聯熱源設備，在各熱源設備供、回水管路上安溫度、壓力傳感器，回水管路上安裝關斷電動閥；各傳感器的信號輸出接熱源設備控制器的輸入，關斷電動閥及熱源設備受控於集中控制器；另設一組分區控制器，在各分區管路上安電動三通調節閥，該閥受控於對應的分區控制器；在總回、供水管路間安熱源設備的旁通管路並加裝閥；在總和分區單元供水管道間安裝混水管路並加裝閥；在各總、分區迴路中設溫度及壓力傳感器，各傳感器的輸出接集中控制器的輸入；熱網採用水力平衡結構熱網，在室外設溫度傳感器；集中控制器經通訊口與熱源設備控制器及室內溫度採集系統相連。
文檔編號F24D3/00GK201100704SQ20072017352
公開日2008年8月13日 申請日期2007年9月30日 優先權日2007年9月30日
發明者李大洪, 鄧新華, 馬昕智 申請人:侯光林