集中供暖系統的製作方法

2023-07-14 12:55:51

專利名稱：集中供暖系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種集中供暖系統。
背景技術：
城市集中供暖系統已在我國北方城市中建設應用了數年。但受到當前各種技術的 制約，目前仍然存在以下幾方面問題1.供熱不均衡，供熱效果差別較大。在目前的城市集中供暖系統中存在著供熱不均衡的情況。具體表現在，距離換熱 站越近的用戶端水壓力較高，水溫也越高，因此對應的散熱片溫度也相對較高；而反之則水 壓力較低，溫度也就相對較低。既有的供暖系統的供熱效果差別較大。2.存在能源嚴重浪費的情況。由於供熱的不均衡，同時供熱公司為保證供熱管道末端用戶的供熱需求，不得不 耗費較高的燃料及電力以保證初始水溫及出水壓力。這樣會造成距離換熱站較近的用戶房 間溫度過高。很多住戶採用開窗的方式進行散熱，造成了大量的能源浪費。當前的城市集中供暖主要採取按供暖面積收取費用的方式，因此用戶普遍使室內 散熱器處於常開狀態。供熱公司為無人的房間供熱消耗並浪費著大量的能源。3. 「分戶計量」難以推廣。自2003年建設部等8個部委局就提出改革現行熱費計算方式，聯合下發了《關於 城鎮供熱體制改革試點工作的指導意見》。現在已經過去了七年的時間，但「分戶計量」至 今未能普及，甚至沒有實質性的進展。目前很多新建建築已改變了陳舊的供熱管道設計方 案並安裝了熱計量表，已經具備了「分戶計量」的硬體基礎，但除了個別的試點小區以外，前 期配置的硬體仍然被閒置。「分戶計量」難以推廣的最主要原因是供熱公司無法實時確定供 熱量，供熱公司的能耗無法得到有效控制。「分戶計量」與供熱公司的運行成本之間存在著 供需矛盾。利用現有技術的改造成本居高不下，並且實施困難。
發明內容因此，本實用新型為了克服現有集中供暖系統供熱不均衡、能耗高且難以實現分 戶計量的缺陷，提供了一種能夠實現供熱均衡、節約能耗，且易於實現分戶計量的缺陷的集 中供暖系統。根據本實用新型技術方案的一個方面的集中供暖系統該實用新型集中供暖系統，包括以總供熱裝置為根節點的樹形結構的供熱管網， 用戶端形成該供熱管網的葉節點，用戶端的父節點和與該父節點相應的葉節點通過供熱管 路互聯形成分支管網，用戶端的管路設有控制閥，而分支管網的分支回管設有第一溫度採 集裝置，並在分支管網的主幹管道上設有第一流量控制裝置，以根據所述第一溫度採集裝 置所採集到的溫度數據調整所述第一流量控制裝置的開度；大於分支管網的層都在當前層主幹管道上設有當前層媒質壓力採集裝置和第二溫度採集裝置，以及設置於當前層主幹管道上的相應於該當前層媒質壓力採集裝置的壓力 控制裝置，以控制當前主幹管道上的媒質壓力值在預定的範圍內，同時在上層互聯到該層 子網的管路上設置有第二流量控制裝置，以根據所述第二溫度採集裝置所採集的溫度值控 制所述第二流量控制裝置的開度。依據本實用新型的技術方案，其原理是通過控制各個分支管網的水流量並以反饋 的方式媒質的出水壓力，結合這兩個方面來實現各個分支管網回水末端的水溫在恰當範圍 內穩恆。該技術可以實現以下幾個方面的效果首先本方案可以實現均衡供熱。相比於現有的供熱系統和方法，本方案以分支管網為壓力控制單元，供熱在本方 案中部分地體現在壓力的控制上，從而，利用本方案可實現集中供暖系統分支管網父層的 均衡供熱，平衡分支管網父層中各分支節點的水壓力。再者，能夠實現按需耗能。利用本方案可實現集中供暖系統的按需耗能。所謂「按需耗能」是指實時地根據 用戶需求的熱量進行供熱，燃料(鍋爐)及電力能源(水泵)的消耗量與熱量需求成正比。也 就是說，需要供應的熱量多，消耗的能量就多；需要供應的熱量小，消耗的能量就小。同時， 每個用戶在不需要的時候，比如離開房間時，就可以關掉其房間的控制閥。綜上，這種下層 制約上層的控制方式，層層節約，從而有效避免浪費的情況。第三，本方案適用於供熱管網的新建與改造。該技術可運用於新建集中供暖系統，也可適用於對現有集中供暖系統的改造。本 領域的技術人員都知道，目前為滿足分戶計量的需要，往往要建造輔助且龐大的數據採集 控制網絡，為了滿足遠距離傳輸，往往需要布設龐大的網絡，實現難度比較大。而本方案的 控制，每一層均基於本層參數進行控制，底層向高層的反饋通過供水壓力依次進行，具體到 根節點也只需要檢測其壓力，不需要遠程的數據傳輸，從而使得本方案易於實現，新建及改 造成本相對較低。另外涉及到分戶計量，本方案更容易實現逐級的分攤，也易於分戶計量的實現。對於所說的集中供暖系統，所述當前層媒質壓力採集裝置設置於當前層主幹管道 的供管上。上述集中供暖系統，所述第二溫度採集裝置設置於相應子網的的主幹管道的供管 上。上述集中供暖系統，大於分支管網的層的節點除根節點外都主要是由換熱器構 成，相應地，每個節點對應的子循環管網都設有上水裝置，且該上水裝置用作所述壓力控制
直ο上述集中供暖系統，所述控制閥為手動球閥。上述集中供暖系統，所述供熱管網的層數為三層。上述集中供暖系統，所述上水裝置為並聯的多個變頻供水泵。

下面結合說明書附圖詳述本實用新型的技術方案，使本領域的技術人員更好的理 解本實用新型，其中[0029]圖1為依據本實用新型技術方案的一種集中供暖系統的二次管網的結構示意圖。圖2為依據本實用新型技術方案的一種集中供暖系統的一次管網結構示意圖。圖中1、用戶端，2、分支管網，3、控制閥，4、分支供管，5、分支回管，6、分支閥，7、第 一溫度採集裝置，8、第一流量控制裝置，9、主回管，10、出水管，11、進水管，12、第二流量控 制裝置，13、換熱器，14、第一媒質參數檢測流量控制裝置，15、上水裝置，16、壓力檢測裝置， 17、主進管，18、鍋爐，19、第二媒質參數檢測流量控制裝置，20、總上水裝置，21、止回閥，22、 總回管，23、總出管。
具體實施方式
依據本實用新型技術方案的集中供暖系統可以對既有的集中供暖系統進行改造， 現有的集中供暖系統可能包含本方案所定義的樹形網絡的多層結構，由於如前所述，本方 案中高於分支管網的層都採用同樣的控制方式，因此，如果本領域的技術人員了解了其中 的一層的控制方式，就能夠明了本其他同類層的控制方式，因此，下面結合一個相對簡化的 供暖系統具體的闡述本實用新型的技術方案，參照說明書附圖1和2，其中換熱器13構成了一個節點，該節點拓撲形成二次管 網，而鍋爐18構成根節點，也就是總供熱裝置。那麼如果說明書附圖1和2所示的一次管網和二次管網構成的集中供暖系統，包括以 總供熱裝置，也就是鍋爐18為根節點的樹形結構的供熱管網，用戶端1形成該供熱管網的 葉節點，用戶端的父節點和與該父節點相應的葉節點通過供熱管路互聯形成分支管網2，用 戶端的管路設有控制閥3，而分支管網的分支回管5設有第一溫度採集裝置7，並在分支管 網的主幹管道上設有第一流量控制裝置8，以根據所述第一溫度採集裝置所採集到的溫度 數據調整所述第一流量控制裝置的開度；大於分支管網的層都在當前層主幹管道上設有當前層媒質壓力採集裝置和第二 溫度採集裝置，以及設置於當前層主幹管道上的相應於該當前層媒質壓力採集裝置的壓力 控制裝置，以控制當前主幹管道上的媒質壓力值在預定的範圍內，同時在上層互聯到該層 子網的管路上設置有第二流量控制裝置12，以根據所述第二溫度採集裝置所採集的溫度值 控制所述第二流量控制裝置的開度。關於分支回管5和分支供管4，主要是指分支管網的主幹管路。另外需要注意的是附圖1中的第一媒質參數檢測流量控制裝置14和附圖2中的 第二媒質參數檢測流量控制裝置19，確切地表述應當是流量控制點、壓力和溫度的檢測點， 是一個複合點，那麼對應地，需要設置相應的檢測和控制裝置，當然，裝置不一定是複合的， 一般意義上說可以是複合使用的，其實如下所講的較佳的實施方式中第二溫度採集裝置和 當前媒質壓力採集裝置應當包含於該複合點上。由於用戶端流量的控制，反映在分支管網上是壓力和溫度的變化，而分支管網通 過溫度來控制流量，則又反映在其上層管網的壓力變化，為避免供熱裝置過載，就需要調低 其負荷，當然，為了調定壓力過低的情況，則需要提高供熱裝置的負載。至於溫度採集裝置的選擇，主要體現在相應控制部件的選擇上，有一定的關聯性， 若採用傳統的繼電接觸系統，其選擇自由度稍微弱一點，若採用匹配的智能元件，如控制 器，則選擇的餘地大一些，當然，目前很多所說的相應控制部件都集成有控制元件，比如流
5量控制閥。這些一般性元件的選擇在現在的集中供暖系統中已經屬於一種常規的選擇，在 此不再贅述。關於媒質，以摻雜了添加劑的水為主，當然可能各層不一樣，最高層可能是溫度較 高的蒸汽，底層的就是溫度相對較低的水。至於壓力預定範圍的選擇，主要是根據安全壓力和經濟壓力的選擇上，這些也都 屬於公知選擇方式，本方案的重點側重於控制方式的選擇上。鑑於媒質壓力的對當前層影響最大的是壓力送出的最大點，也就是主幹管道的供 管上，因此，較佳地，所述當前層媒質壓力採集裝置設置於當前層主幹管道的供管上，從安 全性和經濟性方面考慮都是較佳壓力採集點。客觀地講，環境溫度是決定集中供熱的最重要的因素，如果環境溫度比較高，也沒 有集中供暖的需要，因此，所述第二溫度採集裝置設置於相應子網的的主幹管道的供管上， 以根據環境氣溫值調定媒質的出口溫度，出口溫度的調定除了換熱器的調整外，最終體現 在總供熱裝置上，如果說換熱器的調整是根據其所在層的供熱變化所進行的，那麼總供熱 裝置的調整則最終體現在能耗上，是至關重要的節點。當然，宏觀的經濟運行方式決定了人的生活相對來說是比較有規律的，最終決定 了基於本方案的集中供暖系統的調整大多集中在幾個時間節點上，比如上下班時間，周末、 假期期間等，調整的頻度並不是很大，個別用戶端的自我調整對整體的運行影響不是很大， 從調整經濟性考慮也是非常容易實現的。大於分支管網的層的節點除根節點外都主要是由換熱器構成，這也是新建供熱管 網的主要形式，但相對於本系統更具有實際的意義，便於分層的調整和最終控制點的歸結， 利於節能降耗的最終目的的實現，相應地，每個節點對應的子循環管網都設有獨立的上水 裝置則是必然的選擇了，且該上水裝置用作所述壓力控制裝置。為便於用戶的使用，所述控制閥為手動球閥，成本低，控制方便。較佳地，所述供熱管網的層數為三層，圖1、圖2所示的集中供暖系統嚴格意義上 講應當是三層管網，只不過根節點不算作一層，那麼分支管網可以定性為一棟樓，或者一個 單元，那麼從遠程輸送的經濟性考慮，為避免輸送階段的線損，有必要限制集中功能系統的 規模，當然，規模過小也不利於體現集中供暖系統的經濟性，較佳的就是三層管網系統。較佳地，所述上水裝置為並聯的多個變頻供水泵，便於調整，通過頻率可以調整流 量和壓力。那麼基於上述集中供暖系統的供熱方法，其包括以下控制步驟a)每個用戶端均設有控制閥，以提供給當前用戶根據自己熱需要調定房間溫度的 權利，據以實現的用戶端調整可以給分戶計量提供良好的用戶自覺性基礎，進而體現在節 能降耗的社會統籌上；b)檢測分支管網的媒質回管的溫度，若溫度低於預定範圍，則調高該分支管網的 流量，若溫度高於預定範圍，則調低該分支管網的流量，通過溫度與流量的關聯進行溫度的 調整；c)檢測大於分支管網的層的主幹管道上的媒質壓力和上水溫度，若媒質壓力高於 設定壓力範圍，則調低供水壓力，反之，則調高供水壓力；若上水溫度高於給定範圍，則調低 所檢測溫度子網的對應上層節點的供水流量，反之，則調高對應上層節點的供水流量。[0053]較佳地，溫度的預定範圍是[30°C，50°C ]，滿足人舒適度的需要，該溫度範圍取決 於環境溫度，基本上是按照與環境溫度成反比的關係調整的。進一步地，在大於分支管網的層的節點上都設有節點供管溫度檢測裝置，以給操 作員示值根據環境溫度調定供管媒質溫度。
權利要求1.一種集中供暖系統，包括以總供熱裝置為根節點的樹形結構的供熱管網，用戶端 (1)形成該供熱管網的葉節點，用戶端的父節點和與該父節點相應的葉節點通過供熱管 路互聯形成分支管網(2)，其特徵在於用戶端的管路設有控制閥(3)，而分支管網的分支 回管(5)設有第一溫度採集裝置(7)，並在分支管網的主幹管道上設有第一流量控制裝置 (8)，以根據所述第一溫度採集裝置所採集到的溫度數據調整所述第一流量控制裝置的開 度；大於分支管網的層都在當前層主幹管道上設有當前層媒質壓力採集裝置和第二溫度 採集裝置，以及設置於當前層主幹管道上的相應於該當前層媒質壓力採集裝置的壓力控制 裝置，以控制當前主幹管道上的媒質壓力值在預定的範圍內，同時在上層互聯到該層子網 的管路上設置有第二流量控制裝置(12)，以根據所述第二溫度採集裝置所採集的溫度值控 制所述第二流量控制裝置的開度。
2.根據權利要求1所述的集中供暖系統，其特徵在於所述當前層媒質壓力採集裝置 設置於當前層主幹管道的供管上。
3.根據權利要求2所述的集中供暖系統，其特徵在於所述第二溫度採集裝置設置於 相應子網的的主幹管道的供管上。
4.根據權利要求1至3任一所述的集中供暖系統，其特徵在於大於分支管網的層的 節點除根節點外都主要是由換熱器構成，相應地，每個節點對應的子循環管網都設有上水 裝置，且該上水裝置用作所述壓力控制裝置。
5.根據權利要求4所述的集中供暖系統，其特徵在於所述控制閥為手動球閥。
6.根據權利要求4所述的集中供暖系統，其特徵在於所述供熱管網的層數為三層。
7.根據權利要求4所述的集中供暖系統，其特徵在於所述上水裝置為並聯的多個變 頻供水泵。
專利摘要本實用新型公開了一種集中供暖系統，包括以總供熱裝置為根節點的樹形結構的供熱管網，用戶端的管路設有控制閥，而分支管網的分支回管設有第一溫度採集裝置，並在分支管網的主幹管道上設有第一流量控制裝置；大於分支管網的層都在當前層主幹管道上設有當前層媒質壓力採集裝置和第二溫度採集裝置，以及設置於當前層主幹管道上的相應於該當前層媒質壓力採集裝置的壓力控制裝置，以控制當前主幹管道上的媒質壓力值在預定的範圍內，同時在上層互聯到該層子網的管路上設置有第二流量控制裝置。本實用新型能夠實現供熱均衡、節約能耗，且易於實現分戶計量。
文檔編號F24D19/10GK201844453SQ20102057889
公開日2011年5月25日 申請日期2010年10月27日 優先權日2010年10月27日
發明者孔祥懿 申請人:孔祥懿