专利名称：供热系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种供热系统及其控制方法。
背景技术：
近年来，随着热能需求的快速增长和供热区域的不断扩大，热能在传输和利用过程中的非必要能消耗越来越多。非必要能耗的持续增长，一方面加剧了能源供应的紧张，另一方面也促进了相关节能技术的研发和应用。目前，在供热系统中经常使用的节能技术包括以下两种第一种节能技术谓之“按需供热技术”，其特点是让用户自由设定所需的室温，控制装置通过判断当前室温与设定值之间的差异控制供热管道阀门的开启程度，从而减少用户的非必要能耗，实现按需供热。按需供热技术适用于以民用住宅为主要用户的供热系统。 就单个用户而言，按需供热技术的确降低了用户的用热成本；但是，由于现有的按需供热技术控制的范围小，且各用户的用热规律存在较大差异，以致供热系统的输出能量在总体上难以明显降低，其节能效果较为有限。另一种节能技术谓之“按时供热技术”，其特点是根据建筑物在不同时间段内的用热需求量的变化，进行不同功率的热量供给，减少单个供热周期内的能耗总量。这种节能技术的控制系统较为简单，对于供热规律较为统一的大型建筑物来说，这种节能技术有一定的节能效果，但是，这种节能技术无法满足同一建筑内不同用户的差异化需求，因而不适宜在民用住宅中应用。另外，供热规律较为统一的大型建筑物的用热高峰时间相对集中，在用热高峰期，供热系统的主机容量不能有效下降，而在用热低谷期，主机运行在较低的能效区间内，因此，这种节能技术的节能效果并不理想。总的说来，上述两种节能技术均为孤立的技术方案，亦即不同用户彼此之间在热能的供给方面缺少调节机制，用户与供热方之间也缺乏反馈通道，以致供热方难以根据热能的实际使用情况合理调节输出能量，特别是供热过程中产生的余热基本上没有得到利用。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的问题，本发明首先提出了一种供热管道系统，并在此基础上提出了一种供热系统及其控制方法，其目的旨在降低供热系统的总能耗，并满足用户的差异化需求。为了解决上述技术问题，本发明所提出的供热管道系统采用了下述技术方案一种供热管道系统，包括至少1个由2个或者2个以上的用热节点组成的用热节点群；直接连通所述用热节点群内的各用热节点，并与进入所述用热节点群的上级供热管道连通的一次供热管道；供热介质返回管道；以及连通所述用热节点群内的相邻用热节点、并与所述供热介质返回管道连通的二次供热管道。在上述技术方案中，用热节点亦称为用热单元，可以是房间、住宅、建筑物内的某个区域或楼层、整栋建筑物等。用热节点群是相邻或者邻近的两个或者两个以上的用热节点的集合。二次供热管道是指输送二次供热介质的管道。所谓二次供热介质，是指已被其他用热节点利用过的供热介质。通俗地说，二次供热管道就是利用某个用热节点的余热向另一个用热节点供热的管道。与二次供热介质相对应的则是一次供热介质，而一次供热管道则是向各用热节点直接输送一次供热介质的管道。在上述技术方案的基础上，本发明提出了一种包含所述供热管道系统的供热系统，所述供热系统还包括热源，输送供热介质的动力装置，控制系统；所述热源通过所述上级供热管道和所述一次供热管道，与所述用热节点群内的各用热节点连通。所述控制系统包括控制中心，信息传输网络，分别控制所述热源和所述动力装置的输出功率的控制装置，设置在所述上级供热管道上、控制用热节点群的供热量的上级流量控制装置，设置在所述一次供热管道上、控制各用热节点的供热量的一次流量控制装置；所述控制系统还包括分别设置在相邻两个用热节点之间的二次供热管道上的二次流量控制装置、二次供热介质温度检测装置；所述控制中心根据各用热节点的用热计划和所述二次供热介质温度检测装置检测的温度信息，通过所述各流量控制装置，控制供热系统的总热量输出。在本发明的供热系统中，热源可以是常规热源，例如，热电厂、采暖锅炉等；输送供热介质的动力装置可以是常规的动力装置，例如热水循环泵等；流量控制装置可以是常规的自动流量控制装置，例如阀门及其控制模块，其工作时，控制模块通过调节阀门的开启程度，控制热量的输出或输入；二次供热介质温度检测装置可采用常规的自动温度检测装置， 其作用是检测各用热节点的二次供热介质温度，便将温度信息通过信息传输网络发送至控制中心；控制中心采用计算机进行控制；信息传输网络可以采用局域网、以太网、移动通信网络等网络。为了在系统总体节能的同时，更好地满足各用热节点的差异化需求，本发明的供热系统在上述技术方案的基础上，进一步采用了下述技术方案所述一次、二次流量控制装置采用底层自适应工作模式。所谓底层自适应工作模式，是指一次、二次流量控制装置无需控制中心的供热指令，可以直接根据用热节点的用热需求和二次介质温度检测装置提供的温度信息，计算可满足用热节点用热需求的一次、二次供热介质的流量需求比例，并根据计算结果，协调一、二次供热介质为用热节点供热。为了实现底层自适应工作模式，一次、二次流量控制装置应安装具有信息收集和信息处理能力的控制模块。使用现有的单片机，例如51系列单片机制作的控制模块，可以实现上述功能。进一步地，在所述供热系统中，设置2个或者2个以上的热源；进一步地，将所述热源设置在所述各用热节点群的中心或者靠近中心的位置；进一步地，根据各用热节点的用热规律，将需要高温供热介质供热的用热节点设置为同一用热节点群内的上游节点。进一步地，利用以太网、移动通信、RF无线或者工业现场总线技术作为所述控制中心与所述用热节点之间的信息反馈通道，以便使控制中心更全面、更便捷地获得各用热节点的用热需求信息，尤其是用热需求的变化信息。进一步地，在所述的每一个用热节点群设置一个分控制中心，所述分控制中心根据本用热节点群内的各用热节点的用热计划和各用热节点的二次供热介质温度确定本用热节点群的总供热量，并通过上级流量控制装置予以控制；所述控制中心根据各用热节点群的总供热量，确定系统的总热量输出，并通过调节热源的输出功率控制系统的总热量输出。一般说来，分控制中心的设置，适用于用热节点群较多，且每个用热节点群内的用热节点特别多的情况。为了使所述供热系统在实施过程中实现本发明的目的，本发明采用了下述控制方法，该方法包括下列步骤步骤一，控制中心收集各用热节点的用热计划；步骤二，控制中心根据各用热节点的用热计划，结合各用热节点的面积和散热系数，计算各个用热节点的热量随时间变化的热量需求曲线；步骤三，控制中心根据步骤二的计算结果，计算各个节点群的热量需求曲线以及整个供热系统的总热量需求曲线；步骤四，控制中心根据二次供热介质温度检测装置实时检测的各用热节点处的二次供热介质温度，结合各用热节点的用热计划，计算各节点群内可以得到有效利用的余热
总量；步骤五，各用热节点的一、二次供热介质流量控制装置根据各用热节点的用热需求和二次供热介质温度，或者根据控制中心的指令，对各用热节点的一、二次供热管道上的阀门开度进行调节，从而调整供给到各个用热节点的热量；步骤六，控制中心根据总热量需求和各节点群内可以得到有效利用的余热总量， 调整热源的功率和总热量输出，并通过上级流量控制装置，调整各用热节点群的总热量输入。在上述步骤中，步骤五和步骤六实际上是同步进行的，将其分为两个步骤，只是为了表述问题的方便。另外，步骤五实际上包括了两种情况其一，控制中心通过控制一、二次流量控制装置，直接控制每一个用热节点的供热量；这种模式适用于整个系统的用热节点较少的情形；其二，一、二次流量控制装置采用底层自适应工作模式，亦即一、二次流量控制装置可以直接根据用热节点的用热需求，控制用热节点的供热量，控制中心只控制系统的总热量输出和每一个用热节点群的总热量输入。需要说明的是，上述控制方法是在各用热节点提供了用热计划，并因此而确定了系统内各用热节点的热量随时间变化的热量需求曲线以及整个供热系统的总热量需求曲线的前提下实施的节能控制方法。然而，具体到某一个用热节点而言，其用热计划可能会临时改变，例如，需要增加供热量，对此，本发明采用下述控制方法，在满足其需求的同时，尽量减少系统的非必要能耗，该方法包括下述步骤步骤一，用热节点将用热需求增加的信息发送至该节点的一次流量控制装置，以及该用热节点与上一节点之间的二次供热介质流量控制装置；步骤二，所述一、二次供热介质流量控制装置根据所述用热节点的用热需求和所述用热节点的上一用热节点的二次供热介质的温度，判断上一用热节点是否有足够的余热满足所述用热节点的用热需求，如果有足够的余热满足所述用热节点的用热需求，则直接利用上一用热节点的余热为该用热节点供热，如果没有，则执行步骤三；步骤三，所述一次、二次供热介质流量控制装置分别计算可满足所述用热节点用热需求的一次供热介质的最小流量和二次供热介质流量，并根据计算结果，对所述用热节点的一、二次供热管道上的阀门开度进行调节，由二次供热管道进行余热供热，由一次供热管道进行补充供热。在执行步骤三的过程中，根据一次、二次供热介质流量控制装置的计算结果，如果满足所述用热节点的用热需求的一次供热介质的最小流量达到一次供热管道所允许的最大流量，则执行步骤四；步骤四，一次供热介质流量控制装置控制一次供热管道为所述供热节点全功率供热；与此同时，将所述用热节点的用热需求信息发送至控制中心。步骤五，控制中心根据所述一次供热介质流量控制装置发送的用热需求信息，重新计算系统的热量需求曲线，调整热源功率和系统的总能量输出。本发明能产生以下有益效果在总体上降低供热系统的能耗，并满足用户的差异化需求。本发明之所能在总体上降低供热系统的能耗，并满足用户的差异化需求。是因为一方面，通过增加反馈通道，能够及时了解用户的用热计划，从而确定系统合理的总能量输出指标，另一方面，通过二次供热管道的设立，实现现场余热再用充分利用余热，从而进一步降低系统的总热量输出。
图1是本发明供热系统的供热原理示意图。图2是本发明供热系统中相邻用热节点之间的热能输送示意图。图3A和图:3B分别表示图2所示节点的温度曲线示意图，其中横坐标表示时间，纵坐标表示温度。图4A和图4B分别表示图2所示节点的热量需求曲线示意图，其中横坐标表示时间，纵坐标表示所需的热量。图5表示本发明供热系统的总热量需求曲线示意图，其中横坐标表示时间，纵坐标表示所需的总热量。
具体实施例方式以下，结合附图介绍本发明供热系统的基本组成和供热原理，并在此基础上说明本发明怎样根据用户的用热计划，通过反馈控制和现场余热再用的技术手段，减少不必要的能量输出，在满足用户差异化需求的同时，控制系统总供热量输出。如图1所示，本发明的供热系统包括下述装置或系统(1)热源S，热源S是给整个系统提供热能的装置或机构，例如，热电厂、采暖锅炉、 区域锅炉房等。(2)供热管道系统，包括至少1个用热节点群，所述用热节点群包括η个用热节点Jl Jn，其中，η为大于或等于2的正整数；将热源S与所述用热节点群连通的上级供热管道UP ；将上级供热管道UP与所述用热节点群内的各用热节点连通的一次供热管道；供热介质返回管道；以及连通所述用热节点群内的相邻用热节点、并与所述供热介质返回管道连通的二次供热管道。用热节点亦称为用热单元，可以是房间、住宅、建筑物内的某个区域或楼层、整栋建筑物、甚至由若干相邻建筑物构成的建筑群。在本发明的供热系统中，用热节点的设置， 应视具体的用热供求关系而定。例如，一栋居民楼有50套住宅，由于各住宅的用热需求存在差异，而这种差异将导致在供热的过程中，有可能利用一套或几套住宅的余热为另一套住宅供热，那么，就可以把这栋居民楼的每一套住宅设置为一个用热节点，而这栋居民楼就是一个用热节点群。又如，某工厂有20幢厂房，由于用热需求一致，各幢厂房之间几乎不可能利用余热相互供热，那么，在实施本发明的过程中，就需要把该工厂单独作为一个用热节点，与其他在用热方面，特别是余热利用方面具有互补性的用户组成一个用热节点群。用热节点群是相邻或者邻近的两个或者两个以上的用热节点的集合。“用热节点群”的概念源于现场余热再用这一发明构思。所谓现场余热再用，简单地说，就是优先利用一个或者几个用热节点的余热向相邻的，或者邻近的另一个供热节点供热。由于余热供热的范围相对较小，故通常只有在一个节点群内，余热供热才是一种切实可行的技术方案。所述供热管道，包括将热源和所述用热节点群连通的上级供热管道UP，将上级供热管道UP与各个用热节点连通的一次供热管道；所述供热管道还包括在同一热节点群内， 连通相邻用热节点，并与所述供热介质返回管道连通的二次供热管道。一次供热管道向用热节点输送一次供热介质W1，二次供热管道向用热节点输送二次供热介质W2。在本发明的供热系统中，二次供热管道和二次供热介质是两个与现场余热再用密切相关的概念。所谓二次供热介质，是指已被其他用热节点利用过的供热介质，而二次供热管道则是输送二次供热介质的管道。二次供热管道上的二次流量控制装置是用来调节同一用热节点群之内的余热供应量的，而二次供热介质温度检测装置则是用来检测二次供热介质的温度，以便计算可满足用热节点用热需求的一次、二次供热介质的流量，同时帮助控制中心判断哪些用热节点有余热可供，以及有多少余热可供。与二次供热介质相对应的则是一次供热介质，亦即尚未被其他用热节点利用过的供热介质。上级供热管道和一次供热管道所输送的都是一次供热介质，所不同的是，一次供热管道所连通的是用热节点群内的各用热节点，是同一节点群内所有输送一次供热介质的管道的统称，而上级供热管道则是将用热节点群与热源连通的供热管道。需要说明的是，当本发明的供热系统涉及多个用热节点群时，会有多条上级供热管道，而在多条上级供热管道之上，还可能有“上级的”、“更上级”的供热管道，不过，对于本发明要解决的技术问题来说，特别是对于本领域技术人员理解本发明的供热系统来说，并不需要对上级供热管道作进一步的区分，这是因为，除了二次供热管道这一基于现场余热再用的发明构思而专门设置的管道外，本发明的供热管道系统与现有技术中的供热管道系统并无区别。同理，本发明也未对各层次的供热介质返回管道作严格区分，而是统称为供热介质返回管道。(3)输送供热介质的动力装置，例如热水循环泵等。所述动力装置设有控制模块， 所述控制模块根据控制中心的指令，调节动力装置的输出功率。(4)控制系统，包括控制中心CC，信息传输网络，分别控制热源S和所述动力装置的输出功率的控制模块，控制用热节点群的供热量的上级流量控制装置CT，分别控制每一个用热节点的供热量的一次流量控制装置C11、C21，上级流量控制装置CT设置在上级供热管道UP上，一次流量控制装置分别设置在直接连通各用热节点Jl、J2、…、Jn的一次供热管道上；所述控制系统还包括分别设置在相邻两个用热节点之间的二次供热管道上的二次流量控制装置C22和二次供热介质温度检测装置。本发明的供热系统在工作时，控制中心CC根据各用热节点的用热计划和所述二次供热介质温度检测装置检测的温度信息，通过各用热节点群的上级流量控制装置控制供热系统的总热量输出和各用热节点群的总热量输入，各用热节点处的一、二从供热介质流量控制装置则分别控制各用热节点的热量输入。为了使本领域技术人员更好地理解本发明的供热系统，以下，结合图2，进一步介绍一、二次供热管道以及供热介质返回管道在相邻用热节点之间的连接关系。如图2所示，本发明的供热系统在用热节点A分别安装有一次供热管道PA1、二次供热管道PA2和供热介质返回管道PA3，在用热节点B上分别安装有一次供热管道PB1、二次供热管道PB2和供热介质返回管道PB3。其中，PA1、PB1实质上是一次供热管道Pl与用热节点A、B的连接通道，但是，为了表述问题的方便，本发明将PA1、PB1也称为一次供热管道。上述三种管道的连接关系是这样的用热节点A的供热介质返回管道PA3连接用热节点B的二次供热管道PB2，而用热节点B的供热介质返回管道PB3连接用热节点B的下游的用热节点的二次供热管道，以此类推，相邻的两个用热节点之间，上游的用热节点的供热介质返回管道连接下游的用热节点的二次供热管道；第一个用热节点的一次供热介质管道与进入该用热节点群的上级供热管道PIN连接，在该用热节点，不设置二次供热介质管道；最后一个用热节点的供热介质返回管道连接与该热节点群的供热介质返回管道POUT 连接。所谓上游用热节点，下游的用热节点，是相对于二次供热介质的流向和用热节点之间的位置关系而言的，例如，二次供热介质先后流经A、B、C三个节点，则A是B的上游节点，C是B的下游节点。为了实现对上述供热系统的控制，在二次供热管道PA2、PB2上安装相应的二次供热介质温度检测装置DA2、DB2 ；在一次供热管道PA1、PBl分别安装一次供热介质流量控制装置CAl、CBl，在二次供热管道PA2、PB2上分别安装二次供热介质流量控制装置CA2、CB2。在本供热系统工作时，一、二次供热介质流量控制装置，例如CA1、CA2、CB1、CB2，分别记录各用热节点的面积和散热系数，并通过信息传输网络发送至控制中心CC备用。二次供热介质温度检测装置DA2、DB2所检测的实时温度数据也通过信息传输网络发送至控制中心CC，以便控制中心CC 了解相邻节点之间是否有余热可被利用。为了更好地解决本发明所要解决的技术问题，在实施本发明的过程中，还应根据以下几种情况，对本发明的供热系统进行调整(1) 一次、二次流量控制装置CA1、CA2、CBU CB2采用底层自适应工作模式。所谓底层自适应工作模式，是指一次、二次流量控制装置无需控制中心的供热指令，而是根据用热节点的用热需求和二次介质温度检测装置提供的温度信息，计算可满足用热节点用热需求的一次、二次供热介质的流量需求比例，并根据计算结果协调两种供热介质为用热节点供热。在底层自适用工作模式下；控制中心只控制系统的总热量输出和各用热节点群的总
9热量输入，而不直接控制各用热节点的热量输入。为了实现底层自适应工作模式，一次、二次流量控制装置应使用具有信息收集和信息处理能力的控制模块。使用现有的单片机，例如51系列的单片机制作的控制模块，可以实现上述功能。底层自适应工作模式尤其适用于用热节点群，以及用热节点群内的用热节点均较多的情形。(2)在用热节点的数量庞大，一个热源难以满足全部用热节点的用热需求的情况下，可在所述供热系统中2个或者2个以上的热源。(3)在有多个用热节点群的情况下，除非热源的位置已经固定，可将所述热源设置在所述各用热节点群的中心或者靠近中心的位置，以便减少热能传输过程中的热量损失。(4)在构建本供热系统的供热介质输送系统之前，已经知晓各用热节点的用热规律的情况下，应尽量将需要高温供热介质的用热节点设置为同一用热节点群内的二次供热管道上的上游节点。现场余热再用严格受到介质流向的限制，上游节点不能利用下游节点的热量，因此，在构建本供热系统的供热介质输送系统时，应根据已掌握的用热规律，尽量将需要高温供热介质供热的用热节点设置为同一用热节点群内的二次供热管道上的上游节点，以便提高下游节点利用余热的概率。(5)利用以太网、移动通信、RF无线或者工业现场总线技术作为所述控制中心与所述用热节点之间的信息反馈通道，以便使控制中心更全面、更便捷地获得各用热节点的用热需求信息，尤其是用热需求的变化信息。(6)在用热节点群较多，且每个用热节点群内的用热节点特别多的情况下，例如， 用热节点群超过5个，每一个用热节点群内的用热节点超过1000个的情况下，也可以在每一个用热节点群设置分控制中心。在设有分控制中心的情况下，由各分控制中心根据各用热节点的用热计划和所述二次供热介质温度检测装置检测的温度信息，通过各用热节点群的上级流量控制装置控制各用热节点群的总热量输入，而控制中心，而控制中心则根据各用热节点群的总热量输入，通过调节热源输出功率，控制供热系统的总热量输出。以上，结合图1和图2介绍了本发明的供热系统的基本组成、供热原理，以及供热系统的几种主要的变化形式。以下，介绍本发明的控制方法。在使用本发明的供热系统时，需要收集各个节点的用热计划，并把该用热计划提供给本发明的控制中心CC。用热计划可根据各用热节点的用热规律、不同时间的室内温度要求等来制定。比如，可以考虑如下情况来制定用热计划对写字楼等建筑用户而言，可根据工作时段和休息时段制订用热计划；对住宅用户而言，可根据上班时段、生活时段和休息时段制订用热计划。此外，还可以根据用热节点的实际分布情况，将各节点的用热计划制作得非常精细，从而将本发明的供热系统的整个供热计划制定得非常详细。比如，可以在同一建筑的办公区和餐饮区，或同一住宅的生活区和休息区使用不同的用热计划；还可以以天、小时、分钟为单位制订各节点的更详细的用热计划；或以一天、一周、一个月为周期使用重复的用热计划。上述用热计划可以通过操作面板如遥控器、手机、计算机等制订，制订完成后可以通过以太网、移动通信、RF无线、工业现场总线等实时通信网络上传至控制中心CC。控制中心CC按照所有用热节点的用热计划控制本发明的供热系统。如果控制中心CC没有收到某些用热节点的用热计划，则对这些用热节点按全功率用热对待；对于已经收到用热计划的各用热节点，控制中心以时间为基础，以各个用热节点为统筹对象或者供热调整对象，根据各用热节点的当前室内温度、目标室内温度、一次供热介质温度和二次供热介质温度，计算出各个上级管道的温度、流量需求，生成上级流量控制装置对阀门的开度控制曲线；根据所有上级管道的温度、流量需求总和，结合管道热量损耗，计算热源的能量输出需求，生成功率控制曲线，从而最大限度地降低主机能耗，减少不必要能耗输出，实现统筹优化节能。各用热节点根据节点的当前室内温度、目标室内温度、一次供热介质温度和二次供热介质温度，调节一次供热介质和二次供热介质的流量，最大限度利用二次供热介质的余热，而一次供热介质的热量则作为补充，实现现场余热再用，减少一次供热介质的用量。下面举例说明本发明供热系统的工作方式。实施例一本实施例中的供热系统的构成如图1和图2所示。本实施例包括η个用热节点， η为大于等于2的正整数。如图3Α和;3Β所示，将图2所示的用热节点A和B的温度依照温度曲线TA和TB 来控制。温度曲线TA和TB直观地反映了用热节点A和B的温度按照用热计划随时间变化的情况。控制中心CC根据用热节点A和B的用热计划，结合节点A、B的面积、散热系数等信息，计算出节点A和B的热量需求曲线HA和ΗΒ，如图4所示；进而根据各个节点的热量需求曲线，计算出包含节点A和B的节点群热量需求曲线ΗΤ，如图5所示。这些曲线数据一方面存放在控制中心CC备用，另一方面发送至供热介质流量控制装置CA1、CA2、CB1、CB2二次供热介质温度检测装置DA2、DB2实时检测二次供热管道PA2、PB2内二次供热介质的温度，并把这些温度信息发送至供热介质流量控制装置CA1、CA2、CB1、CB2。供热介质流量控制装置CAl、CA2根据用热节点A的温度曲线TA对节点A的一次供热管道和/或二次供热管道上的供热阀门的开度进行调整。在用热节点A的上游节点有余热可以供应该节点的情况下，优先使用二次供热介质，以一次供热介质作为补充。对用热节点B，采用同样的方式供热。在现场余热再用的过程中，节点群(包括A、B)中各节点的流量控制装置(包括 CAUCA2.CBUCB2)将控制信息发送至该节点群的上级流量控制装置CT，而控制中心CC则将该节点群的节点群热量需求曲线HT发送上级流量控制装置CT，上级流量控制装置CT根据上述信息对该节点群的一次供热管道的总管阀门进行开度控制，从而控制供给到该节点群的供热介质的流量，达到控制供给到该节点群的热量的目的。对于整个供热系统，控制中心可以根据各个节点群的节点群热量需求曲线HT计算供热系统的总热量需求曲线，然后依据该总热量需求曲线来调节主机的总功率，从而可以实现统筹供热，达到节能目的。任何用热节点的用热计划有变时，该用热节点的用户都可以通过手机、计算机等访问控制中心CC来输入新的用热计划；用户也可以直接使用遥控器等操作面板修订用热计划。当修改后的用热计划提交至控制中心CC后，控制中心就根据最新的用热计划，按照上述控制方式来对本发明的供热系统实施最新的控制，适时调节各用热节点的热量输入，进而调节各节点的温度。需要说明的是，在一次、二次流量控制装置(包括CA1、CA2、CB1、CB2)采用底层自适应工作模式的情况下，用热节点也可以直接将新的用热计划发送至一次、二次流量控制装置，如果一次、二次流量控制装置根据所述用热节点的用热需求和上游节点的二次供热介质温度，可以直接用二次供热介质满足所述用热节点的用热需求，则无需将新的用热计划报送控制中心。综上所述，本发明供热系统在工作过程中，按照各用热节点的用热计划调整了所需要的总热量，从而实现了对热量的统筹分配；而二次供热管道的设置和现场余热的利用， 则进一步降低了系统总的热量消耗。一般说来，用热节点的差异化需求，使得各用热节点的二次供热介质的温度有差别，而这种差别就为现场余热再用提供了广泛的空间。特别是，在构建本发明的供热系统的过程中，如能根据各用热节点的用热规律，将需要高温供热介质供热的用热节点设置为同一用热节点群内的上游节点，则效果更佳。概括地说，本发明的供热系统的控制方法包括下列步骤步骤一，控制中心收集各用热节点的用热计划；步骤二，控制中心根据各用热节点的用热计划，结合各用热节点的面积和散热系数，计算各个用热节点的热量随时间变化的热量需求曲线；步骤三，控制中心根据步骤二的计算结果，计算各个节点群的热量需求曲线以及整个供热系统的总热量需求曲线；步骤四，控制中心根据二次供热介质温度检测装置实时检测的各用热节点处的二次供热介质温度，结合各用热节点的用热计划，计算各节点群内可以得到有效利用的余热
总量；步骤五，各用热节点的一、二次供热介质流量控制装置根据各用热节点的用热需求和二次供热介质温度，或者根据控制中心的指令，对各用热节点的一、二次供热管道上的阀门开度进行调节，从而调整供给到各个用热节点的热量；步骤六，控制中心根据总热量需求和各节点群内可以得到有效利用的余热总量， 调整热源的功率和总热量输出，并通过上级流量控制装置，调整各用热节点群的总热量输入。在上述步骤中，步骤五和步骤六实际上是同步进行的，将其分为两个步骤，只是为了表述问题的方便。另外，步骤五实际上包括了两种情况其一，控制中心通过控制一、二次流量控制装置，直接控制每一个用热节点的供热量；这种模式适用于整个系统的用热节点较少的情形；其二，一、二次流量控制装置采用底层自适应工作模式，亦即一、二次流量控制装置可以直接根据用热节点的用热需求，控制用热节点的供热量，控制中心只控制系统的总热量输出和每一个用热节点群的总热量输入。对于设有分控制中心的供热系统来说，其控制方法与上述控制方法并无实质区别，所不同的是，收集用热节点的用热计划，计算各用热节点的热量随时间变化的热量需求曲线，计算各个用热节点群的热量需求曲线，根据二次供热介质温度，结合各用热节点的用热计划，计算各节点群内可以得到有效利用的余热总量，以及计算并控制各用热节点群的总热量输入的工作不再由控制中心完成，而是由各分控制中心完成，各分控制中心将各用热节点群的总热量输入报送控制中心后，由控制中心通过控制热源的输出功率，控制系统的总热量输出。实施例二实施例一是在各用热节点提供了用热计划，并因此而确定了系统内各个用热节点的热量随时间变化的热量需求曲线以及整个供热系统的总热量需求曲线的前提下实施的节能控制方法。然而，具体到某一个用热节点而言，其用热计划可能会临时改变，对此，本发明采用下述控制方法，在满足其需求的同时，尽量减少系统的非必要能耗。该方法包括下述步骤步骤一，用热节点将用热需求增加的信息发送至该节点的一次流量控制装置，以及该用热节点与上一节点之间的二次供热介质流量控制装置；步骤二，所述一、二次供热介质流量控制装置根据所述用热节点的用热需求和所述用热节点的上一用热节点的二次供热介质的温度，判断上一用热节点是否有足够的余热满足所述用热节点的用热需求，如果有足够的余热满足所述用热节点的用热需求，则直接利用上一用热节点的余热为该用热节点供热，如果没有，则执行步骤三；步骤三，所述一次、二次供热介质流量控制装置分别计算可满足所述用热节点用热需求的一次供热介质的最小流量和二次供热介质流量，并根据计算结果，对所述用热节点的一、二次供热管道上的阀门开度进行调节，由二次供热管道进行余热供热，由一次供热管道进行补充供热。在执行步骤三的过程中，根据一次、二次供热介质流量控制装置的计算结果，如果满足所述用热节点的用热需求的一次供热介质的最小流量达到一次供热管道所允许的最大流量，则执行步骤四；步骤四，一次供热介质流量控制装置控制一次供热管道为所述供热节点全功率供热；与此同时，将所述用热节点的用热需求信息发送至控制中心。步骤五，控制中心根据所述一次供热介质流量控制装置发送的用热需求信息，重新计算系统的热量需求曲线，调整热源功率和系统的总能量输出。上述控制方法适用于所述一次、二次流量控制装置采用底层自适应工作模式的情形。在由控制中心直接控制所述一次、二次流量控制装置和各用热节点的供热量的情况下， 任何一个用热节点的用热计划的改变，都需要由控制中心根据新的用热需求，重新计算该用热节点的热量需求曲线，并通过一、二次流量控制装置，协调该用热节点的供热量，如果涉及一次供热介质流量的变化，则控制中心还需要同步调整热源功率和总能量输出。以上参照
了本发明的具体实施方式
，但本领域的技术人员理解，本发明不应当受上述具体实施方式
的限制；本发明还包括多种变型的实施方式。总之，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种供热管道系统，包括至少1个由2个或者2个以上的用热节点组成的用热节点群；直接连通所述用热节点群内的各用热节点，并与进入所述用热节点群的上级供热管道连通的一次供热管道；供热介质返回管道；其特征在于所述供热管道系统还包括连通所述用热节点群内的相邻用热节点、并与所述供热介质返回管道连通的二次供热管道。
2.一种包含权利要求1所述的供热管道系统的供热系统，所述供热系统还包括热源， 输送供热介质的动力装置，控制系统；所述热源通过所述上级供热管道和所述一次供热管道与所述用热节点群内的各用热节点连通；所述控制系统包括控制中心，信息传输网络，分别控制所述热源和所述动力装置的输出功率的控制装置，设置在所述上级供热管道上、控制用热节点群的供热量的上级流量控制装置，设置在所述一次供热管道上、控制各用热节点的供热量的一次流量控制装置；所述控制系统还包括分别设置在相邻两个用热节点之间的二次供热管道上的二次流量控制装置、二次供热介质温度检测装置；所述控制中心根据各用热节点的用热计划和所述二次供热介质温度检测装置检测的温度信息，通过所述各流量控制装置，控制供热系统的总热量输出。
3.如权利要求2所述的供热系统，其特征在于所述一次、二次流量控制装置采用底层自适应工作模式。
4.如权利要求2所述的供热系统，其特征在于所述供热系统包括2个或者2个以上的热源。
5.如权利要求3所述的供热系统，其特征在于将所述热源设置在所述各用热节点群的中心或者靠近中心的位置。
6.如权利要求3所述的供热系统，其特征在于根据各用热节点的用热规律，将需要高温供热介质的用热节点设置为同一用热节点群内的上游节点。
7.如权利要求2至6中的任何一项权利要求所述的供热系统，其特征在于利用以太网、移动通信、RF无线或者工业现场总线技术作为所述控制中心与所述用热节点之间的信息反馈通道。
8.如权利要求7所述的供热系统，其特征在于在所述的每一个用热节点群设置一个分控制中心，所述分控制中心根据本用热节点群内的各用热节点的用热计划和各用热节点的二次供热介质温度确定本用热节点群的总供热量，并通过上级流量控制装置予以控制； 所述控制中心根据各用热节点群的总供热量，确定系统的总热量输出，并通过调节热源的功率予以控制。
9.一种控制权利要求2至7中的任何一项权利要求所述的供热系统的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤步骤一，控制中心收集各用热节点的用热计划；步骤二，控制中心根据各用热节点的用热计划，结合各用热节点的面积和散热系数，计算各个用热节点的热量随时间变化的热量需求曲线；步骤三，控制中心根据步骤二的计算结果，计算各个节点群的热量需求曲线以及整个供热系统的总热量需求曲线；步骤四，控制中心根据二次供热介质温度检测装置实时检测的各用热节点处的二次供热介质温度，结合各用热节点的用热计划，计算各节点群内可以得到有效利用的余热总量；步骤五，各用热节点的一、二次供热介质流量控制装置根据各用热节点的用热需求和二次供热介质温度，或者根据控制中心的指令，对各用热节点的一、二次供热管道上的阀门开度进行调节，从而调整供给到各个用热节点的热量；步骤六，控制中心根据总热量需求和各节点群内可以得到有效利用的余热总量，调整热源的功率和总热量输出，并通过上级流量控制装置，调整各用热节点群的总热量输入。
10. 一种控制权利要求3至7中的任何一项权利要求所述的供热系统的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤步骤一，用热节点将用热需求增加的信息发送至该节点的一次流量控制装置，以及该用热节点与上一节点之间的二次供热介质流量控制装置；步骤二，所述一、二次供热介质流量控制装置根据所述用热节点的用热需求和所述用热节点的上一用热节点的二次供热介质的温度，判断上一用热节点是否有足够的余热满足所述用热节点的用热需求，如果有足够的余热满足所述用热节点的用热需求，则直接利用上一用热节点的余热为该用热节点供热，如果没有，则执行步骤三；步骤三，所述一次、二次供热介质流量控制装置分别计算可满足所述用热节点用热需求的一次供热介质的最小流量和二次供热介质流量，并根据计算结果，对所述用热节点的一、二次供热管道上的阀门开度进行调节，由二次供热管道进行余热供热，由一次供热管道进行补充供热。在执行步骤三的过程中，根据一次、二次供热介质流量控制装置的计算结果，如果满足所述用热节点的用热需求的一次供热介质的最小流量达到一次供热管道所允许的最大流量，则执行步骤四；步骤四，一次供热介质流量控制装置控制一次供热管道为所述供热节点全功率供热； 与此同时，将所述用热节点的用热需求信息发送至控制中心。步骤五，控制中心根据所述一次供热介质流量控制装置发送的用热需求信息，重新计算系统的热量需求曲线，调整热源功率和系统的总能量输出。
全文摘要
一种供热系统，包括热源，供热管道系统，输送供热介质的动力装置，控制系统；所述供热管道系统包括利用现场余热给同一用热节点群内的相邻用热节点供热的二次供热管道。控制本发明供热系统的主要步骤是控制中心根据各用热节点的用热计划，计算各用热节点的热量需求曲线，并计算各个节点群的热量需求曲线以及整个系统的总热量需求曲线；控制中心根据二次供热介质温度，结合各用热节点的用热计划，计算各节点群内可资利用的余热总量，并进而确定系统的总热量输出。本发明供热系统及其控制方法不仅能在总体上降低供热系统的能耗，而且能满足用户的差异化需求。
文档编号F24D3/10GK102359732SQ20111014883
公开日2012年2月22日 申请日期2011年6月3日 优先权日2011年6月3日
发明者崔铭常, 常文飞 申请人:佛山市艾科电子工程有限公司