一种设有自动三通阀的单管顺流式供暖系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种单管顺流式热水供暖系统，具体涉及一种设有自动三通阀的单管顺流式系统及其控制方法，属于供热系统技术领域。

背景技术：

单管顺流式供暖系统，即单管顺流式热水供暖系统，因其形式简单、施工方便、造价低，曾在国内被一般建筑广泛采用。单管顺流式热水供暖系统的特点是立管中全部的水量顺次流过各层散热器。因此其最严重的缺陷是不能进行局部调节，极易出现垂直失调现象，即上、下层冷热不均的现象(上层热用户室温明显高于下层热用户室温)，当出现垂直失调时，为保证冷端热用户的温度，只能加大热负荷或采用大流量小温差运行方式运行，此时热端会出现过热现象，通常冷热端相差温度最高可达6-10℃，增大了系统阻力，使得循环泵电耗增加，造成能源的极大浪费。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有的单管顺流式供暖系统因垂直失调导致的上、下层冷热不均的问题，进而提供了一种设有自动三通阀的单管顺流式供暖系统及其控制方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种设有自动三通阀的单管顺流式供暖系统，它包括换热器、第一至第四管路，第一管路的一端与下层用户的供热管连通，第四管路的一端与上层用户的供热管连通，第二管路的一端与第三管路的一端通过换热器连通，第一管路的另一端与第二管路的另一端连接，第四管路的另一端与第三管路的另一端连接，第二管路上还设置有循环泵，

它还包括第五管路、第六管路、第一三通阀及第二三通阀，第一管路的另一端、第六管路的一端以及第二管路的另一端通过第二三通阀连接，第三管路的另一端、第四管路的另一端以及第五管路的一端通过第一三通阀连接，第六管路的另一端通过三通管连通在第四管路上，第五管路的另一端通过三通管连通在第一管路上，其中，第一管路、第二管路、换热器、第三管路以及第四管路依次连通形成正供管路，第四管路、第六管路、第二管路、换热器、第三管路、第五管路以及第一管路依次连通形成反供管路。(通常正供指的是供热机组为上供下回的方式，反供指的是供热机组为下供上回的方式。)

所述设有自动三通阀的单管顺流式供暖系统的控制方法，它包括如下步骤：

步骤一：对试验机组供热建筑物进行统计，选择由该机组通过单管供热系统供热的、所有存在垂直失调的大循环用户都进行测温；

步骤二：机组正供或反供运行一段时间，当站内机组供回水温度及压力均维持稳定状态后，并且在切换供热方式之前，对建筑物末端立管相对应的末端用户进行测温，并记录在测温记录表中，其中，机组为正供时，末端用户为底层用户；机组为反供时，末端用户为顶层用户；

步骤三：待步骤二中测温完毕后，对试验机组供热方式进行切换，并记录时间，待站内机组供回水温度及压力均维持稳定状态后，对切换供热方式之前的建筑物末端立管相对应的末端用户进行测温，并记录在测温记录表中；

步骤四：若步骤三中，对建筑物末端立管相对末端用户的测温结果，符合测温用户当地相关条例规定的供热期间供热用户室内温度的下限值x，则将试验机组在切换供热方式前以及切换供热方式后，末端用户由原室温到下限值x所经历的时间单独记录下来；

若步骤三中，对建筑物末端立管相对末端用户的测温结果低于下限值x，则在下一次相同切换时减小测温间隔，然后重复步骤二及步骤三，直到对切换供热方式后的末端用户测温后，得到的温度值符合下限值x，此时将试验机组在切换供热方式前以及切换供热方式后所经历的时间单独记录下来；

若步骤三中，对建筑物末端立管相对末端用户的测温结果高于下限值x，则将试验机组在切换供热方式前以及切换供热方式后，末端用户由原室温到符合测温用户当地相关条例规定的供热期间供热用户室内温度所经历的时间单独记录下来，或者在下一次相同切换时增大测温间隔，然后重复步骤二及步骤三，直到对切换供热方式后的末端用户测温后，得到的温度值符合下限值x，此时将试验机组在切换供热方式前以及切换供热方式后所经历的时间单独记录下来；

步骤五：通过步骤二至步骤四，可以得到试验机组正供变为反供时，顶层用户由原室温到室温为下限值x经历的时间，以及试验机构由反供变为正供后，底层用户由原室温到室温为x经历的时间，同时，再利用步骤二至步骤四，将该试验机组供热的所有大循环用户室温变到下限值x所需要的时间估算并记录下来，取所有时间的最小值作为机组进行切换的时间；

步骤六：确定机组切换时间后，按照所确定的机组切换时间，在切换供热方式前、后分别对同一立管用户的室内温度进行采集，并得到数据，通过分析数据验证机组切换时间的准确性。

进一步地，步骤六中，对同一立管用户的室内温度进行采集后得到的数据中，每个测温用户家至少两个测温点，并且切换供热方式后测温点位置与切换供热方式前的测温点位置相同。

进一步地，步骤六中，在机组切换供热方式前、后对同一立管用户的室内温度进行采集时，切换供热方式后测温点位置与切换供热方式前的测温点位置相同。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本发明在机组供水管及回水管上分别加装即能自动化控制又能手动控制的三通阀，当系统出现上、下层冷热不均现象时，通过控制三通阀将原供水管切换成回水管，同时将原回水管切换成供水管，运行一定时间后再切换成原供热方式，实现原冷端温度升高，原热端温度不会过热，最终使得同一立管用户的上、下层用户日平均温度更接近，有效解决了现有的单管顺流式供暖系统因垂直失调导致的上、下层冷热不均的问题。采用本发明的设有自动三通阀的单管顺流式系统及其控制方法后，可将冷热端(或上下层)之间的温差缩小至1-3℃，大大降低了运行的耗电量。

附图说明

图1为本发明的的系统在正供时结构示意图；

图2为本发明的系统在反供时的结构示意图；

图3为三通阀的控制电路控制部分示意图；

图4为三通阀的控制电路电源部分示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～图2说明本实施方式，一种设有自动三通阀的单管顺流式供暖系统，它包括换热器1、第一至第四管路，第一管路2的一端与下层用户的供热管连通，第四管路4的一端与上层用户的供热管连通，第二管路3的一端与第三管路10的一端通过换热器1连通，第一管路2的另一端与第二管路2的另一端连接，第四管路4的另一端与第三管路10的另一端连接，第二管路3上还设置有循环泵5，

它还包括第五管路6、第六管路7、第一三通阀8及第二三通阀9，第一管路2的另一端、第六管路7的一端以及第二管路3的另一端通过第二三通阀9连接，第三管路10的另一端、第五管路6的一端以及第四管路4的另一端通过第一三通阀8连接，第六管路7的另一端通过三通管连通在第四管路4上，第五管路6的另一端通过三通管连通在第一管路2上，其中，第一管路2、第二管路3、换热器、第三管路10以及第四管路4依次连通形成正供管路，第四管路4、第六管路7、第二管路3、换热器、第三管路10、第五管路6以及第一管路2依次连通形成反供管路。

以上供下回单管顺流式系统垂直失调为例：正供时(机组原有运行方式)，立管中全部的水量自上而下顺次流过各层散热器，使得上层散热器温度高，因此出现上层热用户室温明显高于下层的现象；此时应用三通阀将系统切换成反供(原供水管作为回水管，原回水管作为供水管)，立管中全部的水量自下而上顺次流过各层散热器，使得下层用户得热量增加，散热器升高；由于热负荷有较大的时滞性，利用时间继电器控制电动三通阀，设置固定时间间隔自动切换运行方式，实现正反供循环交替运行，使单管顺流式系统上、下层温度均衡。

具体实施方式二：结合图1～图4说明本实施方式，具体实施方式一中所述设有自动三通阀的单管顺流式供暖系统的控制方法，它包括如下步骤：

步骤一：对试验机组供热建筑物进行统计，选择由该机组通过单管供热系统供热的、所有存在垂直失调的大循环用户都进行测温；

步骤二：机组正供或反供运行一段时间，当站内机组供回水温度及压力均维持稳定状态后，并且在切换供热方式之前，对建筑物末端立管相对应的末端用户进行测温，并记录在测温记录表中，其中，机组为正供时，末端用户为底层用户；机组为反供时，末端用户为顶层用户；

步骤三：待步骤二中测温完毕后，对试验机组供热方式进行切换，并记录时间，待站内机组供回水温度及压力均维持稳定状态后，对切换供热方式之前的建筑物末端立管相对应的末端用户进行测温，并记录在测温记录表中；

此时，若切换供热方式之前为正供，则此步骤当中切换后的供热方式为反供，所测量的末端用户为底层用户；若切换供热方式之前为反供，则此步骤当中切换后的供热方式为正供，所测量的末端用户为顶层用户，以保证切换供热方式前后所进行测温的位置相同。本步骤中，机组从切换供热方式开始，到对末端用户进行测温，这两个动作之间所经历的时间为但不限于1小时，所述的1小时是本领域技术人员在实际操作过程中得出的经验值，若以此时间为准对供热方式进行切换后，得到的末端用户温度低于各省市地区的相关条列规定的供热用户室内温度的下限值，则可以再根据后序步骤对切换时间进行适当的调整。

步骤四：若步骤三中，对建筑物末端立管相对末端用户的测温结果，符合测温用户当地相关条例规定的供热期间供热用户室内温度的下限值x，则将试验机组在切换供热方式前以及切换供热方式后，末端用户由原室温到下限值x所经历的时间单独记录下来；黑龙江省城市供热管理条例第三十二条中规定，在供热期内，供热单位应当保证居民卧室、起居室(厅)温度全天不低于18℃。

若步骤三中，对建筑物末端立管相对末端用户的测温结果低于下限值x，则在下一次相同切换时减小测温间隔，然后重复步骤二及步骤三，直到对切换供热方式后的末端用户测温后，得到的温度值符合下限值x，此时将试验机组在切换供热方式前以及切换供热方式后所经历的时间单独记录下来；

如原来切换供热方式的时间间隔为1小时，但在按照1小时为切换供热方式的间隔时间为基准切换供热方式后，所测得的用户室内温度不能达到测温用户当地相关条例规定的供热期间供热用户室内温度的下限值，则适当减小间隔时间，如将1小时改为0.5小时，再重复步骤二及步骤三，直到对切换供热方式后的末端用户测温后，得到的温度值符合下限值x，此时将试验机组在切换供热方式前以及切换供热方式后所经历的时间单独记录下来。所经历的时间不需要从计算中精确得出，它是一个大致估算出来的时间值，如以半小时或十分钟为单位，通过室温变化来估算出供热方式切换的时间。

若步骤三中，对建筑物末端立管相对末端用户的测温结果高于下限值x，则将试验机组在切换供热方式前以及切换供热方式后，末端用户由原室温到符合测温用户当地相关条例规定的供热期间供热用户室内温度所经历的时间单独记录下来，或者在下一次相同切换时增大测温间隔，然后重复步骤二及步骤三，直到对切换供热方式后的末端用户测温后，得到的温度值符合下限值x，此时将试验机组在切换供热方式前以及切换供热方式后所经历的时间单独记录下来；

此时，若测温结果高于测温用户当地相关条例规定的供热期间供热用户室内温度的下限值，即测温用户的室内温度绝对符合规定，可以不必对切换时间进行更改，但从节能方面考虑，也可以适当增大测温间隔，即延长供热方式的切换时间，只要能保证末端用户的室内温度符合规定即可。

步骤五：通过步骤二至步骤四，可以得到试验机组正供变为反供时，顶层用户由原室温到室温为下限值x经历的时间，以及试验机构由反供变为正供后，底层用户由原室温到室温为x经历的时间，同时，再利用步骤二至步骤四，将该试验机组供热的所有大循环用户室温变到下限值x所需要的时间估算并记录下来，取所有时间的最小值作为机组进行切换的时间；

步骤六：确定机组切换时间后，按照所确定的机组切换时间，在切换供热方式前、后分别对同一立管用户的室内温度进行采集，并得到数据，通过分析数据验证机组切换时间的准确性。

测温过程中需要使用便携式温度计，所测出的温度记录在表1所示的测温记录表中，填表时需要注意按以下步骤进行：

一、记录即将测温用户所在小区名称以及单元号，并填入表中；

二、在机组切换供热方式之前对一单元同一立管所有用户进行测温，每一次测温需要测量每个用户家中两个点，并记录在表中。

三、机组供热方式切换后，记录机组切换供热方式后的运行方式，并记录切换后恢复运行的时间。

四、机组切换供热方式一定时间后对之前测温用户再进行测温，测温点与之前的两个测温点相同。

五、每隔一定时间重复步骤四中的测温，记录在表中，直至下一次切换供热方式。

具体实施方式三：结合图1～图4说明本实施方式，步骤六中，对同一立管用户的室内温度进行采集后得到的数据中，每个测温用户家至少两个测温点，并且切换供热方式后测温点位置与切换供热方式前的测温点位置相同。如此设计，保证所采集数据的准确性。其它组成与连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1～图4说明本实施方式，步骤六中，在机组切换供热方式前、后对同一立管用户的室内温度进行采集时，切换供热方式后测温点位置与切换供热方式前的测温点位置相同。如此设计，切换供热方式前后所选取的测温点相同，可以保证最终的机组切换供热方式时间的准确性。其它组成与连接关系与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式五：结合图1～图4说明本实施方式，机组切换供热方式后，每隔一定时间对测温用户进行重复测温并记录，直到下一次切换供热方式。如此设计，能够为最终确定供热方式的切换时间提供更准确的数据依据。其它组成与连接关系与具体实施方式四相同。

所述第一三通阀8和第二三通阀9通过控制系统控制动作，所述控制系统包括电源部分及控制部分，

所述电源部分通过交流接触器常开触头1km1及1km2分别控制第一三通阀8及第二三通阀9，其中三通阀与交流接触器常开触头之间均通过变压器连接；

所述控制部分包括自动控制部分及手动控制部分，手动控制部分用于测试系统运行方式的切换时间时使用，也可作为紧急操作方式使用；自动控制部分用于系统正式运行阶段使用。其中自动控制部分设置有并联的中间继电器ka1、时间继电器kt1、时间继电器kt2、交流接触器2km1、交流接触器2km2，中间继电器的常开触头ka1、时间继电器的常开触头kt1-1、交流接触器2km2的常闭触头2km2-1以及交流接触器2km1串联，中间继电器的常开触头ka1、时间继电器的常开触头kt2-1、交流接触器2km1的常闭触头2km1-1以及交流接触器2km2串联，利用交流接触器和中间继电器，并配合使用时间继电器，实现三通阀可自动化控制并按固定时间切换供热方式的目的。其中交流接触器2km1和2km2互锁，以保证电路的正常运行；

手动控制部分设置有按钮开关sb1和sb2，其中按扭开关sb1与常闭触头2km2-1、交流接触器2km1串联；按扭开关sb2与常闭触头2km1-1、交流接触器2km2串联。加装手动按钮接入到自动控制电路中，实现三通阀可手动控制并随时切换的目的。

表1测温记录表