一种二次网水力平衡控制系统及方法与流程

1.本发明涉及供热调控领域，特别是涉及一种二次网水力平衡控制系统及方法。


背景技术：

2.在城市公共供暖领域，很多新建住宅项目都在要求采用温控一体化的方案来进行用户采暖的按需计量。而在实际使用过程中，往往会存在用户室内温度波动较大，冷热不均的情况。
3.为了解决这种室温波动较大，供热不均的情况，为了使得低温户有比较好的供暖效果，现有的技术方案通常会采用两种技术方案：第一种方法，将换热站水泵开到最大，增加供水流量，从而提高供热热量，但由于每个用户的阀门安装位置与换热站水泵之间的管道距离是不同的，这也就意味着每个阀门上所得到的压差(资用水头)是不一样的，对于相同的开度状态，每个阀门流过的流量也是不一样的，假设每个阀门都是全开的状态，则靠近水泵的最近的阀门的压差是2公斤，而距离水泵最远的阀门的压差仅有0.2公斤，因此，当供水流量增大以满足距离换热站水泵最远的用户室温可以达到达标温度时，靠近换热站水泵最近的用户的阀门则会出现过流的情况，从而使得靠近换热站水泵最近的用户的室温远超过达标温度，进而浪费过多的热量，并不能实现供热平衡的目的；第二种方法，提高供水温度，在保持入户流量不变的前提下，利用提高供水温度的方式，使得每户的室内温度可以达到达标温度，靠近换热站的用户室内温度就更高了，但供水温度越高，则会出现回水温度越高的情况，同时为了提高供水温度，热源厂就会需要消耗更多的燃料能源，一方面造成巨大浪费，另一方面增加燃烧废气的排放，加重环境污染。
4.因此，本领域亟需一种二次网供热水力平衡的控制系统及方法，以解决在供热过程中的能源浪费，供热不均的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种二次网水力平衡控制系统及方法，在每个用户的室内供热管道上都设置有一级智能水力平衡控制器，实时监测用户回水温度，利用用户平均回水温度，对各用户回水流量控制阀进行动态调控，增大或减小用户的回水流量，从而在供热站供水温度及用户的入户流量不变的前提下，实现二次网的供热水力平衡。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.一种二次网水力平衡控制系统，包括：一级智能水力平衡控制器、云端服务器和控制单元；
8.所述一级智能水力平衡控制器，设置于每个用户的室内回水管道上，并与一级回水温度采集器连接；
9.所述一级智能水力平衡控制器，用于将所述一级回水温度采集器获取的用户回水温度发送至所述云端服务器；
10.所述云端服务器，根据所述用户回水温度，计算用户平均回水温度，并将所述用户
平均回水温度发送至所述控制单元；
11.所述控制单元，根据所述用户平均回水温度，生成一级阀控指令，并将所述一级阀控指令发送至所述一级智能水力平衡控制器；
12.所述一级智能水力平衡控制器，根据所述一级阀控指令，调节用户回水流量控制阀的开度，使得所述用户回水温度达到所述用户平均回水温度。
13.在一些实施例中，所述系统还包括二级智能水力平衡控制器；
14.所述二级智能水力平衡控制器，设置于每栋大楼或每个单元的公共回水管道上，并与二级回水温度采集器连接；
15.所述二级智能水力平衡控制器，用于将所述二级回水温度采集器获取的公共回水温度发送至所述云端服务器；
16.所述云端服务器，根据所述公共回水温度，计算平均公共回水温度，并将所述平均公共回水温度发送至所述控制单元；
17.所述控制单元，根据所述平均公共回水温度，生成二级阀控指令，并将所述二级阀控指令发送至所述二级智能水力平衡控制器；
18.所述二级智能水力平衡控制器，根据所述二级阀控指令，调节公共回水流量控制阀的开度，使得所述公共回水温度达到所述平均公共回水温度。
19.在一些实施例中，所述系统还包括智能温度采集器；
20.所述智能温度采集器，设置于每个用户的室内，用于采集所述用户的室内温度，并将所述室内温度发送至所述云端服务器；
21.所述云端服务器，根据所述室内温度，计算平均室内温度。
22.在一些实施例中，所述云端服务器，计算所述室内温度与所述平均室内温度的温度差；
23.所述云端服务器，预先设定有预设温度差；若所述温度差的绝对值大于所述预设温度差的绝对值，则所述云端服务器会将所述温度差作为用户回水补偿温度，用所述用户平均回水温度减去所述用户回水补偿温度，得到用户回水调控温度；
24.所述云端服务器将所述用户调控温度发送至所述控制单元；
25.所述控制单元，根据所述用户调控温度，生成阀控补偿调节指令，并将所述阀控补偿调节指令发送至所述一级智能水力平衡控制器；
26.所述一级智能水力平衡控制器，根据所述阀控补偿调节指令，调节用户回水流量控制阀的开度，使得所述用户回水温度达到所述用户调控温度。
27.在一些实施例中，若用户室内没有安装所述智能温度采集器，则所述云端服务器，根据用户的户型数据，判断该用户是否需要用户回水温度补偿。
28.在一些实施例中，所述云端服务器对至少一个所述控制单元进行管理。
29.在一些实施例中，所述控制单元包括设备管理模块、机房管理模块和水箱管理模块。
30.另一方面，本发明还提供了一种二次网水力平衡控制方法，所述方法包括：
31.获取各用户的室内回水管道的用户回水温度；
32.根据所述用户回水温度计算用户平均回水温度；
33.根据所述用户平均回水温度生成一级阀控指令；
34.根据所述一级阀控指令调节用户回水流量控制阀的开度，使得所述用户回水温度达到所述用户平均回水温度。
35.在一些实施例中，所述方法还包括：
36.获取各大楼或各单元的公共回水管道的公共回水温度；
37.根据所述公共回水温度计算平均公共回水温度；
38.根据所述平均公共回水温度生成二级阀控指令；
39.根据所述二级阀控指令调节公共回水流量控制阀的开度，使得所述公共回水温度达到所述平均公共回水温度。
40.在一些实施例中，所述方法还包括：
41.获取各用户的室内温度；
42.根据所述室内温度计算平均室内温度；
43.计算所述室内温度与所述平均室内温度的温度差；若所述温度差的绝对值大于预设温度差的绝对值，则将所述温度差作为用户回水补偿温度，用所述用户平均回水温度减去所述用户回水补偿温度，得到用户回水调控温度；
44.根据所述用户回水调控温度，生成阀控补偿调节指令；
45.根据所述阀控补偿调节指令，调节用户回水流量控制阀的开度，使得所述用户回水温度达到所述用户调控温度。
46.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
47.(1)本发明提供了一种二次网水力平衡控制系统及方法，在每个用户的室内供热管道上都设置有一级智能水力平衡控制器，实时监测用户回水温度，利用用户平均回水温度，对各用户回水流量控制阀进行动态调控，增大或减小用户的回水流量，从而在供热站供水温度及用户的入户流量不变的前提下，实现二次网的供热水力平衡；
48.(2)本发明还在每栋大楼或单元的公共回水管道上设置了二级智能水力平衡控制器，实现了对各大楼或单元之间的横向供热水力平衡的动态调控。
49.(3)本发明在换热站所管辖的所有用户的室内安装了智能温度采集器，利用用户的室内温度变化，作为用户回水温度的回水补偿温度，对用户的回水温度进行针对性动态调控，从而解决了因室内散热导致的用户室内温度不稳定的问题。
附图说明
50.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。以下附图并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制，重点在于示出本发明的主旨。
51.图1示出了根据本发明的实施例提供的一种二次网水力平衡控制系统的综合水力平衡控制示意图；
52.图2示出了根据本发明的实施例提供的一种二次网水力平衡控制系统的横向水力平衡控制示意图；
53.图3示出了根据本发明的实施例提供的一种二次网水力平衡控制系统的横向水力
和纵向水力联合控制示意图；
54.图4示出了根据本发明的实施例提供的一种二次网水力平衡控制系统的用户回水温度补偿示意图；
55.图5示出了根据本发明的实施例提供的一种二次网水力平衡控制方法的综合水力平衡控制流程图；
56.图6示出了根据本发明的实施例提供的一种二次网水力平衡控制方法的横向水力平衡控制流程图；
57.图7示出了根据本发明的实施例提供的一种二次网水力平衡控制方法的用户回水温度补偿流程图。
具体实施方式
58.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
59.如本发明和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
60.虽然本发明对根据本发明的实施例的系统中的某些模块做出了各种引用，然而，任何数量的不同模块可以被使用并运行在用户终端和/或服务器上。所述模块仅是说明性的，并且所述系统和方法的不同方面可以使用不同模块。
61.本发明中使用了流程图用来说明根据本发明的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，根据需要，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
62.本发明的目的是提供一种二次网水力平衡控制系统及方法，在每个用户的室内供热管道上都设置有一级智能水力平衡控制器，实时监测用户回水温度，利用用户平均回水温度，对各用户回水流量控制阀进行动态调控，增大或减小用户的回水流量，从而在供热站供水温度及用户的入户流量不变的前提下，实现二次网的供热水力平衡。
63.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
64.实施例一
65.如图1所示，本实施例提供了一种二次网水力平衡控制系统的综合水力平衡控制系统。
66.该系统包括一级智能水力平衡控制器、云端服务器和控制单元。其中，一级智能水力平衡控制器安装于换热站管控的小区的每个用户的室内回水管道上，并与一级回水温度采集器连接。一级回水温度采集器对用户回水温度进行周期性采集，一级智能水力平衡控制器将一级回水温度采集器采集的用户回水温度发送至云端服务器。在接收到用户回水温
度后，云端服务器通过计算得出用户平均回水温度，并将所得用户平均回水温度发送至控制单元。根据用户平均回水温度，控制单元生成一级阀控指令，并将该一级阀控指令发送至一级智能水力平衡控制器。一级智能水力平衡控制器则根据一级阀控指令，调节对应用户回水流量控制阀的开度，增大或减小回水流量，从而使得对应的用户回水温度达到用户平均回水温度，实现各用户之间的供热水力平衡。
67.具体地，一级回水温度采集器半小时采集一次用户回水温度，并将采集的用户回水温度通过一级智能水力平衡控制器发送至云端服务器。云端服务器对接收到的同一周期内的多组用户回水温度进行用户平均回水温度计算，具体为
[0068][0069]
其中，为用户平均回水温度，m为用户数量，tm为第m个用户的用户回水温度。云端服务器将计算获得用户平均回水温度发送至控制单元，控制单元根据接收到的用户平均回水温度生成一级阀控指令，并将该一级阀控指令发送至所有用户的一级智能水力平衡控制器。云端服务器内预先设定有预设温度差，例如云端服务器内的预设温度差为1℃，若用户回水温度tm与的温度差大于1℃，则该用户的一级智能水力平衡控制器根据接收到的一级阀控指令，减小该用户的用户回水流量控制阀的开度，从而减小该用户的回水流量，减小换热量，使得tm趋近于或达到用户平均回水温度的大小。若用户回水温度tm与的温度差小于-1℃，则该用户的一级智能水力平衡控制器根据接收到的一级阀控指令，增大该用户的用户回水流量控制阀的开度，从而增大该用户的回水流量，增大换热量，使得tm趋近于或达到用户平均回水温度的大小。
[0070]
经过一段时间的反复调控后，本实施例可以保证超过95％的用户的用户回水温度与用户平均回水温度的温度差保持在云端服务器设定的温度误差范围之内(例如
±
1℃)，而对于不能达到这一标准的用户，则说明该用户的供热管道可能存在管道堵塞、漏水等问题。由此可见，本实施例通过对换热站管控的所有用户进行统一管控，对每户的回水流量进行动态调节，使得每户的用户回水温度趋于一致，达到了二次网供热水力平衡的目的。
[0071]
实施例二
[0072]
如图2所示，本实施例提供了一种二次网水力平衡控制系统的横向水力平衡控制系统。
[0073]
该系统在每栋大楼或单元的公共回水管道上设置了二级智能水力平衡控制器，并将其与二级回水温度采集器连接。二级智能水力平衡控制器将二级回水温度采集器采集的公共回水温度发送至云端服务器，云端服务器利用接收到的公共回水温度计算平均公共回水温度，并将所得的平均公共回水温度发送至控制单元。根据平均公共回水温度，控制单元生成二级阀控指令，并将该二级阀控指令发送至二级智能水力平衡控制器。二级智能水力平衡控制器则根据二级阀控指令，调节对应公共回水流量控制阀的开度，增大或减小回水流量，从而使得对应的公共回水温度达到平均公共回水温度，实现各大楼或各单元之间的供热水力平衡。
[0074]
具体地，二级回水温度采集器一个小时采集一次公共回水温度，并将采集的公共
回水温度通过二级智能水力平衡控制器发送至云端服务器。云端服务器对接收到的同一周期内的多组公共回水温度进行平均公共回水温度计算，具体为
[0075][0076]
其中，为平均公共回水温度，n为大楼或单元数量，tn为第n个大楼或单元的公共回水温度。云端服务器将计算获得平均公共回水温度发送至控制单元，控制单元根据接收到的平均公共回水温度生成二级阀控指令，并将该二级阀控指令发送至所有大楼或单元的二级智能水力平衡控制器。云端服务器内预先设定有预设温度差，例如云端服务器内的预设温度差为1℃，若公共回水温度tn与的温度差大于1℃，则该大楼或单元的二级智能水力平衡控制器根据接收到的二级阀控指令，减小该大楼或单元的公共回水流量控制阀的开度，从而减小该大楼或单元的回水流量，减小换热量，使得tn趋近于或达到平均公共回水温度的大小。若公共回水温度tn与的温度差小于-1℃，则该大楼或单元的二级智能水力平衡控制器根据接收到的二级阀控指令，增大该大楼或单元的公共回水流量控制阀的开度，从而增大该大楼或单元的回水流量，增大换热量，使得tn趋近于或达到平均公共回水温度的大小。
[0077]
经过一段时间的反复调控后，本实施例可以保证超过95％的大楼或单元的公共回水温度与平均公共回水温度的温度差保持在云端服务器设定的温度误差范围之内(例如
±
1℃)，而对于不能达到这一标准的大楼或单元，则说明该大楼或的单元的供热管道可能存在管道堵塞、漏水等问题。由此可见，本实施例通过对换热站管控的所有大楼或单元进行统一管控，对每个大楼或单元的回水流量进行动态调节，使得每个大楼或单元的公共回水温度趋于一致，实现了二次网供热的横向水力平衡。
[0078]
实施例三
[0079]
如图3所示，本实施例提供了一种二次网水力平衡控制系统的横向水力和纵向水力联合控制系统。
[0080]
对于横向水力平衡调控，具体调控流程如实施例二所述，因此不再做过多阐述。在完成横向水力平衡的调控后，若某一大楼的各用户之间出现了供热失衡的问题，云端服务器可单独针对该大楼进行纵向水力平衡调控，其具体调控流程如实施例一所述(在此不再做过多阐述)，从而实现该大楼的各用户之间的纵向供热水力平衡。
[0081]
本实施例提供了一种横向水力和纵向水力联合调控的二次网水力平衡控制系统，在完成对每个大楼或单元的回水流量的动态调节后，使得每个大楼或单元的公共回水温度趋于一致，可以单独针对出现供热失衡的大楼或单元进行纵向水力调控，而不影响其他大楼或单元的水力平衡。
[0082]
实施例四
[0083]
如图4所示，本实施例提供了一种二次网水力平衡控制系统的用户回水温度补偿系统。
[0084]
本实施例的水力平衡调控流程与实施例一相同，在此不再阐述。而与实施例一不同的是，本实施例考虑到用户的室内散热情况对室内温度的影响，在每个用户的室内设置
了智能温度采集器，用来采集用户的室内温度。智能温度采集器将采集到的室内温度发送至云端服务器，云端服务器利用室内温度，计算平均室内温度，并判断室内温度与平均室内温度的温度差的绝对值是否超过预设温度差的绝对值。
[0085]
若用户的室内温度和平均室内温度的温度差的绝对值大于预设温度差的绝对值，则说明该用户的户型、朝向或保温性能区别于其他用户。此时云端服务器将会把这一温度差作为该用户的用户回水补偿温度，利用用户平均回水温度减去用户回水补偿温度，从而得到用户回水调控温度。云端服务器将该用户回水调控温度发送至控制单元，控制单元针对这一用户回水调控温度生成阀控补偿调节指令，并将该指令发送至该用户的一级智能水力平衡控制器。该用户的一级智能水力平衡控制器根据接收到的阀控补偿调节指令，调节用户回水流量控制阀的开度，使得用户回水温度达到用户调控温度。
[0086]
具体地，若云端服务器的预设温度差为1℃，一用户的室内温度为16℃，云端服务器计算得到的平均室内温度为18.6℃，当前用户平均回水温度为34℃，此时用户的室内温度和平均室内温度的温度差为-2.6℃，明显要小于-1℃，因此云端服务器将利用用户平均回水温度减去用户回水补偿温度，计算得到用户回水调控温度36.6℃，云端服务器将得到的用户回水调控温度36.6℃发送至控制单元。控制单元生成对应的阀控补偿调节指令，并将该指令发送至该用户的一级智能水力平衡控制器，该用户的一级智能水力平衡控制器根据接收到的阀控补偿调节指令，增大用户回水流量控制阀的开度，从而增大回水流量，增大该用户的室内换热量，进而提高室内温度。
[0087]
除此之外，若用户室内没有安装智能温度采集器，云端服务器可以根据预先存储的用户的户型数据，判断对应的用户是否需要用户回水温度补偿。例如，若用户的户型朝向为北，那么该用户的室内温度极有可能要低于平均室内温度，云端服务器则会对该用户做出相应的回水温度补偿措施，以提高用户的室内温度，具体判断方法及调控措施，此处不再做具体限定。
[0088]
此外，同一换热站的云端服务器对多个控制单元进行管理，控制单元可以包括设备管理模块、机房管理模块和水箱管理模块，设置于换热站管控的小区物业管理部门。控制单元可对同一小区内的供热设备和业主信息进行统一管理，对相关管理人员进行动态权限授予，实现对各用户的供热设备的精确调控。
[0089]
实施例五
[0090]
本实施例提供了一种二次网水力平衡控制方法，该方法包括综合水力平衡控制方法、横向水力平衡控制方法及用户回水温度补偿方法。
[0091]
图5为二次网水力平衡控制方法的综合水力平衡控制流程图。该方法是针对同一换热站管控的所有用户进行综合水力调控，采集各用户的用户回水温度，并计算用户平均回水温度，根据所得的用户平均回水温度生成一级阀控指令，调节用户回水流量控制阀的开度，增大或减小各用户的回水流量，从而使得各用户的用户回水温度趋近于用户平均回水温度，甚至达到用户平均回水温度，从而实现各用户之间的供热水力平衡。
[0092]
图6为二次网水力平衡控制方法的横向水力平衡控制流程图。该方法是针对同一换热站管控的所有小区的住宅大楼或单元进行横向水力调控，采集各大楼或各单元的公共回水管道的公共回水温度，并计算平均公共回水温度，根据所得的平均公共回水温度生成二级阀控指令，调节各大楼或单元的公共回水流量控制阀的开度，增大或减小各大楼或单
元的回水流量，从而使得各大楼或单元的公共回水温度趋近于平均公共回水温度，甚至达到平均公共回水温度，从而实现各大楼或单元之间的横向供热水力平衡。
[0093]
考虑到各用户的室内散热问题，本实施例还提供了二次网水力平衡控制方法的用户回水温度补偿方法，如图7所示。采集各用户的室内温度，并计算平均室内温度，若某一用户的室内温度与平均室内温度的温度差的绝对值大于预设温度差的绝对值，则说明该用户的户型、朝向或保温性能区别于其他用户，此时将该温度差作为用户回水补偿温度，利用用户平均回水温度减去用户回水补偿温度，得到用户回水调控温度。根据该用户回水调控温度，生成阀控补偿调节指令，调节用户回水流量控制阀的开度，增大或减小回水流量，从而使得该用户的用户回水温度达到用户调控温度，进而改变该用户的室内温度。
[0094]
综上所述，本发明具有以下技术效果：
[0095]
本发明提供了一种二次网水力平衡控制系统及方法，在每个用户的室内供热管道上都设置有一级智能水力平衡控制器，实时监测用户回水温度，利用用户平均回水温度，对各用户回水流量控制阀进行动态调控，增大或减小用户的回水流量，从而在供热站供水温度及用户的入户流量不变的前提下，实现二次网的供热水力平衡；
[0096]
本发明还在每栋大楼或单元的公共回水管道上设置了二级智能水力平衡控制器，实现了对各大楼或单元之间的横向供热水力平衡的动态调控。
[0097]
本发明在换热站所管辖的所有用户的室内安装了智能温度采集器，利用用户的室内温度变化，作为用户回水温度的回水补偿温度，对用户的回水温度进行针对性动态调控，从而解决了因室内散热导致的用户室内温度不稳定的问题。
[0098]
本发明使用了特定词语来描述本发明的实施例。如“第一/第二实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本发明至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本发明的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
[0099]
除非另有定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
[0100]
上面是对本发明的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本发明的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本发明的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本发明范围内。应当理解，上面是对本发明的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本发明由权利要求书及其等效物限定。