专利名称：控制加热系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制加热系统的方法，更具体地说，涉及这样一种用于控制 加热系统的方法，该方法能够根据各个房间的加热需求调节加热水的流量以均勻地加热各 个房间。
背景技术：
通常，锅炉系统包括用于将加热水分配到将被加热的各个房间的温水分配器。温 水分配器通过加热水供应管接收由锅炉的热交换器加热的水，并将被加热的水供应到各个 房间。被供应的水将热能传递给各个房间，然后被冷却，并被输送到加热水返回管。温水分 配器包括用于调节供应到各个房间的加热水的流量的房间阀。房间阀根据控制方法而分为开/关型、恒定流量型以及按比例控制型。图1是包括开/关阀和恒定流量阀的加热系统的示意图。开/关阀41被安装在从热源10供应的加热水在通过各个房间30后被返回的分 配器40处，以在房间温度到达用户设定的温度时关掉阀41从而停止加热水的供应，以及在 房间温度低于用户设定的温度时打开阀41以供应加热水。恒定流量阀21安装在总体上供应热水的分配器20处，以在大于设定流量时防止 热水从那里流过。当来自单个热源10的加热水被供应到多个房间30时，各个房间30的不 同管道长度导致达到各个房间30的设定温度的到达时间不同。因此，为了解决不规则加热 条件的问题，恒定流量阀21被安装在连接到各个房间30的相应管道上，以使得达到各个房 间30的设定温度的到达时间一致。恒定流量阀21具有减少加热管的整个长度、减少分配器的数量以及解决不规则 加热相关的问题的优点，因此，已经被用于各种加热系统。然而，由于恒定流量阀21的流量由建设公司根据恒定流量阀21的长度和直径来 设置，一旦由建设公司一次设定的阀21的流量，对于用户来说不可能随意改变。因此，当由 于重新改造或阳台的扩展等而改变加热管的长度时，会再次出现加热不规则。此外，除了管的长度之外，各个房间30需要的热供应量还由各个房间30的位置 (房间30是否具有很好的阳光照射)、各个房间30的隔热情况、外部条件(例如，外部温 度)等确定。结果，为了均勻加热各个房间30，各个房间30需要的热供应量可互不相同。 然而，由于恒定流量阀21通过人工调节，因此，不可能根据房间30的实际状态来调节阀21 的流量。因此，为了解决恒定流量阀41的问题，已经开发了比例控制阀。图2是具有比例控制阀的加热系统的示意图。比例控制阀42被安装在分配器40a处(在所述分配器40a处，从热源10供应的 加热水在通过各个房间30后返回)，以根据各个房间的设定温度来调节加热水的流量，从 而提供舒适的室内环境。标号20a表示供应加热水的分配器。传统的比例控制阀接收从流量传感器反馈的流量数据，以调节阀的开口率，从而调节加热水的供应量。然而，由于加热水中存在各种杂质，流量传感器会被污染。 此外，当未使用流量传感器时，如图2中所示，使用比例-积分-微分(PID)控制 方法。温度传感器43测量返回的加热水的温度，测量出的回水的温度被反馈到温度传感器 43。温度传感器43计算目标温度和当前温度之间的偏差，以与所述偏差成比例地提供控制 量，直到所述温度达到目标温度。即，所述PID控制方法包括计算目标温度与当前温度之 间的偏差；与所述偏差成比例地调节阀42的开口率；测量回水的温度的变化，以再调节阀 的开口率，其中，通过对阀42的开口率的重复调节来调节阀42的流量，直到温度达到目标 温度。由于返回的加热水的温度是通过安装在各个房间的管道之后的温度，所述温度成 为确定各个房间30需要的热供应量的最佳信息。然而，响应特点是很慢，不足以均勻地控 制各个房间30的加热。S卩，当通过调节比例控制阀42的开口率来调节流量时，调节后的流量影响返回的 加热水的温度，这很耗时，因此，不可能即时确定调节后的流量是否合适。此外，由于通过阀 42分别独立地控制房间30，所以，一个房间的流量的变化影响另一个房间，因此，由于响应 慢的特点，基本上不可能有机地控制各个房间30的流量。因此，传统的比例控制方法不能均勻地控制各个房间30的加热，传统的PID控制 方法增加了比例控制阀的操作次数，降低了阀的耐用性。
发明内容
技术问题为了解决上述和/或其他问题，本发明的一方面在于提供一种用于控制加热系统 的方法，即使当各个房间需要的热供应量由于各个房间的外部条件而互不相同时，该方法 也能够根据回水的温度通过按比例地计算由各个房间需要的热供应量，有机地控制各个房 间的加热以均勻地加热各个房间并减少比例控制阀的操作次数。技术问题本发明的一方面提供一种用于控制加热系统的方法，该方法通过调节安装在加热 水管上的多个房间阀的开口率来调节供应到各个房间的加热水的流量，其特征在于，测量 返回的加热水的温度，根据测量的回水的温度来计算各个房间阀的开口率的比率，并根据 计算的开口率的比率调节各个房间阀的开口率，以按比例将热量供应到各个房间。在这种情况下，回水的温度信息可以是到达预定温度需要的到达时间，可通过到 达时间的比率，来确定各个房间阀的开口率的比率。此外，各个房间阀的开口率的比率可被设置为具有最长到达时间的房间阀的开 口率被设置为最大开口率，相对于最大开口率，将其他房间阀的开口率按比例设置为随着 到达时间的减少而减少。此外，当设置各个房间阀的开口率的比率时，根据开口率的比率来设置各个房间 阀的线性磁体的位置的目标电压，并改变线性磁体的位置以调节开口率，直到达到目标电压。有益效果根据本发明的控制加热系统的方法，可基于反映各个房间的实际环境条件的回水的温度来确定各个房间需要的热供应量，从而可调节供应到各个房间的流量，以均勻地加 热各个房间，并提供舒适的室内环境。
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将会 变得更加清楚，其中图1是包 括开/关阀和恒定流量阀的加热系统的示意图；图2是包括比例控制阀的加热系统的示意图；图3是采用根据本发明的控制方法的加热系统的框图；图4是根据本发明的示例性实施例的适用于加热系统的每个房间阀的截面示图；图5是适用于图4的线性磁体的示意图；图6是示出达到各个房间的回水的设定温度的到达时间的曲线图；图7是示出根据本发明的示例性实施例的用于控制加热系统的方法的流程图。
具体实施例方式现在将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。图3是采用根据本发明的控制方法的加热系统的框图，图4是根据本发明的示例 性实施例的适用于加热系统的每个房间阀的截面示图，图5是适用于图4的线性磁体的示 意图。根据本发明的加热系统的基本构造与图2中的基本构造类似。即，如图3所示，力口 热系统包括回水温度传感器100，用于检测通过各个房间的回水的温度；各个房间阀300， 安装在回水通过的加热管上，以调节加热水的流量；控制器200，用于接收由回水温度传感 器100检测的温度数据，以调节各个房间阀300的开口率。将参照图4描述适用于本发明的房间阀300的例子。房间阀300包括通过交流电沿一个方向旋转的电机(未示出)、偏心地连接到电机 的轴321的凸轮构件322，以及阀部件345，所述阀部件345沿着凸轮构件322的外围的轮 廓线往复，以在电机轴321旋转时调节加热水流动路径的开口率。凸轮接触构件331通过弹簧332弹性地支撑在凸轮构件322的下表面上。凸轮接 触构件331插入上引导构件333中，以在其垂直运动时由上引导构件333引导。轴接触构 件334插入上引导构件333的内下部中。弹簧332的下端与轴接触构件334的上表面接触， 轴接触构件334的凹进的下表面的中心与轴341的上端接触。轴341穿过结合到下引导构件343的内部的旋转锁定构件344的中心，其下端结 合到阀部件345。弹簧342装配到轴341的外侧，从而当降低轴341时被按压。阀部件345 打开和关闭形成在加热水流动路径的入口 351和出口 352之间的开口 353，其垂直位置根据 轴341而改变。同时，安装线性磁体311，使得线性磁体311通过弹簧312被弹性地支撑，并且当凸 轮构件322旋转时线性磁体311总是与凸轮构件322的外表面接触，线性磁体311的垂直 位置沿着凸轮构件322的凸轮轮廓而改变。磁传感器(未示出)和印刷电路板(未示出) 安装在与线性磁体311相邻的位置，以检测当线性磁体311的位置改变时而改变的磁通量，从而控制电机的旋转。这里，线性磁体是指表现出磁通量根据位移直线(线性)改变的磁体。下面，将描述线性磁体311和磁传感器。在韩国专利注册第660564号中公开了图5中示出的线性磁体311。参照图5，从矩形的左上角沿对角线方向以正弦形状在线性磁体311上磁化出N极 和S极。通常，已知的是磁通量与距离的平方成反比。因此，对于一般的磁体，相对于位移 磁通量大小的变化具有二次函数曲线的非线性。另一方面，如图5中所示，在适用于本发明的线性磁体311中，当磁体沿着虚线所 示的对角线方向被磁化时，相对于位移N极的磁通量不具有线性，而当磁体沿着实线所示 的对角线方向以正弦形状被磁化时，相对于位移的磁通量表现出线性。磁传感器检测磁体311的区段0到12上的磁通量的变化，所述磁传感器用于检测 图5中所示的线性磁体311的根据位置的变化磁通量的变化。线性磁体311的极表面与磁 传感器隔开预定的距离d，并且线性磁体311沿着与极轴垂直并与极表面平行的方向移动。 在这种情况下，在区段1到12中，除了最外面的非线性区段外的所有区段，即，区段2到10， 可被采用为使用区段。用于测量线性磁体311的根据位置变化磁通量的变化的磁传感器可以是作为检 测磁场的方法而被广泛使用的霍尔传感器(可编程霍尔IC)。当电流流向半导体(霍尔装 置)的电极以施加磁通量时，霍尔传感器的操作产生与电流方向和磁场方向垂直的电势， 因此，可以根据所述电势检测线性磁体311的位置的变化。尽管已经描述了使用非接触型的线性磁体的方法，但是可提供使用可变电阻器和 可变电感的方法，而不是线性磁体和磁传感器。当使用可变电阻器时，预设依赖于阀部件345的开口率的可变电阻器的输出电 压，当可变电阻器的接触位置根据电机的旋转而改变时，可基于依赖于所述改变的输出电 压可检测开口率。此外，当使用可变电感时，预设依赖于阀部件345的开口率的可变电感器的输出 电压，当线圈中的磁体的位置根据电机的旋转而改变时，可根据依赖于所述改变的输出电 压来检测阀部件345的开口率。下面，将描述根据本发明的控制方法。图6是示出达到各个房间的回水的设定温度的到达时间的曲线图，图7是示出根 据本发明的示例性实施例的控制加热系统的方法的流程图。当开始加热时，回水温度传感器100测量回水的温度(S410)。各个房间需要的热供应量根据日光的照射、隔热情况等而互不相同。此外，在加热 水通过各个房间并且热量散发出去之后测量回水的温度。因此，回水的温度是能够确定各 个房间需要的热供应量的重要参考。当测量了回水的温度时，确定回水的温度是否达到了预先设定的温度 Tset (S420)。这里，设定的温度Tset是任意值，可以被设置为低于供应的水的温度Tsup的 一个合适的温度。当确定回水的温度达到设定温度Tset时，计算回水温度达到设定温度Tset的到达时间(S430)。例如，如图6中的设定温度到达时间的曲线图，达到第三房间的设定温度 Tset的到达时间是最快的时间tl，达到第一房间的设定温度的到达时间是t2，达到第二房 间的设定温度的到达时间是t3，达到起居室的设定温度Tset的到达时间是最晚时间t4。
当计算回水温度达到设定温度的到达时间时，计算各个房间阀300的开口率的比 率(S440)。将参照下面的表1描述上述过程表1
S卩，参照达到起居室的设定温度Tset的到达时间(24分钟为100% )(是测量的回 水的温度当中的最晚时间)，计算各个房间的到达时间的比率，即，计算上面描述的比率。这意味着起居室需要最大的热供应量，达到设定温度的最快到达时间需要较少的 热供应量，达到设定温度的最晚时间需要较大的热供应量。因此，根据测量的回水的温度，计算达到设定温度的到达时间的比率。由于计算的 达到设定温度的到达时间的比率意味着各个房间需要的热供应量的比率，因此，所述比率 可以被定义为各个房间阀300的开口率的比率。最后，如上面表1中所描述的，安装在起居室的加热管上的房间阀300完全打开 (100% )，第一房间的房间阀300打开33%，第二房间的房间阀打开42%，第三房间的房间 阀 300 打开 25% (S450)。下面，将描述各个房间阀的开口率的调整过程。当设置各个房间阀300的开口率时，控制器200使各个房间阀300的电机旋转。控制器200具有预设了各个房间阀的开口率的变化和检测到的电压之间的关联 性的程序。S卩，当阀部件345最大程度地打开时，线性磁体311的位置处的电压被设置为例如 4. 5V，当阀部件345完全关闭时，线性磁体311的位置处的电压被设置为例如0. 5V，其中，两 者之间的值由于线性磁体311的线性而被表示为直线部分(即，提供了比例关系)。因此，控制器200根据比例关系设置阀部件345的开口率的目标电压，并旋转电机 来移动阀部件345，从而调节开口率。在这种情况下，由于凸轮构件322随电机旋转，所以线性磁体311沿着凸轮构件 322的外围的轮廓线升高。当从磁传感器产生的根据线性磁体的位置而变化的电势到达目 标电压时，控制器确定开口率达到目标开口率，从而停止电机的运行。因此，控制器可以考虑房间的管道长度以及影响房间的温度需求的外部条件(日 光的照射，隔热情况、外部温度等)来设置各个房间阀300的开口率，从而均勻地加热房间。如上所述，在设置了各个房间阀300的开口率的状态下，用户可调节房间控制器，以根据由房间控制器设定的温度来加热房间。即，当房间温度超过用户设定的温度时，将房 间阀300关闭从而停止加热，当温度低于用户设定的温度时，将房间阀300打开与如上面描 述的设置的比率相应的开口率，来重复加热过程。根据上述方法，由于可仅通过一次操作来调节开口率，直到电压达到通过房间阀 的线性磁体的位置设置的目标电压，因此，可以减少房间阀的操作次数，从而提高房间阀的 耐用性。尽管为了调节房间阀300的开口率已经示出和描述了本发明的具有线性磁体311 的房间阀300的一些示例性实施例，但是，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的 精神和范围的情况下，可以对这些实施例作出各种改变，本发 明的范围由权利要求及其等 同物限定。产业上的可利用性通过上面的描述可以看出，根据本发明的用于控制加热系统的方法即使当房间需 求的热供应量互不相同时也能够均勻地加热房间，并减少比例控制阀的操作次数。
权利要求
一种用于控制加热系统的方法，该方法通过调节安装在加热水管道上的多个房间阀的开口率调节供应到各个房间的加热水的流量，其特征在于测量返回的加热水的温度，根据测量的回水的温度计算各个房间阀的开口率的比率，并根据计算的开口率的比率调节各个房间阀的开口率，以按比例将热量供应到各个房间。
2.如权利要求1所述的方法，其中，回水的温度信息是房间到达预定温度需要的到达 时间，通过到达时间的比率，来确定各个房间阀的开口率的比率。
3.如权利要求2所述的方法，其中，各个房间阀的开口率的比率被设置为具有最长到 达时间的房间阀的开口率被设置为最大开口率，相对于最大开口率，将其他房间阀的开口 率按比例设置为随着到达时间的减少而减少。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，当设置各个房间阀的开口率的比率 时，根据开口率的比率设置各个房间阀的线性磁体的位置的目标电压，并改变线性磁体的 位置以调节开口率，直到达到目标电压。
全文摘要
本发明提供了一种用于控制加热系统的方法，即使当各个房间需要的热供应量根据各个房间的外部条件而互不相同时，该方法也能够通过根据回水的温度按比例计算各个房间需要的热供应量，系统地控制各个房间的加热，从而均匀地加热各个房间。所述用于控制加热系统的方法通过调节安装在加热水管道上的多个房间阀的开口率，来调节供应到各个房间的加热水的流量，其特征在于，测量回水的温度，根据测量的回水的温度计算各个房间阀的开口率的比率，以按比例地将热量供应到各个房间，并根据计算的开口率的比率调节各个房间阀的开口率。
文档编号F24D19/10GK101889174SQ200880119253
公开日2010年11月17日 申请日期2008年11月18日 优先权日2007年12月4日
发明者金时焕 申请人:庆东网络株式会社