专利名称：智能节能混水供热方法
技术领域：
本发明涉及一种混水供热系统，尤其涉及一种智能节能混水供热方法。
背景技术：
现行的集中供热系统可以分为热源直供、间接供热和混水供热三种形式。间接供 热的特点是通过板式换热器，将具有不同压力特征的一次网和二次网分隔开来，运行过程 中二者互不干扰，容易实现管理控制和平稳运行。但间接供热方式天生存在如下的局限性 1)热量的变送需要依赖于板式换热器的效率，而这一效率在实际运行中由于积垢等原因， 是难以保证的。同时，二次网运行的阻力会随着换热器积垢的恶化而增加。2)对于一次网 而言，由于安全设计和安全运行的需求，采用大流量小温差的运行方式，造成运行能耗居高 不下，且造成难以适应终端用户供热面积持续新增的运行工况；3)这种方式在现有的运行 模式下，必须充分实现热电联产，以充分利用电厂余热，提高电厂的热效率。但是正是由于 这一运行方式本身是以发电为主的，造成集中供热热源品质的大幅度波动，无法持续保证 为二次网提供稳定的热输出。即便是以热电联产的形式来看，集中供热对于一次能源具有 强烈的依赖性。与传统的间接供热方式相比较，现有的混水供热系统，通过在一次网及二次网之 间建立混水站的方法，通过将一次网供水与部分二次网回水混合达到二次网供水温度，在 免除采用板式换热器的同时，充分利用一次网的资用压头，作为二次网的部分运行动力，与 二次网的自备加压泵，相配合推动二次网的持续运行。二次网回水中的另一部分，作为一次 网的循环水回流至热源，完成水的循环。从其结构特征来看混水供热与间接供热相比较，具 有如下的天生优势1) 一次回水实际上是二次网的部分回水，其具有一次供水温度二次回 水温度的大温差运行特征；2)对于稳定运行的混水系统，一次网的循环水量实际上就是从 二次网回流的这一部分水量，其又具有小流量的特征；3) —次网在输入端的资用压头直接 用于对动二次网的运行，二次网运行能耗因而下降。但是，其结构特征也造成了混水供热系 统天生的缺陷1) 一次网与二次网的直接耦合，造成一次网的波动会直接影响二次网运行 的稳定性，也就是说该系统运行控制难度会因此激增，这也是造成该系统推广难度较大的 最直接原因；2) —次网回水压力偏高，为了保证混水的顺利进行，二次回水在双重动力的 作用下，在保证用户阻力将的同时，回水压头需要为混水的开展提供压差，造成二次回水压 力高于一次供水压力，直观上将这一部分能量最终会部分被浪费在为保持一次回水平衡的 节流上，也有可能造成一次网管材耐压能力的提升。间接供热和混水供热尽管在特征上各不相同，但二者在系统设计选型过程中，具 有共同的问题1)安全设计和安全运行的冗余方式，运行工况与设计工况之间的长期和巨 大差异，造成两套系统都具有大材小用的局限性，系统大多情况运行在低效率状态；2)传 统的一次泵加压管网输配的运行方式，以及运行工况变化的连续性，使系统运行工况水力 特征复杂，而在设定的管网上难以实现动态的水力平衡。那么在传统的设计、运行和选型方 法基础上，在多工况条件下，以管网的动态平衡为前提，实现系统的运行优化，是亟待解决的问题，对大幅降低系统运行能耗，实现节能目标具有重大的意义。在节能减排的大前提 下，显然混水供热系统具有先天的优势，但是即便是该系统在运行过程中仍然具有较高的 运行优化节能空间，这也是本发明根本的出发点，或者本发明致力于在系统智能动态水力 平衡的前提下，全方位开展混水系统运行优化控制，而不只针对系统中的某个局部，目标是 全局运行优化暨系统性节能，并将所提出的系统和方法标准化，作为产品开发的依据。
发明内容
本发明是针对采用传统的阀门节流输配的系统开展，相应的智能节能混水供热系 统的由混水站智能平衡监控子系统、计算机集中监控中心、视频监控子系统和二次网智能 平衡节能监控子系统四部分组成，整个混水供热系统的运行优化及节能的实现，是通过这 四个子系统之间良好的配合来实现。系统构架及子系统功能说明如下1.混水站智能平衡监控子系统该子系统在连续运行过程中所体现的功能主要有1)实现一次供水和部分二次 回水的混合，与相应的运行优化控制策略相配合，控制一次网循环水量；2)采用相应的控 制策略，在运行过程中将一次即二次网解耦，在充分利用一次网的资用压头的同时，将一次 网波动对二次网的稳定运行，所产生的影响最小化；3)实现连续变化工况下，一次网水力 输配的智能动态平衡，在将一次网运行阻力最小化的同时，为整个系统的运行优化奠定基 础；4)对混水站的工艺参数和控制参数进行在线监测，并通过相应的通信技术和模块，将 运行参数及时准确地传输给计算机集中监控中心，以资分析、评估和判断；5)与视频监控 子系统配合，实现混水供热系统的无人值守功能。对于混水供热系统而言，一方面一次管网部分必须为各混水站提供一次供水，作 为混水过程中的热资源；另一方面混水站合理的混水比条件下，一次网循环水量的优化控 制是降低一次网热源(锅炉)热消耗和输配能耗。如前所述，对于供热而言，其相应的运 行工况是多边的，且与设计工况存在较大差异，或者说在不同工况下，系统中各混水站热水 输配动态平衡的实现，是其它各项任务开展的先决条件。多变工况下系统的动态平衡也是 本发明的基础，其实现是如图1所示，通过在一次供水和一次回水管路上设置由杭州哲达 科技股份有限公司开发的智能平衡调节阀，将输配管网升级为具有智能输配管网。该阀门 的优势在于通过阀门自带的传感器和执行器，在对流经阀门流量和压差进行在线监控的同 时，在指定的控制原则下，通过阀门PLC的控制，使系统中各支路流量输配平衡，并同时在 热源循环泵频率给定的前提下，通过阀门开度自身的调节，使系统输配消耗在阀门上的阻 力降最小，在平衡的同时，实现输配节能。智能平衡阀的装入，使得本发明所对应的混水供 热系统可以根据用户的需求设定多种控制的模式，这些模式的应用目的是在动态平衡的前 提下，使一次网和二次网耦合度尽可能低，以保证二次网的稳定运行。现场控制主要的调节参数包括1)对应混水站一次供水智能平衡调节阀的开度； 2)对应混水站一次回水智能平衡调节阀的开度；3) 二次加压泵的运转频率；4)智能混水调 节阀的开度。对于各混水站而言上述四个控制环节形成封闭的控制回路，该子项对应的被 调节参数主要有1) 一次供水智能平衡调节阀的阀后压力；2) —次回水智能平衡调节阀的 阀后压力；3) 二次网供水压差；4)混合后二次网供水温度。混水站控制系统由于一次网与 二次网之间的直接耦合，必须同时实现一次供水与一次回水的动态水力平衡，对应的一次供回水智能平衡调节阀是保证系统连续稳定的重要保证。该子系统在控制策略的设计过程中遵循如下模式一次供水智能调节阀开度的变 化控制其阀后的压力；一次回水智能调节阀开度的变化控制其阀前的压力；二次加压泵频 率的变化控制二次用户供回水压差；混水阀的开度控制二次供水温度；由于本发明所采用 的智能平衡调节阀对流量的记取存在一定的误差，所以保留一次回水管路上的流量计，与 一次供水智能平衡调节阀记录的流量配合，计量一次供回水流量差。对于该控制模式为防 止由于季节突变或者管路系统失水造成的突发性水力失衡，该子系统对一次供水流量设定 输配上限(设计工况流量)，同时根据二次回水压力和一次供水流量差，设定失水的双重报 警功能。该控制模式下，一次供水温度及流量需要针对季节的变化作出对应的室外温度补 偿。在每一种补偿取值条件和对应的一次循环泵频率下，一次供水阀后压力和一次回水阀 前采用定值控制。在对应的温度补偿策略下，对应二次加压泵，用于保证相应的二次网供水 压差，以满足用户热需求。运行过程中，通过智能混水调节阀开度的变化，来确保混合后二 次供水温度或二次回水温度的平均值达到控制目标。同时，通过对运行过程中各一次供回 水智能调节阀阀位的记录，以此为依据进行各站水力状态排序，作为一次网统一调节的直 接依据。或者说，在流量上限的大原则下，从最不利站到首站进行有次序的整体平衡性调 节，从而保证一次网在各种工况下的高效稳定运行。实际运行或者设计过程中，一次网对应装置的选型及控制策略的开发，可以按照 用户的需求，在本框架下为用户量身打造，但必须与二次网的运行优化相匹配，以最终实现 混水供热系统的全局运行节能。2.计算机集中监控中心计算机集中监控中心的功能主要集中在以下几个方面接收各现场控制站传来的 所有工艺参数、控制参数并将其在形成的各种图形、图表、曲线和数据表中集中显示、记录 和报警；对现场控制站中各控制子项的控制目标值或目标值曲线，进行远程给定和修改； 对越线参数自动报警；能够存储200天以上的历史数据；能够按要求和需要生成各种打印 报表和运行参数曲线图；能够实现对每一步历史操作进行自动记录和查询；对热源进行分 项计量，能够储存200天以上热源供回水水量、供回水温度、供回水压力、热源循环泵频率 及电耗、热源煤耗和室外温度等参数，作为热源用能管理和调控的依据；能够根据突发状 况，按照相应的控制指令，对各混水站进行统一控制。关于计算机集中监控中心上位控制主要包括如下几个方面1)在动态平衡输配的前提下，由于二网用户热负荷的变化，可能造成热源当前运 行状态能力不足，出现各混水站抢水的问题；对于这一类问题，考虑系统水力状态统计数据和用户的重要性双重因素，将各占 进行综合级差分析机制，从上位对整个系统进行统一的水力调节。如果总需求未超出上限， 则在上位进行报警，以促进热源升频的实现，并依照级别从高到低依次调整，比例根据具体 的特性在运行过程中调节。如果超出热源供热能力范围之外，则按用户特征，将各站允许参 数(二次供水温度或供回水平均温度)进行统一下降调整机制。2)由于室外温度突发造成热源不足的问题；按用户特征，将各站允许参数(二次供水温度或供回水平均温度)进行统一下降调整机制，可以按一定的比例来实现。3)系统运行混水比优化；混水供热系统是一种较新的系统，其多变工况下，混水比的优化是确保系统优化 运行的一个重要环节。什么样的工况下，混水比达到多少可以使同样二次网用户需求条件 下，二次网和一次网循环都更优？整个系统运行能耗更低？这些问题的解决需要通过在混 水管路，安装智能混水调节阀，利用其流量、压差可远程监测的特征，通过供热期内的智能 调试，寻找优化的混水比。当然混水比的确定，需要与在二次用户端所实现的分时分区及按 需生产的优化运行策略相互配合。4)智能二次管网的统一调节；由于气候等突发原因造成二次管网智能调节阀门当地控制出现问题，难以自行调 控时，可以从计算机集中监控中心，按照二次管网各支管水力状态的长期运行监测结果，按 照相应的水力特征，进行阀门开度的同一调配，在整体平衡的大前提下，可以有重点地保障 特殊用户的个性需求。3.视频监控子系统对于实现了参数在线监测和系统智能远程制的各混水站，其日常运行可又系统和 各阀门PLC在集中控制和就地控制的优化组合下，系统的运行基本是按照相应的规律，在 标准化的范畴内自动实施，除去需要的定期巡检外，系统运作基本不需人工操作。这种模式 减少了人为干预对系统运行的影响，各混水站按标准方案建设，独立运作。但是作为具有各 种系统关键设备的重要环节，混水站应能具有保证运行开展的能力。这一点是通过在各混 水站架设360度全方位的摄像机，对现场进行严密监控，并通过对应的数据压缩技术和通 信技术，将监测图像传输至集中监控中心视频监控工作站的大屏幕上，对各换热站进行时 时远程视频监控。同时为确保各混水站的正常运行，在站内架设防火报警系统和喷头，使各 混水站无人值守得以全面展开。4. 二次管网智能平衡节能监控子系统该子项的任务是以采用智能平衡调节阀的管网系统为前提，在系统动态水力平衡 和系统运行阻力自动寻优的基础上，采用分时分区和按需生产的策略，对二次系统运行能 耗进行良好的控制。二次管网的各项运行参数(包括二次网对应各支管智能平衡调节阀 开度、阀前压力、阀门前后压差、供回水温度和平均温度、流量数据以及用户室内温度等) 的远程监控，根据各用户的具体特征，可以采用基于Zigbee协议的无线通信或者有线通信 (ADSL-VPN或者GPRS)的方式组网，与相应的混水站之间通信，并通过混水站以有线通信的 方式，将监控数据及时准确地传送至计算机集中监控中心，进行数据的记录、分析、系统状 体评估以及上位指令判定的工作。二次网现场平衡控制系统是指在对应的二次管网干支管 及楼前支管上，采用智能平衡调节阀，形成二次管网智能输配系统。该系统采用PLC控制器 作为现场控制器，自动控制各支管所输配的流量。通过阀门自身的寻优功能，使整个二次网 系统在流量分配平衡的同时，系统运行对应的阻力最小。现场控制平衡系统以二次网智能 平衡调节阀的开度和二次加压泵的频率为调节参数，以对应二次网供回水平均温度(或者 供水温度和回水温度)和流量为被调节参数构成控制回路。该子系统的主要控制任务是以动态输配平衡为基础，根据二次网用户的特征，进 行相应的分时分区原则的制定，并在对应室外温度条件下，根据时段和区段的要求，完成二次网用户的按需分配，实现二次网运行的优化控制。该子项在控制策略的设计中，要求必须 设计有多种可选择不同被调参数的控制模式；1)以二次网供水温度为被调参数；2)以二次网回水温为被调参数；3)以二次网供回水温差为被调参数；4)以二次网供回水压力差为被调参数；5)以变频器的给定频率为被调参数；5种模式共存且相互独立，能够由计算机集中监控调度控制系统和站内现场控制 站终端操作切换，选择其中的一种作为当前控制模式，切换必须是无扰动的。运行过程中通 过二次加压泵变频控制二次网供回水压差，保证二次网供回水平均温度达到对应的取值， 二次网动态平衡则靠阀门自动寻优过程实现，二次加压泵变频与阀门寻优相匹配。5. 二次网用户端分时分区和按需生产的节能策略首先对建筑进行分类，分为如下四类建筑基本办公楼凡有8或9小时工作规律(指在建筑内工作时间，不包括24小时倒 班的用户建筑)的建筑，均按办公楼处理，此类分时总体分为供热时段和防冻时段。供热时 段要求室内温度不低于16摄氏度为基准进行调节，并应充分利用建筑的热惰性，可考虑造 成上班前1小时前以室温18度为标准开始供热；中午下班前1个小时，降频运行只需满足 防冻，下午上班时开始供热，室温仍应保持在18度，下班前1小时开始与防冻状态对接；对 于周末和夜晚则采用防冻策略运行，鉴于周末按照公历具有较为固定的规律以及每日时段 设定的规律性，可直接在程序中设定。法定节假日中与供热季节直接相关的只有元旦、春节 以及部分地区的清明节，其状态的设定应分为两种思路，对于具有上位的控制系统，直接从 上位发出指令，设定相应的状态；而对于只具有当地控制的系统，下位机应预留人工调节的 接口，每年在供暖系统检修期，根据当年的历法及节假日安排一次性设定。学校类型用户该类型用户生活和工作区域明确及相应时段规律性较强，利用室 温的调控来将学生在相应时段集中在教室或图书馆，保证相应区域温度不低于18度，时段 设定为700-11:30,13:30-1630及1830-21 00，中间区段及下课前，充分利用建筑的热 惰性来维持温度，两面以上外墙的支管除外(适当考虑晚停，早起)；其它时段则除去预留 个别供暖区域，则设定为防冻运行状态；对于具有宿舍类型的学校，生活区供热时段可定为 21:00-24:00及次日5:30-8:30此时供热区温度不应低于18度；其余时段防冻状态运行； 寒假期间，考虑的集中管理的需求，除个别楼外，其余全为防冻运行状态；此类型用户不应 包括幼儿园。住宅类考虑居民的需求(包括老人、孕妇和婴儿)，分时供热应充分利用房间的 热惰性，对房间温度进行适当的控制，整体上而言，医院的住院部在特定的温度条件下，应 属于此类型；幼儿园在供热时间范围内也应照此类型考虑，其他时段可设为防冻运行状态。 基本思路是将全天划分为四个时段，a.防冻区段时间设定为24:00-4:00，此时房间温度 以不低于15度；b.供热I时段设定为4:00-9:00，此时段供热房间温度不应低于18度； c.供热II时段设定为9:00-16:00，此时段供热房间温度不应低于15度；4)供热III时 段设定为16:00-24:00，此时供热房间温度不应低于18摄氏度。对于此类型用户而言，可 在实际中根据用户整体需求，适当提高设定的温度，以体现供热的人性化。
工业厂方类普通的工业厂方24小时恒温控制，温度控制在8度；对于有特殊需 求的厂方按照用户的具体需求，可以采用同前3类相仿的方式具体定时段供水。供热时间间隔的选择应再考虑节能、舒适度和适宜的启动频率三个因素的基础上 开展，对于不同类型的建筑应设定相应的回水温度调节曲线，这与一供温度相匹配，同时系 统分时运行需要充分利用建筑本身的热惰性进一步节能并满足用户的舒适度要求。在不同 温度区间进行切换时，还要考虑切换时间和预工作量的问题。对于控制而言，思路的变化主 要在于对于各时段所设定的室内温度，在考虑室外温度补偿的前提下，对应设定二次供水 和二次回水的水温，从而进一步实现系统的节能。或者说对于室内温度18度，与室外温度 相匹配的补偿原则，只是针对所设定的室温并参照相应的外温来控制水温，从而依据不同 类型的用户从需求源头出发实现主动节能。在保证室温在所对应时段恒定的前提下，可对应建立二次供水和二次回水与室外 温度所对应的经验公式，如令t2g = a + bt2w+ct~2 +……二次回水也可采用同样形式的公式进行分析，式中a、b、c为管网所处地区气象 的有关参数，该式为二次供水温度给定值的计算方法。对应各项系数，根据当地的气象资料 所确定的连续室外温度，以及计算出来的二次供水温度的取值，通过线性最小二乘法进行 回归，因各因素的不同，各地必然有所差异。由此式所确定的能跟踪室外温度的变化，使终 端用户室内温度不受变化的影响，实现稳定供热。本发明的节能是以充分贴近用户热需求，并通过上位设定便准用户的室温上限， 在其限制条件系最大程度保证用户热需求，同时确保系统循环能耗与工况相匹配，而不至 于出现大流量小温差的情况，使二次网的运行处在最优的状态。
图1是混水站智能平衡监控子系统示意2是智能温控动态平衡阀安装示意中标号为1智能调节阀；2流量计；3过滤器；4压力表；5 二次加压泵；6热用 户；7供水温度传感器；8回水温度传感器；9逆止阀；10手动阀；11散热器；12动态平衡阀； 13旁通阀。
具体实施例方式下面通过实施例，结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明实施例1 首先，通过室外温度传感器确定对应的二次供回水温度(二次供回水平均温度)， 并根据用户所处区段和时段的类型，确定对应的室内温度，以对应的面积和单位面积热负 荷系数，快速计算出二次网对应各支管的热负荷，在给定的二次管网条件下，选择合适的管 道比摩阻，确定出支管所需对应的循环流量，汇总后确定出二次管网的总循环流量，从根本 上保证二次网本身的运行处于大温差小流量的前提下。在经过寻优的混水比条件下，按 照二次网所采用的运行控制模式(给定二次网供水温度或者给定二次网供回水平均温度 等)，确定出一次网的流量，相应一次网供水温度是根据热源所采用的室外温度补偿策略来确定的，一次为依据，设定适当的冗余系数，为热源和一次循环泵的运作提供按需生产的依 据，确保系统运行整体处于优化的状态。在每一种补偿取值条件和对应的一次循环泵频率 下，一次供水阀后压力和一次回水阀前采用定值控制。在对应的温度补偿策略下，对应二次 加压泵保证相应的二次网供水压差，以满足用户热需求。运行过程中，通过智能混水调节阀 开度的变化，来确保混合后二次供水温度或二次回水温度的平均值达到控制目标。同时， 通过对运行过程中各一次供回水智能调节阀阀位的记录，以此为依据进行各站水力状态排 序，作为一次网统一调节的直接依据。或者说，在流量上限的大原则下，从最不利站到首站 进行有次序的整体平衡性调节，从而保证一次网在各种工况下的高效稳定运行。其次是在确定出一次网及二次网对应工况的水力特征后，在连续变化的过程中， 实现一次网和二次网的动态水力平衡。对于单一工况，通过反馈和计算可以确定出对应的 一次即二次特征，但在变化过程中，实现一次网和二次网的智能平衡却非常重要。本发明 所采用的智能平衡调节阀，是实现管网动态水力平衡和输配阻力最小化的硬件基础。当用 户由于某种原因出现热负荷增加的情况时，将一次供水阀门开度提升，为二次网的调节提 供热源的保证。但是，开启的原则在于采用分阶段开启的方法来执行。从二次回水温度的 改变趋势和取值，并根据供热面积对应的滞后特性和典型用户(较不利用户)室内温度的 取值，来判定用户需求变化的程度。适度增加一次供水量，混水量可先不改变，这样在流量 和温度双重提升的情况下，再次依据二次回水温度取值及相应的变化趋势，来判定下一步 的动作。当然，根据质调节的需求，二次回水水量也可适度调小，这需要比较哪种方式效果 更明显。这一点的实施可以分为两步走的方法，第一步是对二次系统采用恒流量的质调节 方法，在提高一供水量的同时，通过智能混水阀对应调节二次回水流量，来控制回水温度的 变化，目标是实现典型用户室内温度达到设定的取值范围。然后在其基础上，展开不同质量 同时调节方式影响的分析，并将不同调节方式所产生的变化记录在用能管理数据库中，作 为今后控制优化的基础，最终目的是运行能效自动寻优。运行中将充分发挥智能平衡阀在 压差和流量计量功能，详细计量不同策略及连续运行各工况条件下，混水比、二次网热水流 量、所对应压差之间的关系，并通过远程通信的方式，发送至远程控制中心对应的上位数据 库中，作为学习优化算法的数据基础。同时在运行过程中，各种策略为保证对应工况二次网 压力恒定时，一次供回水阀门所耗的压降和一次网流量，作为系统运行能耗优化的基础。对 于二次网本身热平衡的实现，则是通过将智能平衡阀安装至楼前支管，通过阀门自身寻优 的特征，实现在对应的水力条件下的动态平衡。当然混水站是在一次及二次网的耦合作用 下运行的，但对于二次加压泵后的系统，其平衡的动态实现，基本的过程与一次网水力平衡 的实现并无本质差异。在各个楼栋的回水管路上安装智能温控动态平衡阀，在楼栋相应节点处安装供回 水温度传感器，智能温控动态平衡阀本身带有测量阀前后压力和温度的传感器，如图2所
7J\ ο智能温控动态平衡阀是一种全新理念的智能流体控制阀，它具有传统机械式动态 平衡阀所无法比拟的优势，可根据气温的变化和供热空间设定温度，通过对供水温度和回 水温度的在线检测，智能化地进行阀门开度的控制，从而实现对该单元供热空间的合理的 热流量控制和水力平衡。关于混水的实现，则是在对应的控制模式下，如控制一次供水智能平衡调节阀后压力及一次回水智能平衡调节阀前压力恒定，将一次网和二次网解耦，并为混水的实现提 供足够的压差，通过混水来实现二次网的控制策略，如此将整个系统形成封闭智能节能控 制回路，从整体上实现运行节能。运行过程中，二次加压泵需要根据用户的地形、所处管网中的位置、二次网用户的 特征，布置方式和运行方式均需做出适当的调整，既保证二次网水力循环稳定(压差、流 量)，又应是一次回水压力不至于过高，同时还应保证混水的顺利实现。系统运行过程中各子系统所监控和采集的数据，通过计算机集中监控中心上位机 界面，进行记录、报表和分析，这些数据与整个回路控制系统相匹配，作为系统运行优化和 用能管理的依据。
权利要求
一种智能节能混水供热方法，包括混水站智能平衡监控子系统、计算机集中监控中心、视频监控子系统和二次网智能平衡节能监控子系统；混水站智能平衡监控子系统在一次供水和一次回水管路上设置的智能平衡调节阀，智能平衡调节阀有传感器和执行器，对流经智能平衡调节阀流量和压差进行在线监控，通过智能平衡调节阀的控制，使系统中各支路流量输配平衡，并同时在热源循环泵频率给定的前提下，通过智能平衡调节阀开度自身的调节，使系统输配消耗在阀门上的阻力减小；计算机集中监控中心接收各现场控制站传来的所有工艺参数、控制参数并将其在形成的各种图形、图表、曲线和数据表中集中显示、记录和报警；对现场控制站中各控制子项的控制目标值或目标值曲线，进行远程给定和修改；对越线参数自动报警；能够存储200天以上的历史数据；能够按要求和需要生成各种打印报表和运行参数曲线图；能够实现对每一步历史操作进行自动记录和查询；对热源进行分项计量，能够储存200天以上热源供回水水量、供回水温度、供回水压力、热源循环泵频率及电耗、热源煤耗和室外温度等参数，作为热源用能管理和调控的依据；视频监控子系统通过数据压缩和通信，将监测图像传输至集中监控中心视频监控工作站的大屏幕上，对各换热站进行时时远程视频监控；同时为确保各混水站的正常运行，在站内架设防火报警系统和喷头；二次网智能平衡节能监控子系统以采用智能平衡调节阀的管网系统为前提，在系统动态水力平衡和系统运行阻力自动寻优的基础上，采用分时分 区和按需生产的策略，对二次系统运行能耗进行良好的控制；二次网对应各支管智能平衡调节阀开度、阀前压力、阀门前后压差、供回水温度和平均温度、流量数据以及用户室内温度等各项运行参数的远程监控，采用基于Zigbee协议的无线通信或者有线通信的方式组网，与相应的混水站之间通信，并通过混水站以有线通信的方式，将监控数据及时准确地传送至计算机集中监控中心，进行数据的记录、分析、系统状体评估以及上位指令判定的工作。
2.根据权利要求1所述的智能节能混水供热系统，其特征在于，所述的混水站智能平 衡监控子系统现场控制主要的调节参数包括1)对应混水站一次供水智能平衡调节阀的 开度；2)对应混水站一次回水智能平衡调节阀的开度；3) 二次加压泵的运转频率；4)智能 混水调节阀的开度。
3.根据权利要求1所述的智能节能混水供热系统，其特征在于，所述的混水站智能平 衡监控子系统的四个控制环节形成封闭的控制回路，该子项对应的被调节参数主要有1) 一次供水智能平衡调节阀的阀后压力；2) —次回水智能平衡调节阀的阀后压力；3) 二次网 供水压差；4)混合后二次网供水温度。
4.根据权利要求1所述的智能节能混水供热系统，其特征在于，所述的混水站智能平 衡监控子系统的控制方式为一次供水智能调节阀开度的变化控制其阀后的压力；一次回 水智能调节阀开度的变化控制其阀前的压力；二次加压泵频率的变化控制二次用户供回水 压差；混水阀的开度控制二次供水温度；保留一次回水管路上的流量计，与一次供水智能 平衡调节阀记录的流量配合，计量一次供回水流量差；对一次供水流量设定输配上限，同时 根据二次回水压力和一次供水流量差，设定失水的报警功能。
5.根据权利要求1所述的智能节能混水供热系统，其特征在于，所述的混水站智能平 衡监控子系统的控制模式下，一次供水温度及流量需要针对季节的变化作出对应的室外温度补偿；在每一种补偿取值条件和对应的一次循环泵频率下，一次供水阀后压力和一次回 水阀前采用定值控制；在对应的温度补偿策略下，对应二次加压泵，用于保证相应的二次网 供水压差；通过智能混水调节阀开度的变化，来确保混合后二次供水温度或二次回水温度 的平均值达到控制目标；通过对运行过程中各一次供回水智能调节阀阀位的记录，以此为 依据进行各站水力状态排序，作为一次网统一调节的直接依据。
6.根据权利要求1所述的智能节能混水供热系统，其特征在于，所述的计算机集中监 控中心上位控制主要包括1)在动态平衡输配的前提下，将各占进行综合级差分析机制， 从上位对整个系统进行统一的水力调节；总需求未超出上限，则在上位进行报警，以促进热 源升频的实现，并依照级别从高到低依次调整，比例在运行过程中调节；如果超出热源供热 能力范围之外，则按用户特征，将各站允许二次供水温度或供回水平均温度进行统一下降 调整机制；2)由于室外温度突发造成热源不足的问题；将各站二次供水温度或供回水平均 温度进行统一下降调整机制，按一定的比例来实现；3)系统运行混水比优化；通过在混水 管路，安装智能混水调节阀，利用其流量、压差可远程监测的特征，通过供热期内的混水比 调整；当混水比确定，需要与在二次用户端所实现的分时分区及按需生产的运行策略相互 配合；4)智能二次管网的统一调节；从计算机集中监控中心，按照二次管网各支管水力状 态的长期运行监测结果，按照相应的水力特征，进行阀门开度的同一调配，在整体平衡的大 前提下，有重点地保障特殊用户的个性需求。
7.根据权利要求1所述的智能节能混水供热系统，其特征在于，所述的二次网智能平 衡节能监控子系统包括二次网现场平衡控制系统，二次网现场平衡控制系统是指在对应的 二次管网干支管及楼前支管上，采用智能平衡调节阀，形成二次管网智能输配系统；二次网 现场平衡控制系统采用PLC控制器作为现场控制器，自动控制各支管所输配的流量；通过 阀门自身的寻优功能，使整个二次网系统在流量分配平衡的同时，系统运行对应的阻力最 小；现场控制平衡系统以二次网智能平衡调节阀的开度和二次加压泵的频率为调节参数， 以对应二次网供水和/或回水平均温度和流量为被调节参数构成控制回路。
8.根据权利要求1所述的智能节能混水供热系统，其特征在于，所述的二次管网智能 平衡节能监控子系统以动态输配平衡为基础，根据二次网用户的特征，进行相应的分时分 区原则的制定，并在对应室外温度条件下，根据时段和区段的要求，完成二次网用户的按需 分配，实现二次网运行的优化控制；采用以下可选择不同被调参数的控制模式1)以二次 网供水温度为被调参数；2)以二次网回水温为被调参数；3)以二次网供回水温差为被调参 数；4)以二次网供回水压力差为被调参数；5)以变频器的给定频率为被调参数；五种模式 共存且相互独立，能够由计算机集中监控调度控制系统和站内现场控制站终端操作切换， 选择其中的一种作为当前控制模式，切换必须是无扰动的；运行过程中通过二次加压泵变 频控制二次网供回水压差，保证二次网供回水平均温度达到对应的取值，二次网动态平衡 则靠阀门自动寻优过程实现，二次加压泵变频与阀门寻优相匹配。
全文摘要
本发明涉及一种混水供热系统，尤其涉及一种智能节能混水供热方法。本发明是针对采用传统的阀门节流输配的系统开展，相应的智能节能混水供热系统的由混水站智能平衡监控子系统、计算机集中监控中心、视频监控子系统和二次网智能平衡节能监控子系统四部分组成，整个混水供热系统的运行优化及节能的实现，是通过这四个子系统之间良好的配合来实现。
文档编号F24D19/10GK101949559SQ20101028870
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者吴平, 沈新荣, 王小华, 章威军, 麻剑锋 申请人:杭州哲达科技股份有限公司