加热系统以及用于加热多个房间的方法
【专利摘要】一种用于加热多个房间的加热系统，包括：热源(5)；在每个房间(2-4)中的至少一个热交换器(6-8)，所述热交换器(6-8)连接至所述热源(5)并且被控制阀(9-11)控制，所述控制阀控制通过所述热交换器的加热流体流；用于每个房间(2-4)的热需求传感器(16-18)；以及控制装置(12)，所述控制装置依赖于由所述热需求传感器(16-18)检测到的热需求来控制所述控制阀(9-11)。房间应该以节能的方式被加热。为此，控制装置(12)依赖于通过至少一个其他控制阀(9-11)的流而控制每个控制阀(9-11)。
【专利说明】加热系统以及用于加热多个房间的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于加热多个房间的加热系统，其包括:热源；在每个房间中的至少一个热交换器，所述热交换器连接至所述热源并且被控制阀控制，所述控制阀控制通过所述热交换器的加热流体流或加热流体流量；用于每个房间的热需求传感器；以及控制装置，所述控制装置依赖于由所述热需求传感器检测到的热需求来控制所述控制阀。
[0002]此外，本发明涉及一种通过自热源引导加热流体通过所述房间中的每个房间里的热交换器来加热所述多个房间的方法，其中通过每个热交换器的加热流体流或流量依赖于每个房间的热需求而被控制阀控制。
【背景技术】
[0003]大多数建筑物包括通过中央加热系统而被加热的多个房间。这种中央加热系统包括单个热源，该单个热源将加热流体供至多个热交换器，其中每个热交换器布置在房间中以便被加热。每个热交换器应该接收非常多的加热流体，以便将房间加热至预定温度。在不同的房间之间温度可以不同。
[0004]出于这个目的，温度传感器(或者能够检测加热需求的任何其他传感器)被布置在每个房间并且检测实际温度。实际温度被与给定温度相比较。依赖于这个两个温度之间的差或者对应热需求的任何其他标准，控制阀或多或少地打开。当控制阀被打开时，流过热交换器的加热流体流或流量被增加，导致升高的温度。当控制阀关闭时，流过热交换器的加热流体流或流量被减少，从而降低了房间的温度。
【发明内容】
[0005]本发明的任务是以节能的方式加热房间。
[0006]通过以上提及的加热系统来解决该任务，其在于所述控制装置依赖于通过至少一个其他控制阀的流或流量来控制每个控制阀。
[0007]控制阀不再彼此独立地被致动。它们被控制使得通过加热系统的加热流体流或流量能够被优化。所述优化考虑热源的类型，例如热源是否是锅炉或者燃烧器，其应该以尽可能高的温度在短的时间段内运行，或者热源是否是热泵，其应该被运行以在所述时间上获得均匀的低排出，以获得最高可能的效率。通过控制阀的流或流量依赖于控制阀的打开状况。当控制阀被关闭时，没有流或流量。因此，足以依赖于其他控制阀或者至少一个其他控制阀的打开来控制每个控制阀的打开。
[0008]在优选实施例中，控制阀是通/断阀，并且控制装置在预定时间段的一个分段期间打开每个控制阀，该分段通过被热需求传感器检测的热需求来确定。换言之，控制阀通过脉宽调制(PWM)而被操作。这意味着每个控制阀仅仅在预定时间段的一部分上被打开，而在该预定时间段的其余部分上被关闭。这是可能的，因为大多数热交换器具有非常高的时间常数，使得温度是充分均匀的。
[0009]优选地，控制装置根据以下操作模式中的至少一种操作模式控制控制阀:[0010]a)在所述时间段期间同时一次打开所有控制阀；
[0011]b)在所述时间段期间以连续的顺序打开多个阀；
[0012]c)将所述时间段分成多个分段，分段的数量对应于所述多个控制阀中的控制阀的数量，每个分段被分配给特定控制阀，假如对应之前的分段的控制阀还开着，则在该分段开始时打开控制阀，或者在对应之前的分段的控制阀被关闭时在之前的分段期间打开所述控制阀。
[0013]当热源是燃烧器或锅炉(对于燃烧器或锅炉，在短时间段内的具有高温和最大输出的良好的燃烧是重要的)时，使用第一操作。这能够确保节能和少的污染。其他两个操作例如结合热泵而被使用，其中对于热泵，获得均匀的低的输出以获得最高的可能的效率是重要的。换言之，加热系统适应热源。这种源适应提供尽可能小的能量源的通/断活动，这对于能量损耗和磨损两者来说都是重要的。
[0014]优选地，控制装置包括选择输入，该选择输入被提供有关于热源的信息。该选择输入能够连接至热源。热源识别其自身例如为燃烧器或热泵。控制装置能够自动地选择最适于所述热源的操作。
[0015]在优选实施例中，控制装置依赖于由所有热需求传感器检测到的全部的热需求来改变热源的输出温度。这样，能够满足所有房间的热需求。当热需求增加时，热源的输出温度被升高。当所有房间的热需求变低时，热源的输出温度将被改变成低的值。
[0016]在之前所述的方法中能够解决所述任务，其中每个控制阀依赖于通过至少一个其他控制阀的流或流量而被致动。
[0017]如之前结合加热系统而简要说明的，能够通过依赖于所使用的热源的类型而操作阀来节约能量。当燃烧器被用作热源时，有利的是同时打开所有控制阀，使得燃烧器能够以好的燃烧运行。在这种情况下，加热流体的温度被选择使得能够实现可能的最好的燃烧，但是控制阀仅仅在一短时间段内被打开。当热泵被用作热源时，获得均匀的温度是重要的，该均匀的温度应该尽可能得低，以获得最高的可能的效率。在这种情况下，控制阀以协作的方式被操作，使得通过加热系统的加热流体流或加热流体流量尽可能的均匀。
[0018]优选地，控制阀被脉宽调制。这是使控制阀以协作的方式运行的一种简单的方式。
[0019]优选地，控制阀在以下操作模式中的一种操作模式下被控制:
[0020]a)在预定时间段期间同时一次打开所有控制阀；
[0021]b)在所述预定时间段期间一个接一个地打开所有控制阀；
[0022]c)将所述时间段分成多个分段，分段的数量对应于所述控制阀的数量，每个分段被分配给特定控制阀，假如对应之前的分段的控制阀还开着，则在该分段开始时打开控制阀，或者在对应之前的分段的控制阀被关闭时在所述之前的分段期间打开所述控制阀。
[0023]当燃烧器或锅炉被使用时，使用第一种可能性，因为这个操作引起短的加热流体流或流量，其中加热流体具有尽可能高的温度。因此，燃烧器能够在短的时间段期间以非常高的温度被操作。这能够确保节能和少的污染。其他两种可能性可以结合热泵而被使用。它们确保通过系统的加热流体流或流量尽可能的均匀。加热流体可以被保持在相对低的温度下，以获得最闻的可能的效率。
[0024]优选地，操作类型依赖于热源的类型而选择。这种选择可以手动或自动地进行。加热系统能够适应于热源。[0025]优选地，热源的输出温度依赖于所有房间的热需求而被改变。当热需求变高时，温度被升高。当热需求变得较低时，热源的输出温度被降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]现在参考附图，将更加详细地描述本发明的优选实施例，其中:
[0027]图1是用于二个房间的加热系统的不意性图不；
[0028]图2是对应第一操作模式的原理图；
[0029]图3是对应第二操作模式的原理图；
[0030]图4是类似于图3的视图，其中具有小的变化；
[0031]图5是另一操作模式的另一图示；以及
[0032]图6是还一操作模式的还一图示。
【具体实施方式】
[0033]图1示意性地示出用于加热建筑物中的多个房间2、3、4的加热系统I。所述加热系统包括热源5，用于输出具有升高的温度的加热流体。每个房间2、3、4设置有热交换器
6、7、8。在本系统中，热交换器6、7、8成地板加热管线的形式。然而，也可以使用其他类型的热交换器，例如散热器。
[0034]通过每个热交换器6、7、8的加热流体流或加热流体流量通过控制阀9、10、11来控制。当控制阀9、10、11被打开时，经过各个热交换器6、7、8的加热流体流或加热流体流量增力口。当控制阀9、10、11关闭时，没有加热流体流或流量。控制阀9、10、11以脉宽调制(PWM)被操作，即，它们在预定时间段的一部分上或期间是打开的。所述预定时间段的所述一部分的长度决定各个控制阀9、10、11的打开度。当控制阀9、10、11在整个时间段上都是打开的时，该控制阀9、10、11具有100%的打开度。当控制阀9、10、11在所述时间段的一半上是打开的时，打开度是50%。在地板加热热交换器6、7、8的情况中，预定时间段可以具有15分钟、30分钟或60分钟的长度。
[0035]所有控制阀9、10、11被公共的控制装置12控制，所述控制装置12通过控制线13、14、15连接至控制阀9、10、11。控制线13、14、15可以制成为电导体或光导体，或者它们可以是无线的。
[0036]每个房间2、3、4设置有温度传感器16、17、18。温度传感器16、17、18连接至控制装置12，并且将温度信息提供至控制装置12。温度信息是关于热需求的信息，使得温度传感器16、17、18能够被视为热需求传感器。其他类型的热需求传感器也是可能的。温度传感器16、17、18可以通过实体线或通过无线方式连接至控制装置。
[0037]控制装置12也连接至热源5。经由一个通道19，热源5传送关于热源5的类型的信息。控制装置12使用第二通道20，以便调整由热源5提供的加热流体的温度。
[0038]控制装置12控制控制阀9、10、11，使得每个房间2、3、4达到预定温度。由温度传感器16、17、18检测的实际温度应该与预设的温度一致。
[0039]依赖于热源5的类型，控制装置12能够以不同的操作模式工作。
[0040]在图2中不出第一操作模式。图2不出不意性信号13a、14a、15a,这些信号能够在控制线13、14、15上找到。当信号13a、14a、15a具有高电平时，各个控制阀9、10、11打开。当信号13a、14a、15a具有低电平时，控制阀9、10、11被关闭。
[0041]并且，示出了通道20的信号20a。当信号20a具有高电平时，热源5被操作并且加热加热流体。
[0042]该操作模式简称为“脉冲积累”，即，所有控制阀9、10、11被同时打开，并且在当前情况下对于同一时间段保持打开。这具有的益处是，热源5以最大的输出运行一段短的时间段。这种操作模式与燃烧油或气体的燃烧器相结合时尤其有优势。当燃烧器以尽可能高的温度运行时，实现了良好的燃烧以及因此实现了低的污染。当控制阀9、10、11以协作的方式被控制使得它们同时打开和关闭时，燃烧器(热源5)的操作能集中到所有控制阀9、
10、11是打开的时间段。
[0043]图3示出被简称为“脉冲扩展”的另一操作模式。
[0044]图3示出分别在线13、14、15上的信号13a、14a、15a，示出当信号具有高电平时各个阀的打开状况。可以看到，阀9、10、11以连续的顺序一个接一个地被打开，即，当控制阀9被打开时，控制阀10、11是关闭的。当控制阀9(信号13a)关闭时，控制阀10(信号14a)打开。当控制阀10关闭时，控制阀11打开。在这种情况下，如通道20上的信号20a所示，热源5可以在每个加热时间段的长的分段上运行。对于热泵，这种操作模式是有利的，为了得到最高的可能的效率获得均匀的输出是至关重要的。该均匀输出可以具有低的温度。
[0045]图4示出稍微进行了修改的示例。在控制阀9关闭(对照信号13a、14a)之前，控制阀10打开短的瞬时。以相同的方式，在控制阀10(信号14a)关闭之前即刻打开控制阀11(信号15a)。这样做是因为控制阀9、10、11需要特定的时间以完全打开和关闭。如信号20a所示，热源5在所述时间段的相当长的部分或分段上被操作。这种类型的操作实现与图3中所示操作模式相同的益处。
[0046]图5示出类似于图2的操作模式，即，“脉冲积累”。圆21表示时间段。该时间段可以具有15分钟、30分钟或60分钟的长度。在时间To处，所有控制阀9、10、11是打开的。每个控制阀的打开的时间长度通过弯曲的箭头13b、14b、15b示出，其对应于控制线13、14、15上的信号。
[0047]可以看出，被信号13b控制的控制阀9在1/4的时间段上是打开的，被信号14b控制的控制阀10在1/2的时间段上是打开的，以及被信号14c控制的控制阀11在整个时间段上是打开的。热源5在第一个1/4时间段中以最大的功率运行，在第二个1/4时间段中以减小的功率运行以及在最后的1/2时间段中以进一步减小的功率运行。然而，当使用燃烧器等作为热源5时，这实现良好的效率。
[0048]图6示出根据“脉冲扩展”原理的操作模式。在这种情况中，有六个控制阀。因此，被圆21表示的时间段被分成六个分段Tl、T2、T3、T4、T5和T6。该时间段的每个分段被分配至控制阀。打开时间由弯曲箭头V1、V2、V3、V4、V5和V6表示。
[0049]可以容易地认识到，一些打开时间比所述时间段的各个分段长。对于控制阀V1、V3、V4和V6来说就是这样。控制阀V2和V5的打开时间比所述时间段的被分配的分段T2、T5短。这导致以下的操作模式:
[0050]控制阀Vl在所述时间段的分段Tl的起始或开始处被打开。依次，下一个控制阀V2在所述时间段的时间分段T2的开始处被打开或启动。控制阀V3在控制阀V2被关闭时打开。控制阀V4在时间分段T4的开始处打开。控制阀V5在时间分段T5的开始处打开。当控制阀V5关闭时，控制阀V6打开。换言之，控制阀V1、V2、V4、V5在之前的时间部分T6、T1、T3、T4的各个控制阀V1、V3、V4仍然打开的时候被打开。在这种情况下，它们在分配至各个控制阀的分段Tl、T2、T4、T5的开始时打开。当之前时间分段T2、T5的控制阀在该单独的时间分段中被关闭时，随后的控制阀V3、V6在之前时间分段中的控制阀V2、V5被关闭的时候被打开。
[0051]这是另一种选择，以确保热源5(例如，热泵)的均匀操作，其是获得最高的可能的效率的一种可能。
[0052]除了能够选择能量源是否必须以均匀的方式提供能量或者能量源是否必须在最短的可能的时间内尽可能多地提供能量，示出的源适应提供尽可能小的热源的通/断活动，这对于能量消耗和磨损两者都是重要的。
[0053]当控制阀9、10、11打开的时间不足以将足够的热能传送至各个房间2、3、4时，不能达到每个房间2、3、4内所期望的温度。这个效果被温度传感器16、17、18检测到。基于这个信息，控制装置12控制热源5，以便提高加热流体的温度。
[0054]另一方面，如果控制阀9、10、11仅仅在所述时间段的相当短的分段上被打开，这是热源5供给的加热流体的温度太高的指示。这个小的打开度被控制装置12检测到，在这种情况下其能够降低热源5供给的加热流体的温度。
【权利要求】
1.一种用于加热多个房间(2-4)的加热系统(1)，包括: 热源(5)； 在每个房间(2-4)中的至少一个热交换器(6-8)，所述热交换器(6-8)连接至所述热源(5)并且被控制阀(9-11)控制，所述控制阀控制通过所述热交换器的加热流体流； 用于每个房间(2-4)的热需求传感器(16-18);以及 控制装置(12)，所述控制装置依赖于由所述热需求传感器(16-18)检测到的热需求来控制所述控制阀(9-11)， 其特征在于，所述控制装置(12)依赖于通过至少一个其他控制阀(9-11)的流来控制每个控制阀(9-11)。
2.根据权利要求1所述的加热系统，其特征在于，所述控制阀(9-11)是通-断阀，并且所述控制阀装置(12)在预定时间段的分段期间打开每个控制阀(9-11)，所述分段通过被所述热需求传感器(16-18)检测的热需求而被确定。
3.根据权利要求2所述的加热系统，其特征在于，所述控制装置(12)根据以下操作模式中的至少一种来控制所述控制阀(9-11): a)在同一时间打开所有的控制阀(9-11)； b)在所述时间段期间以连续 的顺序打开多个阀； c)将所述时间段分成多个分段，分段的数量对应于所述多个控制阀中的控制阀的数量，每个分段被分配给特定控制阀，假如对应之前的分段(T6、T1、T3、T4)的控制阀(V6、V1、V3、V4)还开着，则在其分段(T1、T2、T4、T5)开始时打开控制阀(V1、V2、V4、V5)，或者在对应之前的分段(Τ2、Τ5)的控制阀(V2、V5)被关闭时在之前的分段(Τ2、Τ5)期间打开所述控制阀(V3、V6)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的加热系统，其特征在于，所述控制装置(12)包括选择输入(19)，所述选择输入被提供有关于所述热源(5)的信息。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的加热系统，其特征在于，所述控制装置(12)依赖于由所有热需求传感器(16-18)检测的全部热需求而改变所述热源(5)的输出温度。
6.一种通过引导来自热源(5)的加热流体、使该加热流体通过多个房间(2-4)中的每个房间里的热交换器(6-8)来加热所述多个房间(2-4)的方法，其中通过每个热交换器(6-8)的加热流体流依赖于每个房间(2-4)的热需求而被控制阀(9-11)控制，其特征在于，每个控制阀(9-11)依赖于通过至少一个其他控制阀(9-11)的流而被致动。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制阀(9-11)被脉宽调制。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制阀在以下操作模式中的一种操作模式下被控制: a)在预定时间段期间同时一次打开所有控制阀； b)在所述预定时间段期间一个接一个地打开所有控制阀； c)将所述预定时间段分成多个分段，分段的数量对应于所述控制阀的数量，每个分段被分配给特定控制阀，假如对应之前的分段的控制阀还开着，则在其分段开始时打开控制阀，或者在对应之前的分段的控制阀被关闭时在所述之前的分段期间打开所述控制阀。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，依赖于所述热源(5)的类型选择操作模式。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述热源(5)的输出温度依赖于所有房间(2-4)的热需求而被`改变。
【文档编号】F24D19/10GK103502737SQ201180058236
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2011年12月1日 优先权日:2010年12月3日
【发明者】索伦·海瑟德尔, 本特·泽伦森, 彼特·加默尔乔德 申请人:丹佛斯公司