热平衡机组及其控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种热平衡机组及其控制装置，热平衡机组的供热管路包括用户进水管、用户回水管和旁通管；热平衡机组控制装置包括控制器、电动阀和水泵；控制器包括传感器模块、电动阀控制模块和水泵控制模块：电动阀连接在用户进水管或用户回水管上，电动阀控制模块调整电动阀的开度以调整用户进水管第二侧的进水温度至设定水温范围内；水泵控制模块控制水泵的转速调整，以调整温度传感器检测到的进水温度与用户回水管的回水温度的温差至设定温差范围内。本实用新型可同时做到节能高效和提高舒适度。
【专利说明】热平衡机组及其控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及供热系统，尤其涉及一种热平衡机组及其控制装置。
【背景技术】
[0002]集中供热系统包括用于产生热源的热电厂等热设备以及将热量输送到终端用户的供热管网，通常在终端用户前端的供热管网上安装有热平衡机组。
[0003]如图1所示，用于供热系统的热平衡机组的机械结构部分包括一端连接于供热单元SI (或称热源，例如自热电厂出来的供热管网)、另一端连接于终端用户S2散热器的两根供热管路，一根为用户进水管I，一根为用户回水管2，在用户进水管I与用户回水管2之间安装有旁通管3，旁通管3左侧靠近供热单元SI，称为热平衡机组的第一侧，旁通管3及其右侧靠近终端用户，为热平衡机组的第二侧。
[0004]对于用户进水管I来讲，可以用户进水管I与旁通管3的交点为界，划分为用户进水管第一侧11和用户进水管第二侧12 ；同样，对于用户回水管2来讲，也可以用户回水管2与旁通管3的交点为界，划分为用户回水管第一侧21和用户回水管第二侧22。
[0005]如图1所示，在用户进水管1、用户回水管2或者旁通管3上可安装有水泵4，以提供供热介质(热水)在供热管路中流动的循环动力。在旁通管3上还安装有单向阀7，在用户进水管第一侧11或用户回水管第一侧21安装有电动阀5。来自于供热单元的热水由用户进水管第一侧11经用户进 水管第二侧12进入终端用户S2的散热器(图中未示出)散热后经用户回水管第二侧22流入用户回水管第一侧21，在单向阀7和电动阀5的作用下，流入用户回水管第二侧22中的供热介质可以经用户回水管第一侧21流回供热单元SI，也可以经旁通管3、用户进水管第二侧12后再次流进终端用户S2的散热器；或者用户回水管第二侧22中的供热介质中的一部分流回供热单元SI，另一部分经旁通管3、用户进水管第二侧12再次流进终端用户S2的散热器，参与循环散热。
[0006]然而，传统的集中供热存在着巨大的能源浪费情况。集中供热的热量损失通常发生在热平衡机组中的供热管路，造成热损失的重要因素是液力不平衡，液力不平衡意味着供热系统中低温差(△ T，即进水温度与回水温度的温差)和高流量，供热管路与环境之间的热交换造成了大量的热损耗。
[0007]然而，现有技术的集中供热的热平衡机组，并未针对上述情况进行有效控制。现有技术的热平衡机组控制方法及装置，只进行流量恒定控制，或者只是针对进水温度或回水温度进行调整，而不能同时做到节能高效和提高舒适度。
实用新型内容
[0008]针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种热平衡机组控制装置，解决现有技术的热平衡机组控制装置不能同时做到节能高效和提高舒适度的技术问题。
[0009]本实用新型的另一目的在于提供一种具有本实用新型热平衡机组控制装置的热平衡机组。
[0010]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0011]一种热平衡机组控制装置，所述热平衡机组的供热管路包括用户进水管、用户回水管和旁通管，所述用户进水管和所述用户回水管的第一端连接供热单元，第二端连接终端用户；所述热平衡机组控制装置包括控制器及与所述控制器相连接的温度传感器以及设置在所述供热管路上的电动阀和水泵；所述控制器包括传感器模块、电动阀控制模块和水泵控制模块:所述传感器模块，用以接收所述温度传感器所检测的温度信号并传送给所述电动阀控制模块和水泵控制模块；所述电动阀控制模块，用以控制所述电动阀的开度调整，所述电动阀连接在所述用户进水管或用户回水管上，所述电动阀控制模块调整所述电动阀的开度以调整用户进水管第二侧的进水温度至设定水温范围内；所述水泵控制模块，用以控制所述水泵的转速调整，以调整所述温度传感器检测到的所述进水温度与所述用户回水管的回水温度的温差至设定温差范围内。
[0012]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述电动阀控制模块包括开度调整单元及开度预调单元，所述水泵控制模块包括转速调整单元及转速预调单元，所述转速预调单元根据所述开度调整单元对所述电动阀进行开度调整后的所述进水温度与所述回水温度的所述温差对所述水泵的转速进行转速预调。
[0013]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述电动阀控制模块包括开度调整单元及开度预调单元，所述水泵控制模块包括转速调整单元及转速预调单元，所述开度预调单元根据所述转速调整单元对所述水泵进行转速调整后的所述进水温度对所述电动阀的开度进行开度预调。
[0014]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述控制器还包括调整周期及频率控制模块，以控制对所述电动阀的开度和所述水泵的转速进行周期性调整，每一所述周期内，依次由开度调整单元进行开度调整、转速预调单元进行转速预调、转速调整单元进行转速调整和开度预调单元进行开度预调。
[0015]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述温度传感器包括用于检测所述用户进水管第二侧的所述进水温度的进水温度传感器和用于检测所述用户回水管的所述回水温度的回水温度传感器。
[0016]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述温度传感器还包括用于检测户外温度的户外温度传感器，所述设定温差范围与所述户外温度传感器检测到的所述户外温度相对应，所述设定进水温度范围与所述户外温度传感器检测到的户外温度相对应。
[0017]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述控制器集成于所述水泵或所述电动阀上。
[0018]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述控制器还包括远程通信模块和/或HMI模块。
[0019]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述回水温度传感器设置于所述用户回水管第二侧。
[0020]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述水泵设置于所述用户进水管第二侧，所述电动阀设置于所述用户回水管第一侧。
[0021]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述电动阀设置于所述用户进水管第一侧，所述水泵设置于所述用户进水管第二侧。
[0022]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述水泵为一体式或分体式变频水栗。
[0023]本实用新型的热平衡机组控制装置，优选的，所述热平衡机组还包括压力传感器，所述压力传感器包括用于检测所述用户进水管第一侧的进水水压的第一压力传感器、用于检测所述用户进水管第二侧的第二进水水压的第二压力传感器及用于检测所述用户回水管第二侧的回水水压的第三压力传感器。
[0024]本实用新型的热平衡机组，具有本实用新型的热平衡机组控制装置。
[0025]一种热平衡机组控制方法，所述热平衡机组包括供热管路和控制装置，所述供热管路包括用户进水管、用户回水管和旁通管；所述控制装置包括控制器及与所述控制器相连接的温度传感器以及设置在所述供热管路上的电动阀和水泵；所述用户进水管和所述用户回水管的第一端连接供热单元，第二端连接终端用户；所述电动阀，连接在所述用户进水管或用户回水管上，所述控制器调整所述电动阀的开度以调整用户进水管第二侧的进水温度至设定水温范围内；所述控制器调整所述水泵的转速以调整所述温度传感器检测到的所述进水温度与所述用户回水管的回水温度的温差至设定温差范围内。
[0026]由上述技术方案可知，本实用新型的热平衡机组及其控制装置的优点和积极效果在于:本实用新型主要致力于具有自动/手动/远程控制模式的混合循环系统，其不仅可以控制终端用户的供水温度，而且可以控制从用户处返回的温差；同时能够扩大温度控制范围，达到最佳节能效果。为了减小热量损失，节约循环水泵的电能，本实用新型提出将流量和温度控制联合起来，这样供水温度随着室外温度或实际的热负载需求而变化，同时流量相应地随着温差自动变化，一个更经济的热平衡系统建立于热源端与用户端之间，能按照室外温度变化以较低的成本满足用户的热需求量。热平衡机组进水温度和回水温度的温度差(AT)是至关重要的，如果进水温度与回水温度之间的温差增加的话，相同的热量可以转化成比较低的流量。本实用新型使Λ T最大化的其他好处在于，热电厂的总燃油效率高、电效率高、热输送过程中所需的泵浦能量低，降低相关的配电损耗。
[0027]通过以下参照附图对优选实施例的说明，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是现有技术的热平衡机组的示意图；
[0029]图2是本实用新型第一实施例的热平衡机组的示意图；
[0030]图3是本实用新型第三实施例的热平衡机组的示意图；
[0031]图4是本实用新型第四实施例的热平衡机组的示意图；
[0032]图5是本实用新型第五实施例的热平衡机组的示意图；
[0033]图6是本实用新型实施例的热平衡机组控制装置的示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面将详细描述本实用新型的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。[0035]本实用新型实施例的热平衡机组，具有本实用新型实施例的热平衡机组控制装置。
[0036]本实用新型各实施例的热平衡机组，可以是用于一座或几座居民楼的供热控制。
[0037]实施例1
[0038]如图2所示，本实用新型第一实施例的热平衡机组的控制，其所应用的本实用新型实施例的热平衡机组包括供热管路和控制装置，所述供热管路包括用户进水管1、用户回水管2和旁通管3，对于用户进水管I和用户回水管2，可以与旁通管3的交点为界，分别划分为用户进水管第一侧11和用户进水管第二侧12、用户回水管第一侧21和用户回水管第二侧22。而用户进水管I和用户回水管2的第一端连接供热单元SI，第二端连接终端用户S2。而控制装置包括控制器6、温度传感器、电动阀5和水泵4。水泵4优选的为变频水泵，可以调节转速，例如为马格纳电子泵(Magna)或TPE电子泵，水泵4的变频部件，既可以设置在供热管路上的水泵4本体内，也可以设置在控制器6中，因此水泵4既可以为一体式变频水泵，也可以是分体式变频水泵。
[0039]所述温度传感器，连接于控制器6，向控制器6回传所检测到的温度数据。本实施例中，温度传感器包括进水温度传感器T2、回水温度传感器T3和户外温度传感器T0，分别用于检测进水温度、回水温度和户外温度。其中，进水温度传感器T2设置于用户进水管第二侧12，回水温度传感器T3设置于用户回水管第二侧22，而户外温度传感器TO则设置于户外，用于检测实际户外的温度。
[0040]本实施例中，水泵4连接在用户进水管I上，具体的说是连接在用户进水管第二侧12，而本实用新型第一实施例的热平衡机组的控制，其控制装置的控制主要体现在对水泵4的转速调整和对电动阀5的开度调整。而本实用新型对水泵4的转速调整的相关条件是进水温度和回水温度之间的温度差的变化。另外，电动阀5虽然设置在用户回水管2，具体的说是在用户回水管第一侧21，但进行开度调整的相关条件是进水温度传感器T2所检测到的进水温度的变化。当然，也可以在用户回水管第一侧21设置回水温度传感器T3，来检测回水温度。
[0041]而上述的温度差的变化和回水温度的变化，是在超出了一个设定温度差范围或设定进水温度范围之后，才进行调整；并且分两种情况进行调整，一种是超过设定温度差范围或者设定进水温度范围的上限，另一种低于设定温度差范围或设定进水温度范围的下限。而设定温度差范围或设定进水温度范围，则是在设定温度差中心值和设定进水温度中心值上下浮动±0.1?±1而形成，例如设定温度差中心值和设定进水温度中心值的±0.3或±0.5而形成。
[0042]本实用新型实施例的热平衡机组的控制，其设定温度差中心值和设定进水温度中心值均与户外温度有关，本实用新型就是鉴于现有技术中只进行流量恒定控制，或者只是针对进水温度或回水温度进行调整而不能同时做到节能高效和提高舒适度的缺陷，针对不同户外温度，按照对应的进水温度和回水温度的温度差中心值来调整水泵4的转速以调节供热管路内的流速，按照对应的回水温度中心值来调整电动阀5的开度以调节供热管路内的流量。
[0043]上述的两个对应关系，可以由控制器存储的事先通过多次实验所获得的对应关系表或者对应关系曲线(函数)，在进行调整时，对于户外温度传感器TO所传来的户外温度，通过查找上述对应关系表的方式或者通过对应关系曲线(函数)来计算的方式获得。也可以采用查表与计算相结合的方式。
[0044]例如表1所示的对应关系表。表1所适用的情况是供热面积为7500m2，热负荷为80ff/m2的情形。
[0045]表1
[0046]
【权利要求】
1.一种热平衡机组控制装置，所述热平衡机组的供热管路包括用户进水管(I)、用户回水管(2)和旁通管(3)，所述用户进水管(I)和所述用户回水管(2)的第一端连接供热单元(SI)，第二端连接终端用户(S2);所述热平衡机组控制装置包括控制器(6)及与所述控制器(6)相连接的温度传感器以及设置在所述供热管路上的电动阀(5)和水泵(4); 其特征在于: 所述控制器(6 )包括传感器模块(60 )、电动阀控制模块(65 )和水泵控制模块(64 ): 所述传感器模块(60 )，用以接收所述温度传感器所检测的温度信号并传送给所述电动阀控制模块(65)和/或水泵控制模块(64)； 所述电动阀控制模块(65)，用以控制所述电动阀(5)的开度调整，所述电动阀(5)连接在所述用户进水管(I)或用户回水管(2)上，所述电动阀控制模块(65)调整所述电动阀(5)的开度以调整用户进水管(I)第二侧(12)的进水温度至设定水温范围内； 所述水泵控制模块(64)，用以控制所述水泵(4)的转速调整，以调整所述温度传感器检测到的所述进水温度与所述用户回水管(2)的回水温度的温差至设定温差范围内。
2.如权利要求1所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述电动阀控制模块包括开度调整单元及开度预调单元，所述水泵控制模块包括转速调整单元及转速预调单元，所述转速预调单元根据所述开度调整单元对所述电动阀进行开度调整后的所述进水温度与所述回水温度的所述温差对所述水泵的转速进行转速预调。
3.如权利要求1所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述电动阀控制模块包括开度调整单元及开度预调单元，所述水泵控制模块包括转速调整单元及转速预调单元，所述开度预调单元根据所述转速调整单元对所述水泵进行转速调整后的所述进水温度对所述电动阀的开度进行开度预调。
4.如权利要求2或3所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述控制器还包括调整周期及频率控制模块(66)，以控制对所述电动阀的开度和所述水泵的转速进行周期性调整，每一所述周期内，依次由开度调整单元进行开度调整、转速预调单元进行转速预调、转速调整单元进行转速调整和开度预调单元进行开度预调。
5.如权利要求1所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述温度传感器包括用于检测所述用户进水管(I)第二侧(12)的所述进水温度的进水温度传感器(T2)和用于检测所述用户回水管(2)的所述回水温度的回水温度传感器(T3)。
6.如权利要求5所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述温度传感器还包括用于检测户外温度的户外温度传感器(T0)，所述设定温差范围与所述户外温度传感器(TO)检测到的所述户外温度相对应，所述设定进水温度范围与所述户外温度传感器(TO)检测到的户外温度相对应。
7.如权利要求1所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述控制器(6)集成于所述水泵(4)或所述电动阀(5)上。
8.如权利要求1所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述控制器(6)还包括远程通信模块和/或HMI模块(61)。
9.如权利要求6所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述回水温度传感器(T3)设置于所述用户回水管第二侧(22 )。
10.如权利要求1所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述水泵(4)设置于所述用户进水管第二侧(12)，所述电动阀(5)设置于所述用户回水管第一侧(21)。
11.如权利要求1所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述电动阀(5)设置于所述用户进水管第一侧(11 )，所述水泵(4)设置于所述用户进水管第二侧(12)。
12.如权利要求1所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述水泵(4)为一体式或分体式变频水泵(4)。
13.如权利要求1所述的热平衡机组控制装置，其特征在于，所述热平衡机组还包括压力传感器，所述压力传感器包括用于检测所述用户进水管第一侧(11)的进水水压的第一压力传感器(P1)、用于检测所述用户进水管第二侧(12)的第二进水水压的第二压力传感器(P2)及用于检测所述用户回水管第二侧(22)的回水水压的第三压力传感器(P3)。
14.一种热平衡机组，其特征在于，所述热平衡机组具有权利要求1-13任一所述的热平衡机组控制装置 。
【文档编号】F24D19/10GK203586393SQ201320727574
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】陈华, 尼尔斯﹒蒙让森, 顾群林, 吴登昊, 虞波 申请人:格兰富控股联合股份公司