节能型校园供暖自动控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了节能供暖系统设计【技术领域】中的一种节能型校园供暖自动控制系统。包括现场控制单元、通信网络单元、供暖主控制单元以及远程信息补给单元；通信网络单元分别与现场控制单元、供暖主控制单元和远程信息补给单元相连；现场控制单元能够实现单个房间供暖控制，并将房间环境信息反馈回供暖主控制单元；通信网络单元能够实现信号在现场控制单元、供暖主控制单元和远程信息补给单元之间的远距离传输；供暖主控制单元能够制定相应的控制策略来实现现场控制单元的统一管理控制和供暖锅炉燃煤量的实时调节；远程信息补给单元能够实时地将每个房间的使用情况传达给供暖主控制单元。整个策略实现了校园各个房间的按需供暖控制，节能减排效果显著。
【专利说明】节能型校园供暖自动控制系统
【技术领域】
[0001]本发明属于节能供暖系统设计【技术领域】，尤其涉及一种节能型校园供暖自动控制系统。
【背景技术】
[0002]我国北方大学校园通常配备独立的热力中心，并通过管道循环进行供暖。据相关统计信息，北京市机关、学校、企事业单位和其他社会团体分散管理的小型、非专业化供热单位很多，供热总面积约占全市的一半。其中以学校为主的社会团体，由于供热系统管理不科学、自动化程度不高，导致供热系统浪费严重。这些问题表面上看有管理的原因，但是本质上还是技术原因。
[0003]校园教学楼各房间的供暖需求存在着明确的课程时间安排表，其中不乏低热量需求段，然而目前的供暖系统不能区分各房间的即时使用状态，一律按固定规则进行供暖控制，导致供热量与房间在各时段的实际采暖需求存在相当大的出入，造成不必要的能源浪费。
[0004]目前的各种节能手段均没有考虑到房间的热散失特性，也没有区别对待各个房间不同的即时供暖需求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，针对学校教学楼作息时间的特殊性，结合不同房间的热散失特性，提供一种节能型校园供暖自动控制系统，用于解决现有技术存在的问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种节能型校园供暖自动控制系统，其特征是所述系统包括:现场控制单元、通信网络单元、供暖主控制单元以及远程信息补给单元；
[0007]所述通信网络单元分别与现场控制单元、供暖主控制单元和远程信息补给单元相连；
[0008]所述现场控制单元用于接收供暖主控制单元发送的调节指令并根据所述调节指令控制单个房间的温度；还用于采集房间的环境信息并将所述房间的环境信息反馈回供暖主控制单元；
[0009]所述通信网络单元用于现场控制单元、供暖主控制单元和远程信息补给单元之间的信息和指令传输；
[0010]所述供暖主控制单元用于根据远程信息补给单元发送的课程表的安排信息和临时借用房间信息生成调节指令，并将所述调节指令发送至现场控制单元；还用于根据房间的环境信息生成调整房间使用时间信息并发送至远程信息补给单元；
[0011]所述远程信息补给单元用于将课程表的安排信息和临时借用房间信息发送至供暖主控制单元；还用于根据房间合理使用时间信息修改课程表的安排信息。
[0012]所述现场控制单元安装于教学楼的各个房间内，用于根据供暖主控制单元的调度指令控制本房间换热元件的开启和关闭，并将房间环境信息通过通信网络单元反馈回供暖主控制单元。
[0013]所述通信网络单元采用无线通信方式和/或有线通信方式。
[0014]所述供暖主控制单元设在供暖中心锅炉房，用于根据远程信息补给单元发送的课程表的安排信息和临时借用房间信息，通过通信网络单元发布调节指令；还用于接收现场控制单元反馈的房间环境信息并实时显示所有房间的监控状态，并结合各个教学楼的楼体结构、单个房间的热力学特性和窗口朝向、相邻空间的耦合特性以及当天的天气因素来确定教学楼房间使用情况是否符合楼体散热规律，若不符合楼体散热规律则调整房间使用时间信息并发送至远程信息补给单元进行课程表的安排信息的修改。
[0015]所述远程信息补给单元设在学校教务处，用于将课程表的安排信息和临时借用房间信息通过通信网络单元实时地发送至供暖主控制单元，并根据供暖主控制单元反馈回的调整房间使用时间信息来修改课程表的安排信息。
[0016]本发明从校园实际供暖需求分析入手，结合作息时间以及不同房间的热散失特性，统一管理控制教学楼各房间的供热需求，在保证房间合理需求的前提下，实时调节参与热交换的热水量，达到减少锅炉燃煤量的目的，实现节能减排。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明整体结构示意图；
[0018]图2是本发明控制流程图；
[0019]图3是三种供暖模式示意图；其中，(a)是全面供暖模式示意图，(b)是根据课程安排表改进后的供暖模式示意图，(C)是优化课程表后的供暖模式示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0021]图1是本发明整体结构示意图。如图1所示，本发明提供的一种节能型校园供暖自动控制系统包括:现场控制单元、通信网络单元、供暖主控制单元以及远程信息补给单元，通信网络单元分别与现场控制单元、供暖主控制单元和远程信息补给单元相连。
[0022]现场控制单元用于接收供暖主控制单元发送的调节指令并根据所述调节指令控制单个房间的温度；还用于采集房间的环境信息并将所述房间的环境信息反馈回供暖主控制单兀。
[0023]通信网络单元用于现场控制单元、供暖主控制单元和远程信息补给单元之间的信息和指令传输。
[0024]供暖主控制单元用于根据远程信息补给单元发送的课程表的安排信息和临时借用房间信息生成调节指令，并将所述调节指令发送至现场控制单元；还用于根据房间的环境信息生成调整房间使用时间信息并发送至远程信息补给单元。
[0025]远程信息补给单元用于将课程表的安排信息和临时借用房间信息发送至供暖主控制单元；还用于根据房间合理使用时间信息修改课程表的安排信息。
[0026]现场控制单元安装于教学楼的各个房间内，用于根据供暖主控制单元的调度指令控制本房间换热元件的开启和关闭，并将房间环境信息通过通信网络单元反馈回供暖主控制单元，实现了单个房间的按需供暖控制。
[0027]通信网络单元采用无线通信方式和/或有线通信方式，实现了信号在现场控制单元、供暖主控制单元和远程信息补给单元之间的远距离可靠传输。
[0028]供暖主控制单元设在供暖中心锅炉房，用于根据远程信息补给单元发送的课程表的安排信息和临时借用房间信息，通过通信网络单元发布调节指令，实现了由当前的全面供暖到改进后的根据课程安排表选择供暖；为了进一步节能，供暖主控制单元还用于接收现场控制单元反馈的房间环境信息并实时显示所有房间的监控状态，并结合各个教学楼的楼体结构、单个房间的热力学特性和窗口朝向、相邻空间的耦合特性以及当天的天气因素来确定教学楼房间使用情况是否符合楼体散热规律，若不符合楼体散热规律则调整房间使用时间信息并发送至远程信息补给单元进行课程表的安排信息的修改，从而通过合理安排房间、减少不必要热散失来优化供暖。
[0029]具体而言，供暖主控制单元可以根据反馈回的各房间温度等环境信息，可以生成整个楼体的温度分布三维立体图，根据该图可以知道当前整个楼体的散热规律。由于受到各个教学楼的楼体结构、单个房间的热力学特性和窗口朝向、相邻空间的耦合特性以及当天的天气因素等影响，当前楼体散热规律可能出现局部过热或过冷，此时需要对房间使用情况进行调整，尽量减少不必要的热量散失，实现供热平衡。
[0030]不同的供热对象(如教学楼、实验室、宿舍楼、食堂、图书馆)以及同一对象在不同时间段的供热需求均有较大差异。通过解析各类房间的使用时间表，形成控制矩阵，实现供暖负荷自动调节。以此减小参与热交换的总水量，降低锅炉燃煤消耗。
[0031]首先，基于相邻房间的互辅供热作用，教室管理部门应将有教学活动的教室相对集中化、分块化安排。尽量把课程安排在楼宇中部的教室，而非顶层或楼层两侧，既降低了楼体热散失，又使得由中间向四周扩散的热量得到了再利用。其次，综合考虑北半球的地理因素以及楼房的东西走向，应尽量利用南侧的教室，充分利用太阳热辐射能。
[0032]在新校园建设时，楼房布局及供热管道铺设均会影响节能效果。建议将长时间满负荷供暖的宿舍楼、家属楼等布置在近供热源端，将长时间低供热需求的实验楼、礼堂等布置在远供热源端，缩短传输距离来减少沿途热损失。另外，图书馆和行政楼这类白天满负荷供热需求，夜间低负荷需求的楼房，可在主管道上进行整体控制，降低控制装置和控制线路的成本。
[0033]供暖主控制单元实现了现场控制单元的统一管理控制和供暖锅炉燃煤量的实时调节。
[0034]远程信息补给单元设在学校教务处，用于将课程表的安排信息和临时借用房间信息通过通信网络单元实时地发送至供暖主控制单元，并根据供暖主控制单元反馈回的调整房间使用时间信息来修改课程表的安排信息。该单元实现了校园各房间供暖控制的智能化调度。
[0035]图2是本发明控制流程图。如图2所示，节能型校园供暖自动控制系统可按如下步骤实施:
[0036]I)教务处将教学楼各房间课程安排情况和批准后的临时借用房间安排情况通过通信网络单元传送给供暖主控制单元；
[0037]2)供暖主控制单元根据各房间安排情况通过通信网络单元发布各房间现场控制单元的调度指令，并实时调节供暖锅炉燃煤量；
[0038]3)房间现场控制单元根据调度指令进行相应操作:对于闲置的房间，关闭部分换热元件，只维持基本供暖状态，保证换热元件不被冻坏；对于有安排的房间，开启相应换热元件，进入正常供暖状态，房间使用结束后关闭部分换热元件，维持基本供暖状态；同时将本房间的温度状态、控制状态等信息反馈回供暖主控制单元；
[0039]4)供暖主控制单元根据现场控制单元反馈回的信息实时显示所有房间的温度状态和控制状态等，包括形象地显示某个教学楼的温度分布，并结合各个教学楼的楼体结构、单个房间的热力学特性和窗口朝向、相邻空间的耦合特性以及当天的天气因素等来了解教学楼房间使用情况是否符合楼体散热规律，若不符合楼体散热规律则调整房间使用时间表并反馈回远程信息补给单元进行课程安排表的修改；
[0040]5)教务处根据供暖主控制单元反馈回的房间使用情况调整意见来修改课程安排表，合理安排上课房间。
[0041]利用本发明提供的节能型校园供暖自动控制系统进行改进前、改进后和改进后进一步优化的供暖模式如图3所示，其中灰方格为使用中的房间，在现场控制单元的控制下，其温度已经达到人体觉得舒适的温度；白色方格为未使用的房间，在现场控制单元的控制下，其温度能够保证供暖设备不被冻坏。
[0042]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种节能型校园供暖自动控制系统，其特征是所述系统包括:现场控制单元、通信网络单元、供暖主控制单元以及远程信息补给单元； 所述通信网络单元分别与现场控制单元、供暖主控制单元和远程信息补给单元相连； 所述现场控制单元用于接收供暖主控制单元发送的调节指令并根据所述调节指令控制单个房间的温度；还用于采集房间的环境信息并将所述房间的环境信息反馈回供暖主控制单兀； 所述通信网络单元用于现场控制单元、供暖主控制单元和远程信息补给单元之间的信息和指令传输； 所述供暖主控制单元用于根据远程信息补给单元发送的课程表的安排信息和临时借用房间信息生成调节指令，并将所述调节指令发送至现场控制单元；还用于根据房间的环境信息生成调整房间使用时间信息并发送至远程信息补给单元； 所述远程信息补给单元用于将课程表的安排信息和临时借用房间信息发送至供暖主控制单元；还用于根据房间合理使用时间信息修改课程表的安排信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述现场控制单元安装于教学楼的各个房间内，用于根据供暖主控制单元的调度指令控制本房间换热元件的开启和关闭，并将房间环境信息通过通信网络单元反馈回供暖主控制单元。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述通信网络单元采用无线通信方式和/或有线通信方式。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述供暖主控制单元设在供暖中心锅炉房，用于根据远程信息补给单元发送的课程表的安排信息和临时借用房间信息，通过通信网络单元发布调节指令；还用于接收现场控制单元反馈的房间环境信息并实时显示所有房间的监控状态，并结合各个教学楼的楼体结构、单个房间的热力学特性和窗口朝向、相邻空间的耦合特性以及当天的天气因素来确定教学楼房间使用情况是否符合楼体散热规律，若不符合楼体散热规律则调整房间使用时间信息并发送至远程信息补给单元进行课程表的安排信息的修改。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述远程信息补给单元设在学校教务处，用于将课程表的安排信息和临时借用房间信息通过通信网络单元实时地发送至供暖主控制单元，并根据供暖主控制单元反馈回的调整房间使用时间信息来修改课程表的安排信息。
【文档编号】F24D19/10GK104165411SQ201410410617
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月20日 优先权日:2014年8月20日
【发明者】杨国田, 张晔, 于磊, 董蕊芳 申请人:华北电力大学