变流量与分户计量的集中供热系统及水力平衡调节方法_2

文档序号:9272892阅读:来源:国知局
发明的有益效果:
[0044] (1)本技术方案的末端用户流量采用可变频的分户供水泵调节,不仅可以根据需 求室内负荷变化自动调节流量,而且调节过程不产生节流损失,可以消除由于节流损失导 致的供水支管压力变化产生的水力失衡影响;
[0045] (2)本技术方案基于网络控制,可以将末端用户流量、温度等信息上传给热网监控 管理平台,由热网监控管理平台计算得出满足用户需求的热水量,输出换热站二次侧水泵 的转速参数,调节换热站二次侧水泵转速,实现换热站二次侧水泵变流量调节,使系统总流 量与末端用户流量按相同的变化规律同步匹配调节,以有效缓解供热系统二次管网和用户 管网的水力失衡现象。
[0046] (3)本技术方案不仅适用定流量系统,也适用于变流量系统,可以通过变流量调节 有效降低供热系统管网传输能耗,同时由于调节换热站二次侧水泵承担的扬程降低,可以 降低节换热站二次侧水泵需要的功率;
[0047] (4)本技术方案将流量调节与供热系统热量分户计费功能集成为一体,有效降低 供热系统直接成本与施工成本。
[0048] (5)本技术方案具备系统管理与控制功能,可以通过管理与控制平台统一设定满 足国家相关规定的室内温度目标值,根据温度目标值与实测温度的差值和对象的特性计算 用户需要的热水量,并调节分户供水泵转速在满足用户热舒适性要求的前提下,实现按需 调节流量,降低能耗。
[0049] (6)本技术方案的末端用户流量调节与热量计算装置具备用户人机操作界面,可 为用户提供环境参数和运行参数和故障报警等信息。
【附图说明】
[0050] 图1是本发明的一个实施例的结构示意图;
[0051] 图2是本发明的一个实施例的模块结构示意图;
[0052] 图3是本发明中分户计量模块的一个实施例的结构示意图;
[0053] 图4是本发明中流量Q计算流程图;
[0054] 图5是本发明中供热系统分户热量计费流程图。
[0055] 其中:换热站板换1,总循环泵2,供水管道3,回水管道4,分户供水泵5,驱动电机 6,MCU控制器7,热网监控管理平台8。
【具体实施方式】
[0056] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0057] 如图1及图2所示,变流量与分户计量的集中供热系统,包括换热站板换1、总循环 泵2和连接换热站板换1与各用户位置的管网系统,所述管网系统包括供水管道3和回水 管道4, 一个以上用户位置的进水管并联在所述供水管道3,所述总循环泵2将所述换热站 板换1内的热水通过所述供水管道3压入各用户位置,换热完成后的水再通过所述回水管 道4回到所述换热站板换1 ;还包括分户计量模块、供水测温模块、回水测温模块和热网监 控管理平台8,所述分户计量模块设于各用户位置,热网监控管理平台8分别与所述分户计 量模块和总循环泵2电连接,并通过所述供水测温模块和所述回水测温模块分别收集管网 系统中的供水温度和回水温度,所述总循环泵2采用变频器调节控制;
[0058]如图2及图3所示,所述分户计量模块包括分户供水泵5、驱动电机6和MCU控制 器7,所述MCU控制器7内设有变频器和用于测量用户室内温度的室温监测模块;各用户位 置的进水管分别通过所述分户供水泵5接入所述供水管道3,所述驱动电机6驱动所述分户 供水泵5转动;所述MCU控制器7通过所述变频器与所述驱动电机6电连接。
[0059] 本技术方案中的供热系统为变流量调节系统,供水测温模块和回水测温模块采集 实际系统中,供水管道3和回水管道4内的温度数据,并传递给热网监控管理平台8,热网监 控管理平台8算出实际供热的数据,结合分户计量模块计量出的各用户位置所需的热量数 据,根据两者的差值,通过变频器调节总循环泵2的转速,满足各用户的水量需要,在满足 用户热舒适性要求的前提下,实现按需调节流量,降低能耗。
[0060] 分户计量模块中,MCU控制器7中设定有相关规定下的标准温度,室温监测模块采 集用户室内温度,MCU控制器7根据标准温度(或设定温度)和实测温度的差值,计算用户 位置换热设备需要的热水流量,再将热水流量需求转变为分户供水泵5的转速,然后由MCU 控制器7输出水泵变频信号,通过变频器8调节分户供水泵5的转速,在满足用户热舒适性 要求的前提下,实现按需调节流量,降低能耗。
[0061] 该装置与普通流量调节阀和平衡阀不同,不需要供热管网提供流量调节的压力, 而是利用变频调节分户供水泵5提供动力,即末端用户流量调节所需要的压力可由用户位 置设置的分户供水泵5提供,不受系统管网压力变化的影响,因此该装置不仅可以实现流 量调节,还可以有效地消除集中供热系统末端用户水力失衡现象。
[0062] 所述系统为一体化的末端用户流量调节与热量计算装置检测用户室内温度,MCU 控制器内置PI调节算法,根据预先设定的用户室内目标温度与实际检测室内温度的差值, 计算出需要提供给用户的流量,输出水泵转速信号,驱动水泵提供所需的流量,在满足用户 舒适性要求的前提下,降低能耗:
[0063] 关于本系统的使用方法,其步骤如下:
[0064] A:在各用户位置通过MCU控制器中的供水测温模块和回水测温模块检测每个用 户管网的供水温度Tgi和回水温度Thi,并按照下列公式计算各用户消耗的热量Hi:
[0066] 其中巩为用户消耗热负荷,W
[0067]cp为流体介质的定压比热容,kj/(kg?°C)
[0068] P为流体介质密度,kg/m3
[0069]、为对应于水泵额定转速时的流体体积流量,m3/h;
[0070] ThiTgi分别为用户换热器回水温度和供水温度,°C,由实际测量得到
[0071] 叫%分别为水泵实际转速与额定转速,rpm,n冰控制器MCU计算得到;
[0072]MCU控制器算出用户位置所消耗的热量后,按照下列公式计算各用户所需的流量 Qi:
[0074] 其中:末端用户体积流量,m3/h;
[0075]P为流体介质密度,kg/m3
[0076] 叫%分别为水泵实际转速与额定转速,rpm,ni由控制器MCU计算得到。
[0077] B、各用户位置的MCU控制器通过网络将所需的流量%发送给热网监控管理平台, 热网监控管理平台将所接收到用户的流量%按照下列公式计算得出整个管网系统的用户 所需的流量:
[0078] Q=K(12:Qi
[0079] 其中:Q为换热站板所需提供的总流量;
[0080] Kq为一个大于1的参数,为满足总循环泵2提供的流量应略大于末端用户流量而 设置的参数,可在热网监控管理平台8设定和修改,处理流程如图4所示。
[0081] 供热系统分户热量计费(处理流程如图5所示):A步骤中MCU控制器计算得出各 用户消耗的热量氏通过网络发送给热网监控管理平台,在管理与控制平台设置热量计算周 期T和计费费率Kf,则在当前计算周期T内用户消耗的热量可按下述公式计算:
[0082] ffTi=kfTTHi
[0083] 其中:kfT,计算周期T内考虑管网损耗等因素的校正系数,
,11由换热站 的热计量装置得出,为所有末端用户计算热量之和。
[0084] 将计算周期用户消耗的热量累计即可得到每个用户消耗的热量,再乘与计费费率 即可实现供热系统分户计费,即:
[0085] Fj=K f 2 ffTi
[0086] 其中:Kf为计费费率,F i为分户供热计费值。
[0087] 实施例1
[0088] 所述供水测温模块测量用户位置的供水温度,所述回水测温模块用于测量用户位 置的回水温度,所述供水测温模块和回水测温模块分别与所述MCU控制器电连接。
[0089] 通过供水测温模块和回水测温模块分别采集用户位置的供、回水温度,根据相似 定律,用户流量与供水泵转速的平方成正比,供水泵的额定参数是已知的,水泵实际转速由 MCU控制器7确定,即可以根据分户供水泵
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