热交换器控制对于许多工业工艺而言为一必要技术，且对于住宅加热为必需。来自一热源的热经一分配网络输送至终端热交换器，以经传递于其中。因此这些终端热交换器的功率输出控制对于相邻流程或热区域中的温度控制为相当重要。在线诊断在一正确且长期的热交换器操作中扮演重要角色。
背景技术：
于文件ep1752852b1、ep2778546a1、us5443207a、us5622221a、us4629116、us20100163221与us7648347b2中描述一技术方案，其中具有连接至一热交换器的一泵。流经该泵的一液体质量流由一热传导液体温度或一温度区域温度与其各设定点之间的一温差所直接控制。此技术方案仅使用一温度，即该热区域温度的热传导液体。此技术方案缺点在于该热交换器的一功率输出依赖入口水流温度改变。此技术方案无法取得不受进入一热交换器的热传导液体温度所影响的热传递控制。
一实际绝对热交换器功率(介于主要与次要热传导液体之间的一热流量)根据至少一热传导液体的一实际体积流量及其跨该热交换器两端的温差所计算。于us20140222218技术方案中，其具有安装于一主要水流入口与出口处的一温度传感器，且具有测量该主要水流流速的一流量计。这些传感器数据传送至一控制单元，于其中计算一实际绝对功率。该流速于此技术方案中由该控制单元所控制的一电动阀所调控。此技术方案缺点在于必须使用一流量计测量流速。该流量计的使用大幅增加此一装置的价格并降低其可靠性。此技术方案使用入口与出口主要流量温度传感器与一流量计。
该实际体积流速也可由一泵的一操作条件所推断；例如于us8714934中所述的技术方案。此技术方案使用泵旋转读数、泵电力使用，以及安装于一泵马达定子线圈上的一温度传感器以推断该流速。这些传感器数据传送至一微处理器，其使用先前所储存的泵功率特性，计算流经该泵的实际流速。然而，此方法已于us8714934优先权日期(2007年11月2日)之前，于文章ganapathy，v.“自马达数据检查泵性能”chemicalengineering93.19(1986)：91-92所公开。此技术方案所引用的专利也未涵盖一独立热流控制。
例如运行时间热交换器诊断系统为现有技术，例如于us5615733所公开的。于此，该热交换器于一热水流的入口与出口处，以及一冷水流的入口与出口处装设温度传感器，并于该热水流上安装一流量计。这些传感器数据传送至一微处理器，其计算该热交换器的一整体热交换系数。经计算的热交换系数用以计算积垢程度。此技术方案的缺点在于其需要一流量计。
热使用的测量为现有技术，例如技术方案us4245501所公开的。两温度传感器附接于一热交换器的进水与出水管，且于此管路上安装有一流量计。一模拟电子运算装置根据跨加热端的一温差与一实际流速计算一实际热使用。此技术方案缺点在于其需要一流量计。也有一技术方案us2013/0259083a1，其使用与后者相同的温度测量与一超声波流量计。传感器数据经传送至一微处理器，并于其中计算该真实热使用。此技术方案的缺点在于需使用一流量计。
技术实现要素：
本发明包括一热交换控制的一装置与方法，例如一水对空气型热交换器，以及此种热交换器的一诊断系统。
于此技术方案中，具有一第一温度传感器，安装于一热交换器的一主要水流的一入口上，以及一第二温度传感器，安装于来自该热交换器的该主要水流的一出口上。主要出口紧固于一泵叶轮壳体上，该泵叶轮壳体连接至一电动马达，其由另一端通过管路连接至一热源，这些管路由该处连接回关闭该主要回路的该热交换器主要入口。该泵包括一叶轮与马达，其附设有一控制单元。该控制单元包括与该泵马达双向连接的一马达控制单元。同时，该热交换器具有一次要入口，一次要热传导液体自该处进入该热交换器，以及一次要出口，该次要热传导液体由该处离开以进入一热区域，并由此处管送回该次要入口。该新颖装置的重要差异在于该控制单元包括一温度模块，其第一输入通过第一传输通道与该第一温度传感器的输出连接，且其第二输入通过第二传输通道连接至该第二温度传感器的输出。温度模块具有主要入口温度输出，其连接至一功率计算模块的一第一输入，并具有主要出口温度输出，其连接至该功率计算模块的一第二输入。该功率计算模块的第三输入连接至一流量估计模块。该流量估计模块具有一输入，其连接至一内存单元的输出，并具有另一输出，其连接至一马达控制单元的一输出。该功率计算模块的输出，即该热流量估计，连接至一热流量控制器的一输入，该热流量控制器的另一输入，即该热流量需求，连接至一操作单元的一输出。该热流量控制器输出与传送一马达速度设定的该马达控制单元连接。
于一有利实施方式中，具有一第三温度传感器设置于该热交换器的次要出口，且该传感器数据通过将传感器与该控制单元中温度模块的第三输入连接的一第三传输通道所传送。该温度模块具有的其区域温度输出连接至一温度控制器的一输入。该温度控制器的另一输入，即该温度设定点，连接至该操作单元的一第二输出，且其输出连接至该热流量控制器的热流量需求输入。
于其他有利实施方式中，以设于该热区域中的一第四传感器取代该次要热交换器入口上的该第三传感器。来自该第四温度传感器的数据通过一第四传输通道发送至该控制单元温度模块的第三输入。
该控制单元可由一诊断模块所增强，其第一输入连接至该温度模块的该主要入口温度输出，其第二输入连接至该温度模块的区域温度输出，且其第三输入连接至该功率计算模块的热流量估计输出。传送出诊断信息的该诊断模块的输出通过一传输通道连接至该操作单元。
该控制单元也可由一热使用模块所增强，其第一输入连接至该功率计算模块的热流量估计输出，且其具有热使用信息的输出连接至该操作单元。
所述技术方案的优点在于该热交换器内的绝对热流量可独立于该主要回路液态压力的改变之外、独立于主要入口温度改变之外，并进一步独立于次要入口温度改变以及次要体积流量之外受到调控。若该装置用以控制该热区域温度，则上述困扰便无法扩及该区域的温度。此机制可能产生更佳的区域温度控制质量。
另一优点为使用该诊断模块与获得运行时间诊断信息的可能性。此能够对热交换器的一劣化效率或一故障情形提供一预警。因此于不具任何不必要延迟下可进行维护与维修。
另一优点为可利用于一定期间内提供关于热使用信息的热使用模块。此有益于，例如连接至一共同热源的消费者间的能量计费。
附图说明
于附图中示意性描绘本发明技术方案的具体范例。
图1显示该泵、热交换器与该控制单元间的连接的一架构，具有安装位置经标示的一温度传感器，并具有允许热流控制与区域温度控制的该模块的一互连。
图2显示该控制单元通过该诊断模块的延伸。
图3显示该控制单元通过该热利用模块的延伸。
图4显示一泵的流量对功率特性。
这些附图显示本发明技术方案的具体范例，且非限制该定义所给予的保护范围。
具体实施方式
图1中所描绘的该装置包括一热交换器1、一泵2与一控制单元3。该热交换器1具有主要热传导液体的一主要输入4，该热传导液体具有设置于其上的一第一温度传感器15与一主要输出5，其为该主要热传导液体离开之处，并于其上设有一第二温度传感器20。该主要输出5由管道输送至一泵叶轮壳体6，其连接一马达9，并由该处通过一管线7输送至热源并返回至该主要输入4。该热交换器1进一步具有次要热传导液体的一第二输入23，以及通过一热区域25返回连接至该第二输入23的一次要输出24。
该控制单元3连接至该热交换器1与该泵2。该控制单元包括一温度模块17，其第一输入通过一第一传输通道16连接至该第一温度传感器15的输出，其第二输入通过一传输通道21连接至该第二温度传感器的输出。该温度模块17具有一主要输入温度输出18，其连接至一功率计算模块19的一输入，与一主要出口输出22，其连接至该功率计算模块19的其他输入。该功率计算模块19的一最终输入14连接至一流量估计模块12的输出。该流量估计模块12通过其输入中的一者连接至一内存单元13的一输出，并通过其输入的另一者，通过一总线11连接至一马达控制单元10的输出。该控制单元10双向连接至该泵2的该马达9。该功率计算模块19的一热流量估计输出26连接至一热流量控制器27的输入，一热流量需求28的另一输入连接至一操作单元29的第一输出。该热流量控制器27的一输出30连接至一马达控制单元10的输入。
该主要热传导液体通过该主要入口4进入该热交换器1，并自该处通过该主要出口5离开，其将该主要热传导液体管送至该泵叶轮6的壳体中，并自该处通过该管线7管送至热源并返回至该主要入口4；此完成主要回路。该主要液体通过由该马达9的一动力链接8所驱动的该泵叶轮6所抽取通过该主要回路。通过该马达9的线圈的电流由该马达控制单元10所控制。实际电流值、驱动电源电压与马达转数通过该总线11由该马达控制单元10传送至该流量估计模块12。该流量估计模块12根据来自该总线11与图4中所描绘并储存于该内存单元13中的流量功率特性的信息，计算流经该主要回路的估计量，并将该信息传送至该功率计算模块19的第三输入14。
该内存模块13储存该泵叶轮6于该泵2转数范围内任何可允许转数的该泵2的流量功率特性。
装设于该主要入口4的该主要入口温度传感器15，以缆线或无线方式，将该温度信息通过该第一传输通道16传送至该温度模块17，其将该信息转换成该主要入口温度18，并进一步传送至该功率计算模块19。该主要出口温度传感器20安装于该主要出口5上，并以缆线或无线方式将该温度信息通过该传输通道21传送至该温度模块17。该温度模块17将该信息转换成该主要出口温度22，其进一步传送至该功率计算模块19。
该次要温度热传导液体通过该次要入口23进入该热交换器1中。其与该主要热传导液体进行热交换并通过该次要出口24输出，其自该处管送至热区域25并管送回该次要入口23。
该功率计算模块19计算该热交换器1中该主要与次要液体之间实际经估计的热流量。该热流量估计通过一热流量估计输出26传送至该热流量控制器27。该热流量控制器27的第二输入，即该热流量需求，连接至该操作单元29的第一输出。该热流量控制器27通过其输出30调控该马达控制单元10，并进而调控该泵叶轮6的转数，使该热流量估计值26渐近达到该热流量需求28。
或者，该次要入口23上可设有一第三温度传感器31。该第三温度传感器以缆线或无线方式，将其温度信息通过一第三传输通道32传送至该温度模块17的第三输入。该温度模块17将该信息转换成传送至一温度控制器36的一区域温度35。该温度控制器36的第二输入，即温度设定点37，连接至该操作单元29的第二输出。该温度控制器36的输出连接至该第二输入，即该热流量控制器27的该热流量需求28。
该区域温度35可选择性地由放置于该热区域25中的一第四温度传感器33取得。该传感器35以缆线或无线方式，将其温度信息通过一第四传输通道34传送至该温度模块17。该第四传输通道34取代该通道32连接至该温度模块17的第三输入。
该温度控制器36控制该热流量控制器的热需求输入，使该区域温度35渐近达到由该操作单元29的第二输出所传送的该温度设定点37。
图2描绘该热交换器运行诊断对该控制单元3的增强。该控制单元3包括一诊断模块39，其第一输入连接至该主要入口温度输出18，其第二输入连接至该温度模块17的区域温度输出35，且其第三输入连接至该功率计算模块19的热流量估计输出26。诊断信息通过该输出39传输至该操作单元29。
图3描绘热利用模块对该控制单元3的增强。该控制单元包括一热利用模块41，其第一输入连接至该热流量估计输出26。该模块计算实际热量使用，并通过该输出42传送至该操作单元29。
如上所述明显指出该泵2连接至该热交换器1旁的主要回路。安装这些温度传感器15、20、31或33使其可测量该热交换器1的入口与出口上的主要热传导单元的温度与该区域25中的温度。这些温度测量通过电缆温度传感器或无线温度传感器所实现。该控制单元3包括一微处理器，于其中通过一算法实现该流量估计模块12、该内存模块13、该功率计算模块19与该热流量控制器27。这些模块与一马达控制单元10共同确保该热流量控制。下一微处理器算法实现控制该区域25中的温度的该温度控制器36。该诊断模块39与该热利用模块41也通过演算实现。
该控制单元3进一步包括该马达控制单元10与该温度模块17，其皆为独立电子单元。
该热流量控制方法根据该热流量方程式
该装置与控制算法确保该热交换器1中的实际热流量，当其为物理合理的情况下，经调控至独立于主要流线上压力变化、该主要入口温度的变化、该次要入口温度的变化与该次要液体体积流量的热需求值。
实现于该模块39中的该热交换器1的运行诊断根据该有效性方法与方程式
当该热交换器稳定至一稳定状态时，例如该热交换器本体中无动态热处理发生时，则来自该次要液体的热流量等于流至该次要液体的热流量qp＝qs。因温度差异经测量，该比容量为已知常数，且该次要液体的体积流量视为常数，例如通过恒定风扇设定所设定，因此可计算该热交换器1中的热传递效率。
该效率值储存于该内存单元13中并经长期分析以揭示积垢所造成的效率劣化。简言之，该效率可指示一故障或其他系统改变。
该装置也可利用该热利用模块41作为一热量计。该热交换器1中的绝对实际热流量可由该热流量估计26得知。于一特定时间周期内的热流量整合可得到该周期内的热量使用。该计算可由例如以下方程序所实现
本发明的实用性
根据上述体现的装置意图用以独立于该主要液体压力与温度变化以及次要液体温度与流量变化以控制热交换器的功率。其可进一步用以控制一经连接的热区域中的温度，诊断该热交换器，并测量由该主要液体转移至次要液体的热量。