CN105318772A

CN105318772A - 用于在传热***中限制供给通量的方法

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Publication number: CN105318772A
Application number: CN201510355136.9A
Authority: CN
Inventors: 卡斯滕·斯科乌莫塞·卡勒瑟; 布莱恩·康斯戈德·尼尔森
Original assignee: Grundfos Holdings AS
Current assignee: Grundfos Holdings AS
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2035-06-24
Also published as: RU2682976C2; EP2960587A1; US10184671B2; EP2960587C0; RU2015124599A; RU2015124599A3; US20150369494A1; CN105318772B; EP2960587B1

Abstract

本发明涉及一种用于在传热***中限制供给通量(q_S)的方法，所述传热***具有包括供给通量(q_S)和供给输入温度(T_S)的供给管线(10)，以及至少一个包括负载泵(20)的负载回路(2)，所述负载泵提供具有负载输入温度(T_L)和负载输出温度(T_R)的负载通量(q_L)，其中，所述负载输入温度(T_L)通过所述供给通量(q_S)的变化来调整，在此，所述供给通量(q_S)根据至少一个在所述负载回路(2)中检测到的温度被限制在最大通量(q_S,max)，本发明还涉及一种用于执行该方法的传热***。

Description

用于在传热***中限制供给通量的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在传热***以及供热设备或空调设备中限制供给通量的方法，以及一种这样的传热***。

背景技术

在具有多个供热回路的供热设备中(例如具有多个供热回路的地板供热设备)，例如存在如何在多个供热回路之间建立液压平衡的问题。对此公知的是在各个供热回路中设置平衡阀，通过平衡阀可以限制通过各个供热回路的流量，即特别是能够限制通过供热回路的供给通量。这种设计的缺点在于：通过固定地预先设定平衡阀的开度，只能针对设备的一个设计点实现最优化的调整。在背离该设计点的运行状态下，这种调整通常会导致输送泵的能耗增加。此外，对这样的平衡阀的调整是非常困难的。也可以使用压差调节阀来代替手动调整的平衡阀。但是这在机械上成本过高，因此比较昂贵。

发明内容

在该现有技术的背景下，本发明的目的在于提出一种在传热***中限制供给通量的方法以及一种相应的传热***，该传热***能够更简单、更好地在多个供热回路之间实现液压平衡。

本发明的目的通过具有一种在传热***中限制供给通量的方法以及一种相应的传热***来实现。优选的实施方式由以下的说明以及附图给出。在此应指出的是，以下所描述的优选的实施方式既可以单独地实现，也可以使多个所述有利特征进行组合的方式来实现。

根据本发明的方法用于在传热***中限制供给通量，例如供热或制冷***或空调设备。在此，传热***具有至少一个包含供给流的供给管线。该供给管线以供给流的形式将传热介质(例如水)输送到负载回路。在供热设备中，供给管线可以从热源(例如锅炉、蓄热器或例如太阳能热力设备)开始延伸。在制冷设备中，供给管线可以例如从制冷机开始延伸。在此，优选供给管线构成循环回路的一部分，即传热介质通过循环被再次输送回热源或冷却源。

在供给管线中，供给流具有供给输入温度。供给输入温度是指供给流从热源或冷却源开始被输送时所具有的温度。此外，传热***具有至少一个负载回路，优选具有多个特别是并联设置的负载回路。至少一个负载回路具有负载泵，该负载泵进一步地将作为供给流被输送通过供给管线的传热介质(诸如水这样的流体)输送通过负载回路。优选负载泵是电机驱动的循环泵机组。进一步优选负载泵是可电子调节转速的循环泵机组。如果设有多个负载回路，则优选每个负载回路均具有至少一个优选以所述方式设计的负载泵。负载泵负责使负载流通过负载回路，在此，负载流具有负载输入温度和负载输出温度。负载输入温度是指存在于负载回路输入侧的温度，负载输出温度是指存在于负载回路输出侧的温度。根据本发明，负载输入温度是通过改变供给通量来调整。也就是说，例如通过泵或阀调节供给通量，以便向负载回路所输送的传热介质的数量能够提供所要求的负载输入温度。因此在供热设备中，需要在单位时间内向负载回路输送一定数量的供热介质，即一定的供给通量，以便调整所要求的负载输入温度。

根据本发明，现在设计为不仅根据所要求的负载输入温度来调整供给通量，还附加地根据至少一个在负载回路中检测到的温度将供给通量限定在最大流量。这项功能能够实现液压平衡，因为一方面能够根据温度调整供给通量，但另一方面又无须像平衡阀一样持续固定地限制供给流。由此可以根据不同的运行状态实现最优化的调整。此外，同时可以不再采用高成本的阀门，例如压差阀，因为根据本发明的基于所检测到的温度来限定最大流量可以优选利用传热***中现有的执行或调节元件来实现。因此有利地不再需要附加的机械构件，例如阀门等。就此而言，根据本发明优选不直接检测供给通量本身，而是间接地基于其他参数以及特别是在负载回路中检测到的温度来确定供给通量。然后，可以将这样确定或估算出的供给通量与所要求的最大值相比较，并根据需要通过对传热***的调整的变化将供给通量限制在最大值。由此可以确保每个负载回路都不会超过所确定的最大供给通量，从而可以实现多个负载回路之间的热平衡和液压平衡。在此，对供给通量的限制可以直接或间接地通过改变影响供给通量的参数来实现。

优选对供给通量的调整针对各个负载回路独立地实现，在此，优选为各个负载回路设置独立的、用于调整供给通量的控制装置，该控制装置同样以所述的方式实现对供给通量的限制。

优选传热***在供给管线和负载回路之间具有至少一个热交换器。这样的热交换器具有两个流动路径，其中，第一流动路径与供给管线相连接，并由此构成供给管线的一部分；第二流动路径则是负载回路的一部分。在热交换器中，可以实现从第一流动路径到第二流动路径的热传递，或者在制冷设备中可以实现反方向的热传递。通过热交换器使得供给流和负载流被完全地彼此分开，并可以通过改变供给回路中的流量来实现负载回路中的温度变化。

输送至热交换器的供给通量可以通过阀门和/或泵来调整或调节，以便调整输送至热交换器的热量。

替代地或附加地，传热***可以具有至少一个混合装置，该混合装置使负载输出流至少部分地与供给流混合。通过这种混合装置同样可以实现从供给流到负载流的热传递，在此，部分供给流为此转化为负载流。为了调整负载回路中的温度，可以将一部分回流，也就是负载输出流至少部分地与位于负载回路输入侧的供给流混合。由此可以在供热***中通过冷的传热介质来降低供给流的负载输入温度。相反，在空调设备中可以使负载回路输入端上的温度升高。在此可以通过直接或间接地调节供给通量来调整混合比例。因此，例如可以通过泵和/或阀门来调整供给通量。当经过这样调整的供给通量小于负载通量时，则通过混合装置根据负载输出通量来混合传热介质。

如果负载泵如前所述地是电机驱动的循环泵机组，并且用于调整混合比例的混合装置附加地具有阀门或附加的泵，则这种设计能够实现与被调整的混合比例无关地调节负载通量。

优选基于负载通量和一个或多个温度信号来调整供给通量，温度信号在传热***中特别是基于供给输入温度、负载输入温度和负载输出温度来确定。在此，供给输入温度是供给流在进入负载回路之前的温度，即在热交换器和/或混合装置之前的温度。负载输入温度是在输入侧的输入温度，优选是在热交换器和/或混合装置的输入侧的输入温度。负载输出温度是在负载回路输出侧的温度。该温度可以与供给输出温度、即在供给回路的回流中的温度相符。在传热***或在负载回路中检测负载通量。可以为此设置流量传感器(-Sensor，流动传感器)。但是优选通过负载泵来确定或检测负载通量。在负载泵中，特别是可以根据在负载泵的电驱动电机中所确定的电参数间接地确定负载通量。附加地，可以经由负载泵产生一压力值，特别是压差，从以便能够间接地确定负载通量。基于该负载通量并同时考虑到所述的温度，可以间接地确定供给通量，而无须直接测量供给通量。例如可以通过以下公式确定供给通量：

q_{S} = \frac{T_{L} - T_{R}}{T_{S} - T_{R}} \cdot q_{L}

其中，q_S是供给通量，q_L是负载通量，T_L是负载输入温度，T_R是负载输出温度，T_S是供给输入温度。因此，可以根据在已知***中通常原本就需要检测的测量值来确定供给通量，从而可以放弃附加的传感器。

对供给通量的限制可以优选通过至少一项下述措施间接地实现：

限制负载回路中的热功率通量，

限制负载输出温度，

限制负载输出温度和负载输入温度之间的差值。

在此也可以将多个措施相结合。所述各个措施意味着不是直接确定供给通量的最大值，而是确定某个其他已知参数的最大值，例如负载回路中的热功率通量的最大值，负载输出温度的最大值和/或负载输出温度和负载输入温度之间的差值的最大值。当超过其中一个最大值时，可以相应地通过限制该参数来间接地降低供给通量。这种通过限制与供给通量相关的参数来间接地限制供给通量被视为上述定义的将供给通量限制为最大通量。

根据一种优选的实施方式，针对至少两个输入端变量(Eingangsvariablen，输入变量)分别确定最大供给通量，或者基于一个输入端变量确定一与最大供给通量成单调关系的变量，并随后从这样确定的最大供给通量中选出其中一个来限制供给通量。这意味着：例如在上述多个措施之后，首先确定一最大供给通量或与该最大供给通量单调相关的变量，例如供给管线中供给泵的泵转速或阀门的阀门开度。通过这种方式，按照不同的方法或基于不同的输入参数，首先确定多个最大供给通量或与最大供给通量单调相关的变量。然后在下一步骤中，可以从这些最大供给通量中选出其中一个，以便在实际上将供给通量限制在该最大供给通量上。在此，例如可以从所确定的最大供给通量中选择最大的最大供给通量或最小的最大供给通量或者与该最大的最大供给通量或最小的最大供给通量单调相关的变量，用于限制供给通量。这可以在选择装置或选择步骤中进行，其中，根据预先设定的原则从所获得的多个最大供给通量中选出其中一个，例如始终为最大的最大供给通量或始终为最小的最大供给通量。

进一步优选通过限制负载泵的转速、供给泵的转速和/或通过限制阀门的开度来限制供给通量。优选所述的泵适宜地是电机驱动的循环泵机组，其中，优选转速为可调的。例如，负载泵可以用于产生负载流，在此，也可以通过负载泵的转速变化来影响供给通量。这在使用混合装置时是特别适用的，在混合装置中，这种控制或调节可以确保预设的负载输入温度，并使供给流与来自负载回路的一部分回流相混合。为此可以设置混合管线，该混合管线将负载回路的输出端与供给管线中的混合点连接起来。在供给管线中在混合点的上游或在回流管线中在混合管线的分支的下游，可以设置用于减小供给通量的阀门。如果在供给管线中设置供给泵，例如在使用热交换器时，则可以直接调整该供给泵的转速，并通过限制转速来限制供给通量。如果在供给管线中使用阀门来替代供给泵，则可以通过限制该阀门的开度实现对供给通量的限制。

在供给管线中，可以将这样的阀门或前述的供给泵设置在输入侧的供给管线中或设置在回流中。

根据另一种优选的实施方式，对供给通量的限制不是直接地进行，而是通过限制压力调节器或温度调节器的调节值间接地实现。这样的压力调节器或温度调节器可以被设计为，根据压力或压差或者温度或温差来调节负载通量和/或供给通量。也就是说，负载通量和/或供给通量被改变，以便将压力或温度值保持在所期望的值。在此，调节器的输出信号、即调节值例如可以是泵(例如供给泵或负载泵)的转速或者阀门的开度。可以通过限制该调节值来限制供给通量。

优选通过限制调节回路的调节值来限制供给通量，所述调节值用于调节负载回路中的负载温度和/或负载压力、特别是经由负载泵的压差。由此可以例如限制所述调节回路的负载泵的转速，从而以期望的方式限制供给通量。在调节负载温度时，也可以相应地限制位于供给管线中的或位于供给管线回流中或供给回路的供给泵的转速和/或供给阀的开度。

除了前述的方法之外，本发明还提出了一种传热***，其中，特别是可以根据需要利用该传热***的一个或多个优选的实施方式来执行前述的方法。传热***可以例如是供热设备，其中，热量从热源(例如锅炉)传递到设有负载回路的耗热对象上。替代地，传热***可以是空调设备或制冷设备，在空调设备或制冷设备中，热量被反向地从耗热对象通过设置在耗热对象上的负载回路传递至冷却源。也可以是一种联合设备。

根据本发明的传热***具有用于连接在流体供给设施上的供给管线和用于连接在至流体回流设施上的回流管线。回流管线和供给管线可以共同构成供给回路。在此，流体供给如前所述地根据是供热***还是制冷***通过热源或冷却源来实现。流体是合适的载热介质，例如水，或者根据需要也可以是油或其它的传热介质或冷却介质。此外，为至少一个负载回路配置设置于该负载回路中的负载泵。负载泵负责通过负载回路的负载流。优选负载泵是电机驱动的循环泵机组。特别优选为多个彼此并联设置的负载回路分别配置负载泵，在此，优选将各个负载泵设计为电机驱动的循环泵机组，进一步优选这些循环泵机组具有彼此独立的控制器或调节器。负载回路例如可以是地板供热设备的多个回路，或者是需要调温的建筑物的多个供热回路。此外，用于调节供给通量的流量调节装置设置在供给管线中。在此需要指出的是，流量调节装置可以设置在供给管线中和/或回流管线中。在此，流量调节装置可以例如是供给泵或者混合阀或者说供给阀，并被设计用于调节供给管线和/或回流管线中的流量。将流量调节装置设计为，通过调节供给通量来调节负载回路输入端上的负载输入温度。通过改变供给通量，可以改变输送至负载回路的热量，或者在制冷设备或制冷应用中调节从负载回路中排出的热量。因此，例如在供热***中，可以为了提高负载输入温度而增加供给通量，为了降低负载输入温度而减小供给通量。相反在制冷***中，可以为了降低负载输入温度而增加供给通量。

在存在多个并联的负载回路的情况下，优选每个负载回路分别具有自己的流量调节装置。优选这些流量调节装置相互独立地调节各个负载回路。

根据本发明，在至少一个负载回路中还设有至少一个温度传感器，用于检测负载流的温度。此外，根据本发明设有至少一个限制调节器或限制装置，用于根据至少一个温度传感器的至少一个温度信号，直接或间接地将供给通量限制为预设的最大值。在此，优选每个负载回路具有自己的限制调节器或限制装置。根据至少一个温度信号将供给通量限制为预设的最大值是指：在所述传热***中不是直接检测供给通量，而只是间接地调节或调整供给通量，即，根据或基于至少一个温度传感器的信号调节或调整供给通量。因此，优选间接地确定随后根据需要被限制的供给通量，以使供给通量不会超过预设的最大值。因此，由于能够确保输送至各个负载回路的供给通量不会超过各自预设的最大值，故而可以在多个负载回路中实现液压平衡。由此使得传热***基本上不需要附加的机械构件，特别是不需要特殊的限制阀或平衡阀，而且有利的是也不需要用于直接确定供给通量的装置。此外有利的是，更高级的中央控制器或调节器也不再是必需的，这种中央控制器或调节器用于共同地、彼此相关地调整或调节多个负载回路的供给通量，以实现液压平衡。但是替代地，除了根据本发明的控制器之外，也可以附加地配置中央控制器，用于预先设定例如各个负载回路的边界值，亦即，特别是各个负载回路的供给通量的边界值。

根据一种优选的实施方式，传热***在供给管线和负载回路之间具有热交换器。该热交换器可以具有两个流动路径，在此，第一流动路径从供给管线延伸至回流管线，供给流流过该第一流动路径。负载回路或负载回路的负载流流过第二流动路径，从而可以实现从供给流向负载流的热传递，或在制冷***中沿相反的方向实现从负载流向供给流的热传递。替代地或附加地，传热***可以具有混合管线或混合装置。特别可以是混合管线，其在混合点上将负载回路的输出端与供给管线连接起来。由此，可以通过混合管线在混合点上将供给管线中的流向负载回路输入端的供给流与至少一部分输出侧的负载流相混合，以便能够调整负载回路输入端的温度，即负载输入温度。因此，在供热***中可以将供给流与一部分冷的回流相混合，以降低始流温度。反之，在制冷***中，可以通过混合一部分热的回流来提高始流温度。

优选根据本发明的传热***还具有至少一个用于负载回路的压力和/或温度调节器，在此，该调节器与限制调节器相联接，从而能够通过限制调节器将压力和/或温度调节器中的调节值限制在最大值。正如根据本发明方法的一种优选的实施方式所描述的那样，优选压力和/或温度调节器例如调节位于供给管线或回流管线中的供给泵的转速，阀门的开度，和/或负载泵的转速，以便通过转速变化或阀门开度的变化使压力或压差和/或温度保持在期望的值。调节器的调节值(例如待调整的泵转速或阀门开度)可以通过限制调节器被限制在最大值，由此间接地将供给通量限制在最大值。

此外，优选将限制调节器设计为，将负载回路中的热功率通量和/或负载输出温度和/或负载输出温度与负载输入温度之间的差值与所对应的边界值相比较，并为一变量定义用于调整供给通量的最大值。在供热***中边界值是最大值；而在制冷***中边界值是最小值。由此可以基于不同的或多个输入端变量来限制供给通量。该输入端变量可以是负载回路中的热功率通量或热通量，负载输出温度，和/或负载输出温度与负载输入温度之间的差值。温度可以被直接确定。热通量或热功率通量优选根据负载通量和负载输入温度以及负载输出温度来确定。因此，可以将限制调节器设计用于确定供给通量的最大值或用于调整供给通量的变量的最大值，即，基于多个所述输入端变量独立确定的变量的最大值。因此，可以为供给通量或用于调整供给通量的变量确定多个最大值。从所述多个最大值中可以选择一个值用于实际限制供给通量，例如所确定的最大值当中最大的一个值或最小的一个值。这可以通过选择装置或选择调节器来实现。用于调整供给通量的变量例如可以是泵(例如供给泵或负载泵)的转速或阀门开度。

根据另一种优选的实施方式，所述至少一个温度传感器是指设置在负载回路的输入端并检测负载输入温度的温度传感器，或者是设置在负载回路的输出端并检测负载输出温度的温度传感器。负载输入温度和负载输出温度是负载流中的流体在负载回路的输入端和输出端的温度。也可以设置两个温度传感器，以便既检测负载输入温度，又检测负载输出温度。

流量调节装置包括至少优选如前所述地实现的、至少一个用于调节供给通量的供给泵和/或调节供给通量的供给阀，该供给泵或供给阀可以设置在供给管线或回流管线中。优选供给泵是电机驱动的循环泵机组。

根据一种特别优选的实施方式，负载泵被设计用于检测通过负载回路的流量，即用于检测负载通量，并优选与流量调节装置相连接，以传递与所检测到的流量相对应的信号。由此可以放弃用于直接检测负载通量的单独的流量测量装置或流量传感器。负载通量相反可以由其他的参数导出，例如根据负载泵的驱动电机的转速、压差和电功率输入来确定。

在设有多个并联的负载回路的情况下，优选各个负载回路以前述的方式具有流量调节装置和/或限制调节器，在此，优选各个负载回路的调节器被设计为，在没有上一级的中央控制器或调节器的情况下相互独立地工作。

特别优选将流量调节装置和/或限制调节器集成在构成负载泵的负载泵机组中。由此可以放弃单独的控制装置，并且调节和特别是限制供给通量所必需的所有构件，特别是控制构件或调节构件，都可以被集成在负载泵机组中。特别有利的是在负载泵机组自身中确定或检测负载通量，从而在此不再需要去往外部传感器的功率连接。

附图说明

下面参照附图对本发明做示例性的说明。其中：

图1示出了根据现有技术已知的传热***，

图2示出了用于通过泵的转速变化来限制供给通量的调节器的举例，

图3示出了用于限制热流量和泵的转速的调节器的举例，

图4示出了供热体的热量散失曲线，

图5a和图5b示出了用于确定泵的流量的泵特征曲线，

图6示出了用于通过限制泵转速来限制回流温度的调节器的举例，

图7示出了用于通过限制泵转速来限制混合回路中的温度差的调节器，

图8示出了用于通过限制泵转速来限制供给通量的多个不同调节器的组合，

图9a至图9c示出了根据本发明的具有混合回路的传热***的举例，

图10示出了用于通过限制温度调节器的调节值来限制供给通量的调节器的举例，

图11示出了用于通过限制温度调节器的调节值来限制热通量的调节器的举例，

图12示出了用于通过限制温度调节器中的调节值来限制回流温度的联接调节器的举例，

图13示出了用于通过限制温度调节器中的调节值来限制混合回路中的温度差的调节器，以及

图14a至图14c示出了根据本发明的混合回路的形式的传热***的举例。

其中，附图标记说明如下:

2负载回路

3供给部

4热源

6入流部

8回流部

10供给管线

12回流管线

14混合管线

16输出端

18混合点

20负载泵

22,22′混合阀

24温度调节器

26平衡阀

28供给通量确定模块

30,30′,30″,30″′限制调节器

32压力调节器

34热通量确定模块

36选择调节器

38流量传感器

40调节模块

42,44温度传感器

46供给泵

c_p载热介质的比热容

q_L负载通量

q_S供给通量

q_S,max最大供给通量

n转速

n_max最大转速

T_R负载输出温度

T_S供给温度

T_R负载输出温度，额定值

T_L负载输入温度

Dq热通量

dQ_calc计算得到的热通量

dQ_max最大热通量

rho载热介质的密度

T_ref额定负载输入温度

u调节值

u_max最大调节值

Dp_L关于负载泵的压差

Dp_set关于负载泵的压差的额定值

DT关于负载回路的温度差

DT_max最大温度差

具体实施方式

图1示出了一种传统的传热***，其具有四个例如用于地板供热的供热回路。这四个供热回路分别具有用于负载回路2形式的待调温对象的热传递器。所述负载回路由热源4通过供给部3或供给回路供给，供给回路包括入流部6和回流部8。供给管线10从入流部6延伸至各个负载回路，而回流管线12则相应地延伸回到供给回路的回流部8。为了调节负载回路2在输入端的始流温度，即负载输入温度T_L，在负载回路2的供给部中设有混合装置。该混合装置包括混合连接部或混合管线14，用于将负载回路2的出口16与供给管线10中的混合点18连接起来。负载回路分别具有负载泵20，该负载泵产生通过负载回路2的负载流，即输送传热介质通过负载回路2。在此，负载泵20是电机驱动的循环泵机组。在此，负载泵20位于混合点18的下游，因此经过负载泵20的液流既包括来自混合管线14的传热介质或流体，也包括来自供给管线的传热介质或流体。由此使得同样由负载泵20产生的供给管线10中的供给流能够与通过混合管线14来自负载回路2的输出端或回流部的混合流相混合，以便相对于供给回路的入流部6中的温度降低输入侧的始流温度，即负载输入温度T_L。

对混合比例的调整通过混合阀22来实现，该混合阀通过温度调节器24来控制。为此，可以例如电动机实现地调整混合阀22的开度。通过温度调节器24来检测与温度传感器25的负载输入温度T_L相对应的温度信号。在这里示出的实施例中，混合阀22在供给管线10中被设置在混合点18的上游。但是替代地，该混合阀也可以被设置在回流管线12中在混合管线14的分支的下游。如果负载泵20在混合阀22关闭时输送预设的输送流，即负载流，则供给管线10中的供给流将减少，而相对于负载流的差值通过混合管线14被抽吸，从而使得混合管线14中的混合流增大。如果应该提高负载输入温度，则通过温度调节器24打开混合阀22，以增加供给管线10中的供给流，并相应地减少负载流中的来自回流部并通过混合管线14所提供的份额。

应该指出的是：同样的***也可以在制冷***中正常工作，其中，替代热源4的是冷却源。只是在这样的***中，具有混合管线4的混合装置不是用于降低始流温度，而是相反地通过混合来自回流部的传热介质来提高始流温度。

此外，在如图1中所示的公知的设计中，在回流管线12中在混合管线14的分支的下游还设有平衡阀(英语：balancingvalves)26。平衡阀26被设计为：其限制从各个负载回路的供给管线10和回流管线12通过的最大供给通量，以在多个负载回路之间建立液压平衡。该阀门是手动调整的。这一方面会导致成本较高，另一方面还会产生下述问题，即只能针对设计点做最优化调整，而在其他运行状态下无法给出最优的调整，并且平衡阀26起到了并非必需的节流阀的作用，这要求***中的泵要有较高的功率。

这些缺点可以通过本发明来避免，因为在根据本发明的***中取消了平衡阀26。相反是通过对原本已有的用于调整供给通量的阀门和泵的电子调节，也就是例如对负载泵20和/或混合阀22的相应控制或调节来实现对供给管线10中的供给通量q_S的限制，用以在多个负载回路2之间实现液压平衡。

为此，根据本发明不需要直接检测供给通量q_S，而是根据至少一个在负载回路2中检测到的温度值来确定供给通量q_S，并随后根据需要将其限制在最大值。

供给通量q_S的计算或确定可以基于供给通量q_S、负载通量q_L、负载回路2输入端的负载输入温度T_L、负载回路输出端16的负载输出温度T_R以及供给管线10中的供给输入温度T_S之间的下述关系来实现：

q_{S} = \frac{T_{L} - T_{R}}{T_{S} - T_{R}} \cdot q_{L}

也就是说，在已知负载回路2中的负载通量q_L、上述位于负载回路2的输入端和输出端的温度以及供给管线10中的供给通量q_S的温度的情况下，可以利用该相互关系计算出供给通量，因此不需要直接确定供给通量。负载通量q_L可以例如直接在负载泵20中根据负载泵20的运行参数来确定，下面将对此做详细说明。

图2示出了用于根据负载通量q_L、负载输入温度T_L、负载输出温度T_R、以及供给输入温度T_S来限制供给通量q_S的调节器组合的第一实施例。因此设有供给通量确定模块28，在该模块中利用上述公式并根据前述提到的参数来确定供给通量q_S。这样确定的供给通量q_S作为输入参数被输送给限制调节器30，在该限制调节器中将这样取得的供给通量q_S与预先设定的最大供给通量q_S,max进行比较。在该实施例中，限制调节器30在达到预设的最大输送通量q_S,max时输出最大转速n_max，该最大转速作为调节值被提供给压力调节器32。压力调节器32调节关于负载泵20的压差，即负载泵20的输入端和输出端之间的压差。在此为关于负载回路2的压差Dp_L。压力调节器32将该压差调节至额定压差Dp_set。压力调节器32给出转速n作为输出参数，具有转速可调的电驱动电机的负载泵20以该转速运行。在此，通过限制调节器预先给出的最大转速n_max被考虑为限制转速n的最大值。也就是说，负载泵20最大以通过限制调节器30预先给出的最大转速n_max运行，从而限制了负载通量q_L，并由此也间接限制了供给通量q_S。这在通过调整供给通量来调节负载回路中的温度(例如负载输入温度)时可以由负载通量和供给通量之间的热学关系得出。供给通量由负载回路的热需求得出。

在设有多个负载回路时，每个负载回路均具有如参照图2所述的调节器。

图3示出了多个调节器的组合的另一实施例，在此，不是直接以供给通量q_S为基础，而是替代地在热通量确定模块34中以热通量dQ_calc为基础。为了确定热通量dQ_calc，也需要考虑负载通量q_L、负载输入温度T_L以及负载输出温度T_R。由此可以计算出通过负载回路中的供给管线10输入的、绝对的或总的热通量dQ_calc。该热通量dQ_calc在限制调节器30′中与预先给定的最大热通量dQ_max相比较。与限制调节器30一样，限制调节器30′给出负载泵20的最大转速n_max，然后如前所述地将该最大转速输送给压力调节器32。

因此，利用如图3所示的变形也可以实现对供给通量q_S的限制，因为限制供给泵20的转速也就间接地限制了供给通量q_S。根据下述公式，所要考虑的热通量dQ_calc与负载通量q_L、负载输入温度T_L以及负载输出温度T_R有关：

dQ_calc＝|q_Lrhoc_P(T_L-T_R)|

在上述公式中，c_P是载热介质、即作为载热体流过***的流体的比热容。rho是该流体的密度或质量密度。如图4所示，通过限制热通量dQ_calc可以降低或限制负载通量q_L。在图4中，曲线T_R1、T_R2和T_R3示出了供热体或热交换器(也可以例如是地板供热回路)的恒定的回流温度曲线。当这样的供热体以特定的负载输入温度曲线T_L运行时，通过使热通量dQ以DdQ的数量降低，可以使负载通量q_L降低相对较大的数量Dq_L。同时，回流温度或负载输出温度下降至值T_R2，从而使上述公式中的项T_L-T_R的绝对值增大。这表示负载通量q_L也必然会降低。这意味着：通过将热通量dQ限制在最大值dQ_max，能够使负载通量q_L被限制在最大值，从而实现液压平衡。

如前所述，可以直接在负载泵20中确定负载通量。这可以通过基于负载泵20的运行参数，即当前转速n和关于负载泵的压差Dp，或基于转速n和负载泵20的驱动电机的吸收电功率P来计算或估算得出。

图5a示出了一个图表，其中对压差Dp与不同转速n₁和n₂时的流量q进行了比对。可以看到：当示出的泵特征曲线为已知时，通过已知的转速和已知的压差Dp可以计算出负载通量q_L。图5b相应示出了对比流量q的电功率P。在该图表中也绘出了已知的关于转速n₁和n₂的特征曲线。在此也可以看到：通过已知的泵的特征曲线，可以根据转速n和电功率P来确定负载通量q_L。由此可以放弃专门用于检测负载通量q_L的流量传感器。

相对于如图2和图3所示的调节器设置，在图6中示出了用于间接地限制供给通量q_S的调节器设置的第三种变形。限制调节器30″可以将负载回路2的输出端16处的负载输出温度T_R限制在边界值T_R0。在达到边界值T_R0时，限制调节器30″将最大转速n_max发送至压力调节器32，该压力调节器的设计与根据图2和图3所述完全相同。

通过这种方式可以防止过高的回流温度，即负载回路输出端16处的负载输出温度T_R，过高的回流温度会使得***的热效率变差。

通过如图7所示的调节器设置，可以提供另一种在多个负载回路之间实现液压平衡的可能性。借助该调节器可以使关于负载回路的温度差DT，即负载输入温度T_L和负载输出温度T_R之间的差值保持在预先给定的边界值DT_max之上或之下。通过提高温度差的绝对值∣DT∣，可以减小负载通量q_L并因此如前所述地减小供给通量q_S，从而就此间接地限制供给通量q_S，以实现液压平衡。在如图7所示的限制调节器30″′中，最大温度差DT_max以及检测到的温度差DT的值是作为绝对值被考虑的，因此该调节器能够以相同的设计使用在供热***和制冷***中。当温度差达到所述的边界值DT_max时，限制调节器30″′向如同根据图2、图3和图6所述的压力调节器32输出最大转速n_max。由此也可以在此限制泵的转速，从而限制负载通量q_L，并同时限制供给通量q_S。

现在图8示出了多个前述调节器的组合。首先在图8的上部示出了具有限制调节器30′的热通量确定模块34。在图8的中部示出了如图6所示的限制调节器30″。在图8的下部示出了供给通量确定模块的设置，该供给通量确定模块具有如图2所示的限制调节器30。在该实施例中，限制调节器30′给出负载泵的最大转速n_max1，限制调节器30″给出负载泵的最大转速n_max2，限制调节器30给出负载泵的最大转速n_max3。这三个最大转速n_max1、n_max2和n_max3被输送给选择调节器36或选择装置36，并在此从所述多个最大转速中选出其中一个。在所示出的实施例中为三个最大转速n_max1、n_max2和n_max3中最小的一个。随后按照图2、图6和图3所示将所选出的最大转速作为调节值或最大转速传输至压力调节器32，从而将由压力调节器32给出的转速n限制在所确定的三个最大转速n_max1、n_max2和n_max3中的最小值上。替代在选择调节器36中从这三个转速中选出最小的一个，也可以在选择调节器36中选择这三个转速中最大的一个。

图9a至图9c示出了传热***的具有对应的混合回路的负载回路2的三个实施例，在此应指出的是：在传热***中可以分别设有多个这样设置的负载回路。图9a中的设置基本上与如图1所示的设置一致。供给部3包括入流部6和回流部8，在此只做简单的说明。根据本发明，相对于如图1所示的实施例去除了回流管线12中的平衡阀26。在负载回路2的入流部中，除了负载泵20之外，在此还设有用于检测负载通量q_L的流量传感器38。替代地，也可以如上所述地直接在负载泵20中确定负载通量q_L。在此还设有温度调节器24，其以如图1所示的方式通过调整混合阀22来调节负载输入温度T_L。此外，这种设置还包括调节模块40形式的平衡调节器，用于以前述的方式限制供给通量q_S。如图9a所示，调节模块40接收到作为输入参数的负载通量q_L、负载输入温度T_L、供给输入温度T_S、以及负载输出温度T_R，该负载输出温度不是直接在输出端16上，而是在混合管线14中通过温度传感器检测得到。用于检测负载输出温度T_R的温度传感器42也可以被设置在输出端16上。输出端16上的温度基本上与混合管线14中的温度一致。供给输入温度T_S通过供给管线10中的温度传感器44来检测。调节器40包含如图2、图3、图6、图7和/或图8所示的调节设置，并经由同样包含在调节模块40中的压力调节器32给出转速，负载泵20以该转速运行。由于转速n被以所述方式通过所提到的调节模块限制在最大值，因此可以通过调节模块40以上述方式将供给通量q_S限制在最大值。

图9b示出了一种替代的设置，其与如图9a所示的实施方式不同，在此，混合阀22′作为3/2换向阀(3/2-Wegeventil)直接设置在混合点18中。温度调节器24控制该混合阀22′，以调节负载输入温度T_L。附加的调节模块40与如图9a所示的调节模块一致。在此，只有负载通量q_L不是通过单独的传感器，而是如上所述地通过负载泵20或其运行参数来确定。调节模块40在此也如上所述地通过限制负载泵20的转速n来执行对供给通量q_S的限制。

图9c示出了根据本发明传热***的具有混合回路的负载回路2的第三种变形。在此示出的实施方式与在图9b中示出的实施方式相符，其区别在于：去掉了混合阀22′，并替代地在供给管线10中设有供给泵46。供给泵46的转速通过温度调节器24来调节，以便将负载输入温度T_L调节至预先给定的或所期望的值。也就是说，通过供给泵45来调节输送至混合点18的供给通量q_S。当由负载泵20产生的负载通量q_L大于供给通量q_S时，由负载泵20附加地产生通过混合管线14的混合流。附加地，调节模块40以前述的方式通过如根据图2、图3、图6、图7和/或图8所述地限制负载泵20的转速n，从而引发对供给通量q_S的限制。当负载泵20的转速n被限制或降低时，负载通量q_L将减小。现在，如果供给泵46首先提供了不变的供给通量q_S时，这将导致通过混合管线的混合或混合通量变小，并由此使负载输入温度T_L升高。这将随后促使温度调节器24再次减小供给通量q_S，以降低温度。因此通过这种方式，通过限制负载泵20的转速n，也间接地限制了供给通量q_S。

作为以上根据图2、图3、图6、图7和图8所述通过限制调节器30来预先给定压力调节器32的调节值的替代，也可以相同的方式影响温度调节器24的调节值，如图10至图13所示。

在图10中示出了如图2所示的供给通量确定模块28。此外，在输出侧设有如图2所示的限制调节器30，并将供给通量q_S限制到最大供给通量q_S,max。与如图2所示实施例的区别在于：限制调节器30在此作为调节值给出的不是最大转速，而是最大调节值u_max，该最大调节值被输送到温度调节器24上。温度调节器24用于将负载输入温度调节至设定温度T_ref。温度调节器给出表示阀门22、22′的开度或供给泵q_S的转速的调节值u。这意味着，温度调节器24将调节值u限制在由限制调节器30预先给定的最大调节值u_max上，从而能够在相应地调整混合阀22、22′或供给泵46时间接地限制供给通量q_S。

图11示出了一种调节器设置，其与如图3所示的调节器设置相符，在此，仅是用温度调节器24代替了压力调节器32。以上根据图3所述的限制调节器30′将如同根据图10所述的那样不输出最大转速，而是输出最大调节值u_max，由此在温度调节器24中以所述的方式将调节值u限制在该最大调节值u_max。

图12示出了一种调节器设置，其与如图6所示的调节器设置相符，区别在于：在此也是以温度调节器24来替代了压力调节器32，限制调节器30″将最大调节值u_max作为受限制的调节值输送给温度调节器24。由此使得温度调节器24将所给出的调节值u限制在该值上。

图13示出了一种调节器设置，其与如图7所示的调节器设置相符，区别在于：在此也是以温度调节器24代替压力调节器32，限制调节器30″′向温度调节器输出最大调节值u_max，如图10至图12所述。

关于在图10、图11、图12和图13中所示出并在前面所描述的调节器设置，应该指出的是：也可以如图8所示的方式使它们彼此结合。然后同样设有选择调节器，该选择调节器以图8所示的方式从三个最大调节值u_max1、u_max2和u_max3中选出最大或最小的调节值，并将该值传输给温度调节器24。

与图9a至图9c相似，图14a至图14c示出了传热***中用于实现如图10至图13所示调节原理的那一部分的三个实施例。在此，图14a的设计基本上与图9a的设计相符，图14b的设计基本上与图9b的设计相符，而图14c的设计基本上与图9c的设计相符。这特别涉及到混合阀22、22′、供给泵46以及温度传感器和流量传感器38的设置。就此请参阅根据图9a至图9c的说明。还需要指出的是：关于图14a至图14c所示出的设置，优选在传热***中设置多个这种具有对应的混合装置的负载回路2。

与根据图9a至图9c的实施方式的区别在于，根据图14a至图14c的设置的调节或限制方法被替换为如图10至图13所描述的调节或限制方法。也就是说，在此不设有调节模块40，而是通过温度调节器24以图10至图13所示的方式来实现限制。在此，如图10至图13所述的调节原理可以被单独地或相互结合地实施，例如根据图8所示的设置以结合的调节器的形式实施。

此外应指出的是：根据本发明的调节原理也可以在以热交换器代替混合装置的传热***中使用。在这样的***中，设置热交换器来代替混合管线14，在此，通过热交换器的第一流动路径使供给流q_S流经供给管线10和回流管线12，并通过第二流动路径使负载流q_L流经负载回路2。在这样的设置中，优选在负载回路中设置负载泵20并在供给回路中设置供给泵46。

特别优选将所需要的调节组件、特别是调节模块40和/或温度调节器24优选整合在构成负载泵20的泵机组中，特别是整合在该泵机组的接线盒或电子器件壳体中。

Claims

1.一种用于在传热***中限制供给通量（q_S）的方法，所述传热***具有：供给管线（10），所述供给管线具有供给通量（q_S）和供给输入温度（T_S）；以及至少一个包括负载泵（20）的负载回路（2），所述负载泵提供具有负载输入温度（T_L）和负载输出温度（T_R）的负载通量（q_L），其中，所述负载输入温度（T_L）通过所述供给通量（q_S）的变化来调整，

其特征在于，

所述供给通量（q_S）根据至少一个在所述负载回路（2）中检测到的温度被限制在最大通量（q_S,max）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传热***在所述供给管线（10）和所述负载回路（2）之间具有至少一个热交换器。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述传热***具有至少一个混合装置（14、18），所述混合装置将负载输出通量（q_L）至少部分地与所述供给通量（q_S）混合。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述负载通量（q_L）和一个或多个温度信号调整所述供给通量（q_S），所述温度信号在所述传热***中被确定，特别是基于供给输入温度（T_S）、负载输入温度（T_L）和负载输出温度（T_R）被确定。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述供给通量（q_S）通过至少一项下述措施被间接地限制：

限制所述负载回路（2）中的热功率通量（dQ），

限制所述负载输出温度（T_R），

限制所述负载输出温度（T_R）和所述负载输入温度（T_L）之间的差值（DT）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于至少两个输入变量，基于其中一个输入变量分别确定最大供给通量（q_S）或与所述最大供给通量（q_S）成单调关系的变量（n；u），随后从这样确定的最大供给通量（q_S,max）中选出一个来限制所述供给通量（q_S）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过限制所述负载泵（20）的转速（n）和/或供给泵（46）的转速（n）和/或通过限制阀门（22；22′）的开度（u）来限制所述供给通量（q_S）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过限制压力调节器或温度调节器（32、24）的调节值（n；u）来限制所述供给通量（q_S）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过限制调节回路的调节值（n、u）来限制所述供给通量（q_S），所述调节回路调节所述负载回路（2）中的负载温度和/或负载压力，特别是关于所述负载泵（20）的压差（Dp）。

10.一种传热***，其具有：

用于连接至流体供给部（6）的供给管线（10）和用于连接至流体回流部（8）的回流管线（12），

和至少一个负载回路（2），所述负载回路具有设置在其中的负载泵（20），

流量调节装置（24），用于调节所述供给管线（10）中的供给通量（q_S），其中，所述流量调节装置（24）被设计为，通过调节所述供给通量（q_S）来调节所述负载回路（2）的输入端上的负载输入温度（T_L），

其特征在于，

设有至少一个限制调节器（30），并在所述负载回路（2）中设有至少一个温度传感器，所述限制调节器被设计为，根据所述至少一个温度传感器的至少一个温度信号，直接或间接地将所述供给通量（q_S）限制在预先设定的最大值。

11.根据权利要求10所述的传热***，其特征在于，在所述供给管线（10）和所述负载回路（2）之间设有热交换器，或者设有混合管线（14），用于使所述负载回路（2）的输出端（16）与所述供给管线（10）在混合点（18）处连接起来。

12.根据权利要求10或11所述的传热***，其特征在于，设有用于所述负载回路（2）的压力调节器（32）和/或温度调节器（24），其中，所述压力调节器（32）和/或所述温度调节器（24）与所述限制调节器（30）相联接，以便通过所述限制调节器（30）将所述压力调节器（32）和/或温度调节器（24）中的调节值（n、u）限制在最大值（n_max、u_max）。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的传热***，其特征在于，所述限制调节器（30）被设计为，将所述负载回路（2）中的热功率通量（dQ）和/或负载输出温度（T_R）和/或所述负载输出温度（T_R）与所述负载输入温度（T_L）之间的差值（DT）同所对应的边界值进行比较，并设定用于调整所述供给通量（q_S）的变量（n、u）的最大值。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的传热***，其特征在于，所述至少一个温度传感器是设置在所述负载回路（2）的输入端上并用于检测负载输入温度（T_L）的温度传感器（25），或是设置在所述负载回路（2）的输出端（16）上并用于检测负载输出温度（T_R）的温度传感器。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的传热***，其特征在于，所述流量调节装置具有至少一个调节所述供给通量（q_S）的供给泵（46）和/或调节所述供给通量（q_S）的供给阀（22、22′）。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的传热***，其特征在于，所述负载泵（20）被设计用于检测通过所述负载回路（2）的流量（q_L），并优选与所述流量调节装置相连接，以传递与所检测到的流量（q_L）相对应的信号。

17.根据权利要求10至16中任一项所述的传热***，其特征在于，所述流量调节装置（24、32）和/或所述限制调节器（30）被集成在构成所述负载泵（20）的负载泵机组中。