CN106610052A - 一种等温差变流量的水力平衡调节方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及供热调节技术领域，尤其涉及一种等温差变流量的水力平衡调节方法，包括以下步骤：S1、对各环路上用户的室内温度ts、总环路的供水温度tg、各环路的回水温度ti及总环路的回水温度th进行采集，对总环路的供水管与回水管之间的压差Δp的数据参数进行采集；S2、计算出各环路上用户的室温偏差Δts、总环路的供回水温差Δt及各环路的供回水温差Δti；S3、对步骤S1采集的数据参数和步骤S2得出的数据结果进行分析比较，得出所需的总环路供水量的控制量和各环路供水量的控制量；S4、根据步骤S3得出的总环路供水量的控制量调节控制总环路供水量，得出的各环路供水量的控制量调节控制各环路供水量。采用动态调节方法来实时控制供水量，达到水力动态平衡，实现热力平衡。
Description
技术领域
本发明涉及供热调节技术领域，尤其涉及一种等温差变流量的水力平衡调节方法及***。
背景技术
目前随着节能要求、室温达标要求和供暖精细化管理要求的进一步提高，对热网水力平衡调节科学性、合理性的需求愈来愈强烈，用户室内温度18±2℃是供暖工作的标准，供热***向用户室内提供的热量作为热负荷，供热***通过变化环路供水量来达到预定的用户的热负荷，而由于距离热源远近程度、扩建或改建***、居民住宅新旧程度、保温效果等的不同，导致供水量未按设计要求在各用户之间进行合理分配，部分用户的室内温度不符合供暖标准，即所谓水力失调导致的冷热不均的热力失调现象。有的***虽然水力失调不太严重，供水量基本能够按要求的量在各用户之间进行分配，但是由于***各用户的建设处于不同的时期，涉及年代不同，设计人员也不同，对于供热***的设计热负荷有时相差很大，所以，采用同一热源，同一热媒温度供暖，同样会引起热力失调现象。热力失调现象在供热管网中普遍存在，不但降低了供热***的效率而且恶化了供热质量，同时，能耗和运行费用也大幅度增加。
为解决上述问题，最常用的办法是加大水***流量和提高水泵扬程，然而这仍会产生冷热不均以及造成更大的电能浪费。在工程实践中，人们为了获得水力平衡，往往采用节流孔板、调节阀、动态流量平衡阀等节流元件来调节管路的阻力和流量，使各个环路的实际供水量符合设计供水量的要求或保持一个定值。但即使做到这样，静态的水力平衡仍然无法保证对于热计量收费的供热***中各个环路对热量动态的需求。这是因为在热计量供热***中，由于用户的自主调节，必然会导致***的供水量产生增大或减少的变化，***的水力平衡也会随之发生变化，产生新的水力失调。其结果是，对于各个环路都安装有节流孔板、手动调节阀等人工调节元件的定流量水***来说，会引起总环路的阻力和供水量发生变化，导致其他环路供水量增大或减小；对于各个环路都安装有自力式流量阀的定流量供热***而言，当阀门前后的压差仍在其正常工作范围时，仍然能保持各个环路供水量不变，但会造成同一环路中其它末端设备流量改变，产生各自环路内的水力失衡；当流量变化较大使水***压差超过阀门的正常工作范围时，阀门的动态平衡功能失效，将导致整个***的水力失调。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决现有供热***和供热方法无法保证各环路所需的热量，难以进行用户室内温度的合理分配，达不到用户室内供暖标准，以及供热***因自身流量和压力变化造成的水动态平衡问题，导致的供热***水力失调和热力失调的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种等温差变流量的水力平衡调节方法，包括以下步骤：
S1、数据采集：对各环路上用户的室内温度ts、总环路的供水温度tg、各环路的回水温度ti及总环路的回水温度th进行采集，对总环路的供水管与回水管之间的压差Δp的数据参数进行采集；
S2、数据处理：计算出各环路上用户的室温偏差Δts、总环路的供回水温差Δt及各环路的供回水温差Δti；
S3、分析比较：对步骤S1采集的数据参数和步骤S2得出的数据结果进行分析比较，得出所需的总环路供水量的控制量和各环路供水量的控制量；
S4、调节控制：根据步骤S3得出的总环路供水量的控制量调节控制总环路供水量，以保证总环路的供水管与回水管之间的压差Δp保持稳定，根据步骤S3得出的各环路供水量的控制量调节控制各环路供水量，以使各环路的供回水温差Δti保持一致或满足各环路上用户的室内温度ts要求。
其中，步骤S3具体包括以下步骤：
S31、当各环路上用户的设计热负荷一致时，若环路的供回水温差Δti小于总环路的供回水温差Δt，则表明该环路供水量过剩，需要减小该环路供水量；若环路的供回水温差Δti大于总环路的供回水温差Δt，则表明该环路供水量不足，需要增大该环路供水量；若环路的供回水温差Δti等于总环路的供回水温差Δt，则表明该环路供水量满足要求；
当各环路上用户的设计热负荷不一致时，若环路上用户的室内温度偏差Δts小于零，则表明该环路供水量不足，需要增大该环路供水量；若环路上用户的室内温度偏差Δts大于零，则表明该环路供水量过剩，需要减少该环路供水量；若环路上用户的室内温度偏差Δts等于零，则表明该环路供水量满足要求；
S32、若各环路的供回水温差Δti均大于总环路的供回水温差Δt，则说明总环路供水量不足，需要增大总环路供水量；若各环路的供回水温差Δti均小于总环路的供回水温差Δt，则说明总环路供水量过剩，需要减小总环路供水量。
其中，当各环路上用户的热负荷动态变化时，步骤S3还包括以下步骤：若总环路的供水管与回水管路之间的压差Δp增大，则表明总环路供水量过剩，需要减小总环路供水量；若总环路的供水管与回水管路之间的压差Δp减小，则表明总环路供水量不足，需要增大总环路供水量；若总环路的供水管与回水管路之间的压差Δp没有变化，则表明总环路供水量平衡。
其中，在步骤S2中，tn为各环路上用户的室内设计温度，则各环路上用户的室温偏差Δts、总环路的供回水温差Δt及各环路的供回水温差Δti的计算方法为：Δts＝ts-tn，Δt＝tg-th，Δti＝tg-ti。
其中，在步骤S2中，采集的数据参数通过控制装置转换为数字信号后进行数据处理，在步骤S4中，所述控制装置通过电动调节阀调节控制所述环路供水量，所述控制装置通过变频器调节控制所述总环路供水量。
其中，在步骤S1中，对所述总环路的供水温度tg、所述各环路的回水温度ti及所述总环路的回水温度th的数据参数进行采集的时间间隔根据所述环路的最长水流循环周期来确定。
本发明还提供了一种等温差变流量的水力平衡调节***，包括总环路和若干条环路，若干条所述环路分别与所述总环路并联设置，且每条所述环路上均设有电动调节阀和水温传感器，所述环路上用户的室内设有室温传感器，所述总环路上设有电动调节阀，所述总环路的供水管与回水管上均设有水温传感器，所述总环路的供水管与压差传感器的一端连接，所述压差传感器的另一端与所述总环路的回水管连接。
其中，所述总环路还包括热源与循环水泵，所述热源一端与所述总环路的供水管连接，另一端与所述总环路的回水管连接，连接管路上设有所述循环水泵。
其中，还包括控制装置，所述控制装置包括参数采集箱、控制器及计算机，所述水温传感器、所述压差传感器、所述室温传感器均与所述参数采集箱连接，所述环路上的电动调节阀和所述循环水泵均与所述控制器连接，所述计算机的输入端与所述参数采集箱连接，所述计算机的输出端与所述控制器连接。
其中，所述控制器通过变频器与所述循环水泵连接。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明通过对总环路及各环路上的水温、室温、压力差等参数进行及时采集分析处理，再根据分析结果控制总环路及各环路供水量，采用动态调节方法来实时控制供水量，达到水力动态平衡，从而保障了各环路上的用户都能够获得所需要的热量，保证了供热效果，在热负荷状态不同的情况下依然能够实现供热***的热力平衡，有效地降低了供热***输配耗能，取得了良好的节能效果。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例一等温差变流量的水力平衡调节方法的流程图；
图2是本发明实施例二等温差变流量的水力平衡调节***的结构图。
图中：1：水温传感器；2：室温传感器，3：总环路；4：环路；5：电动调节阀；6：用户；7：压差传感器；8：循环水泵；9：变频器；10：控制器；11：参数采集箱；12：计算机；13：热源。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的等温差变流量的水力平衡调节方法，包括以下步骤：
S1、数据采集：对各环路上用户的室内温度ts、总环路的供水温度tg、各环路的回水温度ti及总环路的回水温度th进行采集，对总环路的供水管与回水管之间的压差Δp的数据参数进行采集；
S2、数据处理：计算出各环路上用户的室温偏差Δts、总环路的供回水温差Δt及各环路的供回水温差Δti；
S3、分析比较：对步骤S1采集的数据参数和步骤S2得出的数据结果进行分析比较，得出所需的总环路供水量的控制量和各环路供水量的控制量；
S4、调节控制：根据步骤S3得出的总环路供水量的控制量调节控制总环路供水量，以保证总环路的供水管与回水管之间的压差Δp保持稳定，根据步骤S3得出的各环路供水量的控制量调节控制各环路供水量，以使各环路的供回水温差Δti保持一致或满足各环路上用户的室内温度ts要求。
本发明通过对总环路及各环路上的水温、室温、压力差等参数进行及时采集分析处理，再根据分析结果控制总环路及各环路供水量，采用动态调节方法来实时控制供水量，达到水力动态平衡，从而保障了各环路上的用户都能够获得所需要的热量，保证了供热效果，在热负荷状态不同的情况下依然能够实现供热***的热力平衡，有效地降低了供热***输配耗能，取得了良好的节能效果。
进一步的，在步骤S2中，采集的数据参数通过控制装置转换为数字信号后进行数据处理，tn为各环路上用户的室内设计温度，则各环路上用户的室温偏差Δts、总环路的供回水温差Δt及各环路的供回水温差Δti的计算方法为：Δts＝ts-tn，Δt＝tg-th，Δti＝tg-ti。在步骤S4中，控制装置通过电动调节阀调节控制各环路供水量，控制装置通过变频器调节控制总环路供水量。通过控制装置的自动数据采集、计算、分析及输出指令实施控制，对总环路及各环路供水量进行实时控制，调节更加快速灵敏，控制更加精确，提高了供热***的智能性和可控性，减轻了工作人员的劳动强度，解决了现有水力调节方法繁琐复杂的问题，调节效果更加直观。
其中，在步骤S1中，对总环路的供水温度tg、各环路的回水温度ti及总环路的回水温度th的数据参数进行采集的时间间隔根据环路的最长水流循环周期来确定。根据环路的最长水流循环周期来确定数据参数采集时间，有效的避免了距离总环路上热源的远近不同的环路上的用户的供水量变化程度不同，远处用户的室内温度变化效果不明显，导致近热远冷的问题，有利于各环路的热力平衡达到最佳效果。
具体的，步骤S3具体包括以下步骤：
S31、当各个用户的设计热负荷基本一致时，将各环路的供回水温差Δt1、Δt2……与总环路的供回水温差Δt进行比较，并根据两者的大小确定电动调节阀的控制量：若某环路的供回水温差Δt1、Δt2……小于总环路的供回水温差Δt，则表明该环路供水量过剩，需要适当关小该环路上的电动调节阀以减小该环路供水量；反之，则表明该环路供水量不足，需要适当开大该环路上的电动调节阀以增大该环路供水量；若某环路的供回水温差Δt1、Δt2……接近总环路的供回水温差Δt，则表明该环路供水量满足要求，无需调节该环路上的电动调节阀的开度；
当部分用户的设计热负荷不一致时，在平衡调节时，适当使其供回水温差增大或减小，其供回水温差增大或减少值应根据这部分用户室内温度实测情况来定：若某环路的用户的室内温度偏差Δts小于零，则表明该环路供水量不足，需要适当开大该环路上的电动调节阀以增大该环路供水量；反之，则表明该环路供水量过剩，需要适当关小该环路上的电动调节阀以减小该环路供水量；若某环路用户室内温度偏差Δts接近零，则表明该环路供水量满足要求，无需调节该环路上的电动调节阀的开度；
S32、同时还要进行总环路供水量判断并确定循环水泵的控制量：若各环路的供回水温差Δt1、Δt2……均大于总环路的供回水温差Δt，则说明总环路供水量不足，不能满足各环路的用户热负荷的要求，需要提高循环水泵的频率来增大总环路供水量；若各环路的供回水温差Δt1、Δt2……均小于总环路的供回水温差Δt，则说明总环路供水量过剩，超过各环路的用户热负荷的要求，需要降低循环水泵的频率来减小总环路供水量。
进一步的，当各环路上用户的热负荷动态变化时，步骤S3还包括以下步骤：根据总环路供、回水管路之间的压差Δp变化确定循环水泵的控制量：若总环路的供水管与回水管路之间的压差Δp增大，则表明某些环路负荷减小，总环路供水量过剩，需要降低循环水泵的频率来减小总环路供水量；若总环路的供水管与回水管路之间的压差Δp减小，则表明某些环路负荷增大，总环路供水量不足，需要提高循环水泵的频率来增大总环路供水量；若总环路的供水管与回水管路之间的压差Δp基本没有变化，则表明某些环路负荷增大，同时某些环路负荷减小，总环路供水量平衡。
实施例二
如图2所示，本发明还提供了等温差变流量的水力平衡调节***，包括总环路3和若干条环路4，若干条环路4分别与总环路3并联设置，且每条环路4上均设有电动调节阀5和水温传感器1，环路4上用户6的室内设有室温传感器2，总环路3的供水管与回水管上均设有水温传感器1，总环路3的供水管与压差传感器7的一端连接，压差传感器7的另一端与总环路3的回水管连接；还包括控制装置，控制装置一端与电动调节阀5连接，另一端与水温传感器1、室温传感器2及压差传感器7连接。
本发明通过对总环路及各环路上的水温、室温、压力差等参数进行及时采集分析处理，再根据分析结果控制总环路及各环路供水量，采用动态调节方法来实时控制供水量，达到水力动态平衡，从而保障了各环路上的用户都能够获得所需要的热量，保证了供热效果，在热负荷状态不同的情况下依然能够实现供热***的热力平衡，有效地降低了供热***输配耗能，取得了良好的节能效果。
其中，总环路3还包括热源13与循环水泵8，热源13一端与总环路3的供水管连接，另一端与总环路3的回水管连接，连接管路上设有循环水泵8。通过循环水泵，水由总环路上热源流出，流通至各环路再流回总环路的热源，实现供热***的水力循环。
其中，控制装置包括参数采集箱11、控制器10及计算机12，水温传感器1、压差传感器7及室温传感器2均与参数采集箱11连接，环路4上的电动调节阀5和循环水泵8均与控制器10连接，计算机12的输入端与参数采集箱11连接，计算机12的输出端与控制器10连接，进一步的，控制器10通过变频器9与循环水泵8连接。计算机将控制量传送给控制器，该控制器将电动调节阀的控制量转变为模拟信号后直接对电动调节阀的开度进行调节控制，通过变频器对循环水泵进行调节控制，使各环路上的供水量与末端负荷的需求相匹配，待一段时间以后，各水温传感器逐个监测各个环路回水温度的变化，压差传感器检测总环路供、回水管之间的压差，参数采集箱的自动对以上数据参数进行采集传输至计算机，计算机进行数据分析计算，再将控制指令输出给控制器，以此循环方式起到对总环路及各环路供水量进行实时控制的作用，使调节更加快速灵敏，控制更加精确，提高了供热***的智能性和可控性。
同时变频器对循环水泵进行调节控制实现了水泵变频调节，在供水量调节分配时结合水泵变频调节实现了总环路供水量的“按需供给”，保证了水力平衡和热力平衡的同时，降低了供热***不必要的能量损耗。
综上所述，本发明通过对总环路及各环路上的水温、室温、压力差等参数进行及时采集分析处理，再根据分析结果控制总环路及各环路供水量，采用动态调节方法来实时控制供水量，达到水力动态平衡，从而保障了各环路上的用户都能够获得所需要的热量，保证了供热效果，在热负荷状态不同的情况下依然能够实现供热***的热力平衡，有效地降低了供热***输配耗能，取得了良好的节能效果。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种等温差变流量的水力平衡调节方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、数据采集：对各环路上用户的室内温度ts、总环路的供水温度tg、各环路的回水温度ti及总环路的回水温度th进行采集，对总环路的供水管与回水管之间的压差Δp的数据参数进行采集；
S2、数据处理：计算出各环路上用户的室温偏差Δts、总环路的供回水温差Δt及各环路的供回水温差Δti；
S3、分析比较：对步骤S1采集的数据参数和步骤S2得出的数据结果进行分析比较，得出所需的总环路供水量的控制量和各环路供水量的控制量；
S4、调节控制：根据步骤S3得出的总环路供水量的控制量调节控制总环路供水量，以保证总环路的供水管与回水管之间的压差Δp保持稳定，根据步骤S3得出的各环路供水量的控制量调节控制各环路供水量，以使各环路的供回水温差Δti保持一致或满足各环路上用户的室内温度ts要求。
2.根据权利要求1所述的等温差变流量的水力平衡调节方法，其特征在于：步骤S3具体包括以下步骤：
S31、当各环路上用户的设计热负荷一致时，若环路的供回水温差Δti小于总环路的供回水温差Δt，则表明该环路供水量过剩，需要减小该环路供水量；若环路的供回水温差Δti大于总环路的供回水温差Δt，则表明该环路供水量不足，需要增大该环路供水量；若环路的供回水温差Δti等于总环路的供回水温差Δt，则表明该环路供水量满足要求；
当各环路上用户的设计热负荷不一致时，若环路上用户的室内温度偏差Δts小于零，则表明该环路供水量不足，需要增大该环路供水量；若环路上用户的室内温度偏差Δts大于零，则表明该环路供水量过剩，需要减少该环路供水量；若环路上用户的室内温度偏差Δts等于零，则表明该环路供水量满足要求；
S32、若各环路的供回水温差Δti均大于总环路的供回水温差Δt，则说明总环路供水量不足，需要增大总环路供水量；若各环路的供回水温差Δti均小于总环路的供回水温差Δt，则说明总环路供水量过剩，需要减小总环路供水量。
3.根据权利要求2所述的等温差变流量的水力平衡调节方法，其特征在于：当各环路上用户的热负荷动态变化时，步骤S3还包括以下步骤：若总环路的供水管与回水管路之间的压差Δp增大，则表明总环路供水量过剩，需要减小总环路供水量；若总环路的供水管与回水管路之间的压差Δp减小，则表明总环路供水量不足，需要增大总环路供水量；若总环路的供水管与回水管路之间的压差Δp没有变化，则表明总环路供水量平衡。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的等温差变流量的水力平衡调节方法，其特征在于：在步骤S2中，tn为各环路上用户的室内设计温度，则各环路上用户的室温偏差Δts、总环路的供回水温差Δt及各环路的供回水温差Δti的计算方法为：Δts＝ts-tn，Δt＝tg-th，Δti＝tg-ti。
5.根据权利要求4所述的等温差变流量的水力平衡调节方法，其特征在于：在步骤S2中，采集的数据参数通过控制装置转换为数字信号后进行数据处理，在步骤S4中，所述控制装置通过电动调节阀调节控制所述环路供水量，所述控制装置通过变频器调节控制所述总环路供水量。
6.根据权利要求5所述的等温差变流量的水力平衡调节方法，其特征在于：在步骤S1中，对所述总环路的供水温度tg、所述各环路的回水温度ti及所述总环路的回水温度th的数据参数进行采集的时间间隔根据所述环路的最长水流循环周期来确定。
7.一种基于权利要求1-6任意一项的等温差变流量的水力平衡调节***，包括总环路和若干条环路，其特征在于：若干条所述环路分别与所述总环路并联设置，且每条所述环路上均设有电动调节阀和水温传感器，所述环路上用户的室内设有室温传感器，所述总环路的供水管与回水管上均设有水温传感器，所述总环路的供水管与压差传感器的一端连接，所述压差传感器的另一端与所述总环路的回水管连接；还包括控制装置，所述控制装置一端与所述电动调节阀连接，另一端与所述水温传感器、所述室温传感器及所述压差传感器连接。
8.根据权利要求7所述的等温差变流量的水力平衡调节***，其特征在于：所述总环路还包括热源与循环水泵，所述热源一端与所述总环路的供水管连接，另一端与所述总环路的回水管连接，连接管路上设有所述循环水泵。
9.根据权利要求8所述的等温差变流量的水力平衡调节***，其特征在于：所述控制装置包括参数采集箱、控制器及计算机，所述水温传感器、所述压差传感器及所述室温传感器均与所述参数采集箱连接，所述环路上的电动调节阀和所述循环水泵均与所述控制器连接，所述计算机的输入端与所述参数采集箱连接，所述计算机的输出端与所述控制器连接。
10.根据权利要求9所述的等温差变流量的水力平衡调节***，其特征在于：所述控制器通过变频器与所述循环水泵连接。
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