CN1217051A - 热自来水的温度控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
用于控制热自来水的一种方法和一种装置,热自来水是在热交换器(1)的次级侧加热的。为了达到快速响应和良好的温度稳定度,在热交换器的次级侧(7,8)对热自来水的温度和流量的变化量进行检测(6,12),这些检测到的变化量控制着调节器(5),调节器(5)本身又控制调节热交换器初级侧(2,3)流量的设定装置(4)。
Description
本发明涉及控制热自来水温度的方法和装置,该自来水是在热交换器的次级侧被加热的,在该处热自来水的温度和流量被检测,并且在该处调节器控制着调节热交换器初级侧流量的设定装置。
先前已从德国的已公布的专利申请DE 4206074A1中了解了这样一种装置,它在热交换器的初级侧带有包含热水存储容器的封闭循环管路和循环泵。该循环泵由调节器根据越过热交换器在初级侧的温度降及越过热交换器在次级侧的温度降来控制,为调节器设置了程序以便计算出热交换器每单位时间内必须传递的能(热)量。在此处,另一个应该考虑的参数是热自来水的流量,该流量由次级管路中的流量检测器来检测。对于这样一种计算,于是就需要一组(至少4个)温度检测器以及与调节器相连接的接头。即使这样,使用这种已知的装置,在热自来水消耗量剧烈变化的情况下,难于实现良好的温度稳定度。
带有热交换器的类似装置也被用于地区的中央供热网络中,其中网络的供水(前向)管线和回水管线与设定装置一起联接在热交换器的初级侧,该设定装置通过热交换器来调节城市热水的流量。
在住宅或类似的建筑物中,不论是仅有少量住宅单元或有大量单元,在每天的一定时间期间内,热自来水的消耗量剧烈地和相对迅速地变化。当次级管路中的某一体积的水流走了并被还未加热至希望的设定温度的新鲜水所取代而流量发生变化时,温度检测器仅以一定的延迟检测出这种变化。因此,在调节器有可能对热交换器的初级管路中的流量调节阀作出反应并控制它之前,将会出现热自来水的显著的温度降。
因此,在热交换器中加热热自来水出现的问题是当该处的流量剧烈变化时(如何)保持水温恒定。公布在WO 86/06459中的国际专利申请(申请人Cairenius)内描述了解决这一问题的尝试,该处,在次级管路中联接了混合器,流过热交换器并在其中被加热的热水与冷水(尚未加热的水)在混合器中混合,混合(比例)关系利用恒温阀来控制。因此,可容许大的流量变化,但是动态响应还是不能令人满意。采取使用恒温器来控制初级管路的设定装置的措施,原则上将导至与上面已讨论的相同的问题,这是因为事实上恒温器的状态直接地取决于流入次级管路的水的温度。
还有另一个在瑞典的专利说明书SE-B-328388(申请人Overgaard)中公开的已知装置,消费用水在热交换器中被加热,热交换器的初级侧和地区的中央供热网络相联接。此外,必须在免除恒温阀或消费水(热自来水)管路内的相应温度检测器中取其一。而可代替的是使用流量检测器,该流量检测器直接控制与中央供热网络联接的管路中的阀。热自来水的流量的波动将导致快速响应,但热自来水的绝对温度完全不受控制并可能随不同的参数而变化,诸如输来的消费用水的温度,中央供热网络中的水的温度,等等。
在这个背景下,本发明的目的是提供一种在热交换器中被加热的热自来水的温度的较快的和更可靠的控制(方法及装置),以使得热自来水的温度,即使在流量快速变化时,能显著地保持恒定而只有相对小的波动。
根据本发明,权利要求1和5分别规定的方法和装置可实现这一目的。更进一步的适用特点分别在权利要求2-4和6-8中作了表述。
下面参考图解两个实施例的附图,本发明将得到更充分的说明。
图1图解说明了按照第一实施例根据本发明的控制装置;而
图2图解地表示了第二实施例。
在图1中,表示了热交换器1,它的初级侧以供水(前向)管线2和回水管线3与地区的中央供热网络相联接。在供水管线2中,有一流量调节阀4,阀4由调节器5根据来自温度检测器6的信号加以控制,检测器6配置在热交换器1的热自来水的次级管路上。这个次级管路包含消费用水的进水管线7和已加热的消费用水(即热自来水)的导出管线8。这导出管线假定要和建筑物中一组水龙头(在图上只表示一个这种龙头9)相联接。借助于装设有循环泵11的分支管线10使通过热交换器的流量保持稳定。
迄今为止描述的***基本上是本质为先前已知的那种。
根据本发明,温度检测器6装设在次级管路的导出管线8之内,最好是挨着热交换器1,并被用来检测导出管线中的水的瞬时温度变化量。
再者,流量检测器12配置在次级管路中,最好是在供水管线7之内,以便在给定的预设载荷范围之内测量相对的流量波动量。这个流量检测器还与调节器5相联接,在导出管线8中的温度由于热自来水流量的突然增大或减小而下降或上升之前,已经应用了调节器5来控制初级管路中的流量调节阀。因此调节过程可显著地减少,即使当热自来水流量剧烈地变化时,而热自来水的温度大体上或至少在窄小的界限内保持恒定。
根据瞬时载荷的变化(由流量检测器12检测出来以及经一定延迟由温度检测器检测出来),流量调节阀4将这样改变其位置:首要地根据相对流量变化的量值而改变,但也对整个***的热力性质给予一定考虑。阀4的这个位置变化量由具体的***采用的算法来确定。在对非加热消费用水的能量需求变化及适当地考虑***的力学性质的基础上,该算法将计算出位置变化的量值。
在供水管线2中的温度有大变化和/或在供水(前向)管线2与回水管线之间具有压力差的***中,为了自动适应调节器的算法,可安装温度检测器13和/或压差检测器14。
对居住建筑物的测量表明热自来水的平均消耗量(以24小时为周期)大约是峰值的20%。这一峰值发生在聚积的大约5分钟的相对短的时间周期内,峰顶时间非常短而因此流量变化非常剧烈。尽管事实如此,甚至当某***的规格是以聚积的或平均消耗量的而不是以最高消耗量为基础来确定的,采用本发明的控制装置也可使温度稳定度保持在±2℃之内。
因此,本发明将能显著地节约***的投资成本以及改善热自来水的温度稳定度,这是因为结构简单和控制装置的快速响应造成的。原则上,只用一个流量检测器和一个温度检测器就足够了。
在图2中表示了一个简化了的实施例,其中相同的标号表示图1中有相同功能的元件。仅有的区别是流量检测器12、温度检测器13及压差检测器14都与温度检测器6'相联接,检测器6'将把校正过的检测器信号传给调节器5'。根据增加的流量,温度检测器将传递低于被测温度的较低温度的信号。这个实施例特别适用于作为已有***的补充,在这种情况下只有检测器12、13、14、6'必须置换(或补充),但调节器5'不动。
本领域技术人员能够在所附权利要求范围内以许多不同的方法来实施本发明。例如,热交换器可由包含彼此串接和/或并接的两个或更多的热交换器的单元来组成。
Claims (8)
1.一种在热交换器次级侧加热的热自来水的温度控制方法,其中,对热自来水的温度及流量进行测量,以及,一个调节器对热交换器初级侧流量的设定装置进行控制,其特征在于,在热交换器的次级侧,检测热交换器导出侧的热自来水的温度变化量,以及热自来水的瞬时的相对流量变化量,所说的调节器根据这些瞬时的检测到的变化量去控制所说的设定装置。
2.根据权利要求1的方法,其特征在于,对应于瞬时相对流量变化的检测器信号被传递到热交换器导出侧的热自来水温度检测器中,这样,随着增大了的热自来水的流量,一个温度检测器的信号将传给调节器,该信号对应于低于已被测出温度的较低温度。
3.根据权利要求1或权利要求2的方法,其特征在于,对热交换器初级侧的水温也进行检测,这个水温也用来控制所说的调节器及所说的设定装置。
4.根据权利要求1-4中任一条的方法,其特征在于,也对热交换器初级侧的压差进行检测,这个压差也用来控制所说的调节器及所说的设定装置。
5.一种热自来水温度控制装置,其中安装的热交换器用于把热能从初级管路(2,3)传递到热自来水管路(7,8,9),初级管路(2,3)装有流量调节设定装置(4),热自来水管路(7,8,9)作为次级管路,装有温度检测器(6,6'),检测器(6,6')通过调节器(5,5')控制着所说的设定装置(4),以保持热自来水的温度恒定,其特征在于,流量检测器(12)装在热自来水的次级管路(7)中,所说的流量检测器被用于检测瞬时的相对流量变化,并由此控制所说的调节器(5,5');并且其中调节器(5,5')还受到由所说的温度检测器(6,6')检测到的温度变化量的控制,温度检测器(6,6')装设在热交换器(1)导出侧的次级管路中。
6.根据权利要求5所规定的控制装置,其特征在于,所说的流量检测器(12)与所说的温度检测器(6')相联接。
7.根据权利要求5或权利要求6所规定的控制装置,其特征在于,还有的温度检测器(13)装设在热交换器(1)的初级管路的导入管线(2)之中,所说的还有的温度检测器(13)也被用来控制所说的调节器(5,5')。
8.根据权利要求5-7中任一条所规定的控制装置,其特征在于,压差检测器(14)装设在初级管路中的供水(前向)管线2与回水管线3之间,所说的压差检测器(14)也被用来控制所说的调节器(5,5')。
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