專利名稱：一種供熱與供冷水循環的能量控制系統與控制方法
技術領域：
本發明屬于供熱與供冷技術領域，特別涉及一種多用戶其末端裝置有或無調節功能的供熱及供冷系統及其相應的水泵系統的控制系統。
背景技術：
目前建筑(包括住宅建筑、商用建筑等)的供熱系統多為以熱水為傳熱介質的系統，用戶末端以散熱器、輻射板(多為地板)和風機盤管為主，在用戶的熱入口處有相應的水泵系統，其中還有部分采用混水。對于末端裝置為散熱器的供熱系統，從鍋爐房出來的熱水供給多棟建筑，通過管道流經每棟建筑用戶入口處的水泵，經過水泵的加壓送入每戶末端對建筑進行供熱。這種供暖方式的末端(散熱器本身)一般沒有自動調節裝置，即不能根據建筑負荷的變化來調整供水溫度和供水量；而在鍋爐房和熱力入口的水泵處可對系統進行相應的調節，目前普遍采用的是根據經驗的人工調節，它可分為集中調節和局部調節。集中調節即調節從鍋爐房出來的供水溫度或供水量，這種調節方式不能同時保證建筑內不同用戶的需求；局部調節為在用戶熱入口處對水溫和水量的調節，目前一般采用調節閥門的方式，這種調節方式由于節流損失使得循環水泵能源浪費嚴重。這種調節方式會產生以下三個方面問題1.室內的熱舒適性較差，主要表現為建筑內各用戶的整體過熱或過冷；2.熱能浪費嚴重；3.循環水泵能源浪費嚴重；對于末端設備為地板的供熱系統，在用戶入口處多有混水泵或熱力站，從鍋爐房出來高溫水經過混水泵與回水混合或通過換熱器變成低溫水，低溫水在水泵的作用下進入到用戶末端對室內進行供熱。這種采暖方式的調節方法目前主要也是根據經驗的人工調節，與散熱器系統的調節方式大體相同，所產生的問題同樣有上述三點。對于末端設備為風機盤管的系統，冬季供熱，夏季供冷。在供熱的過程中，熱源是鍋爐，鍋爐中產生的熱水經過管道流入分水器，再經水泵送入用戶末端；在供冷的過程中， 冷源為冷水機組，從冷水機組出來的冷凍水經過管道進入分水器，再經水泵流入用戶末端。 對于風機盤管系統的調節方式主要分為風機盤管中的水量調節和風量調節。這種調節方式主要依靠閥門調節來完成，雖然在一定的程度上解決了室內舒適性的問題和熱能浪費的問題，但是由于閥門節流造成的損失目前仍未得到解決。另一方面，雖然風機盤管系統在用戶末端有自動控制裝置，但是由于水泵控制方面的問題，使得閥門調節失效，效果甚微。經過上述的分析可知，目前的供暖系統存在著很大的問題，除了室內的熱舒適性問題亟待解決外，熱能浪費和水泵循環產生的能源浪費仍非常嚴重。由于存在以上這些問題造成了能源利用的極大的浪費。供暖是我國能源消耗的重要方面，我國建筑能耗占全國總能耗的37%，截止到2010年，我國城鎮既有建筑面積達200億平方米，每年需供熱的費用大致為7000億元。隨著我國建筑事業的發展，供暖面積還將有大比例的提高；同時，隨著世界的能源危機和環保問題日益嚴重，人們在努力尋找新的供暖節能方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種水循環的能量控制系統及控制方法，可以有效的調節室內的熱舒適性，避免建筑室內的過熱或過冷現象；同時解決能量熱能的浪費和循環水泵能源浪費的嚴重問題。實現本發明技術方案的水循環的能量控制系統，包括熱源的供回水管路、水泵、變頻器VFD、流量計、電動調節閥、壓差傳感器、溫度傳感器，用戶末端以及能監控水泵性能、啟動/關閉水泵和調節水泵頻率的相關控制邏輯的控制器。本發明的供熱與供冷水循環的能量控制系統結構是，在供水管路上安有電動調節閥、電動調節閥的后端為分支管路，該分支管路至少為一支，在每個支分支管路上依次分別裝有手動調節閥，循環水泵，電動調節閥；在每個分支管路上的循環水泵分別設置有壓差傳感器，循環水泵變頻器分別與分支管路上的循環水泵相接，壓差傳感器和變頻器同與水泵流量計相連接；在分支管路末端回合成同一管路與用戶末端相連，用戶末端的后端與回水管路相接；在連接用戶末端的供水管與回水管處分別設有溫度傳感器，在用戶末端的前后兩端設置壓差傳感器；在用戶末端的回水管路上設有手動調節閥；水泵流量計、溫度傳感器和壓差傳感器與控制器相連接。水泵流量計根據壓差傳感器和水泵變頻器提供的水泵壓差、轉速和功率得到水泵的流量，控制器則根據水泵流量計，溫度傳感器和壓差傳感器所提供的系統實時運行參數和控制邏輯來調節閥門的開度和水泵的轉速，以實現對系統的運行進行優化。本發明為常規循環控制系統時，可為多臺水泵并聯，將每個分支管路上的壓差傳感器和水泵流量計替換為傳統的流量計，再將傳統的流量計直接與控制器相連，達到監測水泵流量的目的。本發明的供熱與供冷水循環能量控制系統其控制方法包括循環水系統控制和混水系統控制，其各自控制方法如下循環水系統控制從熱源出來的熱水通過供水管經過調節閥門進入到循環水泵中，經循環水泵送入用戶末端，回水從用戶末端出來后經過回水管流回熱源。當外網壓差大于內網壓差所需要的值時，控制器則通過調節電動閥來消耗多余的壓差，此時無需開啟循環水泵，就能滿足用戶末端的需要；當外網壓差小于內網壓差所需要的值時，則電動閥全部開啟，控制器根據水泵流量計、溫度傳感器和壓差傳感器輸入值對系統運行進行優化。混水系統控制混水系統一般用于地熱采暖等低溫供暖的系統中。與循環水系統控制不同的是，從用戶末端出來的回水一部分經過混水泵流向供水管，與從外網供水管進入的高溫水混合后送入用戶末端，一部分則直接通過回水管回到熱源。但當回水的壓力大于供水的壓力，則無需開啟混水泵。混水泵轉速和流量的變化可以通過控制器對變頻器的控制來完成，即通過控制混水流量，進而控制系統的混水比，從而改變系統供給用戶的供水溫度，實現了系統運行過程中的質調節。系統整體控制過程在系統運行過程中，控制器根據溫度傳感器提供的供、回水溫度，以及水泵流量計提供的水泵流量等系統運行參數來控制調節循環水泵和混水泵的工作頻率。當系統循環水量大于設定的臨界值時，則系統采用量調節的方式，此時調節循環水泵的頻率；當系統的循環水量小于設定的臨界值時，則系統采用質調節的方法，在帶有混水的系統中應調節混水泵的頻率。當循環水泵為雙泵系統時，在水泵的運轉速率小于水泵的最小轉速時，則關閉其中的一臺水泵，同時關閉相應的閥門。本控制系統既適用于沒有混水裝置的水循環系統，也適用于有混水裝置的水循環系統。其用戶的末端可為以下幾種1.末端沒有調節裝置的散熱器供熱系統及熱交換系統；2.末端有調節裝置的散熱器供熱系統及熱交換系統；3.末端沒有調節裝置的地板輻射采暖系統及熱交換系統；4.末端有調節裝置的地板輻射采暖系統及熱交換系統；5.末端有調節裝置的風機盤管空調系統及熱交換系統；6.其它類似于上述系統的各種供熱、制冷系統及民用和工業的熱能系統；本發明有益的效果是(1)可以很好的控制室內溫度，提高室內舒適性，避免了建筑室內整體過冷或過熱的現象；(2)能使得熱能浪費減少30% ；(3)可使得循環水泵的能源浪費降低70% -90% ；(4)在控制室內溫度的同時不需要在室內安裝溫度傳感裝置；經計算，本發明的控制系統整體可達到大約30%的節能效果，每年可節能高達 2000億元，經濟效益顯著。
圖1為本發明水循環控制系統示意2為本發明帶有混水裝置的水循環控制系統示意3為本發明常規循環控制系統的示意4為本發明帶有混水裝置的常規循環控制系統的示意圖
具體實施例方式實施例1 雙泵系統的循環控制循環水控制系統如附圖1所示，從熱源出來的熱水通過供水管經過電動調節閥2后、分為并聯的兩個分支管路，在分支管路上依次分別裝有手動調節閥6或7 (這兩個閥門可以與電動調節閥 14或15互換，也可以直接換成電動調節閥)、循環水泵10或11、電動調節閥14或15。在分支管路的循環水泵10或11上設置壓差傳感器8或9，用來測量循環水泵提供的壓差。在循環水泵10、11上設置循環水泵變頻器12，此變頻器一方面可以將水泵的轉速、功率和頻率等參數傳輸至水泵流量計13，另一方面可以根據控制器1的輸出命令改變水泵的轉速和頻率；壓差傳感器8、9和變頻器12同與水泵流量計13相接，水泵流量計的作用是將輸入的參數(水泵轉速、水泵功率和水泵提供的壓差)進行計算處理轉變成水泵的流量值，傳輸到控制器1中。在分支管路回合成同一管路后將熱水送入用戶末端，回水從用戶末端出來后經過回水管流回熱源。在連接用戶末端的供水管與回水管處分別設有溫度傳感器16、17，用來測量系統的供回水溫度；在用戶末端的兩端設有壓差傳感器18，用來測量用戶的實時壓差。在用戶末端的回水管路上設有手動調節閥19(該閥門可以與電動調節閥2互換，也可直接換為電動調節閥)。水泵流量計13根據壓差傳感器8、9和水泵變頻器12提供的水泵壓差、轉速和功率得到水泵的流量，控制器1則根據水泵流量計13，溫度傳感器16、17和壓差傳感器18所提供的系統實時運行參數和控制邏輯來調節閥門的開度和水泵的轉速，以實現對系統的運行進行優化。在此循環水系統控制中，當外網壓差大于內網壓差所需要的值時，則通過調節電動閥2來消耗多余的壓差，此時無需開啟循環水泵，就能滿足用戶末端的需要；當外網壓差小于內網壓差所需要的值時，則電動閥門2全部開啟。此系統中，循環水泵10、11既可以是傳統的并聯水泵，一用一備，每臺的運行負荷都是100% ；也可以是雙泵系統，即兩臺水泵并聯共同運行，每臺的運行負荷是50%。當循環水泵為雙泵系統時，當水泵的運轉速率達到設計的最小轉速時，則關閉其中的一臺水泵， 同時關閉該水泵分支管路上相應的閥門14或15。實施例2 雙泵系統的循環控制循環水系統控制方法(1)控制原理根據比較系統中水循環提供的熱量Es和為了維持室溫在設定溫度下消耗的熱量E。，在不需測量室溫的情況下，保證室溫在其控制的范圍內。當提供的熱量Es 小于設定溫度下消耗的熱量E。，則判斷室內的實際溫度高于設定值，此時對于供熱系統應該減小系統的水流量；對于制冷系統，應該增大系統的水流量。(2)水循環提供的熱量Es分兩種情況分別計算該值第一種情況外網壓差可以提供系統水循環的全部動力或部分動力，此時Es = CpQ(T1-T2)①Es-水循環提供的熱量Cp-水的定壓比熱，J/ (kg · K)Q—循環泵水流量，kg/hT1-供水溫度，VT2-回水溫度，V第二種情況系統水循環的動力全部來源于水泵或獨立的水循環系統，此時水泵的流量和轉速成正比，Es = Αω (T1-T2)②A-常系數ω —水泵轉速，r/min(3)為維持室內溫度在設定值消耗的熱量Ε。Ec = B ( \+Τ2-2Τ3)③
Ec消耗的熱量設定值B—常系數T3-室內溫度設定值，V(4)控制邏輯第一種情況(水循環的全部或部分動力來自于外網):1)設定用戶的資用壓差為APci，用戶兩端的實際壓差為ΔΡ，2)當用戶兩端的實際壓差大于設定用戶的資用壓差時，即ΔΡ > Δ Pci，則檢測循環水泵10、11的開啟情況，當循環水泵關閉時，則減小電動閥2的開度，使其消耗掉多余的壓差；當循環水泵開啟時，則減小循環水泵的頻率直至水泵停止運行，進而再調節電動閥2，使其壓差滿足用戶需要；3)指定房間的設定溫度T3,4)由公式①，根據測得的水泵流量Q，供、回水溫度1\、T2，得到系統水循環提供的
熱量Es，5)由公式③，根據測得的供回水溫度1\、T2，和室內的設定溫度T3,得到為維持室內溫度在設定值消耗的熱量E。，6)當Es < Ec時，則室內的實際溫度高于設定溫度，對于供熱系統，減小循環水泵10、11的頻率；對于制冷系統，增大循環水泵10、11的頻率；7)當Es > Ec時，則室內的實際溫度低于設定溫度，對于供熱系統，增大循環水泵10、11的頻率；對于制冷系統，減小循環水泵10、11的頻率；本控制邏輯的功能在于無需對室內溫度進行測量，便可以維持室內溫度在設定范圍內。第二種情況(水循環的全部動力來源于水泵，此時水泵轉速ω與流量G成正比)1)設定用戶的資用壓差Δ Pci，用戶兩端的實際壓差為Δ P，2)當用戶兩端的實際壓差小于設定用戶的資用壓差時，即壓差ΔΡ < Δ Pci，檢測電動閥2的開啟情況，當電動閥2全部開啟時，則增大循環水泵的頻率；當電動閥2沒有全部開啟時，則將電動閥2全部開啟，之后再增大循環水泵的頻率；3)指定房間的設定溫度T3,4)由公式②，根據測得的水泵轉速ω，供、回水溫度T1J2，得到系統水循環提供的
熱量Es，5)由公式③，根據測得的供回水溫度1\、T2，和室內的設定溫度T3,得到為維持室內溫度在設定值消耗的熱量E。，6)當Es < Ec時，則室內的實際溫度高于設定溫度，對于供熱系統，減小循環水泵10、11的頻率；對于制冷系統，增大循環水泵10、11的頻率；
7)當Es > Ec時，則室內的實際溫度低于設定溫度，對于供熱系統，增大循環水泵10、11的頻率；對于制冷系統，減小循環水泵10、11的頻率；本控制邏輯的功能比較第一種情況，避免了對水泵流量的測量，只需知道水泵的轉速即可，但其前提是水泵的轉速和流量成正比。實施例3:帶有混水裝置的雙泵系統循環控制本實施例敘述的是有混水裝置的供熱及供冷水循環系統。與上述無混水裝置系統的不同之處是，在實施例1的量調節基礎之上設置有混水裝置，本系統在運行的過程中可以進行混水調節，即調節對用戶的供水溫度--質調節。所以在有混水裝置的系統中，本發明的控制系統可以實現對供熱及供冷系統進行質量-流量調節。混水控制系統混水控制系統一般用于地熱采暖等低溫供暖的系統中。其運行系統與循環水系統控制結構相似，所不同的是在循環水系統從熱源出來的供水管上，如附圖2中所示的A點和回水管的B點之間的管路，設置混水泵3、混水泵變頻器VFD5和電動調節閥4，使A點成為從熱源出來的高溫熱水和系統回水的混合點，B點為系統回水的分流點，即從用戶出來的回水在B點分流，一部分經過混水泵3流到A點，一部分直接通過回水管回到熱源中。當B點壓力大于A點壓力，則無需開啟混水泵3。混水泵3轉速和流量的變化可以通過控制器1對變頻器5的控制來完成。系統運行過程中，控制器1根據溫度傳感器16、17提供的供、回水溫度，13提供的水泵流量等系統運行參數來控制調節循環水泵10、11和混水泵3的工作頻率。當系統循環水量大于質調節和量調節的分界流量時，系統采用量調節的方式，此時調節循環水泵10、11 的頻率；當系統的循環水量小于質調節和量調節的分界流量時，系統采用質調節的方法，在帶有混水的系統中應調節混水泵3的頻率。實施例4:雙泵系統的循環控制混水控制系統的控制方法(1)控制原理根據比較系統中水循環提供的熱量Es和為了維持室溫在設定溫度下消耗的熱量E。，在不需測量室溫的情況下，保證室溫在其控制的范圍內。當提供的熱量Es小于設定溫度下消耗的熱量E。，則判斷室內的實際溫度高于設定值，此時對于供熱系統應該減小系統的水流量或降低水溫；對于制冷系統，應該增大系統的水流量或降低水溫。(2)水循環提供的熱量Es分兩種情況分別計算該值第一種情況外網壓差可以提供系統水循環的全部動力或部分動力，此時Es = CpQ(T1-T2)①第二種情況系統水循環的動力全部來源于水泵或獨立的水循環系統，此時水泵的流量和轉速成正比，Es = Αω (T1-T2)②
(3)為維持室內溫度在設定值消耗的熱量E。Ec = B(T^T2-ZT3)③(4)控制邏輯第一種情況(水循環的全部或部分動力來自于外網):1)設定用戶的資用壓差APci，用戶兩端的實際壓差為ΔΡ，2)當用戶兩端的實際壓差大于設定用戶的資用壓差時，S卩ΔΡ > APci，檢測循環水泵10、11的開啟情況，當循環水泵關閉時，則減小電動閥2的開度，使其消耗掉多余的壓差；當循環水泵開啟時，則減小循環水泵的頻率直至水泵停止運行，進而再調節電動閥2，使其壓差滿足用戶需要；3)指定房間的設定溫度T3,4)由公式①，根據測得的水泵流量Q，供、回水溫度1\、T2，得到系統水循環提供的
熱量Es，5)由公式③，根據測得的供回水溫度1\、T2，和室內的設定溫度T3,得到為維持室內溫度在設定值消耗的熱量E。，6)當Es < Ec時，則室內的實際溫度高于設定溫度，對于供熱系統，當水泵流量G大于質調節和量調節的分界流量時，則減小循環水泵10、11的頻率；當水泵流量G小于質調節和量調節的分界流量時，則增大混水泵3的頻率；對于制冷系統，當水泵流量G大于質調節和量調節的分界流量時，則增大循環水泵10、11的頻率；當水泵流量G小于質調節和量調節的分界流量時，則增大混水泵3的頻率；7)當Es > Ec時，則室內的實際溫度低于設定溫度，對于供熱系統，當水泵流量G大于質調節和量調節的分界流量時，則增大循環水泵10、11的頻率；當水泵流量G小于質調節和量調節的分界流量時，則減小混水泵3的頻率；對于制冷系統，當水泵流量G大于質調節和量調節的分界流量時，則減小循環水泵10、11的頻率；當水泵流量G小于質調節和量調節的分界流量時，則減小混水泵3的頻率。第二種情況(水循環的全部動力來源于水泵，此時水泵轉速ω與流量G成正比)1)設定用戶的資用壓差Δ Pci，用戶兩端的實際壓差為Δ P，2)當用戶兩端的實際壓差小于設定用戶的資用壓差時，S卩ΔΡ< APci時，檢測電動閥2的開啟情況，當電動閥2全部開啟時，則增大循環水泵的頻率；當電動閥2沒有全部開啟時，則將電動閥2全部開啟，之后再增大循環水泵的頻率；3)指定房間的設定溫度T3,4)由公式②，根據測得的水泵轉速ω，供、回水溫度I\、T2，得到系統水循環提供的
熱量Es，5)由公式③，根據測得的供回水溫度1\、T2，和室內的設定溫度T3,得到為維持室內溫度在設定值消耗的熱量E。，
頻率；
頻率；
頻率；
頻率；
6)當Es< Ec時，則室內的實際溫度高于設定溫度， 對于供熱系統
當水泵轉速ω大于質調節和量調節的分界流速ω。
當水泵轉速ω小于質調節和量調節的分界流速ωc 對于制冷系統
當水泵轉速ω大于質調節和量調節的分界流速ω。
當水泵轉速ω小于質調節和量調節的分界流速ωc
7)當Es> Ec時，則室內的實際溫度低于設定溫度， 對于供熱系統
當水泵轉速ω大于質調節和量調節的分界流速ω。
當水泵轉速ω小于質調節和量調節的分界流速ωc 對于制冷系統
當水泵轉速ω大于質調節和量調節的分界流速ω。
時，則減小循環水泵10、11的時，則增大混水泵3的頻率； 時，則增大循環水泵10、11的時，則增大混水泵3的頻率；
時，則增大循環水泵10、11的時，則減小混水泵3的頻率； 時，則減小循環水泵10、11的
當水泵轉速ω小于質調節和量調節的分界流速Coci時，則減小混水泵3的頻率； 該系統與無混水裝置的水循環系統相比，增加了質調節部分，即可以使得系統在運行的過程中可以根據實際負荷的變化進行質量-流量調節。這樣既可以使得調節效果更好，同時節省了能量。實施例5:常規系統的循環控制常規系統中，可以為多臺水泵并聯，同時使用常規的流量計代替水泵流量計，其控制過程與雙泵系統的控制過程類似。系統圖見圖3和圖4。與雙泵系統的不同之處在于，常規系統中使用傳統的流量計21直接測量系統中的循環水量，從而省去了雙泵系統中的壓差傳感器8、9，和水泵流量計13。流量信號直接通過流量計傳輸到控制器1中。其對應的系統同樣分為有混水裝置的系統和無混水裝置的系統，其控制原理和控制邏輯與上述雙泵系統相同。
權利要求
1.一種供熱與供冷水循環的能量控制系統，包括熱源的供回水管路、水泵、流量計、調節閥、溫度傳感器和用戶末端，其特征是在供水管路上安有電動調節閥、電動調節閥的后端為分支管路，該分支管路至少為一支，在每個支分支管路上依次分別裝有手動調節閥，循環水泵，電動調節閥；在每個分支管路上的循環水泵分別設置有壓差傳感器，循環水泵變頻器分別與分支管路上的循環水泵相接，壓差傳感器和變頻器同與水泵流量計相連接；在分支管路末端回合成同一管路與用戶末端相連，用戶末端的后端與回水管路相接；在連接用戶末端的供水管與回水管處分別設有溫度傳感器，在用戶末端的前后兩端設置壓差傳感器；在用戶末端的回水管路上設有手動調節閥；水泵流量計、溫度傳感器和壓差傳感器與控制器相連接。
2.根據權利要求1所述的控制系統，其特征是將每個分支管路上的壓差傳感器和水泵流量計替換為傳統的流量計，再將傳統的流量計直接與控制器相連，達到監測水泵流量的目的。
3.根據權利要求1或2所述的控制系統，其特征是所述的用戶的末端為以下幾種結構的其中之一1)末端沒有調節裝置的散熱器供熱系統及熱交換系統；2)末端有調節裝置的散熱器供熱系統及熱交換系統；3)末端沒有調節裝置的地板輻射采暖系統及熱交換系統；4)末端有調節裝置的地板輻射采暖系統及熱交換系統；5)末端有調節裝置的風機盤管空調系統及熱交換系統。
4.一種供熱與供冷水循環的能量控制系統的控制方法，其特征是其循環水系統控制從熱源出來的熱水通過供水管經過調節閥門進入到循環水泵中，經循環水泵送入用戶末端，回水從用戶末端出來后經過回水管流回熱源；當外網壓差大于內網壓差所需要的值時，控制器則通過調節電動閥來消耗多余的壓差，此時無需開啟循環水泵，就能滿足用戶末端的需要，當外網壓差小于內網壓差所需要的值時，則電動閥全部開啟，控制器根據水泵流量計、溫度傳感器和壓差傳感器輸入值對系統運行進行優化。
5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征是所述的控制器根據溫度傳感器提供的供、回水溫度，以及水泵流量計提供的水泵流量等系統運行參數來控制調節循環水泵的工作頻率；當系統循環水量大于設定的臨界值時，則系統采用量調節的方式，此時調節循環水泵的頻率；當系統的循環水量小于設定的臨界值時，則系統采用質調節的方法。
6.根據權利要求5所述的控制方法，其特征是所述的循環水泵是傳統的并聯水泵，一用一備，每臺的運行負荷都是100%;或者是雙泵系統，即兩臺水泵并聯共同運行，每臺的運行負荷是50% ；當循環水泵為雙泵系統時，當水泵的運轉速率達到設計的最小轉速時，則關閉其中的一臺水泵，同時關閉該水泵分支管路上相應的閥門。
7.根據權利要求4或5所述的控制方法，其特征是所述的循環水系統控制邏輯方法為a、第一種情況一水循環的全部或部分動力來自于外網1)設定用戶的資用壓差為ΔPci，用戶兩端的實際壓差為ΔP，2)當用戶兩端的實際壓差大于設定用戶的資用壓差時，即ΔΡ>APci,則檢測循環水泵10、11的開啟情況，當循環水泵關閉時，則減小電動閥2的開度，使其消耗掉多余的壓差； 當循環水泵開啟時，則減小循環水泵的頻率直至水泵停止運行，進而再調節電動閥2， 使其壓差滿足用戶需要；3)指定房間的設定溫度T3,4)由公式①Es= CpQ(T1-T2),根據測得的水泵流量Q，供、回水溫度1\、T2，得到系統水循環提供的熱量Es，5)由公式③E。=B ( \+Τ2-2Τ3)，根據測得的供回水溫度Ι\、Τ2，和室內的設定溫度T3,得到為維持室內溫度在設定值消耗的熱量Ε。，6)當Es< Ec時，則室內的實際溫度高于設定溫度， 對于供熱系統，減小循環水泵10、11的頻率；對于制冷系統，增大循環水泵10、11的頻率；7)當Es> Ec時，則室內的實際溫度低于設定溫度， 對于供熱系統，增大循環水泵10、11的頻率；對于制冷系統，減小循環水泵10、11的頻率；本控制邏輯的功能在于無需對室內溫度進行測量，便可以維持室內溫度在設定范圍內；b、第二種情況一水循環的全部動力來源于水泵，此時水泵轉速ω與流量G成正比1)設定用戶的資用壓差ΔPci，用戶兩端的實際壓差為ΔP，2)當用戶兩端的實際壓差小于設定用戶的資用壓差時，即壓差ΔΡ<APci，檢測電動閥2的開啟情況，當電動閥2全部開啟時，則增大循環水泵的頻率；當電動閥2沒有全部開啟時，則將電動閥2全部開啟，之后再增大循環水泵的頻率；3)指定房間的設定溫度T3,4)由公式②艮=Αω(T1-T2),根據測得的水泵轉速ω，供、回水溫度T1J2，得到系統水循環提供的熱量Es，5)由公式③E。=B ( \+Τ2-2Τ3)，根據測得的供回水溫度Ι\、Τ2，和室內的設定溫度T3,得到為維持室內溫度在設定值消耗的熱量Ε。，6)當Es< Ec時，則室內的實際溫度高于設定溫度， 對于供熱系統，減小循環水泵10、11的頻率；對于制冷系統，增大循環水泵10、11的頻率；7)當Es> Ec時，則室內的實際溫度低于設定溫度， 對于供熱系統，增大循環水泵10、11的頻率；對于制冷系統，減小循環水泵10、11的頻率；本控制邏輯的功能比較第一種情況，避免了對水泵流量的測量，只需知道水泵的轉速即可，但其前提是水泵的轉速和流量成正比。
8.根據權利要求1所述的供熱與供冷水循環的能量控制系統，其特征是在循環水系統從熱源出來的供水管上A點和回水管的B點之間的管路，設置混水泵3、混水泵變頻器 VFD 5和電動調節閥4，使A點成為從熱源出來的高溫熱水和系統回水的混合點，B點為系統回水的分流點，即從用戶出來的回水在B點分流，一部分經過混水泵3流到A點，一部分直接通過回水管回到熱源中；當B點壓力大于A點壓力，則無需開啟混水泵3 ；混水泵3轉速和流量的變化可以通過控制器1對變頻器5的控制來完成。
9.根據權利要求4所述的控制方法，其特征是在帶有混水的系統中的控制器1根據溫度傳感器16、17提供的供、回水溫度，13提供的水泵流量等系統運行參數來控制調節循環水泵10、11和混水泵3的工作頻率；當系統循環水量大于質調節和量調節的分界流量時， 系統采用量調節的方式，此時調節循環水泵10、11的頻率；當系統的循環水量小于質調節和量調節的分界流量時，系統采用質調節的方法，在帶有混水的系統中應調節混水泵3的頻率。
10.根據權利要求9所述的控制方法，其特征是所述的混水控制系統控制邏輯方法為a、第一種情況一水循環的全部或部分動力來自于外網1)設定用戶的資用壓差ΔPci，用戶兩端的實際壓差為ΔP，2)當用戶兩端的實際壓差大于設定用戶的資用壓差時，即ΔΡ>ΔPci,檢測循環水泵 IOUl的開啟情況，當循環水泵關閉時，則減小電動閥2的開度，使其消耗掉多余的壓差； 當循環水泵開啟時，則減小循環水泵的頻率直至水泵停止運行，進而再調節電動閥2， 使其壓差滿足用戶需要；3)指定房間的設定溫度T3,4)由公式①Es= CpQ(T1-T2),根據測得的水泵流量Q，供、回水溫度1\、T2，得到系統水循環提供的熱量Es，5)由公式③E。=B ( \+Τ2-2Τ3)，根據測得的供回水溫度Ι\、Τ2，和室內的設定溫度T3,得到為維持室內溫度在設定值消耗的熱量Ε。，6)當Es< Ec時，則室內的實際溫度高于設定溫度， 對于供熱系統，當水泵流量G大于質調節和量調節的分界流量時，則減小循環水泵10、11的頻率； 當水泵流量G小于質調節和量調節的分界流量時，則增大混水泵3的頻率； 對于制冷系統，當水泵流量G大于質調節和量調節的分界流量時，則增大循環水泵10、11的頻率； 當水泵流量G小于質調節和量調節的分界流量時，則增大混水泵3的頻率；7)當Es> Ec時，則室內的實際溫度低于設定溫度， 對于供熱系統，當水泵流量G大于質調節和量調節的分界流量時，則增大循環水泵10、11的頻率； 當水泵流量G小于質調節和量調節的分界流量時，則減小混水泵3的頻率； 對于制冷系統，當水泵流量G大于質調節和量調節的分界流量時，則減小循環水泵10、11的頻率； 當水泵流量G小于質調節和量調節的分界流量時，則減小混水泵3的頻率；b、第二種情況一水循環的全部動力來源于水泵，此時水泵轉速ω與流量G成正比1)設定用戶的資用壓差ΔPci，用戶兩端的實際壓差為ΔP，2)當用戶兩端的實際壓差小于設定用戶的資用壓差時，即ΔΡ<APci時，檢測電動閥2的開啟情況，當電動閥2全部開啟時，則增大循環水泵的頻率；當電動閥2沒有全部開啟時，則將電動閥2全部開啟，之后再增大循環水泵的頻率；3)指定房間的設定溫度T3,4)由公式②艮=Αω(T1-T2),根據測得的水泵轉速ω，供、回水溫度T1J2，得到系統水循環提供的熱量Es，5)由公式③E。=B ( \+Τ2-2Τ3)，根據測得的供回水溫度Ι\、Τ2，和室內的設定溫度T3,得到為維持室內溫度在設定值消耗的熱量Ε。，6)當Es< Ec時，則室內的實際溫度高于設定溫度， 對于供熱系統，當水泵轉速ω大于質調節和量調節的分界流速Coci時，則減小循環水泵10、11的頻率；當水泵轉速ω小于質調節和量調節的分界流速Coci時，則增大混水泵3的頻率； 對于制冷系統，當水泵轉速ω大于質調節和量調節的分界流速Coci時，則增大循環水泵10、11的頻率；當水泵轉速ω小于質調節和量調節的分界流速Coci時，則增大混水泵3的頻率；7)當Es> Ec時，則室內的實際溫度低于設定溫度， 對于供熱系統，當水泵轉速ω大于質調節和量調節的分界流速Coci時，則增大循環水泵10、11的頻率；當水泵轉速ω小于質調節和量調節的分界流速Coci時，則減小混水泵3的頻率； 對于制冷系統，當水泵轉速ω大于質調節和量調節的分界流速Coci時，則減小循環水泵10、11的頻率；當水泵轉速ω小于質調節和量調節的分界流速Coci時，則減小混水泵3的頻率。
全文摘要
一種供熱與供冷水循環的能量控制系統與控制方法，涉及一種多用戶其末端裝置有或無調節功能的供熱及供冷系統及其相應的水泵系統的控制。有效地解決了熱能浪費和水泵循環產生的能源浪費問題。本發明由熱源的供回水管路、水泵、變頻器VFD、流量計、電動調節閥、壓差傳感器、溫度傳感器，用戶末端以及能監控水泵性能、啟動/關閉水泵和調節水泵頻率的相關控制邏輯的控制器組成。本發明的實施可以很好的控制室內溫度，提高室內舒適性，避免了建筑室內整體過冷或過熱的現象；而且能使得熱能浪費減少30％；使得循環水泵的能源浪費降低70％--90％。
文檔編號F25B49/00GK102269444SQ20111013951
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者劉明生 申請人:哈爾濱工業大學