專利名稱：直連混水供熱的建筑物熱力入口溫度控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直連混水供熱的建筑物熱力入口溫度控制器，它涉及供熱領域。
背景技術：
隨著能源危機的日益凸顯，節約能源已經成為各個行業普遍關注的問題。現在很 多城市的供熱企業都與氣象臺建立了聯系，以推行氣象節能技術，實行看天燒火，從氣象角 度來實現熱能源的節約，這樣可在降低成本的同時，減少污染排放，實現科學供暖。但這種 節能控制，只適用于熱源處的集中控制，屬于前饋調節。在同一個供熱區域里，通常具有不 同的散熱終端，需要不同的供回水溫度，因此每棟建筑物入口的供回水溫度都需要能夠根 據散熱終端的要求和室外氣象參數的變化，以及室內對供熱參數的需求進行調節；集中供 熱的對象中有相當大一部分為公共建筑，公共建筑的取暖只需在工作日的白天保證正常的 室內溫度，在晚間和節假日只需要保證值班溫度即可。現有的建筑物熱力入口控制器，不能根據使用地點和用戶末端的實際情況采用相 應的調節曲線對建筑物進行按需供熱，它們大多沒有專門針對公共建筑的工況辨識功能。
實用新型內容本實用新型的目的是為了解決供熱企業不能根據散熱終端的需熱量適時調整供 熱量的問題，提供了一種直連混水供熱的建筑物熱力入口溫度控制器。本實用新型包括微處理器、鍵盤、顯示器、數據存儲器、模擬輸入單元、模擬輸出單 元、數字輸出單元、室外溫度傳感器、外網供水溫度傳感器、外網回水溫度傳感器、混水溫度 傳感器、用戶回水溫度傳感器、混水泵變頻器和數據總線，鍵盤的信號輸出端連接微處理器的控制信號輸入端，微處理器的顯示信號輸出端 連接顯示器的顯示信號輸入端，微處理器和數據存儲器的輸入輸出端分別連接在數據總線 上，數據總線的模擬信號輸出端連接模擬輸出單元的模擬信號輸入端，數據總線的數字信 號輸出端連接數字輸出單元的數字信號輸入端，模擬輸出單元的轉速信號輸出端連接混水 泵變頻器的轉速信號輸入端，數字輸出單元的變頻器啟停信號輸出端連接混水泵變頻器的 啟停信號輸入端；模擬輸入單元的模擬信號輸出端連接數據總線的模擬信號輸入端，室外 溫度傳感器、外網供水溫度傳感器、外網回水溫度傳感器、混水溫度傳感器和用戶回水溫度 傳感器的溫度信號輸出端分別連接模擬輸入單元的一個溫度信號輸入端。本實用新型的優點是本實用新型通過設置多個溫度傳感器，將采暖建筑的實際工況實時反饋給微處理 器，微處理器在內部對各種數據進行處理后再將相應的控制信息傳送給混水泵變頻器，使 得室外溫度變化時，供熱系統能夠根據采暖熱負荷隨室外溫度的變化規律，對不同散熱終 端采暖用戶的供熱參數適時進行調整，始終保持供熱量與建筑物需熱量相一致，保證室內 溫度在不同室外溫度情況下相對穩定，實現按需供熱，確保供熱系統最大限度地節能運行，避免熱能浪費。
圖1是本實用新型的整體結構示意圖；圖2是實施方式二中對公共建筑供熱的工作流程圖；圖3是實施方式二中對公共建筑供熱的供回水溫度調節曲線的曲線圖；圖4是 本實用新型用于普通建筑物熱力入口處的安裝示意圖；圖5是本實用新型用于公共建筑物 熱力入口處的安裝示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結合圖1和圖4說明本實施方式，本實施方式包括微處理器 1、鍵盤2、顯示器3、數據存儲器4、模擬輸入單元5、模擬輸出單元6、數字輸出單元7、室外 溫度傳感器8、外網供水溫度傳感器9、外網回水溫度傳感器10、混水溫度傳感器11、用戶回 水溫度傳感器12、混水泵變頻器13和數據總線20，鍵盤2的信號輸出端連接微處理器1的控制信號輸入端，微處理器1的顯示信號 輸出端連接顯示器3的顯示信號輸入端，微處理器1和數據存儲器4的輸入輸出端分別連 接在數據總線20上，數據總線20的模擬信號輸出端連接模擬輸出單元6的模擬信號輸入 端，數據總線20的數字信號輸出端連接數字輸出單元7的數字信號輸入端，模擬輸出單元 6的轉速信號輸出端連接混水泵變頻器13的轉速信號輸入端，數字輸出單元7的變頻器啟 停信號輸出端連接混水泵變頻器13的啟停信號輸入端；模擬輸入單元5的模擬信號輸出端 連接數據總線20的模擬信號輸入端，室外溫度傳感器8、外網供水溫度傳感器9、外網回水 溫度傳感器10、混水溫度傳感器11和用戶回水溫度傳感器12的溫度信號輸出端分別連接 模擬輸入單元5的一個溫度信號輸入輸。微處理器1用來處理數據并存儲程序，使用前，由鍵盤2將預設的供回水溫度調節 曲線程序和初始的缺省值輸入到微處理器1中，微處理器1處理后的數據存儲在數據存儲 器4中，顯示器3設有兩路數碼管，第一路循環顯示散熱終端的室外溫度、外網供水溫度、 外網回水溫度、混水溫度和用戶回水溫度，經常顯示混水溫度；第二路數碼管顯示由溫度調 節曲線計算得到的混水設定溫度。顯示器3還可設置四個發光二極管分別用來顯示供熱狀 態、模擬調節信息、通訊狀態和報警信息。模擬輸入單元5用于將室外溫度傳感器8、外網供 水溫度傳感器9、外網回水溫度傳感器10、混水溫度傳感器11和用戶回水溫度傳感器12測 量得到的溫度模擬信號傳遞給微處理器1 ；模擬輸出單元6可設置兩路模擬輸出，其中一路 輸出用于控制混水泵變頻器13的轉速，另一路備用。數字輸出單元7輸出的數字信號，其 中一路用于控制混水泵變頻器13的啟停。圖4所示A為蝶閥，B為除污器，C為止回閥，D為混水泵，將微處理器1、鍵盤2、 顯示器3、數據存儲器4、模擬輸入單元5、模擬輸出單元6、數字輸出單元7和混水泵變頻器 13作為控制器F，實現對普通建筑物熱力入口處溫度的實時控制。
具體實施方式
二 下面結合圖2、圖3和圖5說明本實施方式，本實施方式與實施 方式一的不同之處在于它還包括電動蝶閥14，電動蝶閥14的開關信號輸入端連接數字輸 出單元7的蝶閥開關信號輸出端。其它組成及連接關系與實施方式一相同。本實施方式中數字輸出單元7設置有八路數字信號輸出，其中有一路用于控制電動蝶閥14的開閉，其它路數字信號輸出作為備用，可用于混水泵的失靈報警等。本實施方式通過在微處理器1內部預存儲兩條溫度調節曲線，能夠解決建筑物熱 力入口供回水溫度分棟可調節的問題。它能夠分別滿足普通建筑和公共建筑對供熱狀態的 不同需求，同時根據反饋的溫度測量值，來自動修改供水溫度，它解決了在特殊氣候下供熱 負荷曲線不適用的問題。并同時根據測量的溫度來控制混水泵變頻器13的運行狀態。它 通過一些可選的功能配置，可以滿足各種用戶的需求，解決了此類控制器價格較高的問題。工作原理如圖2所示本實施方式的工作流程如下首先，系統初始化；判別當前公共建筑 的工況是正常工況還是假期工況；如果是正常工況則按照正常工況的溫度調節曲線執行程 序，加載圖3中即正常工況下的供回水溫度調節曲線，反之則加載圖3中即假期工況下的供 回水溫度調節曲線；然后根據相應的供回水溫度曲線和室外溫度傳感器8的測量值計算混 水溫度設定值，然后由外網供水溫度傳感器9的測量值和計算出的混水溫度設定值計算出 二者之間的偏差，再對所述的偏差進行判斷，當偏差的絕對值小于設定值，表明外網供水溫 度滿足用戶要求，可直接供水，無混水必要，此時通過數字輸出單元7輸出控制信號，關閉 混水泵變頻器13，即將混水泵D關閉；當偏差的絕對值大于設定值，計算二者之間的偏差， 根據偏差進行PID調節；由數字輸出單元7輸出控制信號開啟混水泵變頻器13，再通過模 擬輸出單元6輸出模擬信號，通過對混水泵變頻器13的轉速控制來實現對混水泵的轉速調 節；同時，對外網回水溫度傳感器10反饋回的測量值也要進行相應的計算，計算混水溫度 設定值和外網回水溫度之間的偏差；并根據偏差結果的判斷，來控制電動蝶閥14的開啟與 關閉。為了避免頻繁開閉電動蝶閥14，并保證室內系統熱水的最小循環時間，電動蝶閥14 開啟并延時一段時間t后才可關閉蝶閥，具體執行程序如圖2所示。關于混水溫度設定值的計算，是通過室外溫度和供回水溫度調節曲線計算得到 的。供回水溫度調節曲線如圖3所示圖3中，C1為室外溫度測量值計算用上限設定值，人為設定，單位為。C ；C2為室外溫度測量值計算用下限設定值，人為設定，單位為。C ；Cj為室外溫度測量值計算用的平均值，單位為。C ； 為公共建筑正常工況下混水溫度測量值計算用下限設定值，人為設定，單位 為。C ；a2為公共建筑正常工況下混水溫度測量值計算用上限設定值，人為設定，單位 為。C ；as為公共建筑正常工況下混水溫度計算的設定值，單位為。C ；Id1為公共建筑正常工況下用戶回水溫度測量值計算用下限設定值，人為設定，單 位為。C ；b2為公共建筑正常工況下用戶回水溫度測量值計算用上限設定值，人為設定，單 位為。C ；bs為公共建筑正常工況下用戶回水溫度計算的設定值，單位為。C。B1 ‘為公共建筑假期工況下混水溫度測量值計算用下限設定值，人為設定，單位 為。C ；a2 ‘為公共建筑假期工況下混水溫度測量值計算用上限設定值，人為設定，單位為。C ；as'為公共建筑假期工況下混水溫度計算的設定值，單位為。C ；b/為公共建筑假期工況下室內回水溫度測量值計算用下限設定值，人工設定， 單位為。C ；b2'為公共建筑假期工況下室內回水溫度測量值計算用上限設定值，人工設定， 單位為。C ；bs'為公共建筑假期工況下室內回水溫度計算的設定值，單位為。C。
Q — Q Q1 ~ Q1根據T1TTl = T^IT1，得到公共建筑正常工況下混水溫度設定值
C2 C〗 Cj 6,
(a2-ax)(cj -C1)b7 -b, -b,
aS= \- + αχ ;根據」L = -一L，得到公共建筑正常工況下室內回水
\C2~C\)C2 ~C\ CJ ~ C1
溫度設定值~ 二( ,〗)( 。
(C2-C1)公共建筑假期工況下的混水溫度設定值as ’以及假期工況下室內回水溫度設定 值bs'的計算同理。圖5所示，它和普通建筑物熱力入口控制的區別在于，在熱網側回水管上安裝了 電動蝶閥14。這樣在節假日期間，可以通過控制電動蝶閥14的開啟與關閉，實現對采暖公 共建筑假期工況下的溫度控制。判斷用戶側供水溫度的設定值與熱網側回水溫度測量值 的偏差是否小于某一溫度，“是”則關閉外網回水，不再進行混水，使用戶側在混水泵D的工 作狀態下自循環。為防止室內采暖設備凍壞，對電動蝶閥14的關閉時間進行判斷，在關閉 時間超過τ小時(預設定的自循環時間安全值)后，使電動蝶閥14開啟。當用戶側供水 溫度的設定值與熱網側回水溫度測量值的偏差是否大于預設定的偏差值，則使電動蝶閥14 開啟，進入正常工作狀態。其余工況電動蝶閥14保持正常狀態不變。
具體實施方式
三本實施方式與實施方式一或二的不同之處在于它還包括RS232 接口模塊15和計算機16，計算機16的RS232接口通過RS232接口模塊15與所述數據總線 20相連接，用于微處理器1的程序調試。其它組成及連接關系與實施方式一或二相同。RS232接口模塊15用于近端通訊，實現計算機16與微處理器1之間的數據傳遞， 對預設的供回水溫度調節曲線程序進行調試。
具體實施方式
四本實施方式與實施方式三的不同之處在于它還包括RS485接口 模塊17，RS485接口模塊17的輸入輸出端與所述數據總線20連接。其它組成及連接關系 與實施方式三相同。RS485接口模塊17可用于數據遠程通訊用，通訊數據、通訊時間等參數在組態編 程中確定。
具體實施方式
五本實施方式與實施方式四的不同之處在于它還包括擴展模擬輸 入單元18，擴展模擬輸入單元18的模擬信號輸出端連接數據總線20的擴展模擬信號輸入 端。其它組成及連接關系與實施方式四相同。 擴展模擬輸入單元I8作為提供備用的模擬輸入信號端口，用于實現與其它外圍 設備之間的數據通訊。[0044]具體實施方式
六本實施方式與實施方式五的不同之處在于它還包括擴展單元19，擴展單元19的輸入輸出端與所述數據總線20連接。其它組成及連接關系與實施方式 五相同。擴展單元19作為備用，可隨時向上位機傳送每棟建筑物的供熱情況。本實用新型實現了對建筑物熱力入口的實時監測，并對主要溫度測點進行顯示， 使工作人員能夠及時了解供熱系統當前的運行狀態；可在系統中嵌入異常情況報警功能， 設備發生故障時，使得相關技術人員可以及時搶修更換設備，保證供熱系統正常運行；并能 夠在較短時間內根據室外溫度完成對混水溫度的控制，使得系統在保證用戶室內熱舒適的 情況下節能運行；同時根據用戶的回水溫度對供水調節曲線進行及時的修改，使得混水溫 度滿足實際運行工況的要求，并且避免回水溫度過高造成輸送能量的浪費。
權利要求一種直連混水供熱的建筑物熱力入口溫度控制器，其特征在于它包括微處理器(1)、鍵盤(2)、顯示器(3)、數據存儲器(4)、模擬輸入單元(5)、模擬輸出單元(6)、數字輸出單元(7)、室外溫度傳感器(8)、外網供水溫度傳感器(9)、外網回水溫度傳感器(10)、混水溫度傳感器(11)、用戶回水溫度傳感器(12)、混水泵變頻器(13)和數據總線(20)，鍵盤(2)的信號輸出端連接微處理器(1)的控制信號輸入端，微處理器(1)的顯示信號輸出端連接顯示器(3)的顯示信號輸入端，微處理器(1)和數據存儲器(4)的輸入輸出端分別連接在數據總線(20)上，數據總線(20)的模擬信號輸出端連接模擬輸出單元(6)的模擬信號輸入端，數據總線(20)的數字信號輸出端連接數字輸出單元(7)的數字信號輸入端，模擬輸出單元(6)的轉速信號輸出端連接混水泵變頻器(13)的轉速信號輸入端，數字輸出單元(7)的變頻器啟停信號輸出端連接混水泵變頻器(13)的啟停信號輸入端；模擬輸入單元(5)的模擬信號輸出端連接數據總線(20)的模擬信號輸入端，室外溫度傳感器(8)、外網供水溫度傳感器(9)、外網回水溫度傳感器(10)、混水溫度傳感器(11)和用戶回水溫度傳感器(12)的溫度信號輸出端分別連接模擬輸入單元(5)的一個溫度信號輸入端。
2.根據權利要求1所述的直連混水供熱的建筑物熱力入口溫度控制器，其特征在于 它還包括電動蝶閥(14)，電動蝶閥(14)的開關信號輸入端連接數字輸出單元(7)的蝶閥開 關信號輸出端。
3.根據權利要求1或2所述的直連混水供熱的建筑物熱力入口溫度控制器，其特征在 于它還包括RS232接口模塊(15)和計算機(16)，計算機(16)的RS232接口通過RS232接 口模塊(15)與所述數據總線(20)相連接，用于微處理器(1)的程序調試。
4.根據權利要求3所述的直連混水供熱的建筑物熱力入口溫度控制器，其特征在于 它還包括RS485接口模塊(17)，RS485接口模塊(17)的輸入輸出端與所述數據總線(20) 連接。
5.根據權利要求4所述的直連混水供熱的建筑物熱力入口溫度控制器，其特征在于 它還包括擴展模擬輸入單元(18)，擴展模擬輸入單元(18)的模擬信號輸出端連接數據總 線(20)的擴展模擬信號輸入端。
6.根據權利要求5所述的直連混水供熱的建筑物熱力入口溫度控制器，其特征在于 它還包括擴展單元(19)，擴展單元(19)的輸入輸出端與所述數據總線(20)連接。
專利摘要直連混水供熱的建筑物熱力入口溫度控制器，涉及供熱領域。它解決了供熱企業不能根據散熱終端的需熱量適時調整供熱量的問題。它的組成為微處理器與鍵盤和顯示器分別連接，微處理器和數據存儲器分別連接在數據總線上，數據總線的模擬信號輸出給模擬輸出單元，數據總線的數字信號輸出給數字輸出單元，模擬輸出單元的轉速信號用來控制混水泵變頻器的轉速，數字輸出單元用來控制混水泵變頻器的啟停；模擬輸入單元的模擬信號傳遞給數據總線，室外溫度傳感器、外網供水溫度傳感器、外網回水溫度傳感器、混水溫度傳感器和用戶回水溫度傳感器的溫度測量值分別傳遞給模擬輸入單元。本實用新型用于供熱企業對建筑物進行供熱的溫度控制。
文檔編號G05D23/19GK201562181SQ200920244518
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者劉立濤, 姜永成, 方修睦, 王日森, 王永平, 王素玉, 鄒俊杰, 韓懷成, 顧東明 申請人:哈爾濱工業大學;哈爾濱市東龍自動化技術有限責任公司