專利名稱：控制加熱系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制加熱系統(tǒng)的方法，更具體地說，涉及這樣一種用于控制 加熱系統(tǒng)的方法，該方法能夠根據(jù)各個房間的加熱需求調(diào)節(jié)加熱水的流量以均勻地加熱各 個房間。
背景技術(shù)：
通常，鍋爐系統(tǒng)包括用于將加熱水分配到將被加熱的各個房間的溫水分配器。溫 水分配器通過加熱水供應(yīng)管接收由鍋爐的熱交換器加熱的水，并將被加熱的水供應(yīng)到各個 房間。被供應(yīng)的水將熱能傳遞給各個房間，然后被冷卻，并被輸送到加熱水返回管。溫水分 配器包括用于調(diào)節(jié)供應(yīng)到各個房間的加熱水的流量的房間閥。房間閥根據(jù)控制方法而分為開/關(guān)型、恒定流量型以及按比例控制型。圖1是包括開/關(guān)閥和恒定流量閥的加熱系統(tǒng)的示意圖。開/關(guān)閥41被安裝在從熱源10供應(yīng)的加熱水在通過各個房間30后被返回的分 配器40處，以在房間溫度到達(dá)用戶設(shè)定的溫度時關(guān)掉閥41從而停止加熱水的供應(yīng)，以及在 房間溫度低于用戶設(shè)定的溫度時打開閥41以供應(yīng)加熱水。恒定流量閥21安裝在總體上供應(yīng)熱水的分配器20處，以在大于設(shè)定流量時防止 熱水從那里流過。當(dāng)來自單個熱源10的加熱水被供應(yīng)到多個房間30時，各個房間30的不 同管道長度導(dǎo)致達(dá)到各個房間30的設(shè)定溫度的到達(dá)時間不同。因此，為了解決不規(guī)則加熱 條件的問題，恒定流量閥21被安裝在連接到各個房間30的相應(yīng)管道上，以使得達(dá)到各個房 間30的設(shè)定溫度的到達(dá)時間一致。恒定流量閥21具有減少加熱管的整個長度、減少分配器的數(shù)量以及解決不規(guī)則 加熱相關(guān)的問題的優(yōu)點，因此，已經(jīng)被用于各種加熱系統(tǒng)。然而，由于恒定流量閥21的流量由建設(shè)公司根據(jù)恒定流量閥21的長度和直徑來 設(shè)置，一旦由建設(shè)公司一次設(shè)定的閥21的流量，對于用戶來說不可能隨意改變。因此，當(dāng)由 于重新改造或陽臺的擴(kuò)展等而改變加熱管的長度時，會再次出現(xiàn)加熱不規(guī)則。此外，除了管的長度之外，各個房間30需要的熱供應(yīng)量還由各個房間30的位置 (房間30是否具有很好的陽光照射)、各個房間30的隔熱情況、外部條件(例如，外部溫 度)等確定。結(jié)果，為了均勻加熱各個房間30，各個房間30需要的熱供應(yīng)量可互不相同。 然而，由于恒定流量閥21通過人工調(diào)節(jié)，因此，不可能根據(jù)房間30的實際狀態(tài)來調(diào)節(jié)閥21 的流量。因此，為了解決恒定流量閥41的問題，已經(jīng)開發(fā)了比例控制閥。圖2是具有比例控制閥的加熱系統(tǒng)的示意圖。比例控制閥42被安裝在分配器40a處(在所述分配器40a處，從熱源10供應(yīng)的 加熱水在通過各個房間30后返回)，以根據(jù)各個房間的設(shè)定溫度來調(diào)節(jié)加熱水的流量，從 而提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。標(biāo)號20a表示供應(yīng)加熱水的分配器。傳統(tǒng)的比例控制閥接收從流量傳感器反饋的流量數(shù)據(jù)，以調(diào)節(jié)閥的開口率，從而調(diào)節(jié)加熱水的供應(yīng)量。然而，由于加熱水中存在各種雜質(zhì)，流量傳感器會被污染。 此外，當(dāng)未使用流量傳感器時，如圖2中所示，使用比例-積分-微分(PID)控制 方法。溫度傳感器43測量返回的加熱水的溫度，測量出的回水的溫度被反饋到溫度傳感器 43。溫度傳感器43計算目標(biāo)溫度和當(dāng)前溫度之間的偏差，以與所述偏差成比例地提供控制 量，直到所述溫度達(dá)到目標(biāo)溫度。即，所述PID控制方法包括計算目標(biāo)溫度與當(dāng)前溫度之 間的偏差；與所述偏差成比例地調(diào)節(jié)閥42的開口率；測量回水的溫度的變化，以再調(diào)節(jié)閥 的開口率，其中，通過對閥42的開口率的重復(fù)調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)閥42的流量，直到溫度達(dá)到目標(biāo) 溫度。由于返回的加熱水的溫度是通過安裝在各個房間的管道之后的溫度，所述溫度成 為確定各個房間30需要的熱供應(yīng)量的最佳信息。然而，響應(yīng)特點是很慢，不足以均勻地控 制各個房間30的加熱。S卩，當(dāng)通過調(diào)節(jié)比例控制閥42的開口率來調(diào)節(jié)流量時，調(diào)節(jié)后的流量影響返回的 加熱水的溫度，這很耗時，因此，不可能即時確定調(diào)節(jié)后的流量是否合適。此外，由于通過閥 42分別獨立地控制房間30，所以，一個房間的流量的變化影響另一個房間，因此，由于響應(yīng) 慢的特點，基本上不可能有機(jī)地控制各個房間30的流量。因此，傳統(tǒng)的比例控制方法不能均勻地控制各個房間30的加熱，傳統(tǒng)的PID控制 方法增加了比例控制閥的操作次數(shù)，降低了閥的耐用性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題為了解決上述和/或其他問題，本發(fā)明的一方面在于提供一種用于控制加熱系統(tǒng) 的方法，即使當(dāng)各個房間需要的熱供應(yīng)量由于各個房間的外部條件而互不相同時，該方法 也能夠根據(jù)回水的溫度通過按比例地計算由各個房間需要的熱供應(yīng)量，有機(jī)地控制各個房 間的加熱以均勻地加熱各個房間并減少比例控制閥的操作次數(shù)。技術(shù)問題本發(fā)明的一方面提供一種用于控制加熱系統(tǒng)的方法，該方法通過調(diào)節(jié)安裝在加熱 水管上的多個房間閥的開口率來調(diào)節(jié)供應(yīng)到各個房間的加熱水的流量，其特征在于，測量 返回的加熱水的溫度，根據(jù)測量的回水的溫度來計算各個房間閥的開口率的比率，并根據(jù) 計算的開口率的比率調(diào)節(jié)各個房間閥的開口率，以按比例將熱量供應(yīng)到各個房間。在這種情況下，回水的溫度信息可以是到達(dá)預(yù)定溫度需要的到達(dá)時間，可通過到 達(dá)時間的比率，來確定各個房間閥的開口率的比率。此外，各個房間閥的開口率的比率可被設(shè)置為具有最長到達(dá)時間的房間閥的開 口率被設(shè)置為最大開口率，相對于最大開口率，將其他房間閥的開口率按比例設(shè)置為隨著 到達(dá)時間的減少而減少。此外，當(dāng)設(shè)置各個房間閥的開口率的比率時，根據(jù)開口率的比率來設(shè)置各個房間 閥的線性磁體的位置的目標(biāo)電壓，并改變線性磁體的位置以調(diào)節(jié)開口率，直到達(dá)到目標(biāo)電壓。有益效果根據(jù)本發(fā)明的控制加熱系統(tǒng)的方法，可基于反映各個房間的實際環(huán)境條件的回水的溫度來確定各個房間需要的熱供應(yīng)量，從而可調(diào)節(jié)供應(yīng)到各個房間的流量，以均勻地加 熱各個房間，并提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。


通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將會 變得更加清楚，其中圖1是包 括開/關(guān)閥和恒定流量閥的加熱系統(tǒng)的示意圖；圖2是包括比例控制閥的加熱系統(tǒng)的示意圖；圖3是采用根據(jù)本發(fā)明的控制方法的加熱系統(tǒng)的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的適用于加熱系統(tǒng)的每個房間閥的截面示圖；圖5是適用于圖4的線性磁體的示意圖；圖6是示出達(dá)到各個房間的回水的設(shè)定溫度的到達(dá)時間的曲線圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于控制加熱系統(tǒng)的方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施例。圖3是采用根據(jù)本發(fā)明的控制方法的加熱系統(tǒng)的框圖，圖4是根據(jù)本發(fā)明的示例 性實施例的適用于加熱系統(tǒng)的每個房間閥的截面示圖，圖5是適用于圖4的線性磁體的示 意圖。根據(jù)本發(fā)明的加熱系統(tǒng)的基本構(gòu)造與圖2中的基本構(gòu)造類似。即，如圖3所示，力口 熱系統(tǒng)包括回水溫度傳感器100，用于檢測通過各個房間的回水的溫度；各個房間閥300， 安裝在回水通過的加熱管上，以調(diào)節(jié)加熱水的流量；控制器200，用于接收由回水溫度傳感 器100檢測的溫度數(shù)據(jù)，以調(diào)節(jié)各個房間閥300的開口率。將參照圖4描述適用于本發(fā)明的房間閥300的例子。房間閥300包括通過交流電沿一個方向旋轉(zhuǎn)的電機(jī)(未示出)、偏心地連接到電機(jī) 的軸321的凸輪構(gòu)件322，以及閥部件345，所述閥部件345沿著凸輪構(gòu)件322的外圍的輪 廓線往復(fù)，以在電機(jī)軸321旋轉(zhuǎn)時調(diào)節(jié)加熱水流動路徑的開口率。凸輪接觸構(gòu)件331通過彈簧332彈性地支撐在凸輪構(gòu)件322的下表面上。凸輪接 觸構(gòu)件331插入上引導(dǎo)構(gòu)件333中，以在其垂直運動時由上引導(dǎo)構(gòu)件333引導(dǎo)。軸接觸構(gòu) 件334插入上引導(dǎo)構(gòu)件333的內(nèi)下部中。彈簧332的下端與軸接觸構(gòu)件334的上表面接觸， 軸接觸構(gòu)件334的凹進(jìn)的下表面的中心與軸341的上端接觸。軸341穿過結(jié)合到下引導(dǎo)構(gòu)件343的內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)鎖定構(gòu)件344的中心，其下端結(jié) 合到閥部件345。彈簧342裝配到軸341的外側(cè)，從而當(dāng)降低軸341時被按壓。閥部件345 打開和關(guān)閉形成在加熱水流動路徑的入口 351和出口 352之間的開口 353，其垂直位置根據(jù) 軸341而改變。同時，安裝線性磁體311，使得線性磁體311通過彈簧312被彈性地支撐，并且當(dāng)凸 輪構(gòu)件322旋轉(zhuǎn)時線性磁體311總是與凸輪構(gòu)件322的外表面接觸，線性磁體311的垂直 位置沿著凸輪構(gòu)件322的凸輪輪廓而改變。磁傳感器(未示出)和印刷電路板(未示出) 安裝在與線性磁體311相鄰的位置，以檢測當(dāng)線性磁體311的位置改變時而改變的磁通量，從而控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。這里，線性磁體是指表現(xiàn)出磁通量根據(jù)位移直線(線性)改變的磁體。下面，將描述線性磁體311和磁傳感器。在韓國專利注冊第660564號中公開了圖5中示出的線性磁體311。參照圖5，從矩形的左上角沿對角線方向以正弦形狀在線性磁體311上磁化出N極 和S極。通常，已知的是磁通量與距離的平方成反比。因此，對于一般的磁體，相對于位移 磁通量大小的變化具有二次函數(shù)曲線的非線性。另一方面，如圖5中所示，在適用于本發(fā)明的線性磁體311中，當(dāng)磁體沿著虛線所 示的對角線方向被磁化時，相對于位移N極的磁通量不具有線性，而當(dāng)磁體沿著實線所示 的對角線方向以正弦形狀被磁化時，相對于位移的磁通量表現(xiàn)出線性。磁傳感器檢測磁體311的區(qū)段0到12上的磁通量的變化，所述磁傳感器用于檢測 圖5中所示的線性磁體311的根據(jù)位置的變化磁通量的變化。線性磁體311的極表面與磁 傳感器隔開預(yù)定的距離d，并且線性磁體311沿著與極軸垂直并與極表面平行的方向移動。 在這種情況下，在區(qū)段1到12中，除了最外面的非線性區(qū)段外的所有區(qū)段，即，區(qū)段2到10， 可被采用為使用區(qū)段。用于測量線性磁體311的根據(jù)位置變化磁通量的變化的磁傳感器可以是作為檢 測磁場的方法而被廣泛使用的霍爾傳感器(可編程霍爾IC)。當(dāng)電流流向半導(dǎo)體(霍爾裝 置)的電極以施加磁通量時，霍爾傳感器的操作產(chǎn)生與電流方向和磁場方向垂直的電勢， 因此，可以根據(jù)所述電勢檢測線性磁體311的位置的變化。盡管已經(jīng)描述了使用非接觸型的線性磁體的方法，但是可提供使用可變電阻器和 可變電感的方法，而不是線性磁體和磁傳感器。當(dāng)使用可變電阻器時，預(yù)設(shè)依賴于閥部件345的開口率的可變電阻器的輸出電 壓，當(dāng)可變電阻器的接觸位置根據(jù)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)而改變時，可基于依賴于所述改變的輸出電 壓可檢測開口率。此外，當(dāng)使用可變電感時，預(yù)設(shè)依賴于閥部件345的開口率的可變電感器的輸出 電壓，當(dāng)線圈中的磁體的位置根據(jù)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)而改變時，可根據(jù)依賴于所述改變的輸出電 壓來檢測閥部件345的開口率。下面，將描述根據(jù)本發(fā)明的控制方法。圖6是示出達(dá)到各個房間的回水的設(shè)定溫度的到達(dá)時間的曲線圖，圖7是示出根 據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的控制加熱系統(tǒng)的方法的流程圖。當(dāng)開始加熱時，回水溫度傳感器100測量回水的溫度(S410)。各個房間需要的熱供應(yīng)量根據(jù)日光的照射、隔熱情況等而互不相同。此外，在加熱 水通過各個房間并且熱量散發(fā)出去之后測量回水的溫度。因此，回水的溫度是能夠確定各 個房間需要的熱供應(yīng)量的重要參考。當(dāng)測量了回水的溫度時，確定回水的溫度是否達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的溫度 Tset (S420)。這里，設(shè)定的溫度Tset是任意值，可以被設(shè)置為低于供應(yīng)的水的溫度Tsup的 一個合適的溫度。當(dāng)確定回水的溫度達(dá)到設(shè)定溫度Tset時，計算回水溫度達(dá)到設(shè)定溫度Tset的到達(dá)時間(S430)。例如，如圖6中的設(shè)定溫度到達(dá)時間的曲線圖，達(dá)到第三房間的設(shè)定溫度 Tset的到達(dá)時間是最快的時間tl，達(dá)到第一房間的設(shè)定溫度的到達(dá)時間是t2，達(dá)到第二房 間的設(shè)定溫度的到達(dá)時間是t3，達(dá)到起居室的設(shè)定溫度Tset的到達(dá)時間是最晚時間t4。
當(dāng)計算回水溫度達(dá)到設(shè)定溫度的到達(dá)時間時，計算各個房間閥300的開口率的比 率(S440)。將參照下面的表1描述上述過程表1
S卩，參照達(dá)到起居室的設(shè)定溫度Tset的到達(dá)時間(24分鐘為100% )(是測量的回 水的溫度當(dāng)中的最晚時間)，計算各個房間的到達(dá)時間的比率，即，計算上面描述的比率。這意味著起居室需要最大的熱供應(yīng)量，達(dá)到設(shè)定溫度的最快到達(dá)時間需要較少的 熱供應(yīng)量，達(dá)到設(shè)定溫度的最晚時間需要較大的熱供應(yīng)量。因此，根據(jù)測量的回水的溫度，計算達(dá)到設(shè)定溫度的到達(dá)時間的比率。由于計算的 達(dá)到設(shè)定溫度的到達(dá)時間的比率意味著各個房間需要的熱供應(yīng)量的比率，因此，所述比率 可以被定義為各個房間閥300的開口率的比率。最后，如上面表1中所描述的，安裝在起居室的加熱管上的房間閥300完全打開 (100% )，第一房間的房間閥300打開33%，第二房間的房間閥打開42%，第三房間的房間 閥 300 打開 25% (S450)。下面，將描述各個房間閥的開口率的調(diào)整過程。當(dāng)設(shè)置各個房間閥300的開口率時，控制器200使各個房間閥300的電機(jī)旋轉(zhuǎn)。控制器200具有預(yù)設(shè)了各個房間閥的開口率的變化和檢測到的電壓之間的關(guān)聯(lián) 性的程序。S卩，當(dāng)閥部件345最大程度地打開時，線性磁體311的位置處的電壓被設(shè)置為例如 4. 5V，當(dāng)閥部件345完全關(guān)閉時，線性磁體311的位置處的電壓被設(shè)置為例如0. 5V，其中，兩 者之間的值由于線性磁體311的線性而被表示為直線部分(即，提供了比例關(guān)系)。因此，控制器200根據(jù)比例關(guān)系設(shè)置閥部件345的開口率的目標(biāo)電壓，并旋轉(zhuǎn)電機(jī) 來移動閥部件345，從而調(diào)節(jié)開口率。在這種情況下，由于凸輪構(gòu)件322隨電機(jī)旋轉(zhuǎn)，所以線性磁體311沿著凸輪構(gòu)件 322的外圍的輪廓線升高。當(dāng)從磁傳感器產(chǎn)生的根據(jù)線性磁體的位置而變化的電勢到達(dá)目 標(biāo)電壓時，控制器確定開口率達(dá)到目標(biāo)開口率，從而停止電機(jī)的運行。因此，控制器可以考慮房間的管道長度以及影響房間的溫度需求的外部條件(日 光的照射，隔熱情況、外部溫度等)來設(shè)置各個房間閥300的開口率，從而均勻地加熱房間。如上所述，在設(shè)置了各個房間閥300的開口率的狀態(tài)下，用戶可調(diào)節(jié)房間控制器，以根據(jù)由房間控制器設(shè)定的溫度來加熱房間。即，當(dāng)房間溫度超過用戶設(shè)定的溫度時，將房 間閥300關(guān)閉從而停止加熱，當(dāng)溫度低于用戶設(shè)定的溫度時，將房間閥300打開與如上面描 述的設(shè)置的比率相應(yīng)的開口率，來重復(fù)加熱過程。根據(jù)上述方法，由于可僅通過一次操作來調(diào)節(jié)開口率，直到電壓達(dá)到通過房間閥 的線性磁體的位置設(shè)置的目標(biāo)電壓，因此，可以減少房間閥的操作次數(shù)，從而提高房間閥的 耐用性。盡管為了調(diào)節(jié)房間閥300的開口率已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的具有線性磁體311 的房間閥300的一些示例性實施例，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的 精神和范圍的情況下，可以對這些實施例作出各種改變，本發(fā) 明的范圍由權(quán)利要求及其等 同物限定。產(chǎn)業(yè)上的可利用性通過上面的描述可以看出，根據(jù)本發(fā)明的用于控制加熱系統(tǒng)的方法即使當(dāng)房間需 求的熱供應(yīng)量互不相同時也能夠均勻地加熱房間，并減少比例控制閥的操作次數(shù)。
權(quán)利要求
一種用于控制加熱系統(tǒng)的方法，該方法通過調(diào)節(jié)安裝在加熱水管道上的多個房間閥的開口率調(diào)節(jié)供應(yīng)到各個房間的加熱水的流量，其特征在于測量返回的加熱水的溫度，根據(jù)測量的回水的溫度計算各個房間閥的開口率的比率，并根據(jù)計算的開口率的比率調(diào)節(jié)各個房間閥的開口率，以按比例將熱量供應(yīng)到各個房間。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，回水的溫度信息是房間到達(dá)預(yù)定溫度需要的到達(dá) 時間，通過到達(dá)時間的比率，來確定各個房間閥的開口率的比率。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，各個房間閥的開口率的比率被設(shè)置為具有最長到 達(dá)時間的房間閥的開口率被設(shè)置為最大開口率，相對于最大開口率，將其他房間閥的開口 率按比例設(shè)置為隨著到達(dá)時間的減少而減少。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中，當(dāng)設(shè)置各個房間閥的開口率的比率 時，根據(jù)開口率的比率設(shè)置各個房間閥的線性磁體的位置的目標(biāo)電壓，并改變線性磁體的 位置以調(diào)節(jié)開口率，直到達(dá)到目標(biāo)電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于控制加熱系統(tǒng)的方法，即使當(dāng)各個房間需要的熱供應(yīng)量根據(jù)各個房間的外部條件而互不相同時，該方法也能夠通過根據(jù)回水的溫度按比例計算各個房間需要的熱供應(yīng)量，系統(tǒng)地控制各個房間的加熱，從而均勻地加熱各個房間。所述用于控制加熱系統(tǒng)的方法通過調(diào)節(jié)安裝在加熱水管道上的多個房間閥的開口率，來調(diào)節(jié)供應(yīng)到各個房間的加熱水的流量，其特征在于，測量回水的溫度，根據(jù)測量的回水的溫度計算各個房間閥的開口率的比率，以按比例地將熱量供應(yīng)到各個房間，并根據(jù)計算的開口率的比率調(diào)節(jié)各個房間閥的開口率。
文檔編號F24D19/10GK101889174SQ200880119253
公開日2010年11月17日 申請日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者金時煥 申請人:慶東網(wǎng)絡(luò)株式會社