本實(shí)用新型涉及一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，北方城市居民冬季取暖普遍采用燃煤集中供暖方式，集中供暖質(zhì)量的好壞直接影響到居民的生活質(zhì)量，冬季室內(nèi)最佳溫度為22°-24°之間，溫度偏低使人感覺冷，不舒適，對于體弱者容易誘發(fā)感冒，溫度偏高會(huì)使室內(nèi)空氣過于燥熱，同樣感覺到不舒適，同時(shí)還會(huì)對能源造成極大的浪費(fèi)，增加廢氣及粉塵排放量，容易形成霧霾天氣，對空氣環(huán)境造成不必要的污染，由于供暖管網(wǎng)具有反應(yīng)溫度純滯后的特點(diǎn)，無法進(jìn)行精準(zhǔn)的室溫閉環(huán)負(fù)反饋式調(diào)節(jié)方案，目前通過控制循環(huán)水流量的方式調(diào)節(jié)供熱區(qū)域內(nèi)居民室內(nèi)溫度，通過預(yù)先調(diào)整閥門開度，使各支路基本達(dá)到設(shè)計(jì)流量的要求，基本上調(diào)整好的循環(huán)水流量是固定的，由于存在供暖季室外溫度不恒定（冬季最冷和最熱時(shí)相差20°左右）、循環(huán)水溫度及壓力不穩(wěn)定、管網(wǎng)內(nèi)阻力變化（如住戶暖氣閥門的開閉）及晝夜溫差等干擾因素的影響，室內(nèi)溫度也會(huì)或高或低，因采用人工操作控制閥門開度的方式，存在調(diào)控不及時(shí)、不準(zhǔn)確等人為因素，對供暖質(zhì)量及能源消耗造成一定影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，它具有自動(dòng)化程度高、溫度控制精準(zhǔn)、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：

一種集中供暖循環(huán)水熱能供給量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括用于計(jì)算供熱所需負(fù)荷量的熱能給定值模擬信號產(chǎn)生單元、用于產(chǎn)生循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)信號的PID調(diào)節(jié)器QC、用于計(jì)量循環(huán)水所釋放熱能的循環(huán)水熱能表Q和循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置；熱能給定值模擬信號產(chǎn)生單元包括室外環(huán)境溫度傳感器TT，室外環(huán)境溫度傳感器TT的輸出信號傳送至產(chǎn)生熱能給定值模擬信號的P調(diào)節(jié)器TC的給定值信號輸入端，P調(diào)節(jié)器TC的調(diào)節(jié)信號傳送至PID調(diào)節(jié)器QC的給定值輸入端；PID調(diào)節(jié)器QC的測量信號輸入端接受循環(huán)水熱能表Q的測量輸出信號，循環(huán)水熱能表Q的流量傳感器QF用于測量循環(huán)水流量，循環(huán)水熱能表Q的進(jìn)水溫度傳感器QT1用于測量循環(huán)水進(jìn)水溫度，循環(huán)水熱能表Q的回水溫度傳感器QT2用于測量循環(huán)水回水溫度；循環(huán)水熱能PID調(diào)節(jié)器QC的調(diào)節(jié)信號控制循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置。

本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)在于：

循環(huán)水熱能表Q的流量傳感器QF安裝于循環(huán)水進(jìn)水管道。

室外環(huán)境溫度傳感器TT為PT100鉑電阻一體化溫度變送器。

循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置為流量特性為直線型的調(diào)節(jié)閥QV。

技術(shù)原理：

冬季小區(qū)集中供暖的目的是使供暖用戶室內(nèi)達(dá)到適宜溫度，按照傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)理論，將室溫作為調(diào)節(jié)參數(shù)，循環(huán)水流量作為被調(diào)參數(shù)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)是不能滿足調(diào)節(jié)要求的，因?yàn)檎{(diào)節(jié)通道容量滯后（時(shí)間常數(shù)）太大，超過二十分鐘，當(dāng)調(diào)節(jié)器檢測出室溫偏離給定值時(shí)，發(fā)出循環(huán)水流量控制信號，去調(diào)節(jié)室溫，由于供暖管路較長及溫度反應(yīng)滯后等原因，該循環(huán)水調(diào)節(jié)量需要二十多分鐘（例如管網(wǎng)中段及末段）才能使室溫達(dá)到對應(yīng)值，但調(diào)節(jié)器在該段時(shí)間因偏差不能及時(shí)修正而一直在增大調(diào)節(jié)信號，直至調(diào)節(jié)信號處于極限狀態(tài)），這是集中供暖管網(wǎng)采用調(diào)平衡（固定各支路循環(huán)水流量）這種粗放式調(diào)節(jié)的原因。

從自控理論上分析，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用其實(shí)就是通過調(diào)節(jié)操縱變量來克服干擾量以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的過程，室溫保持給定（設(shè)定）值的條件是：室溫在給定值時(shí)，暖氣所散發(fā)的熱能與住戶室內(nèi)向室外由于溫差所釋放的熱能相平衡，住戶的房屋結(jié)構(gòu)及材質(zhì)以及室外空氣是不變的（熱傳導(dǎo)系數(shù)不變），因此，在一定室溫下，室內(nèi)向室外所釋放的熱能與室內(nèi)外溫差正相關(guān)，且基本為線性關(guān)系，因此，通過室外環(huán)境溫度傳感器TT對室外環(huán)境進(jìn)行測溫，并通過P調(diào)節(jié)器TC對室外溫度進(jìn)行一個(gè)比值運(yùn)算，只要比值系數(shù)選擇合適，基本可以模擬出在該室外環(huán)境溫度下，室內(nèi)溫度在給定值時(shí)所要向室外傳導(dǎo)的熱能（雖運(yùn)算出的不是熱能值，但是它是與熱能值有關(guān)的儀表信號量），通過熱能表計(jì)算出循環(huán)水向小區(qū)住戶所釋放的熱能，將調(diào)節(jié)參數(shù)由循環(huán)水流量改為循環(huán)水所釋放的熱能，克服了循環(huán)水溫度變化、壓力變化及供暖管路阻力變化帶來的干擾，使循環(huán)水向用戶室內(nèi)所供熱能抵消掉在給定室溫下室內(nèi)向室外所傳導(dǎo)的熱能，使二者之間達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，則可使室內(nèi)溫度保持在給定值。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

本實(shí)用新型根據(jù)室外環(huán)境溫度，將供暖住戶達(dá)到最佳溫度所需熱能定量的計(jì)算出來，并計(jì)算循環(huán)水所釋放的熱能，通過調(diào)節(jié)循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置將所需熱能通過控制循環(huán)水流量定量輸送至小區(qū)住戶，科學(xué)地避開了由于供暖管網(wǎng)室內(nèi)溫度反應(yīng)滯后時(shí)間較長，無法將室溫作為調(diào)節(jié)參數(shù)形成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)這一弊端，同時(shí)將調(diào)節(jié)參數(shù)由循環(huán)水流量改為循環(huán)水所釋放的熱能，克服了循環(huán)水溫度變化、壓力變化及供暖管路阻力變化帶來的干擾，以實(shí)現(xiàn)對室溫進(jìn)行精準(zhǔn)及時(shí)控制，具有自動(dòng)化程度高、溫度控制精準(zhǔn)、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的控制方框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

由圖1所示的實(shí)施例可知，本實(shí)施例包括用于計(jì)算供熱所需負(fù)荷量的熱能給定值模擬信號產(chǎn)生單元、用于產(chǎn)生循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)信號的PID調(diào)節(jié)器QC（型號XMPA-9000智能PID調(diào)節(jié)器）、用于計(jì)量循環(huán)水所釋放熱能的循環(huán)水熱能表Q（型號TY-2000F）和循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置；熱能給定值模擬信號產(chǎn)生單元包括室外環(huán)境溫度傳感器TT，室外環(huán)境溫度傳感器TT的輸出信號傳送至產(chǎn)生熱能給定值模擬信號的P調(diào)節(jié)器TC（可選用PID調(diào)節(jié)器只用其中的比例調(diào)節(jié)功能，型號XMPA-9000智能PID調(diào)節(jié)器）的給定值信號輸入端，P調(diào)節(jié)器TC的調(diào)節(jié)信號傳送至PID調(diào)節(jié)器QC的給定值輸入端；PID調(diào)節(jié)器QC的測量信號輸入端接受循環(huán)水熱能表Q的測量輸出信號，循環(huán)水熱能表Q的流量傳感器QF用于測量循環(huán)水流量，循環(huán)水熱能表Q的進(jìn)水溫度傳感器QT1用于測量循環(huán)水進(jìn)水溫度，循環(huán)水熱能表Q的回水溫度傳感器QT2用于測量循環(huán)水回水溫度；循環(huán)水熱能PID調(diào)節(jié)器QC的調(diào)節(jié)信號控制循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置。

循環(huán)水熱能表Q的流量傳感器QF安裝于循環(huán)水進(jìn)水管道。

室外環(huán)境溫度傳感器TT為PT100鉑電阻一體化溫度變送器。

循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置為流量特性為直線型的調(diào)節(jié)閥QV。

循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)裝置還可以為控制循環(huán)水動(dòng)力泵轉(zhuǎn)速的變頻器。

工作原理：

用于計(jì)算供熱所需負(fù)荷量的熱能給定值模擬信號產(chǎn)生單元通過室外環(huán)境溫度傳感器TT，將設(shè)定量程范圍為-20°～+15°的室外環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換成4mA～20mA電流信號，該信號通過P調(diào)節(jié)器TC的比例運(yùn)算計(jì)算出室內(nèi)溫度在給定值時(shí)所要向室外傳導(dǎo)的熱能，將該信號送至用于產(chǎn)生循環(huán)水熱能供給量調(diào)節(jié)信號的PID調(diào)節(jié)器QC的給定值輸入端作為PID調(diào)節(jié)器的給定信號，循環(huán)水熱能表Q對循環(huán)水輸出熱能進(jìn)行實(shí)時(shí)檢，將測量信號輸送至PID調(diào)節(jié)器QC的測量信號輸入端，PID調(diào)節(jié)器將二者的偏差值進(jìn)行PID運(yùn)算輸出4mA～20mA調(diào)節(jié)信號控制調(diào)節(jié)閥QV動(dòng)作，使循環(huán)水輸出熱能等于室內(nèi)溫度在給定值時(shí)所要向室外傳導(dǎo)的熱能，以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，使室溫保持在給定值，由于操縱變量由之前的流量參數(shù)調(diào)節(jié)改為熱能參數(shù)調(diào)節(jié)，克服了循環(huán)水溫度變化、壓力變化所帶來的干擾，調(diào)節(jié)精準(zhǔn)及時(shí)。