低碳環(huán)保智能輻射采暖控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能輻射采暖控制裝置，是結(jié)合機(jī)械、電子、控制技術(shù)為一體的機(jī)電一 體化設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 大空間建筑與普通建筑相比具有跨度大、層高大、門窗面積大及圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系 數(shù)大等特點(diǎn)。由于建筑內(nèi)溫度梯度大，煙囪效應(yīng)明顯，導(dǎo)致空氣分層嚴(yán)重，屋頂散熱量大二 若采用對(duì)流供暖，冷風(fēng)滲透會(huì)使耗熱量顯著增加。而輻射采暖是利用輻射傳^原理進(jìn)行 的一種供暖方式，直接加熱對(duì)象是室內(nèi)的人體及物體而不是空氣。研究表明采用輻射供 暖可在保證熱舒適度的前提下，使供暖室內(nèi)溫度較常規(guī)控制溫度降低 3到5°C。在節(jié)能方 面，輻射采暖在一定程度上避免了采用對(duì)流供暖方式的弱點(diǎn)；在環(huán)保方面，輻射采暖技術(shù)采 用的熱源是天然氣、液化石油氣等潔凈能源，燃燒后基本無(wú)有害物質(zhì)產(chǎn)生，不污染環(huán)境。
[0003] 大空間建筑采暖，除了燃?xì)庠O(shè)備、輻射板、負(fù)壓風(fēng)機(jī)等硬件設(shè)備，其智能的控制系 統(tǒng)對(duì)提高輻射采暖節(jié)能效果和舒適程度具有重要意義，控制系統(tǒng)是輻射采暖運(yùn)行的核心， 包括溫度傳感器、分區(qū)域控制、優(yōu)化的控制算法、多時(shí)段控制等，因此發(fā)明著重研究并說明 福射米暖控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于：結(jié)合燃?xì)廨椛洳膳夹g(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)一種新型的低 碳環(huán)保智能輻射采暖控制系統(tǒng)。該輻射采暖控制系統(tǒng)針對(duì)大空間建筑的智能采暖，直接加 熱對(duì)象為人或物體，可實(shí)現(xiàn)供暖區(qū)溫度集中采集、分區(qū)域采暖控制、控制模式多樣化、集散 式采暖控制等功能，由智能采暖控制器及采暖硬件設(shè)備構(gòu)成。
[0005] 本發(fā)明設(shè)計(jì)的智能輻射采暖控制系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)為核心，結(jié)合溫度傳感器、工 業(yè)觸摸屏、zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)單元、分區(qū)域控制單元、分時(shí)段控制單元、優(yōu)化的控制算法及輻 射采暖硬件設(shè)備等構(gòu)成，輻射采暖需在采暖區(qū)裝備進(jìn)氣軟管路、燃燒器、輻射管路及反射 板、風(fēng)機(jī)或真空泵、排氣管路及廢氣排放裝置等硬件設(shè)備。
[0006] 同時(shí)本發(fā)明從控制系統(tǒng)的抗干擾能力、轉(zhuǎn)換精度、操作方面等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常 大空間的采暖區(qū)域較多，各采暖區(qū)的供暖要求往往并不相同，而用戶常常要求集中控制。這 樣，輻射采暖控制系統(tǒng)需對(duì)供暖區(qū)溫度實(shí)行集中采集,利用一套控制系統(tǒng)，控制多個(gè)區(qū)域的 采暖運(yùn)行，所完成的控制器可以同時(shí)控制四個(gè)區(qū)域的采暖。在控制模式上多樣化，可以對(duì) 各供暖區(qū)按關(guān)閉、加熱、保溫、交替和多時(shí)段定時(shí)等狀態(tài)控制方式；多套輻射采暖控制系統(tǒng) 通過ZigBEE形成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)集散式的采暖控制，熵/?：,如溫度傳感器模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù) 字信號(hào)通過光電隔離電路引入CPU,同樣，輸出驅(qū)動(dòng)燃燒器和風(fēng)機(jī)的信號(hào)，也以光電隔離形 式輸出；轉(zhuǎn)換精度需要采用高精度的AD芯片，但為了降低成本，又能有較高的精度，采用了 AD7741同步電壓頻率轉(zhuǎn)換器（VFC)。當(dāng)芯片時(shí)鐘為5MHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間設(shè)定為1.82/^，可達(dá) 到I2位的轉(zhuǎn)換精度·由于采暖溫度采樣時(shí)間要求不高，因此，實(shí)際設(shè)定的采樣時(shí)間為 3 CN 104697038 A 說明書 2/2頁(yè) 200ms ;安裝在大空間的采暖區(qū)域的溫度傳感器，通常尚控制箱較遠(yuǎn)。兩線制成本明顯低于 三線制的傳感器。而AD590JH屬兩線恒流集成溫度傳感器，其輸出溫度值為。由于內(nèi)阻很 高，其輸出信號(hào)不受遠(yuǎn)距離傳輸?shù)挠绊憽?br>【附圖說明】
[0007] 圖1是本控制系統(tǒng)的原理框圖； 圖2是觸摸屏與HMI設(shè)計(jì)示意圖； 圖3是輻射采暖硬件系統(tǒng)框圖； _ 圖3中：31-進(jìn)氣軟管；32-燃燒器；33-反射板；34-輻射管；35-真空栗負(fù)壓機(jī)； 36-排氣裝置。
【具體實(shí)施方式】 _
[0008] 福射采暖是利用福射傳熱進(jìn)行的一種供暖方式。福射米暖控制系統(tǒng)是機(jī)電一體化 產(chǎn)品，涉及機(jī)械、電子、控制技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，需要各方面互相配合，下面對(duì)本發(fā)明 的【具體實(shí)施方式】予以介紹，對(duì)己有的技術(shù)不再贅述。
[0009] 對(duì)輻射采暖硬件的控制實(shí)施方式：首先進(jìn)行HMI參數(shù)設(shè)置，包括時(shí)間設(shè)置、采暖區(qū) 域狀態(tài)設(shè)置、加熱溫度和保溫溫度設(shè)置及各控制時(shí)間段設(shè)置等，然后根據(jù)采暖的設(shè)定控制 溫度進(jìn)行控制，當(dāng)采暖環(huán)境溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，先運(yùn)行負(fù)壓風(fēng)機(jī)，延時(shí)一段時(shí)間后，再運(yùn) 行燃燒器，當(dāng)環(huán)境溫度高于控制溫度與設(shè)定的控制回差溫度，先關(guān)閉燃燒器，延時(shí)一段時(shí)間 后再關(guān)閉負(fù)壓風(fēng)機(jī)。延時(shí)時(shí)間可由觸摸屏設(shè)定。控制算法采用PID調(diào)節(jié)。
[0010] 溫度控制算法實(shí)施方式：采用經(jīng)典的PID算法，設(shè)為設(shè)定值，&的為第A次的采 樣值，則偏差為 e^ = rn-m^§: (2) 通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試獲取合適的比例系數(shù)，積分系數(shù)和微分系數(shù)ft⑶，進(jìn)而通過式（3) 得到調(diào)整控制參數(shù)^(_。
[0011] wK(fr)= -?)]+-2es(fe-1) +es(jc- (3) 觸摸屏及HMI設(shè)計(jì)【具體實(shí)施方式】：觸摸屏選用工業(yè)串口屏,利用RS232實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與觸 摸屏的通信。僅以交替加熱狀態(tài)為例加以說明，共分四個(gè)區(qū)。其中顯示控制的加熱溫度、保 溫溫度、起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間，時(shí)間段內(nèi)以加熱溫度作為控制溫度，非時(shí)間段內(nèi)以保溫溫度 作為控制溫度，形成兩個(gè)時(shí)間段的交替控制。 4
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低碳環(huán)保智能輻射采暖控制系統(tǒng)，針對(duì)大空間建筑的智能采暖，直接加熱對(duì)象 為人或物體，可實(shí)現(xiàn)供暖區(qū)溫度集中采集、多區(qū)域采暖控制、控制模式多樣化、集散式采暖 控制等功能，由智能采暖控制器及采暖硬件設(shè)備構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述低碳環(huán)保智能輻射采暖智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述大空 間建筑的智能采暖利用輻射傳熱的供暖方式，直接加熱室內(nèi)的人與物體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述低碳環(huán)保智能輻射采暖控制系統(tǒng)，其特征在于，輻射采暖控制 系統(tǒng)可對(duì)采暖區(qū)溫度實(shí)行集中采集。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述低碳環(huán)保智能輻射采暖控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多區(qū)域采 暖控制可利用一套控制系統(tǒng)，控制多個(gè)區(qū)域的采暖運(yùn)行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述低碳環(huán)保智能輻射采暖控制系統(tǒng)，其特征在于，具有多樣化的 控制模式，可對(duì)各供暖區(qū)按關(guān)閉、加熱、保溫、交替和多時(shí)段定時(shí)等狀態(tài)控制方式。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述低碳環(huán)保智能輻射采暖控制系統(tǒng)，其特征在于，具有集散式采 暖控制功能。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低碳環(huán)保智能輻射采暖控制系統(tǒng)，其特征在于：該控制系統(tǒng)是針對(duì)大空間建筑的智能采暖，直接加熱對(duì)象為室內(nèi)的人體及物體，可實(shí)現(xiàn)供暖區(qū)溫度集中采集、多區(qū)域采暖控制、控制模式多樣化、集散式采暖控制等功能，同時(shí)采用觸摸屏與HMI設(shè)計(jì)，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，其由智能采暖控制器及采暖硬件設(shè)備構(gòu)成，該智能控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)換精度高、操作方便成本低，能有效提高輻射采暖節(jié)能效果及舒適程度。
【IPC分類】F24D19-10
【公開號(hào)】CN104697038
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310654899
【發(fā)明人】孫寶恒
【申請(qǐng)人】孫寶恒
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月9日