專利名稱：適應(yīng)于供熱環(huán)境的控制各房間室溫的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種各房間的室溫控制系統(tǒng)中的適應(yīng)于供熱環(huán)境的控制各房間室溫 的裝置及其方法，尤指一種適應(yīng)于供熱環(huán)境的控制各房間室溫的裝置，該裝置通過反映供 熱環(huán)境的變化以及由先前供熱所獲取的數(shù)據(jù)的變化到控制中，使溫度控制系統(tǒng)通過自身能 夠與供熱環(huán)境(熱源的發(fā)熱量、負(fù)載的大小、設(shè)定溫度與室溫之間的溫差)相適應(yīng)，并且通 過整合個(gè)體房間的需求來控制熱源(鍋爐)的發(fā)熱量維持在最低需求水平，從而減少不必 要的能源消耗。
背景技術(shù)：
通常，供熱裝置(是一種)為供熱系統(tǒng)等提供溫水的裝置，其燃燒例如氣體那樣的 燃料，利用燃燒所產(chǎn)生的燃燒熱加熱供熱水，使供熱水在屋內(nèi)地板等處設(shè)置的供熱管道中 循環(huán)流動，以加熱房間內(nèi)部，或者用供熱水供給熱水。采用這種加熱裝置使室內(nèi)溫度維持在用戶期望的設(shè)定溫度的控制方法，分為通 過測量內(nèi)部溫度開啟/關(guān)閉供熱裝置的方法，通過測量供熱管道內(nèi)的水溫開啟/關(guān)閉供熱 裝置的方法，以及按照用戶的設(shè)定而持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間并按照預(yù)先的設(shè)定停止運(yùn)行一段時(shí) 間的方法。在上述方法中，當(dāng)測量內(nèi)部溫度時(shí)控制供熱溫度的方法，是通過比較用戶所設(shè)定 的溫度與由連接在內(nèi)部控制器上的溫度傳感器所測出的內(nèi)部溫度開啟/關(guān)閉加熱裝置，該 方法的控制過程如圖1所示。圖1是示出了根據(jù)所述技術(shù)中供熱裝置的控制方法的內(nèi)部溫度的變化過程的示 意圖。首先，用戶利用設(shè)置在室內(nèi)的內(nèi)部溫度控制器設(shè)定期望的內(nèi)部溫度，其中設(shè)定的 內(nèi)部溫度為T_set，停止供熱溫度T_ofT與開始供熱溫度T_on設(shè)定為在高于和低于用戶設(shè) 定的室內(nèi)溫度T_set的預(yù)定范圍內(nèi)。停止供熱溫度T_off與開始供熱溫度T_on均是預(yù)先輸入到室內(nèi)溫度控制器的溫 度值，例如，當(dāng)用戶設(shè)定所期望的內(nèi)部溫度為25°C時(shí)，停止供熱溫度T_off可設(shè)定為26°C， 開始加熱溫度T_ofT可設(shè)定為24°C，即可獲得一高于和低于該設(shè)定溫度1°C的范圍。供熱系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，內(nèi)部溫度升高，其中該內(nèi)部溫度由連接在室溫控制器上的溫度 傳感器檢測。當(dāng)該溫度傳感器所檢測的內(nèi)部溫度達(dá)到設(shè)為26°C的停止加熱溫度T_off時(shí)， 用戶認(rèn)為期望的溫度已經(jīng)達(dá)到，并停止供熱裝置。在此情況下，雖然通過供熱裝置的停止，埋在地板內(nèi)供熱管道的熱傳遞也停止，但 由于儲存在地板中的熱量會繼續(xù)傳遞到室內(nèi)空氣中，因而內(nèi)部溫度在升高并超過設(shè)為26V 的停止供熱溫度T_off后(例如室內(nèi)溫度升高到27°C )才會下降。如上所述，當(dāng)內(nèi)部溫度 升高并超過停止供熱溫度T_ofT時(shí)，稱之為“過沖”。由于供熱裝置停止工作，內(nèi)部溫度下降，當(dāng)該內(nèi)部溫度達(dá)到設(shè)為24°C的開始供熱 溫度T_on時(shí)，供熱裝置又會被啟動。
在此情況下，雖然因供熱裝置停止工作內(nèi)部溫度下降，當(dāng)該內(nèi)部溫度下降至低于 所設(shè)定的開始供熱溫度T_0n時(shí)(例如室內(nèi)溫度下降到23°C )，內(nèi)部溫度會再次升高。當(dāng)室 內(nèi)溫度下降至低于所設(shè)定的開始加熱溫度T_on時(shí)，稱之為“下沖”。存在的問題在于，當(dāng)出現(xiàn)如上所述的“過沖”與“下沖”時(shí)，用戶設(shè)定為25°C的室內(nèi) 溫度，其上下變化范圍便會增大至23°C 27°C，這樣很難提供出令人滿意的環(huán)境。也就是說，由于所述技術(shù)中的內(nèi)部溫度控制方法均是在未考慮供熱環(huán)境變化的情 況下執(zhí)行控制，因此內(nèi)部溫度自設(shè)定溫度升高/降低的范圍大，并且即使是反復(fù)地控制，用 戶感覺到的溫度變化依舊相同，并不能解決所述問題。更進(jìn)一步而言，由于所述技術(shù)中的單 室控制系統(tǒng)僅僅是通過開啟/關(guān)閉閥門來控制內(nèi)部溫度，而不是控制熱源的發(fā)熱量，因此 存在溫度差異大、及相應(yīng)地能源被不必要的消耗的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的設(shè)計(jì)是為了克服以上問題，其目的在于提供一種適應(yīng)于供熱環(huán)境的控制 各房間室溫的裝置，該裝置利用閥控制器，通過將單室控制器設(shè)定的內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)變?yōu)樗?要的發(fā)熱量，并且通過整合內(nèi)部溫度，來控制鍋爐提供所需的發(fā)熱量。其中，單室控制器通 過比較來自閥控制器的鍋爐提供的發(fā)熱量與各個(gè)房間的發(fā)熱量，然后確定供熱環(huán)境的變 化，以此控制閥門的開啟/關(guān)閉，以使其自身能夠與供熱環(huán)境相適應(yīng)，還提供一種適應(yīng)于供 熱環(huán)境的控制各房間室溫的方法。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，一種適應(yīng)于供熱環(huán)境的控制各房間室溫的裝置，其 包括鍋爐，其用于產(chǎn)生熱，與供暖水進(jìn)行換熱，然后循環(huán)供熱水經(jīng)過每個(gè)熱負(fù)載；一根或 者多根供熱管道，其被設(shè)置于供熱位置；供熱控制閥，其為該供熱管道而提供，用于控制供 熱水在供熱管道內(nèi)循環(huán)或者停止流動；單室控制器，其能夠?yàn)槊恳环块g設(shè)置內(nèi)部溫度，并將 設(shè)定的內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)變?yōu)榛厮刂茰囟?，再輸出該回水控制溫度；閥控制器，其通過整合一個(gè) 或者多個(gè)單室控制器傳送的回水控制溫度，來控制鍋爐的發(fā)熱量，并向鍋爐輸出控制信號， 使單室控制器所需的回水控制溫度能夠保持在最高的回水控制溫度；和閥門致動單元，該 閥門致動單元根據(jù)閥控制器的控制信號來開啟或者關(guān)閉閥門。進(jìn)一步地，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，一種適應(yīng)于供熱環(huán)境的控制各房間室溫 度的方法，其包括通過單室控制器將用戶設(shè)定的內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣块g的回水控制溫度后，輸出各 房間的回水控制溫度；控制鍋爐的發(fā)熱量，以使閥控制器所獲取的各房間的回水控制溫度 能夠保持在最高控制溫度；以控制校準(zhǔn)常數(shù)乘一個(gè)數(shù)值，該數(shù)值由鍋爐的回水控制溫度減 去所要控制房間的回水控制溫度的差值、通過將設(shè)定的內(nèi)部溫度減去上述數(shù)值確定出用于 室內(nèi)溫度控制的目標(biāo)值；目前的內(nèi)部溫度低于單室控制器所預(yù)先設(shè)定的閥開啟溫度時(shí)，開 啟供熱控制閥進(jìn)行供熱，直到目前的內(nèi)部溫度高于預(yù)先設(shè)定的閥關(guān)閉的溫度；檢測以下這 兩種情況下溫度之間的差值，即在供熱過程中，當(dāng)每個(gè)房間的室內(nèi)溫度都高于閥開啟溫度 時(shí)，以及在停止供熱過程中的溫度，每個(gè)房間的室內(nèi)溫度均低于閥關(guān)閉溫度時(shí)的溫度；目前 的內(nèi)部溫度低于預(yù)先設(shè)定的閥開啟溫度時(shí)，在再次加熱之前，以用于控制的更新目標(biāo)值來 控制供熱閥的開啟/關(guān)閉，該更新目標(biāo)值是通過反映先前控制循環(huán)的回水控制溫度差而得 到的。
鍋爐的回水控制溫度，其設(shè)置為高于處在加熱過程中的各個(gè)房間的回水控制溫度 中的最高回水控制溫度。本發(fā)明的優(yōu)勢在于能夠獲得更有效的控制，這是由于通過降低反復(fù)出現(xiàn)的溫度 差，采用其自身能夠與供熱環(huán)境相適應(yīng)的供熱系統(tǒng)控制方法，以及通過降低不必要的能量 浪費(fèi)以節(jié)省能源，使對熱源不進(jìn)行控制的單室控制系統(tǒng)其相互之間能夠進(jìn)行對比。


圖1是示出了根據(jù)所述技術(shù)中加熱裝置的控制方法的室內(nèi)溫度的變化過程的示 意圖。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3是示出了根據(jù)所示為本發(fā)明的適應(yīng)于供暖供熱環(huán)境的控制各房間的室內(nèi)溫 度的控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作將結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2中，鍋爐10通過在燃燒室內(nèi)燃燒氣體或者油類以產(chǎn)生燃燒熱，與安裝在鍋爐 內(nèi)的換熱器中的供熱水進(jìn)行換熱，將供熱水經(jīng)由輸出管60供給到供熱管道單元20 :20a， 20b, 20c 20η，從而為每個(gè)房間供熱；供熱水流經(jīng)采暖水回流管70后溫度降低；通過與燃 燒熱的交換，再次將供熱水加熱至較高的溫度；然后將供熱水供給到供熱管道單元20，如 此反復(fù)循環(huán)。如氣體或者油類等燃料，將其在鍋爐10內(nèi)燃燒時(shí)，例如利用比例控制閥(圖未示 出)，產(chǎn)生燃燒內(nèi)燃機(jī)。由此，通過調(diào)節(jié)比例控制閥的開啟度，調(diào)節(jié)供應(yīng)到燃燒室的燃料量， 從而能夠?qū)﹀仩t10內(nèi)產(chǎn)生的發(fā)熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)。每個(gè)房間的供熱管道單元20可以由一根或者多根供熱管道組成。加熱控制閥Vl Vn設(shè)置在供熱管道的一側(cè)，用于開啟/關(guān)閉供熱管道，以循環(huán)或 停止供熱水流動。加熱控制閥Vl Vn在由閥控制器30控制的閥門致動單元40控制下開
啟/關(guān)閉。單室控制器50 :50a, 50b, 50c 50η中的每一個(gè)都具有使用戶能夠?yàn)楦鱾€(gè)房間 設(shè)定期望的內(nèi)部溫度的功能，并且每一個(gè)單室控制器都設(shè)置有內(nèi)部溫度檢測單元(圖未示 出)，通過檢測內(nèi)部的溫度，使內(nèi)部溫度控制在期望的水平。每個(gè)房間都設(shè)有一個(gè)單室控制 器50，但并不以此為限，對于面積較大的房間，可以設(shè)置多個(gè)單室控制器50。進(jìn)一步地，如 果需要，一個(gè)單室控制器50也可以用于控制多個(gè)房間。在利用閥門致動單元40控制加熱控制閥Vl Vn的開啟/關(guān)閉時(shí)，閥控制器30 通過整合自單室控制器50傳送過來的熱量信息，來控制鍋爐10的發(fā)熱量。當(dāng)內(nèi)部溫度被用戶設(shè)定時(shí)，單室控制器50將該設(shè)定的室內(nèi)溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殄仩t的回 水控制溫度，并將其傳送給閥控制器30，閥控制器30通過整合單室控制器所需的各房間的 回水控制溫度，相應(yīng)地控制控制鍋爐10的發(fā)熱量，其中，對于鍋爐10的發(fā)熱量的控制，應(yīng)使 其能夠?qū)⒏鞣块g的回水控制溫度保持在單室控制器50所設(shè)定的最高溫度。
當(dāng)鍋爐10處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、并且實(shí)際的鍋爐的回水控制溫度高于每個(gè)房間所需的 回水控制溫度時(shí)，通過反映出上述信息，加熱控制閥關(guān)閉，因此能夠防止前述的“過沖”情況 出現(xiàn)。通過控制鍋爐10所產(chǎn)生的發(fā)熱量，使其始終為用于維持用戶所設(shè)定的每個(gè)房間 的回水控制溫度而所需的熱量，從而能夠避免不必要的燃料浪費(fèi)。圖3所示為是示出了根據(jù)本發(fā)明適應(yīng)于供暖供熱環(huán)境的控制各房間的室內(nèi)溫度 控制的方法的流程圖。首先，當(dāng)用戶利用單室控制器50為每個(gè)房間設(shè)定期望的內(nèi)部溫度時(shí)，為了使內(nèi)部 溫度能夠保持在設(shè)定的溫度，單室控制器50計(jì)算出每個(gè)房間的回水控制溫度，并將計(jì)算結(jié) 果傳送到閥控制器30。閥控制器30整合單室控制器50傳送過來的每個(gè)房間的回水控制溫度，然后控制 供熱控制閥Vl Vn開啟/關(guān)閉，同時(shí)控制鍋爐10以使每個(gè)房間的回水控制溫度保持在最 高溫度(S2)。為了控制內(nèi)部溫度以能夠保持在用戶所設(shè)定的每個(gè)房間的內(nèi)部溫度，單室控制器 50的目標(biāo)值如下計(jì)算T (η)=設(shè)定的內(nèi)部溫度-Ks Δ t其中，T(η)為根據(jù)用戶設(shè)定的內(nèi)部溫度用于控制的新的目標(biāo)值，K為控制校準(zhǔn)常 數(shù)，At為鍋爐的回水控制溫度-所要控制房間的回水控制溫度。單室控制器50控制供熱控制閥Vl Vn的開啟/關(guān)閉，使得按照上述方法計(jì)算出 的用于控制的目標(biāo)值Τ(η)得以維持。單室控制器50確定目前的內(nèi)部溫度是否低于閥開啟溫度Temp_0N(S3)，若目前的 內(nèi)部溫度低于閥開啟溫度Temp_0N(S4)，然后打開相應(yīng)房間的供熱控制閥，開始供熱。隨后，確定目前的內(nèi)部溫度是否高于閥關(guān)閉溫度Temp_0FF (S5)，若目前的內(nèi)部溫 度高于閥開啟溫度Temp_0FF，相應(yīng)房間的加熱控制閥就會關(guān)閉，停止加熱(S6)。在完成以上所述的由開始供熱至停止供熱的一個(gè)循環(huán)后，開始供熱時(shí)“過沖”高于 所設(shè)定的溫度，“下沖”低于所設(shè)定的溫度；也就是說，計(jì)算出與所設(shè)定的溫度的差值(S7)， 確定目前的內(nèi)部溫度是否低于閥開啟溫度Temp_0N(S8)，若目前的內(nèi)部溫度低于閥開啟溫 度Temp_0N時(shí)，通過反映溫度差，更新鍋爐的用于控制的目標(biāo)值(S9)。S卩，用于控制的更新目標(biāo)值如下計(jì)算T (n) =T (η-1)) + 校正值其中T(n-l)為先前循環(huán)用于控制的目標(biāo)值。同時(shí)，在步驟S3中，在單室控制器50中執(zhí)行確定目前的內(nèi)部溫度是否低于閥開啟 溫度Temp_0N之后(S3)，若目前的內(nèi)部溫度高于閥開啟溫度Temp_0N，還要確定目前的內(nèi)部 溫度是否高于閥關(guān)閉溫度TempJFF(SlO)。若確定目前的內(nèi)部溫度不高于閥關(guān)閉溫度Temp_0FF，供熱水就會繼續(xù)向相應(yīng)的房 間供給，直到確定目前的內(nèi)部溫度高于閥關(guān)閉溫度Temp_0FF。之后，由于目前的內(nèi)部溫度高 于閥關(guān)閉溫度Temp_0FF，通過關(guān)閉供熱控制閥，供熱停止(Sll)，過程又回到步驟S3，確定 目前的內(nèi)部溫度是否低于閥開啟溫度Temp_0N。當(dāng)用戶設(shè)定的溫度改變時(shí)，優(yōu)選是改變以上所述的用于控制的目標(biāo)值，根據(jù)第一目標(biāo)值完成控制之后，考慮到上述過程中得到的“過沖”、“下沖”以及鍋爐的回水控制溫度 的差值發(fā)生改變，用于控制的第二目標(biāo)值被更新。進(jìn)一步地，在單室控制器所需的發(fā)熱量與控制鍋爐的發(fā)熱量的基礎(chǔ)上，通過改變 鍋爐的回水控制溫度，能夠控制鍋爐適于給房間加熱的發(fā)熱量。以上所述，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于單獨(dú)房間的室溫控制系統(tǒng)時(shí)，本發(fā)明不僅能夠使溫度 控制系統(tǒng)自身能夠與供熱環(huán)境適應(yīng)，而且還能避免能量浪費(fèi)。
權(quán)利要求
一種適應(yīng)于供熱環(huán)境的控制各房間室溫的裝置，其包括鍋爐，其用于產(chǎn)生燃燒熱，與供熱水進(jìn)行換熱，然后循環(huán)供熱水經(jīng)過每個(gè)熱負(fù)載；一根或者多根供熱管道，其被設(shè)置于供熱位置；供熱控制閥，其為該供熱管道而提供，用于控制供熱水在所述供熱管道內(nèi)循環(huán)或者停止流動；單室控制器，其能夠?yàn)槊總€(gè)房間設(shè)置內(nèi)部溫度，并將所設(shè)置的內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)變?yōu)榛厮刂茰囟龋佥敵鲈摶厮刂茰囟?；閥控制器，其通過整合一個(gè)或者多個(gè)所述單室控制器傳送的所述回水控制溫度，來控制所述鍋爐的發(fā)熱量，并向所述鍋爐輸出控制信號，使所述單室控制器所需的所述回水控制溫度能夠保持在最高的回水控制溫度；和閥門致動單元，該閥門致動單元根據(jù)所述閥控制器的控制信號來開啟或者關(guān)閉該閥門。
2.—種適應(yīng)于供熱環(huán)境的控制各房間室溫的方法，其包括通過單室控制器將用戶設(shè)定的內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)變?yōu)槊總€(gè)房間的回水控制溫度后，輸出每個(gè) 房間的回水控制溫度；控制鍋爐的發(fā)熱量，以使閥控制器所獲取的每個(gè)房間的回水控制溫度能夠保持在最高 控制溫度；以控制校準(zhǔn)常數(shù)乘一個(gè)數(shù)值，該數(shù)值由鍋爐的回水控制溫度減去所要控制房間的回水 控制溫度的差值，然后通過將設(shè)定的內(nèi)部溫度減去上述數(shù)值確定出用于內(nèi)部溫度控制的目 標(biāo)值；當(dāng)目前的內(nèi)部溫度低于單室控制器所預(yù)先設(shè)定的閥開啟溫度時(shí)，開啟供熱控制閥進(jìn)行 供熱，直到目前的內(nèi)部溫度高于預(yù)先設(shè)定的閥關(guān)閉的溫度；檢測以下這兩種情況下溫度之間的差值，即在供熱過程中，當(dāng)每個(gè)房間的室內(nèi)溫度都 高于閥開啟溫度時(shí)的溫度，以及在停止供熱過程中，每個(gè)房間的室內(nèi)溫度均低于閥關(guān)閉溫 度時(shí)的溫度；和當(dāng)目前的內(nèi)部溫度變得低于預(yù)先設(shè)定的閥開啟溫度時(shí)，在再次加熱之前，以用于控制 的更新目標(biāo)值來控制供熱閥的開啟/關(guān)閉，該更新目標(biāo)值是通過反映先前控制循環(huán)的回水 控制溫度差而得到的。
3.如權(quán)利要求2所述的適應(yīng)于供熱環(huán)境的控制各房間室溫的方法，其中鍋爐的回水控 制溫度，其設(shè)置為供熱過程中的各個(gè)房間的回水控制溫度中的最高回水控制溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適應(yīng)于供熱環(huán)境的控制各房間室溫的裝置，該裝置通過反映供熱環(huán)境的變化以及由先前加熱所獲取的數(shù)據(jù)的變化到控制中，使溫度控制系統(tǒng)自身能夠與供熱環(huán)境(熱源的發(fā)熱量、負(fù)載的大小、設(shè)定溫度與室溫之間的溫差)相適應(yīng)，并且通過控制鍋爐的發(fā)熱量維持在所需的最低水平，從而減少不必要的能源消耗。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括鍋爐，其用于產(chǎn)生燃燒熱，與供熱水進(jìn)行換熱，然后循環(huán)供熱水經(jīng)過每個(gè)熱負(fù)載；一根或者多根供熱管道，其被設(shè)置于供熱位置；供熱控制閥，其為該供熱管道而提供，用于控制供熱水在所述供熱管道內(nèi)循環(huán)或者停止流動；單室控制器，其能夠?yàn)槊總€(gè)房間設(shè)置內(nèi)部溫度，并將所設(shè)置的內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)變?yōu)榛厮刂茰囟?，再輸出該回水控制溫度；閥控制器，其通過整合一個(gè)或者多個(gè)所述單室控制器傳送的所述回水控制溫度，來控制所述鍋爐的發(fā)熱量，并向所述鍋爐輸出控制信號，使所述單室控制器所需的所述回水控制溫度能夠保持在最高的回水控制溫度；和閥門致動單元，該閥門致動單元根據(jù)所述閥控制器的控制信號來開啟或者關(guān)閉該閥門。
文檔編號F24D19/10GK101889176SQ200880119733
公開日2010年11月17日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者趙成德, 都南洙 申請人:(株)慶東Network