專(zhuān)利名稱(chēng)：流體分配控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有至少兩個(gè)溫度控制線路的流體分配控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
流體分配控制系統(tǒng)典型地用作地板加熱系統(tǒng)。熱的流體狀熱水被導(dǎo)引通過(guò)該線路。這些線路典型地由布置在地板、天花板或建筑物的壁部中的管道形成。這些線路典型地包括具有供給線路和返回線路的熱量承載管道。流體借助泵在線路中循環(huán)。W02010/095093A2涉及包括若干線路的加熱或冷卻系統(tǒng)。流體借助供給歧管而在這些線路中分配并且返回至返回歧管。該供給歧管和返回歧管通過(guò)包括泵的主管道連接。致動(dòng)器布置在歧管其中的至少一個(gè)中。致動(dòng)器控制線路中的流率。為了防止泵過(guò)壓，將至少一個(gè)致動(dòng)器保持總是打開(kāi)。 該流體分配控制系統(tǒng)可用作地板溫度控制系統(tǒng)。該地板溫度控制系統(tǒng)是非常常用的。熱量或冷氣非常均勻地從地板分配至房間。這種系統(tǒng)也用于墻壁或天花板中，但是為了簡(jiǎn)化的原因，該系統(tǒng)僅結(jié)合地板進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明總體地可應(yīng)用于借助線路控制房間的溫度，在這些線路中，受溫度控制的流體進(jìn)行流動(dòng)。在下文中，術(shù)語(yǔ)“熱輸出”與“冷輸出”同義地使用。在許多情況下，難于使得建筑物中的多個(gè)線路彼此一致。小房間僅需要短的線路，因?yàn)閮H需要少量的熱。較大的房間需要更長(zhǎng)的線路從而實(shí)現(xiàn)均勻的溫度分配。因此，小房間中的流阻小于較大房間的流阻。這些線路中的流體的量對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的流阻。這樣，小房間中的流體的量明顯高于大房間。這與實(shí)現(xiàn)所有房間中流體和熱量分配均勻的目標(biāo)是相反的。均勻的熱量分配確保良好舒適。另外，差的分配具有產(chǎn)生能量損失的效果。公知的是，將流體控制或計(jì)量閥安裝在每個(gè)線路中從而影響流阻。這些閥在地板溫度控制系統(tǒng)的安裝期間受到調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)流體理想地分配在線路中。但是，調(diào)節(jié)計(jì)量閥的過(guò)程是困難的，并且易于產(chǎn)生錯(cuò)誤。DE 10 2006 052 124A1公開(kāi)用于具有至少兩個(gè)溫度控制線路的流體溫度控制裝置的平衡系統(tǒng)。為了簡(jiǎn)化單獨(dú)線路之間的熱輸出的分配，將受溫度控制的致動(dòng)器設(shè)置在每個(gè)線路中。這些致動(dòng)器提供所有線路中相同的出口溫度并且因此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)流體控制。這種構(gòu)造的劣勢(shì)其中之一是，整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)返回管線中的溫度進(jìn)行控制。如果需要更高的地板溫度，那么入口溫度可以增加。但是仍然有必要等待，直到返回管線中的設(shè)定溫度已經(jīng)降低。這使得地板溫度中出現(xiàn)不平衡并且降低舒適度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種易于調(diào)節(jié)的流體分配控制系統(tǒng)。這一目的通過(guò)包括權(quán)利要求I的特征的流體分配控制系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)。該壓力調(diào)節(jié)單元將線路上的壓差保持在不變的水平，而不考慮線路的長(zhǎng)度。術(shù)語(yǔ)線路表示管道和閥。換句話(huà)說(shuō)，每個(gè)壓力調(diào)節(jié)單元換提供自動(dòng)的平衡。這一調(diào)節(jié)獨(dú)立于流體的溫度。因此，其不影響單獨(dú)的溫度調(diào)節(jié)。由于線路中的壓力降得到平衡，所以線路中的流體速度將基本上相同。這樣，流體和熱量分配將均勻形成，并且有效地使用流體的量。優(yōu)選地，線路連接至至少一個(gè)共用供給歧管和至少一個(gè)共用返回歧管。使用共用供給歧管和共用返回歧管能夠簡(jiǎn)化分配以及線路中流體的連接。優(yōu)選地，壓力調(diào)節(jié)單元布置在歧管其中的至少一個(gè)中，尤其在返回歧管中。在歧管中，存在足夠的空間從而容納壓力調(diào)節(jié)單元。操作這些歧管一般情況下是沒(méi)有問(wèn)題的，因?yàn)樗鼈儾⒎遣贾迷诘匕寤蛱旎ò逯?。這樣，可以采用相同的方式容易地操作設(shè)置在歧管中的單元。因此，可以對(duì)所述單元進(jìn)行通常的維護(hù)。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于，具有單元的歧管可以容易地預(yù)先制成。在實(shí)施階段，僅需要安裝歧管并且連接該歧管與線路。該流體分配控制系統(tǒng)然后被自動(dòng)地平衡并且待用。優(yōu)選地，歧管其中的至少一個(gè)包括用于連接所述線路的連接器，每個(gè)連接器包括壓力調(diào)節(jié)單元其中的一個(gè)。歧管本身的定制是沒(méi)有必要的，因?yàn)閴毫φ{(diào)節(jié)單元設(shè)置在連接器中。另外，可以容易地更新現(xiàn)有系統(tǒng)。在壓力調(diào)節(jié)單元其中的一個(gè)出現(xiàn)缺陷的情況下，它 們可以?xún)H僅通過(guò)更換該連接器而進(jìn)行替換。優(yōu)選地，該流體分配控制系統(tǒng)包括用于單獨(dú)地控制每個(gè)線路中的流體流的致動(dòng)器。借助這些致動(dòng)器，例如，開(kāi)/關(guān)閥，流體的量以及每個(gè)線路中的熱輸出能夠單獨(dú)地調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)更高的熱量輸出，致動(dòng)器的打開(kāi)次數(shù)可以增加。采用這種方式，可以在住宅的每個(gè)房間中獲得單獨(dú)的溫度調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，致動(dòng)器布置在與壓力調(diào)節(jié)單元相同的歧管處。這樣，所有的功能性元件布置在一個(gè)歧管的中心。為這一歧管提供入口以及因此為致動(dòng)器和壓力調(diào)節(jié)單元提供入口是沒(méi)有問(wèn)題的。該系統(tǒng)的維護(hù)和安裝因此非常容易。優(yōu)選地，所有的壓力調(diào)節(jié)單元設(shè)定至相同的壓差，其高于線路中的最大壓降。采用這種方式，確保流體分配在所有線路中都是均一的。設(shè)定壓差稍微高于線路中的最大壓差即足夠。具有最大壓降的線路中的壓力調(diào)節(jié)單元的作用最小，具有最小壓降的線路中的壓力調(diào)節(jié)單元的作用最大。這一平衡自動(dòng)地發(fā)生。優(yōu)選地，壓力調(diào)節(jié)單元包括非線性特性。增加的壓差導(dǎo)致壓力調(diào)節(jié)單元“過(guò)度關(guān)閉”。采用這種方式，可以在最小線路中獲得比最大線路小的流速。這導(dǎo)致更好的舒適。優(yōu)選地，每個(gè)壓力調(diào)節(jié)單元包括具有閥元件、閥座和沿著打開(kāi)方向作用的彈簧的壓力調(diào)節(jié)閥。歧管中或該線路的出口處的壓力沿著閥元件的關(guān)閉方向作用。這一壓力可以處于壓力調(diào)節(jié)單元與致動(dòng)器之間的空間中。這樣可以簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)每個(gè)線路上的壓差。該線路中的小壓降導(dǎo)致在閥元件上沿關(guān)閉方向的高壓力，因此增加閥元件的關(guān)閉。這在壓力調(diào)節(jié)單元中提供增加的流阻。線路中的大壓差導(dǎo)致在閥元件上沿關(guān)閉方向的小力。因此，壓力調(diào)節(jié)單元的作用在這一線路中小?？紤]入口壓力，其為線路入口的壓力或供給歧管處的壓力，將帶來(lái)優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)獨(dú)立于其他線路中的致動(dòng)器的狀態(tài)。該流速以及因此的熱輸出仍然保持不變。優(yōu)選地，閥元件包括通道，該通道連接壓力調(diào)節(jié)部件外側(cè)處的腔與歧管中的空間。該壓力調(diào)節(jié)部件固定在閥元件處。由于該通道，沿著打開(kāi)方向作用的在腔中的壓力然后等于或者稍微小于空間中的壓力。該空間沿流動(dòng)方向布置在壓力調(diào)節(jié)單元后面。一般地，這一空間布置在壓力調(diào)節(jié)單元與致動(dòng)器之間。
優(yōu)選地，入口壓力與其有效面積相乘得到的積大于出口壓力與其有效面積相乘得到的積。該入口壓力是在壓力調(diào)節(jié)單元之前的壓力，出口壓力為壓力調(diào)節(jié)單元之后的壓力，沿著流動(dòng)方向示出。該有效面積是作為閥元件或壓力調(diào)節(jié)部件的一部分的面積，使得作用在這一區(qū)域上的壓力影響閥元件相對(duì)于閥座的位置。如果入口壓力和其有效面積的積大于出口壓力和其主動(dòng)面積的積，那么確保該壓力調(diào)節(jié)單元將關(guān)閉并且流體流將減小，此時(shí)，多出的量超過(guò)沿打開(kāi)方向作用的彈簧的力。


本發(fā)明的一些實(shí)施例參照附圖進(jìn)行說(shuō)明，其中圖I是流體分配控制系統(tǒng)的示意性圖示，圖2是包括連接器和壓力調(diào)節(jié)單元的歧管的剖面圖，圖3是圖2的詳細(xì)視圖， 圖4示出壓力調(diào)節(jié)單元的詳細(xì)視圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出包括三個(gè)溫度控制線路2、3、4的流體分配控制系統(tǒng)I的示意性圖示。每個(gè)線路2、3、4包括安裝在地板、天花板或墻壁中的熱承載管道5、6、7，供給管線8、9、10以及返回管線11、12、13。供給管線8、9、10連接至供給歧管14，返回管線11、12、13連接至返回歧管15。歧管14、15借助具有用于循環(huán)流體通過(guò)線路2、3、4的熱泵17的主管16進(jìn)行連接。壓力調(diào)節(jié)單元18、19、20布置在每個(gè)線路2、3、4的每個(gè)返回管線11、12、13中。壓力調(diào)節(jié)單元18、19、20每個(gè)將線路2、3、4上的壓差分別保持著不變的水平，而不考慮線路2、3、4的長(zhǎng)度和流阻。采用這種方式，線路2、3、4中的流體的均勻分配得以實(shí)現(xiàn)。致動(dòng)器21、22、23布置在返回歧管15處。致動(dòng)器21、22、23控制線路2、3、4中的流體的流。用于控制致動(dòng)器21、22、23的控制單元沒(méi)有示出。該控制單元可以包括在每個(gè)房間具有恒溫器的無(wú)線作用系統(tǒng)，測(cè)量實(shí)際室溫。這些恒溫器可以設(shè)定在理想的室溫，如果測(cè)量得到并且設(shè)定的溫度不匹配，那么相關(guān)的閥打開(kāi)或關(guān)閉。恒溫器與相關(guān)控制單元之間的連通借助例如無(wú)線電實(shí)現(xiàn)。致動(dòng)器21、22、23也可布置在供給歧管14處。此外，在供給歧管14中和返回歧管15中都可設(shè)置致動(dòng)器。致動(dòng)器21、22、23必須僅提供開(kāi)/關(guān)功能。該流體可以是熱或冷水或者任何其他適當(dāng)?shù)牧黧w，并且可包括例如，乙二醇。例如，供給歧管14與返回歧管15之間的壓差為O. 6bar。線路2、3、4具有不同的長(zhǎng)度，這樣將在線路中產(chǎn)生不同的壓降。在線路2中，該線路為最長(zhǎng)的線路并且因此包括最高的流阻，產(chǎn)生O. 5bar的壓降。在線路3中存在O. 3bar的壓降，在線路4中存在O. Ibar的壓降。上述數(shù)值僅僅是實(shí)例，其僅用于描述該系統(tǒng)。如果沒(méi)有安裝壓力調(diào)節(jié)單元，那么大部分的流體將流動(dòng)通過(guò)具有最低流阻和壓差的最短線路4。這將在單個(gè)線路中造成差的熱量分配。需要大量的流從而在所有線路中提供足夠的流體。這樣，一般情況下，有必要使用相對(duì)大的泵。為了克服這一缺陷，壓力調(diào)節(jié)單元18、19、20布置在每個(gè)線路2、3、4中。直接的效果是，單個(gè)線路2、3、4中的壓差，以及因此的流速將基本上相同。換句話(huà)說(shuō)，壓力調(diào)節(jié)單元采用均勻的流體分配。它們平衡所有線路上的O. 6bar的均勻壓差。該壓力調(diào)節(jié)單元設(shè)定為相同的壓差，在該實(shí)例中為O. 6bar。因此，線路2中的壓力調(diào)節(jié)單元18產(chǎn)生額外的壓降O. lbar。線路3中的該單元19產(chǎn)生O. 3bar的壓降，線路4中的壓力單元20產(chǎn)生O. 5bar的壓降。在有利的實(shí)施例中，該壓力調(diào)節(jié)單元包括非線性特性。在這種情況下，增加的壓差在壓力調(diào)節(jié)單元中產(chǎn)生增加的流阻，一種類(lèi)型的過(guò)度關(guān)閉(overclosing)。其效果為,短線路中的流體的速度小于較長(zhǎng)線路中的速度。最后，實(shí)現(xiàn)良好的熱量分配。圖2示出包括相關(guān)聯(lián)致動(dòng)器21和壓力調(diào)節(jié)單元18的返回歧管15的剖面。壓力調(diào)節(jié)單元18布置在返回歧管15的連接器24中。歧管15包括連接器24、25、26，每個(gè)線路
2、3、4中都有一個(gè)。在備選實(shí)施例中，壓力調(diào)節(jié)單元集成在該歧管中。圖3示出壓力調(diào)節(jié)單元18的放大剖面。壓力調(diào)節(jié)單元18包括具有閥元件27和閥座28的壓力調(diào)節(jié)閥。彈簧29沿著打開(kāi)方向作用在閥元件27上。沿流動(dòng)方向設(shè)置在壓力調(diào)節(jié)單元18后面的空間30中的流體的壓力沿著關(guān)閉方向產(chǎn)生作用?？臻g30形成中插入件35中，其連接該連接器24與歧管15，并且形成用于致動(dòng)器21的閥座31。該壓力調(diào)節(jié)單元18還包括壓力響應(yīng)部件32。在該實(shí)例中，壓力響應(yīng)部件32采用薄膜，但是壓力響應(yīng)部件32也可以采用風(fēng)箱元件。壓力響應(yīng)部件32與閥元件27接觸，使得作用中該薄膜的外表面上的壓力對(duì)閥元件27產(chǎn)生關(guān)閉力。在閥元件27中，形成通道34，將空間30連接薄膜外側(cè)的腔33?？臻g30中的壓力沿著關(guān)閉方向作用在閥元件27上。腔33中的壓力沿著打開(kāi)方向作用在閥元件27上。連接器24的入口側(cè)36處的壓力沿著打開(kāi)和關(guān)閉方向作用。入口側(cè)36與空間30之間存在由于閥元件27和閥座28的相互作用而產(chǎn)生的壓降。薄膜本身將典型地由橡膠材料制成，剩余的部件可以由例如黃銅或塑料制成。軟管不必須沿著豎直方向進(jìn)入歧管。這僅是用于防止它們占用房間中的過(guò)多空間。也可以考慮一種方案，連接器24延伸地設(shè)置有歧管15，這樣形成一個(gè)整體的殼體部件。通過(guò)圖4所示的壓力調(diào)節(jié)單元18,這一單元的功能將得到更詳細(xì)地描述。該單元的功能是以該單元上的增加的壓差來(lái)減小流體流。該單元可用于平衡不同長(zhǎng)度的地板加熱線路中的流體速度。在閥座28上通過(guò)外部泵17產(chǎn)生壓差。彈簧29將嘗試保持壓力調(diào)節(jié)單元18打開(kāi)。沿著打開(kāi)方向作用在閥元件27處的合力是由在入口側(cè)36處作用在其有效面積A2上的入口壓力Pl得到的力、在空間30處作用在其有效面積A4和A3上的出口壓力P2得到的力以及彈簧29的力F的組合。沿著關(guān)閉方向作用在閥元件27處的合力是由作用在其有效面積A4上的入口壓力Pl得到的力以及作用在其有效面積P2上的出口壓力P2得到的力的組合。這種得到的力可以通過(guò)下述公式描述進(jìn)行說(shuō)明打開(kāi)力(A2· Pl) + (A4 · P2) /2+ (A3 · P2) +F
關(guān)閉力(A1· P2)+ (A4 · Pl)/2入口壓力Pl與其有效面積A2、A4相乘得到的積應(yīng)當(dāng)大于出口壓力P2與其有效面積A1、A3、A4相乘得到的積。該超出的關(guān)系及量可以通過(guò)調(diào)節(jié)有效面積A1、A2、A3和A4而受到影響。當(dāng)這一超出的量超過(guò)彈簧29的 力時(shí)，壓力調(diào)節(jié)單元18將關(guān)閉并且流體流將減小。該面積調(diào)節(jié)以及彈簧的c值，其為每個(gè)彈簧壓縮量mm的力變化，將控制容量緩沖，作為壓差的函數(shù)，即意味著閥效能。
權(quán)利要求
1.一種具有至少兩個(gè)溫度控制線路的流體分配控制系統(tǒng)，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)單元 (18、19、20)設(shè)置在每個(gè)線路(2、3、4)中，該壓力調(diào)節(jié)單元提供線路(2、3、4)上的不變壓差。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的流體分配控制系統(tǒng)，其特征在于，所述線路(2，3，4)連接至至少一個(gè)共用供給歧管(14)和至少一個(gè)共用返回歧管(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的流體分配控制系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力調(diào)節(jié)單元 (18、19、20)布置在歧管(14、15)其中的至少一個(gè)中，尤其在返回歧管(15)中。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的流體分配控制系統(tǒng)，其特征在于，歧管(14、 15)其中的至少一個(gè)包括用于連接所述線路(2、3、4)的連接器(24、25、26)，每個(gè)連接器 (24、25、26)包括壓力調(diào)節(jié)單元(18、19、20)其中的一個(gè)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)所述的流體分配控制系統(tǒng)，其特征在于，其包括用于單獨(dú)地控制每個(gè)線路(2、3、4 )中的流體流的致動(dòng)器(21、22、23 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體分配控制系統(tǒng)，其特征在于，致動(dòng)器(21、22、23)布置在與壓力調(diào)節(jié)單元(18、19、20)相同的歧管(15)處。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求I至6任一項(xiàng)所述的流體分配控制系統(tǒng)，其特征在于，所有的壓力調(diào)節(jié)單元(18、19、20)設(shè)定至相同的壓差，其高于線路(2、3、4)中的最大壓降。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)所述的流體分配控制系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力調(diào)節(jié)單元(18、19、20)包括非線性特性。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求I至8任一項(xiàng)所述的流體分配控制系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)壓力調(diào)節(jié)單元(18、19、20)包括具有閥元件(27)、閥座(28)和沿著打開(kāi)方向作用的彈簧(29)的壓力調(diào)節(jié)閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流體分配控制系統(tǒng)，其特征在于，所述閥元件(27)包括通道 (34)，該通道連接壓力調(diào)節(jié)部件(32)外側(cè)處的腔(33)與歧管(15)中的空間(30)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求I至10任一項(xiàng)所述的流體分配控制系統(tǒng)，其特征在于，入口壓力 (PD與壓力調(diào)節(jié)單元(18)的有效面積(Al、A2、A3)相乘得到的積大于出口壓力(P2)與壓力調(diào)節(jié)單元(18)的有效面積(A1、A3、A4)相乘得到的積。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有至少兩個(gè)溫度控制線路(2，3，4)的流體分配控制系統(tǒng)。為了簡(jiǎn)化安裝并且為了能量?jī)?yōu)化，壓力調(diào)節(jié)單元(18，19，20)設(shè)置在每個(gè)線路(2，3，4)中。該壓力調(diào)節(jié)單元(18，19，20)提供相應(yīng)線路(2，3，4)上的不變壓差。
文檔編號(hào)F16K1/36GK102927620SQ20121028329
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者N.布杰嘉德 申請(qǐng)人:丹佛斯公司