专利名称：一种供热与供冷水循环的能量控制系统与控制方法
技术领域：
本发明属于供热与供冷技术领域，特别涉及一种多用户其末端装置有或无调节功能的供热及供冷系统及其相应的水泵系统的控制系统。
背景技术：
目前建筑(包括住宅建筑、商用建筑等)的供热系统多为以热水为传热介质的系统，用户末端以散热器、辐射板(多为地板)和风机盘管为主，在用户的热入口处有相应的水泵系统，其中还有部分采用混水。对于末端装置为散热器的供热系统，从锅炉房出来的热水供给多栋建筑，通过管道流经每栋建筑用户入口处的水泵，经过水泵的加压送入每户末端对建筑进行供热。这种供暖方式的末端(散热器本身)一般没有自动调节装置，即不能根据建筑负荷的变化来调整供水温度和供水量；而在锅炉房和热力入口的水泵处可对系统进行相应的调节，目前普遍采用的是根据经验的人工调节，它可分为集中调节和局部调节。集中调节即调节从锅炉房出来的供水温度或供水量，这种调节方式不能同时保证建筑内不同用户的需求；局部调节为在用户热入口处对水温和水量的调节，目前一般采用调节阀门的方式，这种调节方式由于节流损失使得循环水泵能源浪费严重。这种调节方式会产生以下三个方面问题1.室内的热舒适性较差，主要表现为建筑内各用户的整体过热或过冷；2.热能浪费严重；3.循环水泵能源浪费严重；对于末端设备为地板的供热系统，在用户入口处多有混水泵或热力站，从锅炉房出来高温水经过混水泵与回水混合或通过换热器变成低温水，低温水在水泵的作用下进入到用户末端对室内进行供热。这种采暖方式的调节方法目前主要也是根据经验的人工调节，与散热器系统的调节方式大体相同，所产生的问题同样有上述三点。对于末端设备为风机盘管的系统，冬季供热，夏季供冷。在供热的过程中，热源是锅炉，锅炉中产生的热水经过管道流入分水器，再经水泵送入用户末端；在供冷的过程中， 冷源为冷水机组，从冷水机组出来的冷冻水经过管道进入分水器，再经水泵流入用户末端。 对于风机盘管系统的调节方式主要分为风机盘管中的水量调节和风量调节。这种调节方式主要依靠阀门调节来完成，虽然在一定的程度上解决了室内舒适性的问题和热能浪费的问题，但是由于阀门节流造成的损失目前仍未得到解决。另一方面，虽然风机盘管系统在用户末端有自动控制装置，但是由于水泵控制方面的问题，使得阀门调节失效，效果甚微。经过上述的分析可知，目前的供暖系统存在着很大的问题，除了室内的热舒适性问题亟待解决外，热能浪费和水泵循环产生的能源浪费仍非常严重。由于存在以上这些问题造成了能源利用的极大的浪费。供暖是我国能源消耗的重要方面，我国建筑能耗占全国总能耗的37%，截止到2010年，我国城镇既有建筑面积达200亿平方米，每年需供热的费用大致为7000亿元。随着我国建筑事业的发展，供暖面积还将有大比例的提高；同时，随着世界的能源危机和环保问题日益严重，人们在努力寻找新的供暖节能方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种水循环的能量控制系统及控制方法，可以有效的调节室内的热舒适性，避免建筑室内的过热或过冷现象；同时解决能量热能的浪费和循环水泵能源浪费的严重问题。实现本发明技术方案的水循环的能量控制系统，包括热源的供回水管路、水泵、变频器VFD、流量计、电动调节阀、压差传感器、温度传感器，用户末端以及能监控水泵性能、启动/关闭水泵和调节水泵频率的相关控制逻辑的控制器。本发明的供热与供冷水循环的能量控制系统结构是，在供水管路上安有电动调节阀、电动调节阀的后端为分支管路，该分支管路至少为一支，在每个支分支管路上依次分别装有手动调节阀，循环水泵，电动调节阀；在每个分支管路上的循环水泵分别设置有压差传感器，循环水泵变频器分别与分支管路上的循环水泵相接，压差传感器和变频器同与水泵流量计相连接；在分支管路末端回合成同一管路与用户末端相连，用户末端的后端与回水管路相接；在连接用户末端的供水管与回水管处分别设有温度传感器，在用户末端的前后两端设置压差传感器；在用户末端的回水管路上设有手动调节阀；水泵流量计、温度传感器和压差传感器与控制器相连接。水泵流量计根据压差传感器和水泵变频器提供的水泵压差、转速和功率得到水泵的流量，控制器则根据水泵流量计，温度传感器和压差传感器所提供的系统实时运行参数和控制逻辑来调节阀门的开度和水泵的转速，以实现对系统的运行进行优化。本发明为常规循环控制系统时，可为多台水泵并联，将每个分支管路上的压差传感器和水泵流量计替换为传统的流量计，再将传统的流量计直接与控制器相连，达到监测水泵流量的目的。本发明的供热与供冷水循环能量控制系统其控制方法包括循环水系统控制和混水系统控制，其各自控制方法如下循环水系统控制从热源出来的热水通过供水管经过调节阀门进入到循环水泵中，经循环水泵送入用户末端，回水从用户末端出来后经过回水管流回热源。当外网压差大于内网压差所需要的值时，控制器则通过调节电动阀来消耗多余的压差，此时无需开启循环水泵，就能满足用户末端的需要；当外网压差小于内网压差所需要的值时，则电动阀全部开启，控制器根据水泵流量计、温度传感器和压差传感器输入值对系统运行进行优化。混水系统控制混水系统一般用于地热采暖等低温供暖的系统中。与循环水系统控制不同的是，从用户末端出来的回水一部分经过混水泵流向供水管，与从外网供水管进入的高温水混合后送入用户末端，一部分则直接通过回水管回到热源。但当回水的压力大于供水的压力，则无需开启混水泵。混水泵转速和流量的变化可以通过控制器对变频器的控制来完成，即通过控制混水流量，进而控制系统的混水比，从而改变系统供给用户的供水温度，实现了系统运行过程中的质调节。系统整体控制过程在系统运行过程中，控制器根据温度传感器提供的供、回水温度，以及水泵流量计提供的水泵流量等系统运行参数来控制调节循环水泵和混水泵的工作频率。当系统循环水量大于设定的临界值时，则系统采用量调节的方式，此时调节循环水泵的频率；当系统的循环水量小于设定的临界值时，则系统采用质调节的方法，在带有混水的系统中应调节混水泵的频率。当循环水泵为双泵系统时，在水泵的运转速率小于水泵的最小转速时，则关闭其中的一台水泵，同时关闭相应的阀门。本控制系统既适用于没有混水装置的水循环系统，也适用于有混水装置的水循环系统。其用户的末端可为以下几种1.末端没有调节装置的散热器供热系统及热交换系统；2.末端有调节装置的散热器供热系统及热交换系统；3.末端没有调节装置的地板辐射采暖系统及热交换系统；4.末端有调节装置的地板辐射采暖系统及热交换系统；5.末端有调节装置的风机盘管空调系统及热交换系统；6.其它类似于上述系统的各种供热、制冷系统及民用和工业的热能系统；本发明有益的效果是(1)可以很好的控制室内温度，提高室内舒适性，避免了建筑室内整体过冷或过热的现象；(2)能使得热能浪费减少30% ；(3)可使得循环水泵的能源浪费降低70% -90% ；(4)在控制室内温度的同时不需要在室内安装温度传感装置；经计算，本发明的控制系统整体可达到大约30%的节能效果，每年可节能高达 2000亿元，经济效益显著。
图1为本发明水循环控制系统示意2为本发明带有混水装置的水循环控制系统示意3为本发明常规循环控制系统的示意4为本发明带有混水装置的常规循环控制系统的示意图
具体实施例方式实施例1 双泵系统的循环控制循环水控制系统如附图1所示，从热源出来的热水通过供水管经过电动调节阀2后、分为并联的两个分支管路，在分支管路上依次分别装有手动调节阀6或7 (这两个阀门可以与电动调节阀 14或15互换，也可以直接换成电动调节阀)、循环水泵10或11、电动调节阀14或15。在分支管路的循环水泵10或11上设置压差传感器8或9，用来测量循环水泵提供的压差。在循环水泵10、11上设置循环水泵变频器12，此变频器一方面可以将水泵的转速、功率和频率等参数传输至水泵流量计13，另一方面可以根据控制器1的输出命令改变水泵的转速和频率；压差传感器8、9和变频器12同与水泵流量计13相接，水泵流量计的作用是将输入的参数(水泵转速、水泵功率和水泵提供的压差)进行计算处理转变成水泵的流量值，传输到控制器1中。在分支管路回合成同一管路后将热水送入用户末端，回水从用户末端出来后经过回水管流回热源。在连接用户末端的供水管与回水管处分别设有温度传感器16、17，用来测量系统的供回水温度；在用户末端的两端设有压差传感器18，用来测量用户的实时压差。在用户末端的回水管路上设有手动调节阀19(该阀门可以与电动调节阀2互换，也可直接换为电动调节阀)。水泵流量计13根据压差传感器8、9和水泵变频器12提供的水泵压差、转速和功率得到水泵的流量，控制器1则根据水泵流量计13，温度传感器16、17和压差传感器18所提供的系统实时运行参数和控制逻辑来调节阀门的开度和水泵的转速，以实现对系统的运行进行优化。在此循环水系统控制中，当外网压差大于内网压差所需要的值时，则通过调节电动阀2来消耗多余的压差，此时无需开启循环水泵，就能满足用户末端的需要；当外网压差小于内网压差所需要的值时，则电动阀门2全部开启。此系统中，循环水泵10、11既可以是传统的并联水泵，一用一备，每台的运行负荷都是100% ；也可以是双泵系统，即两台水泵并联共同运行，每台的运行负荷是50%。当循环水泵为双泵系统时，当水泵的运转速率达到设计的最小转速时，则关闭其中的一台水泵， 同时关闭该水泵分支管路上相应的阀门14或15。实施例2 双泵系统的循环控制循环水系统控制方法(1)控制原理根据比较系统中水循环提供的热量Es和为了维持室温在设定温度下消耗的热量E。，在不需测量室温的情况下，保证室温在其控制的范围内。当提供的热量Es 小于设定温度下消耗的热量E。，则判断室内的实际温度高于设定值，此时对于供热系统应该减小系统的水流量；对于制冷系统，应该增大系统的水流量。(2)水循环提供的热量Es分两种情况分别计算该值第一种情况外网压差可以提供系统水循环的全部动力或部分动力，此时Es = CpQ(T1-T2)①Es-水循环提供的热量Cp-水的定压比热，J/ (kg · K)Q—循环泵水流量，kg/hT1-供水温度，VT2-回水温度，V第二种情况系统水循环的动力全部来源于水泵或独立的水循环系统，此时水泵的流量和转速成正比，Es = Αω (T1-T2)②A-常系数ω —水泵转速，r/min(3)为维持室内温度在设定值消耗的热量Ε。Ec = B ( \+Τ2-2Τ3)③
Ec消耗的热量设定值B—常系数T3-室内温度设定值，V(4)控制逻辑第一种情况(水循环的全部或部分动力来自于外网):1)设定用户的资用压差为APci，用户两端的实际压差为ΔΡ，2)当用户两端的实际压差大于设定用户的资用压差时，即ΔΡ > Δ Pci，则检测循环水泵10、11的开启情况，当循环水泵关闭时，则减小电动阀2的开度，使其消耗掉多余的压差；当循环水泵开启时，则减小循环水泵的频率直至水泵停止运行，进而再调节电动阀2，使其压差满足用户需要；3)指定房间的设定温度T3,4)由公式①，根据测得的水泵流量Q，供、回水温度1\、T2，得到系统水循环提供的
热量Es，5)由公式③，根据测得的供回水温度1\、T2，和室内的设定温度T3,得到为维持室内温度在设定值消耗的热量E。，6)当Es < Ec时，则室内的实际温度高于设定温度，对于供热系统，减小循环水泵10、11的频率；对于制冷系统，增大循环水泵10、11的频率；7)当Es > Ec时，则室内的实际温度低于设定温度，对于供热系统，增大循环水泵10、11的频率；对于制冷系统，减小循环水泵10、11的频率；本控制逻辑的功能在于无需对室内温度进行测量，便可以维持室内温度在设定范围内。第二种情况(水循环的全部动力来源于水泵，此时水泵转速ω与流量G成正比)1)设定用户的资用压差Δ Pci，用户两端的实际压差为Δ P，2)当用户两端的实际压差小于设定用户的资用压差时，即压差ΔΡ < Δ Pci，检测电动阀2的开启情况，当电动阀2全部开启时，则增大循环水泵的频率；当电动阀2没有全部开启时，则将电动阀2全部开启，之后再增大循环水泵的频率；3)指定房间的设定温度T3,4)由公式②，根据测得的水泵转速ω，供、回水温度T1J2，得到系统水循环提供的
热量Es，5)由公式③，根据测得的供回水温度1\、T2，和室内的设定温度T3,得到为维持室内温度在设定值消耗的热量E。，6)当Es < Ec时，则室内的实际温度高于设定温度，对于供热系统，减小循环水泵10、11的频率；对于制冷系统，增大循环水泵10、11的频率；
7)当Es > Ec时，则室内的实际温度低于设定温度，对于供热系统，增大循环水泵10、11的频率；对于制冷系统，减小循环水泵10、11的频率；本控制逻辑的功能比较第一种情况，避免了对水泵流量的测量，只需知道水泵的转速即可，但其前提是水泵的转速和流量成正比。实施例3:带有混水装置的双泵系统循环控制本实施例叙述的是有混水装置的供热及供冷水循环系统。与上述无混水装置系统的不同之处是，在实施例1的量调节基础之上设置有混水装置，本系统在运行的过程中可以进行混水调节，即调节对用户的供水温度--质调节。所以在有混水装置的系统中，本发明的控制系统可以实现对供热及供冷系统进行质量-流量调节。混水控制系统混水控制系统一般用于地热采暖等低温供暖的系统中。其运行系统与循环水系统控制结构相似，所不同的是在循环水系统从热源出来的供水管上，如附图2中所示的A点和回水管的B点之间的管路，设置混水泵3、混水泵变频器VFD5和电动调节阀4，使A点成为从热源出来的高温热水和系统回水的混合点，B点为系统回水的分流点，即从用户出来的回水在B点分流，一部分经过混水泵3流到A点，一部分直接通过回水管回到热源中。当B点压力大于A点压力，则无需开启混水泵3。混水泵3转速和流量的变化可以通过控制器1对变频器5的控制来完成。系统运行过程中，控制器1根据温度传感器16、17提供的供、回水温度，13提供的水泵流量等系统运行参数来控制调节循环水泵10、11和混水泵3的工作频率。当系统循环水量大于质调节和量调节的分界流量时，系统采用量调节的方式，此时调节循环水泵10、11 的频率；当系统的循环水量小于质调节和量调节的分界流量时，系统采用质调节的方法，在带有混水的系统中应调节混水泵3的频率。实施例4:双泵系统的循环控制混水控制系统的控制方法(1)控制原理根据比较系统中水循环提供的热量Es和为了维持室温在设定温度下消耗的热量E。，在不需测量室温的情况下，保证室温在其控制的范围内。当提供的热量Es小于设定温度下消耗的热量E。，则判断室内的实际温度高于设定值，此时对于供热系统应该减小系统的水流量或降低水温；对于制冷系统，应该增大系统的水流量或降低水温。(2)水循环提供的热量Es分两种情况分别计算该值第一种情况外网压差可以提供系统水循环的全部动力或部分动力，此时Es = CpQ(T1-T2)①第二种情况系统水循环的动力全部来源于水泵或独立的水循环系统，此时水泵的流量和转速成正比，Es = Αω (T1-T2)②
(3)为维持室内温度在设定值消耗的热量E。Ec = B(T^T2-ZT3)③(4)控制逻辑第一种情况(水循环的全部或部分动力来自于外网):1)设定用户的资用压差APci，用户两端的实际压差为ΔΡ，2)当用户两端的实际压差大于设定用户的资用压差时，S卩ΔΡ > APci，检测循环水泵10、11的开启情况，当循环水泵关闭时，则减小电动阀2的开度，使其消耗掉多余的压差；当循环水泵开启时，则减小循环水泵的频率直至水泵停止运行，进而再调节电动阀2，使其压差满足用户需要；3)指定房间的设定温度T3,4)由公式①，根据测得的水泵流量Q，供、回水温度1\、T2，得到系统水循环提供的
热量Es，5)由公式③，根据测得的供回水温度1\、T2，和室内的设定温度T3,得到为维持室内温度在设定值消耗的热量E。，6)当Es < Ec时，则室内的实际温度高于设定温度，对于供热系统，当水泵流量G大于质调节和量调节的分界流量时，则减小循环水泵10、11的频率；当水泵流量G小于质调节和量调节的分界流量时，则增大混水泵3的频率；对于制冷系统，当水泵流量G大于质调节和量调节的分界流量时，则增大循环水泵10、11的频率；当水泵流量G小于质调节和量调节的分界流量时，则增大混水泵3的频率；7)当Es > Ec时，则室内的实际温度低于设定温度，对于供热系统，当水泵流量G大于质调节和量调节的分界流量时，则增大循环水泵10、11的频率；当水泵流量G小于质调节和量调节的分界流量时，则减小混水泵3的频率；对于制冷系统，当水泵流量G大于质调节和量调节的分界流量时，则减小循环水泵10、11的频率；当水泵流量G小于质调节和量调节的分界流量时，则减小混水泵3的频率。第二种情况(水循环的全部动力来源于水泵，此时水泵转速ω与流量G成正比)1)设定用户的资用压差Δ Pci，用户两端的实际压差为Δ P，2)当用户两端的实际压差小于设定用户的资用压差时，S卩ΔΡ< APci时，检测电动阀2的开启情况，当电动阀2全部开启时，则增大循环水泵的频率；当电动阀2没有全部开启时，则将电动阀2全部开启，之后再增大循环水泵的频率；3)指定房间的设定温度T3,4)由公式②，根据测得的水泵转速ω，供、回水温度I\、T2，得到系统水循环提供的
热量Es，5)由公式③，根据测得的供回水温度1\、T2，和室内的设定温度T3,得到为维持室内温度在设定值消耗的热量E。，
频率；
频率；
频率；
频率；
6)当Es< Ec时，则室内的实际温度高于设定温度， 对于供热系统
当水泵转速ω大于质调节和量调节的分界流速ω。
当水泵转速ω小于质调节和量调节的分界流速ωc 对于制冷系统
当水泵转速ω大于质调节和量调节的分界流速ω。
当水泵转速ω小于质调节和量调节的分界流速ωc
7)当Es> Ec时，则室内的实际温度低于设定温度， 对于供热系统
当水泵转速ω大于质调节和量调节的分界流速ω。
当水泵转速ω小于质调节和量调节的分界流速ωc 对于制冷系统
当水泵转速ω大于质调节和量调节的分界流速ω。
时，则减小循环水泵10、11的时，则增大混水泵3的频率； 时，则增大循环水泵10、11的时，则增大混水泵3的频率；
时，则增大循环水泵10、11的时，则减小混水泵3的频率； 时，则减小循环水泵10、11的
当水泵转速ω小于质调节和量调节的分界流速Coci时，则减小混水泵3的频率； 该系统与无混水装置的水循环系统相比，增加了质调节部分，即可以使得系统在运行的过程中可以根据实际负荷的变化进行质量-流量调节。这样既可以使得调节效果更好，同时节省了能量。实施例5:常规系统的循环控制常规系统中，可以为多台水泵并联，同时使用常规的流量计代替水泵流量计，其控制过程与双泵系统的控制过程类似。系统图见图3和图4。与双泵系统的不同之处在于，常规系统中使用传统的流量计21直接测量系统中的循环水量，从而省去了双泵系统中的压差传感器8、9，和水泵流量计13。流量信号直接通过流量计传输到控制器1中。其对应的系统同样分为有混水装置的系统和无混水装置的系统，其控制原理和控制逻辑与上述双泵系统相同。
权利要求
1.一种供热与供冷水循环的能量控制系统，包括热源的供回水管路、水泵、流量计、调节阀、温度传感器和用户末端，其特征是在供水管路上安有电动调节阀、电动调节阀的后端为分支管路，该分支管路至少为一支，在每个支分支管路上依次分别装有手动调节阀，循环水泵，电动调节阀；在每个分支管路上的循环水泵分别设置有压差传感器，循环水泵变频器分别与分支管路上的循环水泵相接，压差传感器和变频器同与水泵流量计相连接；在分支管路末端回合成同一管路与用户末端相连，用户末端的后端与回水管路相接；在连接用户末端的供水管与回水管处分别设有温度传感器，在用户末端的前后两端设置压差传感器；在用户末端的回水管路上设有手动调节阀；水泵流量计、温度传感器和压差传感器与控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征是将每个分支管路上的压差传感器和水泵流量计替换为传统的流量计，再将传统的流量计直接与控制器相连，达到监测水泵流量的目的。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征是所述的用户的末端为以下几种结构的其中之一1)末端没有调节装置的散热器供热系统及热交换系统；2)末端有调节装置的散热器供热系统及热交换系统；3)末端没有调节装置的地板辐射采暖系统及热交换系统；4)末端有调节装置的地板辐射采暖系统及热交换系统；5)末端有调节装置的风机盘管空调系统及热交换系统。
4.一种供热与供冷水循环的能量控制系统的控制方法，其特征是其循环水系统控制从热源出来的热水通过供水管经过调节阀门进入到循环水泵中，经循环水泵送入用户末端，回水从用户末端出来后经过回水管流回热源；当外网压差大于内网压差所需要的值时，控制器则通过调节电动阀来消耗多余的压差，此时无需开启循环水泵，就能满足用户末端的需要，当外网压差小于内网压差所需要的值时，则电动阀全部开启，控制器根据水泵流量计、温度传感器和压差传感器输入值对系统运行进行优化。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征是所述的控制器根据温度传感器提供的供、回水温度，以及水泵流量计提供的水泵流量等系统运行参数来控制调节循环水泵的工作频率；当系统循环水量大于设定的临界值时，则系统采用量调节的方式，此时调节循环水泵的频率；当系统的循环水量小于设定的临界值时，则系统采用质调节的方法。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征是所述的循环水泵是传统的并联水泵，一用一备，每台的运行负荷都是100%;或者是双泵系统，即两台水泵并联共同运行，每台的运行负荷是50% ；当循环水泵为双泵系统时，当水泵的运转速率达到设计的最小转速时，则关闭其中的一台水泵，同时关闭该水泵分支管路上相应的阀门。
7.根据权利要求4或5所述的控制方法，其特征是所述的循环水系统控制逻辑方法为a、第一种情况一水循环的全部或部分动力来自于外网1)设定用户的资用压差为ΔPci，用户两端的实际压差为ΔP，2)当用户两端的实际压差大于设定用户的资用压差时，即ΔΡ>APci,则检测循环水泵10、11的开启情况，当循环水泵关闭时，则减小电动阀2的开度，使其消耗掉多余的压差； 当循环水泵开启时，则减小循环水泵的频率直至水泵停止运行，进而再调节电动阀2， 使其压差满足用户需要；3)指定房间的设定温度T3,4)由公式①Es= CpQ(T1-T2),根据测得的水泵流量Q，供、回水温度1\、T2，得到系统水循环提供的热量Es，5)由公式③E。=B ( \+Τ2-2Τ3)，根据测得的供回水温度Ι\、Τ2，和室内的设定温度T3,得到为维持室内温度在设定值消耗的热量Ε。，6)当Es< Ec时，则室内的实际温度高于设定温度， 对于供热系统，减小循环水泵10、11的频率；对于制冷系统，增大循环水泵10、11的频率；7)当Es> Ec时，则室内的实际温度低于设定温度， 对于供热系统，增大循环水泵10、11的频率；对于制冷系统，减小循环水泵10、11的频率；本控制逻辑的功能在于无需对室内温度进行测量，便可以维持室内温度在设定范围内；b、第二种情况一水循环的全部动力来源于水泵，此时水泵转速ω与流量G成正比1)设定用户的资用压差ΔPci，用户两端的实际压差为ΔP，2)当用户两端的实际压差小于设定用户的资用压差时，即压差ΔΡ<APci，检测电动阀2的开启情况，当电动阀2全部开启时，则增大循环水泵的频率；当电动阀2没有全部开启时，则将电动阀2全部开启，之后再增大循环水泵的频率；3)指定房间的设定温度T3,4)由公式②艮=Αω(T1-T2),根据测得的水泵转速ω，供、回水温度T1J2，得到系统水循环提供的热量Es，5)由公式③E。=B ( \+Τ2-2Τ3)，根据测得的供回水温度Ι\、Τ2，和室内的设定温度T3,得到为维持室内温度在设定值消耗的热量Ε。，6)当Es< Ec时，则室内的实际温度高于设定温度， 对于供热系统，减小循环水泵10、11的频率；对于制冷系统，增大循环水泵10、11的频率；7)当Es> Ec时，则室内的实际温度低于设定温度， 对于供热系统，增大循环水泵10、11的频率；对于制冷系统，减小循环水泵10、11的频率；本控制逻辑的功能比较第一种情况，避免了对水泵流量的测量，只需知道水泵的转速即可，但其前提是水泵的转速和流量成正比。
8.根据权利要求1所述的供热与供冷水循环的能量控制系统，其特征是在循环水系统从热源出来的供水管上A点和回水管的B点之间的管路，设置混水泵3、混水泵变频器 VFD 5和电动调节阀4，使A点成为从热源出来的高温热水和系统回水的混合点，B点为系统回水的分流点，即从用户出来的回水在B点分流，一部分经过混水泵3流到A点，一部分直接通过回水管回到热源中；当B点压力大于A点压力，则无需开启混水泵3 ；混水泵3转速和流量的变化可以通过控制器1对变频器5的控制来完成。
9.根据权利要求4所述的控制方法，其特征是在带有混水的系统中的控制器1根据温度传感器16、17提供的供、回水温度，13提供的水泵流量等系统运行参数来控制调节循环水泵10、11和混水泵3的工作频率；当系统循环水量大于质调节和量调节的分界流量时， 系统采用量调节的方式，此时调节循环水泵10、11的频率；当系统的循环水量小于质调节和量调节的分界流量时，系统采用质调节的方法，在带有混水的系统中应调节混水泵3的频率。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征是所述的混水控制系统控制逻辑方法为a、第一种情况一水循环的全部或部分动力来自于外网1)设定用户的资用压差ΔPci，用户两端的实际压差为ΔP，2)当用户两端的实际压差大于设定用户的资用压差时，即ΔΡ>ΔPci,检测循环水泵 IOUl的开启情况，当循环水泵关闭时，则减小电动阀2的开度，使其消耗掉多余的压差； 当循环水泵开启时，则减小循环水泵的频率直至水泵停止运行，进而再调节电动阀2， 使其压差满足用户需要；3)指定房间的设定温度T3,4)由公式①Es= CpQ(T1-T2),根据测得的水泵流量Q，供、回水温度1\、T2，得到系统水循环提供的热量Es，5)由公式③E。=B ( \+Τ2-2Τ3)，根据测得的供回水温度Ι\、Τ2，和室内的设定温度T3,得到为维持室内温度在设定值消耗的热量Ε。，6)当Es< Ec时，则室内的实际温度高于设定温度， 对于供热系统，当水泵流量G大于质调节和量调节的分界流量时，则减小循环水泵10、11的频率； 当水泵流量G小于质调节和量调节的分界流量时，则增大混水泵3的频率； 对于制冷系统，当水泵流量G大于质调节和量调节的分界流量时，则增大循环水泵10、11的频率； 当水泵流量G小于质调节和量调节的分界流量时，则增大混水泵3的频率；7)当Es> Ec时，则室内的实际温度低于设定温度， 对于供热系统，当水泵流量G大于质调节和量调节的分界流量时，则增大循环水泵10、11的频率； 当水泵流量G小于质调节和量调节的分界流量时，则减小混水泵3的频率； 对于制冷系统，当水泵流量G大于质调节和量调节的分界流量时，则减小循环水泵10、11的频率； 当水泵流量G小于质调节和量调节的分界流量时，则减小混水泵3的频率；b、第二种情况一水循环的全部动力来源于水泵，此时水泵转速ω与流量G成正比1)设定用户的资用压差ΔPci，用户两端的实际压差为ΔP，2)当用户两端的实际压差小于设定用户的资用压差时，即ΔΡ<APci时，检测电动阀2的开启情况，当电动阀2全部开启时，则增大循环水泵的频率；当电动阀2没有全部开启时，则将电动阀2全部开启，之后再增大循环水泵的频率；3)指定房间的设定温度T3,4)由公式②艮=Αω(T1-T2),根据测得的水泵转速ω，供、回水温度T1J2，得到系统水循环提供的热量Es，5)由公式③E。=B ( \+Τ2-2Τ3)，根据测得的供回水温度Ι\、Τ2，和室内的设定温度T3,得到为维持室内温度在设定值消耗的热量Ε。，6)当Es< Ec时，则室内的实际温度高于设定温度， 对于供热系统，当水泵转速ω大于质调节和量调节的分界流速Coci时，则减小循环水泵10、11的频率；当水泵转速ω小于质调节和量调节的分界流速Coci时，则增大混水泵3的频率； 对于制冷系统，当水泵转速ω大于质调节和量调节的分界流速Coci时，则增大循环水泵10、11的频率；当水泵转速ω小于质调节和量调节的分界流速Coci时，则增大混水泵3的频率；7)当Es> Ec时，则室内的实际温度低于设定温度， 对于供热系统，当水泵转速ω大于质调节和量调节的分界流速Coci时，则增大循环水泵10、11的频率；当水泵转速ω小于质调节和量调节的分界流速Coci时，则减小混水泵3的频率； 对于制冷系统，当水泵转速ω大于质调节和量调节的分界流速Coci时，则减小循环水泵10、11的频率；当水泵转速ω小于质调节和量调节的分界流速Coci时，则减小混水泵3的频率。
全文摘要
一种供热与供冷水循环的能量控制系统与控制方法，涉及一种多用户其末端装置有或无调节功能的供热及供冷系统及其相应的水泵系统的控制。有效地解决了热能浪费和水泵循环产生的能源浪费问题。本发明由热源的供回水管路、水泵、变频器VFD、流量计、电动调节阀、压差传感器、温度传感器，用户末端以及能监控水泵性能、启动/关闭水泵和调节水泵频率的相关控制逻辑的控制器组成。本发明的实施可以很好的控制室内温度，提高室内舒适性，避免了建筑室内整体过冷或过热的现象；而且能使得热能浪费减少30％；使得循环水泵的能源浪费降低70％--90％。
文档编号F25B49/00GK102269444SQ20111013951
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者刘明生 申请人:哈尔滨工业大学