补水软化控制系统以及方法

补水软化控制系统以及方法
【专利摘要】本发明公开了一种补水软化控制系统及方法，补水软化控制系统包括，锅炉系统；补水系统，用于向锅炉系统补水；至少一换热站，该换热站接收该锅炉系统的热水，并向用户供暖；控制中心，与该至少一换热站通信；其中，该控制中心根据各换热站的热负荷的和，调整该锅炉系统的供热量，确定该锅炉系统的循环水的循环量，并根据循环水的循环量确定循环水的补水量，再结合水的硬度确定该补水系统中补水软化的用盐量。本发明补水软化控制系统及方法能够达到根据温度及时调整换热站的补水量以及软化水用盐量。节省了资源，同时也节约了供热成本。
【专利说明】补水软化控制系统以及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及供热【技术领域】，尤其涉及一种热源厂的补水软化控制系统以及方法。【背景技术】
[0002]现有的供暖行业，把热源厂热能通过换热站与供暖用户之间进行热水循环，以达到传送热量的目的。一般来说，热源厂向换热站提供循环水在完成一次或多次循环后，都消耗一定比例的循环水，这就是说需要定期向热源厂的锅炉补充一定数量的水，而对于锅炉来说循环水是需要进行硬水软化的，一般来说，工业上硬水软化可以采用添加钠盐的方式。
[0003]但是对于现有的供暖技术来说，一般来说补水量、补水时间以及钠盐的添加量往往都是普通技术人员根据经验进行。但是，仅仅根据技术人员的经验进行补水和硬水软化，不仅不够准确，而且容易造成浪费。同时，即使根据经验对各个热源厂的供热量进行调整，也往往没有一个统一的标准，同时人工调整也可能造成调整不准确，过于依赖个人经验的问题。
[0004]另外，当室外温度急剧变化(升高或者降低)时，现有锅炉运行调整滞后，没法即时调整，造成供热事故频繁发生(冻裂供热设备)，造成严重能源浪费(过热开窗户)。同时，补水量不能够根据室外温度的变化及时进行调整，造成循环水的循环量误差增加，供热量不准确等问题。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于提供一种补水控制系统以及方法，用于解决现有的补水控制系统供热调整靠人工经验，造成调整数据不准确，造成资源浪费，供热成本高等问题。
[0006]本发明一种补水软化控制系统，包括，锅炉系统；补水系统，用于向锅炉系统补水；至少一换热站，该换热站接收该锅炉系统的热水，并向用户供暖；控制中心，与该至少一换热站通信；其中，该控制中心根据各该换热站的热负荷的和，调整该锅炉系统的供热量，确定该锅炉系统的循环水的循环量，并根据循环水的循环量确定循环水的补水量，再结合水的硬度确定该补水系统中补水软化的用盐量。
[0007]本发明一种补水软化控制系统，其中，还包括:温度采集系统，用于采集用户的室内温度；该控制中心获取该温度采集系统所采集的用户的室内温度，并将该用户的室内温度与一标准温度进行比较，根据比较结果以及各该换热站对应的供热面积，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，确定该锅炉系统的供热量，调整该循环水的循环量以及补水软化的该用盐量。
[0008]本发明一种补水软化控制系统，其中，还包括:该控制中心获取一时间段的平均气温，该控制中心将该平均气温与一标准温度进行比较，根据比较结果以及该换热站对应的供热面积，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，确定该锅炉系统的供热量，以调整该循环水的循环量以及补水软化的该用盐量。
[0009]本发明一种补水软化控制系统,其中，该热负荷的计算公式为AzQmaxUn-t' w)/(tn-tw);其中，t' w为用户的室外温度，Q为用户的室外温度为t' w时的热负荷，Qmax为热网最大热负荷，tw为用户室外采暖计算温度，tn为室内设计采暖温度。
[0010]本发明一种补水软化控制系统，其中，该标准温度为18°C。
[0011]本发明一种补水软化控制系统，其中，该控制中心根据当日的气象温度，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，确定该锅炉系统的供热量，以调整该循环水的循环量以及补水软化的该用盐量。
[0012]本发明一种补水软化控制系统，其中，该控制中心将一天划分为多个时间区间，根据每个时间区间室外温度的不同，使得该换热站在每个时间区间根据对应的室外温度提供相应的热负荷，该控制中心根据该热负荷确定该锅炉系统在每个时间区间的循环水的循环量，并确定每个时间区间的该补水量以及于补水软化的该用盐量。
[0013]本发明还提供了一种补水软化控制方法，其中，包括:根据各该换热站的热负荷的和，调整该锅炉系统的供热量；根据该锅炉系统的供热量，确定锅炉系统的循环水的循环量；根据该锅炉系统的循环水的循环量确定该锅炉系统的补水量；并根据该补水量以及水的硬度确定用于补水软化的用盐量。
[0014]本发明一种补水软化控制方法的一实施例，其中，调整该锅炉系统的供热量包括:获取各用户的室内温度，并将该用户的室内温度与一标准温度进行比较，根据比较结果以及各换热站对应的供热面积，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，以确定该锅炉系统的供热量。
[0015]本发明一种补水软化控制方法的一实施例，其中，调整该锅炉系统的供热量包括:获取一时间段的平均气温，将该平均气温与一标准温度进行比较，根据比较结果以及该换热站对应的供热面积，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，确定该锅炉系统的供热量。
[0016]本发明一种补水软化控制方法的一实施例，其中，该热负荷的计算公式为:Q=Qmax (tn-t; w)/ (tn-tw) ；t' w为用户的室外温度,Q为用户的室外温度为t' w时的热负荷，Qmax为热网最大热负荷，tw为用户室外采暖计算温度，tn为室内设计采暖温度。
[0017]本发明一种补水软化控制方法的一实施例，其中，该标准温度为18°C。
[0018]本发明一种补水软化控制方法的一实施例，其中，调整该锅炉系统的供热量包括:根据当日的气象温度，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，确定该锅炉系统的供热量。
[0019]本发明一种补水软化控制方法的一实施例，其中，调整该锅炉系统的供热量包括:将一天划分为多个时间区间，根据每个时间区间室外温度的不同，使得该换热站在每个时间区间根据对应的室外温度提供相应的热负荷，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，以确定该锅炉系统的供热量。
[0020]综上所述，通过控制中心可以根据温度的变化调整热源厂的循环水的循环量，同时，控制中心实时确定各整热源厂的循环水的循环量，根据循环水的循环量确定耗水量，并根据该耗水量确定该整热源厂的补水量，并根据该补水量以及水的硬度确定用于补水软化的用盐量。如此，也就能够达到根据温度及时调整热源厂的补水量以及软化水用盐量。节省了资源，同时也节约了供热成本。【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1所示为本发明补水软化控制系统的模块图。
[0022]图2为本发明补水软化控制方法的流程图；
[0023]图3为本发明补水软化控制方法的另一实施例的流程图；
[0024]图4为本发明补水软化控制方法的再一实施例的流程图；
[0025]图5所示为一天的热量分配示意图。
【具体实施方式】
[0026]图1所示为本发明补水软化控制系统的模块图，如图1所示，本发明供热系统包括:控制中心1、换热站2、换热站3、换热站4、锅炉系统8、补水系统9、用户供热室5、用户供热室6以及用户供热室7。
[0027]参考图1，控制中心I分别与换热站2、换热站3以及换热站4通信。换热站2向用户供热室5供热，换热站3向用户供热室6供热，换热站4向用户供热室7供热。补水系统9用于向锅炉系统8进行补水。并且所述的用户供热室可以代表一栋楼、一单元或某间房子。上述的补水系统向换热站提供的补水均应为软水，故补水系统一般需要对水进行软化，并将软化后的软水提供给换热站作为补水。
[0028]参考图1，从锅炉系统8向换热站2、换热站3以及换热站4等通过循环水传输热量。锅炉系统8的水温是可知晓的，且一般都是以锅炉系统8的最大负荷运行，循环水的量与锅炉系统8向各换热站传输的总供热量有关，而总供热量又与各换热站的热负荷的总和相关，因此，也就可以根据各换热站的热负荷计算锅炉系统的循环水的循环量。由于循环水在循环的过程中会出现一定的消耗，消耗的比率一般都是固定的，因此，需要定期补充循环水。同时，根据循环水的循环量以及平均的消耗水的比率，即可计算所需要的补水量。由于一般锅炉系统的循环水均是软化水，故补水量也是补充的软化水量，并且可以结合补水量、硬水的硬度以及用于软化硬水的钠盐的纯度，计算所需的钠盐总量。
[0029]工业上软水和硬水的分类标准一般为:软水:0-60ppm=0.6 mm ol/L ;稍硬水:60-120ppm=0.6-1.2 腿 ol/L ;硬水:120-180ppm=l.2-1.8 腿 ol/L ;极硬水:181ppm=l.81 腿ol/L以上。
[0030]所谓进行硬水的软化，工业上一般为镁离子和钙离子的去除，软化水的化学方程式为:
[0031]钙的去除:CaC03+2Na-R=Ca-R+Na2C03；Ca (HC03) 2+2Na-R=Ca-R+2NaHC03
[0032]镁的去除:MgC03+2Na-R=Mg-R+Na2C03；Mg (HC03) 2+2Na-R=Mg-R+2NaHC03
[0033]所需补充的软化水，即化学水补水量，其一般等于锅炉运行消耗水量与管网运行失水量的和。而工业的城镇供热管网一般要求补水量不得小于循环水的循环量的2%。而依据工业的锅炉补水量一般不大于循环水的循环量的1%，同时结合供热管网中热水循环的实际损耗量和排污量计算，所需补充的软化水可以按循环热水量的1.5%计。
[0034]参考图1，本实施例中用户供热室(包括楼房、单元或房间)还具有温度采集系统，例如用户供热室5具有温度采集系统14，温度采集系统14可以采集用户的室内以及室外的温度，控制中心I可以根据采集用户的室内以及室外的温度对应调整锅炉系统8的供热量，进而调整锅炉系统8的循环水的循环量，以及补水系统的补水量和钠盐的使用量等。[0035]例如，换热站先按照一用户室内的标准温度进行供热，控制中心I根据采集的用户供热室5的室内温度，将其与此标准温度进行比较，当用户供热室5的室内温度大于标准温度，则说明供热量过多，可以适当减小用户供热室5的供热量，即可通过减小锅炉系统8的循环水的循环量，进而调整换热站的热负荷来实现减小用户供热室5的供热量，以减少换热站2的热负荷来实现，另外，当用户供热室5的室内温度小于标准温度，则说明供热量过少，可以适当增加用户供热室5的供热量，即可通过增加锅炉系统8的循环水的循环量来实现减小换热站2的热负荷来实现。而增加和减小锅炉系统8的循环水的循环量均需要对应增加或减小补水系统9所提供的补水量以及用于软化水的钠盐量。其中，上述的标准温度可以为18°C。
[0036]对于另一一实施例，换热站先按照用户的室外的另一标准温度进行供热，控制中心I根据采集的用户供热室5的室外温度与此另一标准温度进行比较，当用户供热室5的室外温度大于此另一标准温度，可以适当减小用户供热室5的供热量，即可通过减小锅炉系统8所需的循环水的循环量来实现减小用户供热室5的供热量，以减少换热站2的热负荷来实现，另外，当用户供热室5的室外温度小于标准温度，则说明可能供热量过少，可以适当增加用户供热室5的供热量，即可通过增加锅炉系统8的循环水的循环量来实现减小换热站2的热负荷来实现。而增加和减小锅炉系统8的循环水的循环量均需要对应增加或减小补水系统9所提供的补水量以及用于软化水的钠盐量。其中，上述的标准温度可以为-5。。。
[0037]另外，当温度采集系统采集到用户的室外温度每变化1°C时，则控制中心I调整对应调整锅炉系统9的循环水的循环量，进而调整补水系统9的补水量以及用于软化水的钠盐量。
[0038]如图1所示，以一具体实例说明控制中心I对各换热站进行的控制，可以包括:获得一气象平均温度，平均温度可以为某一日期的日最高温度与日最低温度之和除以二，例如预估的日最高温度为0°c，而日最低温度为-10°c，则平均温度为-5°c。设计采暖热负荷计算公式:Qmax=qXA,其中，Q为集中供热采暖设计热负荷，q为采暖综合热指标w/m2, A 为集中供热面积 m2，例如，q 为 55W/m2，A 为 1000000m2。则 Qmax=IOOOOOOm2X55W/m2=5.5X107w/h,上述供热总负荷的单位为吉焦，用符号GJ表示，也就是10亿焦耳，5.5X107w/h换算为吉焦(GJ)，则为1.98X 102GJ。即可得到供热面积下的热负荷。则在供热面积为1000000m2，且平均温度为_5°C的情况下，每小时的热负荷为:Q=Qmax (tn-t丨w) /(tn-tw)=1.98X 102GJX [18- (_5)]/[18_ (-20)] =121GJ/h，其中 tn 为室内设计采暖温度，即期望达到的温度，t' w为采暖期室外温度，即平均温度为_5°C，tw为室外采暖计算温度，可以设定为-20°C。
[0039]另夕卜，当测得用的实际室内温度为16 V时，将tn = 16代入公式Q=Qmax(tn-t; w)/(tn-tw) (GJ/h) = 1.98X 102GJX [16-(-5)]/[16-(-20)] = 115.49GJ/h。将16°C时的115.49GJ/h减去-达到18°C时的119.82GJ/h得到为-4.33GJ/h，即供热站需要增加4.33GJ/h的热负荷，即-1.99w/m2,即需要调整热负荷按55- (-1.99)=56.99w/m2执行。
[0040]继续以每小时的热负荷为Q=121GJ/h为例，121GJ/hX24h=2904GJ,假设供回水温差为40，水的比热容是4.2X103焦耳每千克。C，则可知循环水的循环量m=2904X IO9/(4.2X 103X 103X40),即 m=l.7285714X104=17.285714t。而根据化学水补水量可以按循环热水量的1.5%计，日补水量:17285.714tX0.015=259t。考虑一般循环泵的效率:650 + 93%=600t/h，即循环泵运行时间:17285.71t + 600t/ 小时=28.81h, 17285.71t + 2台+600米/小时=14.40h，即每台循环泵运行14.40小时。补水系统的日补水泵运行时间:259t + 50=5.18h。日补水泵耗电量:5.18hX22kwh=113.96kwh。
[0041]图2为本发明补水软化控制方法的流程图，参考图2，温度控制方法的流程包括:
[0042]步骤S1、根据各换热站的热负荷的和，调整该锅炉系统的供热量；
[0043]步骤S2、根据锅炉系统的供热量，确定锅炉系统的循环水的循环量；
[0044]即根据气象温度数据、用户室内的供热面积数据以及平均设计热负荷数据得到当天各个换热站的热负荷数据，进而得到锅炉系统当天的总供热量。
[0045]步骤S3、根据该锅炉系统的循环水的循环量确定该锅炉系统的补水量；
[0046]由于循环水的失水量的比例一般是一定的，因此，就可以根据循环水的循环量乘以一定失水的比例，得到锅炉系统需要的补水量。
[0047]步骤S4、并根据该补水量以及水的硬度确定用于补水软化的用盐量；
[0048]补水系统的补水量，水的硬度、硬水软化的公式，可以共同得到钠盐的使用量的数据。
[0049]图3为本发明补水软化控制方法的另一实施例的流程图，参考图3，温度控制方法的流程包括:
[0050]步骤S1、根据各换热站的热负荷的和，调整该锅炉系统的供热量；
[0051]步骤S2、根据锅炉系统的供热量，确定锅炉系统的循环水的循环量；
[0052]步骤S3、根据该锅炉系统的循环水的循环量确定该锅炉系统的补水量；
[0053]步骤S4、并根据该补水量以及水的硬度确定用于补水软化的用盐量；
[0054]步骤S5、获取各用户的室内温度，并将该用户的室内温度的平均值与一标准温度进行比较，根据比较结果以及各换热站对应的供热面积，确定各换热站的热负荷；
[0055]其中，用户的室内温度的平均值与标准温度的差值的绝对值如果大于或等于一定的温度范围，例如为IV，则执行步骤SI ；
[0056]步骤S6、补水系统对锅炉系同进行补水。
[0057]图4为本发明补水软化控制方法的再一实施例的流程图，参考图4，
[0058]步骤S1、根据各换热站的热负荷的和，调整该锅炉系统的供热量；
[0059]步骤S2、根据锅炉系统的供热量，确定锅炉系统的循环水的循环量；
[0060]步骤S3、根据该锅炉系统的循环水的循环量确定该锅炉系统的补水量；
[0061]步骤S4、并根据该补水量以及水的硬度确定用于补水软化的用盐量；
[0062]步骤S7、获取各用户的室外温度，并将该用户的室外温度与另一标准温度进行比较，根据比较结果以及各换热站对应的供热面积，确定各换热站的热负荷；
[0063]其中，用户的室外温度与该另一标准温度的差值的绝对值如果大于或等于一定的温度范围，例如为IV，则执行步骤SI ；
[0064]步骤S8、补水系统对锅炉系同进行补水。
[0065]图5所示为一天的热量分配示意图，如图2所示，横坐标代表一天的时间从11点开始到9点，将一天24小时平均分成12个时间区间，每两小时设定一热负荷数量，并以GJ为单位，如一天中11点至15点的室外气温最高，即所需的热负荷低，所以可以相应在此时间区间减少换热站的供热量，而深夜3点至5点一般较为寒冷，即所需热负荷高，所以相应在此时间区间增加换热站的供热量，如图2中，中午11点至13点的换热站热负荷为135GJ，而夜晚3点至5点的热负荷为402GJ。而热负荷的调整即可以通过调整锅炉系统的循环水的循环量来达成，即增加供热量，根据循环水的循环量的调整，在各时间区间则对应调整补水系统相应的补水量和钠盐的用量。
[0066]其中，一天中24小时的供热总量是通过前述的每小时的热负荷乘以24小时计算得到，并分配给12个时间区间，根据12个时间区间所需的供热量，计算换热站在每个时间区间内的实际热负荷。
[0067]当然图5中的每个时间区间的热负荷的量根据一天的总共热量以及时间区间供热量的区别而不同。另外，本实施例是将一天分成了 12个时间区间，实际上也可以灵活进行划分，再此不做赘述。
[0068]综上所述，通过控制中心可以根据温度的变化调整热源厂的循环水的循环量，同时，控制中心实时确定各整热源厂的循环水的循环量，根据循环水的循环量确定耗水量，并根据该耗水量确定该整热源厂的补水量，并根据该补水量以及水的硬度确定用于补水软化的用盐量。如此，也就能够达到根据温度及时调整热源厂的补水量以及软化水用盐量。节省了资源，同时也节约了供热成本。
[0069]虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在所附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为所附权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种补水软化控制系统，其特征在于，包括， 锅炉系统； 补水系统，用于向锅炉系统补水； 至少一换热站，该换热站接收该锅炉系统的热水，并向用户供暖； 控制中心，与该至少一换热站通信； 其中，该控制中心根据各该换热站的热负荷的和，调整该锅炉系统的供热量，确定该锅炉系统的循环水的循环量，并根据循环水的循环量确定循环水的补水量，再结合水的硬度确定该补水系统中补水软化的用盐量。
2.如权利要求1所述的补水软化控制系统，其特征在于，还包括: 温度采集系统，用于采集用户的室内温度； 其中，该控制中心获取该温度采集系统所采集的用户的室内温度，并将该用户的室内温度与一标准温度进行比较，根据比较结果以及各该换热站对应的供热面积，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，确定该锅炉系统的供热量，调整该循环水的循环量以及补水软化的该用盐量。
3.如权利要求1所述的补水软化控制系统，其特征在于，还包括:该控制中心获取一时间段的平均气温，该控制中心将该平均气温与一标准温度进行比较，根据比较结果以及该换热站对应的供热面积，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，确定该锅炉系统的供热量，以调整该循环水的循环量以及补水软化的该用盐量。
4.如权利要求1所述的补水软化控制系统，其特征在于，该热负荷的计算公式为:Q=Qmax(tn_t' w)/(tn-tw)；` 其中，t' w为用户的室外温度，Q为用户的室外温度为t' w时的热负荷，Qmax为热网最大热负荷，tw为用户室外采暖计算温度，tn为室内设计采暖温度。
5.如权利要求2所述的补水软化控制系统，其特征在于，该标准温度为18°C。
6.如权利要求1所述的补水软化控制系统，其特征在于，该控制中心根据当日的气象温度，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，确定该锅炉系统的供热量，以调整该循环水的循环量以及补水软化的该用盐量。
7.如权利要求1所述的补水软化控制系统，其特征在于，该控制中心将一天划分为多个时间区间，根据每个时间区间室外温度的不同，使得该换热站在每个时间区间根据对应的室外温度提供相应的热负荷，该控制中心根据该热负荷确定该锅炉系统在每个时间区间的循环水的循环量，并确定每个时间区间的该补水量以及于补水软化的该用盐量。
8.一种补水软化控制方法，其特征在于，包括: 根据各该换热站的热负荷的和，调整该锅炉系统的供热量； 根据该锅炉系统的供热量，确定锅炉系统的循环水的循环量； 根据该锅炉系统的循环水的循环量确定该锅炉系统的补水量； 并根据该补水量以及水的硬度确定用于补水软化的用盐量。
9.如权利要求8所述的补水软化控制方法，其特征在于，调整该锅炉系统的供热量包括: 获取各用户的室内温度，并将该用户的室内温度与一标准温度进行比较，根据比较结果以及各换热站对应的供热面积，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，以确定该锅炉系统的供热量。
10.如权利要求8所述的补水软化控制方法，其特征在于，调整该锅炉系统的供热量包括: 获取一时间段的平均气温，将该平均气温与一标准温度进行比较，根据比较结果以及该换热站对应的供热面积，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，确定该锅炉系统的供热量。
11.如权利要求8所述的补水软化控制方法，其特征在于，该热负荷的计算公式为:Q=Qmax(tn_t' w)/(tn-tw)； 其中，t' w为用户的室外温度，Q为用户的室外温度为t' w时的热负荷，Qmax为热网最大热负荷，tw为用户室外采暖计算温度，tn为室内设计采暖温度。
12.如权利要求9所述的补水软化控制方法，其特征在于，该标准温度为18°C。
13.如权利要求8所述的补水软化控制方法，其特征在于，调整该锅炉系统的供热量包括: 根据当日的气象温度，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，确定该锅炉系统的供热量。
14.如权利要求8所述的补水软化控制方法，其特征在于，调整该锅炉系统的供热量包括: 将一天划分为多个时间区间，根据每个时间区间室外温度的不同，使得该换热站在每个时间区间根据对应的室外温度提供相应的热负荷，计算各该换热站的热负荷，并根据各该换热站的热负荷的和，以确定该锅炉系统的供热量。
【文档编号】F24D19/10GK103486641SQ201310470207
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】张久明 申请人:张久明