采暖系统及其控制方法与流程

本发明涉及供暖设备领域，特别是涉及一种采暖系统及其控制方法。

背景技术：

燃气采暖热水炉作为一种依靠天然气提供热水和供暖热量的供暖设备，越来越多的为广大用户所接受，已经成为寒冷地区采暖的重要组成部分。燃气采暖热水炉在供暖运行时,当用户需要使房间温度快速升高时，需要提高燃气采暖热水炉的出水温度及系统循环流量，此时燃气采暖热水炉处于大负荷状态。而当房间温度达到所需值时，需要降低燃气采暖热水炉的出水温度及循环流量，此时燃气采暖热水炉处于小负荷状态。

然而发明人在研究中发现，目前市场上的非冷凝燃气采暖热水炉存在着最小负荷与最大负荷在热效率方面存在8％以上差距的现象，采暖热水炉处于最大负荷时的热效率大约为93％，处于小负荷时的热效率大约为85％，从而导致了能源的浪费，而导致小负荷状态下的采暖热水炉的热效率较低的根本原因，是当燃气采暖热水炉处于小负荷状态时，排出的烟气带走了大量热量。而在供暖运行过程中，燃气采暖热水炉在多数时间处于小负荷状态，所以提高小负荷状态的热效率可以有效减少能源浪费。

目前，通常采用以下两个方案增加燃气采暖热水炉的热效率，其中一个方案是增加主换热器的换热能力，降低燃烧产生的烟气的温度，从而减少热散失，另一个方案是降低过剩空气系数，减少烟量。

但是，采用第一个方案，烟气的温度降低，在采暖热水炉处于小负荷低水温的状态下，燃烧器的燃烧功率小，烟气的量与温度小，因烟气的温度容易达到露点温度(烟气的露点温度为高温烟气中水蒸汽开始冷凝的温度)。采用第二个方案，过剩空气减少，烟气的露点温度提高，在采暖热水炉处于小负荷时，烟温也很容易到露点温度。这样使得燃烧过后，部分烟气在主换热器上发生了冷凝，进而腐蚀主换热器，最终降低采暖热水炉的使用寿命。

技术实现要素：

基于此，有必要针对采暖热水炉在小负荷状态下换热效率较低的问题，提供一种在小负荷状态下换热效率较高的采暖系统及其控制方法。

一种采暖系统，所述采暖系统包括：

燃烧装置；

主换热装置，设于所述燃烧装置一侧，所述主换热装置可与所述燃烧装置交换热量；

回液管，连接于所述主换热装置的进液端；

出液管，连接于所述主换热装置的出液端；以及

换热结构，所述回液管与所述出液管可选择地通过所述换热结构交换热量。

上述采暖系统，主换热管中的液体与出液管的液体通过换热结构进行热量交换，可在维持主换热装置中的液体处于较高温度的同时降低出液管的出液温度，从而在满足预设的温度要求，而使烟气保持较高的温度以避免烟气在主换热装置上冷凝。

在其中一个实施例中，所述回液管包括并联的第一回液支管与第二回液支管，所述第二回液支管可通过所述换热结构与所述出液管交换热量。

在其中一个实施例中，所述回液管还包括第一回液主管与第二回液主管，所述第一回液支管与所述第二回液支管并联于所述第一回液主管与所述第二回液主管之间，所述第一回液主管可选择地通过所述第一回液支管和/或所述第二回液支管连通所述第二回液主管。

在其中一个实施例中，所述采暖结构还包括流量控制单元，所述第一回液主管、所述第一回液支管以及所述第二回液支管通过所述流量控制单元连接，所述流量控制单元用于控制所述第一回液主管与所述第一回液支管和/或所述第二回液支管连通。

一种上述采暖系统的控制方法，包括以下步骤：

获取采暖系统的负荷状态；

根据所述采暖系统的负荷状态控制回液管中的液体是否通过换热结构与出液管中的液体交换热量。

在其中一个实施例中，当所述采暖系统处于低温小负荷状态时，控制所述回液管中的液体通过所述换热结构与所述出液管中的液体交换热量。

在其中一个实施例中，所述回液管包括并联的第一回液支管与第二回液支管，所述第二回液支管可通过所述换热结构与所述出液管交换热量；当所述采暖系统处于低温小负荷状态时，控制所述回液管中的液体通过所述换热结构与所述出液管中的液体交换热量的步骤具体包括以下步骤：

当所述采暖系统处于所述低温小负荷状态时，控制液体流过所述第二回液支管。

在其中一个实施例中，所述回液管还包括第一回液主管与第二回液主管，所述第一回液支管与所述第二回液支管并联于所述第一回液主管与所述第二回液主管之间；当所述采暖系统处于所述低温小负荷状态时，控制液体流过所述第二回液支管的步骤具体包括以下步骤：

当所述采暖系统处于所述低温小负荷状态时，控制所述第一回液主管通过所述第二回液支管连通所述第二回液主管。

在其中一个实施例中，当所述采暖系统处于非低温小负荷状态时，控制所述回液管中的液体不通过所述换热结构。

在其中一个实施例中，所述回液管包括并联的第一回液支管与第二回液支管，所述第二回液支管可通过所述换热结构与所述出液管交换热量；当所述采暖系统处于非低温小负荷状态时，控制所述回液管中的液体不通过所述换热结构的步骤具体包括以下步骤：

当所述采暖系统处于所述非低温小负荷状态时，控制所述液体流过所述第一回液支管。

在其中一个实施例中，所述回液管还包括第一回液主管与第二回液主管，所述第一回液支管与所述第二回液支管并联于所述第一回液主管与所述第二回液主管之间；当所述采暖系统处于所述非低温小负荷状态时，控制所述液体流过所述第一回液支管的步骤包括以下步骤：

当所述采暖系统处于所述低温小负荷状态时，控制所述第一回液主管通过所述第一回液支管连通所述第二回液主管。

附图说明

图1为本发明一实施例的采暖系统的示意图；

图2为图1所示采暖系统在低温小负荷状态时的液路图；

图3为图1所示采暖系统在非低温小负荷状态时的液路图；

图4为本发明一实施例的采暖系统的控制方法流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明的实施例的一种采暖系统100，用于为室内各个房间供暖。下面以采暖系统100为燃气采暖炉系统为例，对本申请中采暖系统100的结构进行说明。本实施例仅用以作为范例说明，并不会限制本申请的技术范围。可以理解，在其它实施例中，采暖系统100也可具体为燃气热水器系统等，在此不作限定。

具体地，采暖系统100包括控制装置(图未示)、燃烧装置10、主换热装置20、出液管40、采暖管以及回液管30。其中，主换热装置20、出液管40、采暖管以及回液管30相互连接形成采暖管路，主换热装置20设于燃烧装置10一侧，主换热装置20可与燃烧装置10发生热量交换以获取燃烧装置10燃烧产生的高温烟气的热量。

如此，在控制装置的控制下，天然气在燃烧装置10内燃烧，燃烧产生的高温烟气可与主换热装置20中的液体发生热量交换，完成热量交换后的液体通过出液管40流出主换热装置20，通过采暖管流入各个房间与房间内的空气进行热量交换而为各个房间供暖，完成换热后的液体最后通过回液管30重新回到主换热装置20内。

请继续参阅图1，回液管30包括第一回液主管32、第二回液主管34、第一回液支管36以及第二回液支管38。其中，第一回液支管36与第二回液支管38并联于第一回液主管32与第二回液主管34之间，第一回液主管32的进口端连接于采暖管的出口端，第一回液主管32的出口端同时连接于第一回液支管36的进口端与第二回液支管38的进口端，第一回液支管36的出口端与第二回液支管38的出口端均连接于第二回液主管34的进口端，第二回液主管34的出口端连接于主换热装置20的进液端。出液管40的进口端连接于主换热装置20的出液端，出液管40的出口端连接于采暖管的进口端。

如此，主换热装置20中吸收烟气热量的液体通过出液管40进入采暖管，采暖管中的液体在房间内完成热量交换后，依次经过第一回液主管32、第一回液支管36和/或第二回液支管38、第二回液主管34重新回到主换热装置20中。

进一步地，采暖系统100还包括与控制装置通信连接的流量控制单元60。第一回液主管32、第一回液支管36以及第二回液支管38通过流量控制单元60连接，流量控制单元60用于控制第一回液主管32与第一回液支管36和/或第二回液支管38连通，从而使第一回液主管32中的液体可选择地通过第一回液支管和/或第二回液支管38流入第二回液主管34。

具体地，流量控制单元60为电动三通阀，包括可在控制装置的控制下开启或关闭的第一阀口、第二阀口以及第三阀口。其中，第一阀口连接于第一回液主管32的出口端，第二阀口连接于第一回液支管36的进口端，第三阀口连接于第二回液支管38的进口端。如此，控制装置可控制流量控制单元60的阀口的开启，改变液体的流动路径。

进一步地，采暖系统100还包括换热结构50，第二回液支管38可通过换热结构50与出液管40交换热量。

具体地，由于主换热装置20中的液体进入主换热装置20后，在主换热装置20中吸收烟气的热量而升温，因此从主换热装置20流入出液管40的液体的温度高于回液管30中液体的温度。当采暖系统100处于低温小负荷状态时，要求出液管40的出口端的出液温度较低，因此可利用换热结构50将回液管中的液体与出液管40的液体进行热量交换，出液管40中的液体的热量传递至回液管30中而降温以达到预设的出液温度，因此无需直接降低主换热装置20中的液体温度。由于烟气的温度与主换热装置20中的液体的温度呈正相关，因此主换热装置20中的液体维持在较高温度可使烟气也保持较高的温度，从而可通过降低烟气排放量的方式提高采暖系统在低温小负荷状态下的换热率的同时，避免烟气在主换热装置20上冷凝而减少主换热装置20的寿命。相反，如果通过降低主换热装置20中液体的温度来达到降低主出液管40的出液温度的目的，则会造成与主换热装置20中的液体换热的烟气温度较低，这时如果采用降低烟气的排放量以试图提高采暖系统100的换热率，会导致烟气的温度极易低于露点温度而冷凝，从而腐蚀主换热装置20，影响主换热装置20的寿命。

一种上述采暖系统100的控制方法，包括以下步骤：

s110：获取采暖系统100的负荷状态。

具体地，采暖系统100具有低温小负荷状态与非低温小负荷状态这两种负荷状态，非低温小负荷状态包括除了低温小负荷状态以外的大负荷状态等其它任意负荷状态。具体在一些实施例中，当采暖系统100处于低温小负荷状态时，出液管40的出液温度为20℃-45℃，采暖系统100的负荷为满负荷的30％以下。

s120：根据采暖系统100的负荷状态控制回液管30中的液体是否通过换热结构50与出液管40中的液体交换热量。

具体地，控制装置根据采暖系统100的负荷状态，控制流量调节单元的工作状态，进而控制回液管30中的液体的流动路径，最终控制出液管40的出液温度。

当采暖系统100处于低温小负荷状态时，控制装置控制流量调节单元的第一阀门与第三阀门处于开放状态，第二阀门处于关闭状态，因此第一回液主管32仅通过第二回液支管38连通第二回液主管34，第二回液支管38中的液体通过换热结构50与出液管40中的液体交换热量。由于第二回液支管38中的液体的温度低于出液管40中的液体的温度，因此出液管40中的液体的热量传递至第二回液支管38，所以出液管40的出口端流出的液体的温度低于主换热装置20中的温度而满足预设出液温度要求。如此，主换热装置20中的液体的温度较高，导致与其换热的烟气的温度也较高，因此当降低烟气排出量以增加采暖系统100热效率的同时，烟气温度不易低于露点温度，因此不会在主换热装置20上冷凝。

而当采暖系统100处于非低温小负荷状态时，控制装置控制流量调节的第一阀门与第二阀门处于开放状态，第三阀门处于关闭状态，第一回液主管32仅通过第二回液支管38连通第二回液主管34。如此，回液管30中的液体不通过换热结构50，出液管40中的液体在换热结构50中不进行热量交换，因此出液管40的出液温度与主换热装置20中的液体温度相同。相反，如果当采暖系统100处于非低温小负荷状态时，出液管40中的液体依然与第二回液支管38中的液体进行换热，那么在出液管40的出液温度达到预设的较高出液温度的情况下，主换热装置20中的液体的温度将会更高而容易气化。在一些实施例中，第三阀门也可处于部分开放状态。

上述采暖系统100及其控制方法，由于出液管40与回液管30可通过换热结构50进行热量交换，因此可根据不同负荷状态，利用回液管30中的液体调节出液管40的出液温度与主换热装置20内的液体温度差，使采暖系统100可在减小烟气排出量使小负荷状态下的换热效率提高12％-14％、大负荷状态下的换热效率提升3％-5％的同时，保证烟气具有较高的温度，避免因为烟气排出量的减少导致烟气发生冷凝，从而达到节能减排的目的，同时延长了采暖系统100的使用寿命。此外，由于克服了采暖系统100处于小负荷低水温状态下的冷凝问题，因此可扩大燃烧装置10的燃烧功率的调节范围，减小了采暖系统100的启动次数，扩大了采暖系统100的适用性，满足用户对供暖的不同需求，极大提高了用户体验。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。