一种电暖通锅炉及其动态控温方法技术

本发明专利技术涉及一种电暖通锅炉及其动态控温方法，属于建筑电暖设备技术领域。该电暖通锅炉，包括：加热管组，该加热管组包括若干相互独立的电加热管，电加热管加热循环的热媒介质，热媒介质被电加热管加热并运输热能；继电器组，该继电器组包括若干继电器，各继电器分别与电加热管对应电连接，并控制对应电加热管通断电；第一传感器，该第一传感器测量室外环境温度；第二传感器，该第二传感器测量被加热后的热媒介质的实时温度；控制器，该控制器根据室外环境温度设定热媒介质的控温阈值，该控制器根据热媒介质的实时温度控制电加热管的投入数量以调节热媒介质的升温速度。能够根据室外温度动态调节加热锅炉热媒介质温度的装置及方法，降低室内温度随室外温度变化的情况。

Electric heating and ventilating boiler and its dynamic temperature control method

The invention relates to an electric heating and ventilating boiler and its dynamic temperature control method, which belongs to the technical field of building electric heating equipment. The electric heating boiler, including: heating tube, the heating tube comprises a plurality of mutually independent electric heating tube, the heat medium heating tube heating cycle, the heat medium is electric heating tube heating and heat transport; the relay group, the relay group comprises a plurality of relays, the relay respectively and the corresponding electrical connection the electric heating pipe, electric heating pipe and the corresponding control on-off; the first sensor, the first sensor measuring outdoor temperature sensor; second, the second sensor measurements are real-time temperature of heat medium after heating; the controller, the controller according to the outdoor environment temperature threshold temperature setting heat medium, the controller according to the real-time temperature control of electric heating tube into the number of heat medium to adjust the heat medium heating rate. The device and method can dynamically adjust the temperature of the heat medium of the boiler according to the outdoor temperature, so as to reduce the indoor temperature with the outdoor temperature.

【技术实现步骤摘要】
一种电暖通锅炉及其动态控温方法
本专利技术涉及一种电暖通锅炉及其动态控温方法，属于建筑电暖设备

技术介绍
电暖通锅炉也叫电取暖炉、电采暖锅炉或电热水锅炉，是一种将电能转化成热能并通过热媒介质(水、油等，以下简称介质)在采暖管道中循环并对室内空气进行加热以满足供暖需求的采暖设备，电功率从几千瓦到几百千瓦不等。传统的电暖通锅炉一般使用机械式继电器对电加热管电流通断进行统一控制。机械式继电器存在开关动作慢、噪声大、动作频繁是易损坏等问题，在用于控制电暖通锅炉时造成故障率高的问题；并且使用机械式继电器，由于其开关噪声较大，特别是晚上较安静时，影响用户的休息。此外，由于普通电暖设备采用统一控制通断电的方式，如图7所示，控制器根据设定的室内温度，选定介质的控温阈值，控温阈值包括温度的设定上线和下限值；当温度未达到设定高温时，将所有电加热管投入进行加热；当温度达到设定高温时，关闭所有电加热管进行放热。这种简单的控制方法，没有考虑影响供暖效果多种影响因素，如：建筑保温效果、管道保暖层的保温效果、循环介质流失、室外环境温度等诸多因素的影响，导致热利用率较低。此外，由于传统电暖通锅炉在设定好被控高温点和低温点后，在整个供暖周期内高温点和低温点都会保持不变。当室外环境温度变化时，建筑室内温度将会出现较大波动，导致设备能耗增加，并且容易造成室内人体的不舒适感等问题。比如：假设室外环境温度为0℃，同时假设热媒介质在分别为50℃和44℃时关闭或启动电加热管，此时室内温度由热媒介质加热至20℃。当室外环境温度升高到10℃后，由于室内温度与室外环境温度温差减小，向环境辐射的热量减少，照样以50℃和44℃时设定电加热管的关闭或启动，将会导致室内温度达到23℃甚至更高；室外环境温度降低时则与之相反，致使室内温度随室外温度变化而变化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，解决上述问题，设计了本专利技术，提供一种能够根据室外温度动态调节加热锅炉热媒介质温度的装置及方法，降低室内温度随室外温度变化的情况。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术公开了一种电暖通锅炉，包括：加热管组，该加热管组包括若干相互独立的电加热管，电加热管加热循环的热媒介质，热媒介质被电加热管加热并运输热能；继电器组，该继电器组包括若干继电器，各继电器分别与电加热管对应电连接，并控制对应电加热管通断电；第一传感器，该第一传感器测量室外环境温度；第二传感器，该第二传感器测量被加热后的热媒介质的实时温度；控制器，该控制器根据室外环境温度设定热媒介质的控温阈值，该控制器根据热媒介质的实时温度控制电加热管的投入数量以调节热媒介质的升温速度。该结构中，由于控制器能够通过第一传感器检测室外温度，从而能够采用控制器进行动态调节热媒介质温度控制，降低室外环境温度对室内温度的影响，此外，由于第二传感器直接作用于被加热的热媒介质而不是测量环境温度，是为了保证提高该温度反馈中的敏捷度，进一步降低室内温度的波动。作为优选附加特征为，所述继电器为固态继电器。利用固态继电器可以开速通、断的性质，可以较频繁的开合继电器进行精确升温控制。由于本专利设计的控制算法需要较频繁的调整介质节能升温曲线，如果使用机械式继电器极易损坏。利用固态继电器开合无噪音，降低因继电器快速频繁通道引起的噪声。作为优选附加特征为，加热管组的电加热管和继电器组的继电器对应电连接，各继电器的输入端共同连接开关，开关通过控制器电连接到电源上；继电器的控制端分别于控制器电连接。由于当固态继电器被击穿后电加热管回路导通，设备在停止运行状态下也可能存在较大电流，易造成事故，因此采用开关对继电器进行保护。作为优选附加特征为，在开关上还设有脱扣器，脱扣器的控制端电连接至控制器上；该控制器为PLC。采用脱扣器进一步保护固态继电器，通过PLC监测设备进行环境监测，简化本结构的控制设备，实现大电流控制和设备的自动化。作为优选附加特征为，还包括互感器组，互感器组包括若干互感器，各互感器分别与电加热管对应电连接，加热器组通过互感器组电连接回电源。互感器组连接设备总电源输入端(R、S、T三相)，可以测量设备总电流变化，根据该变化值可以判断故障的加热组或固态继电器，以保护设备。本专利技术还公开了一种电暖通锅炉的动态控温方法，包括以下步骤：步骤1：测量室外环境温度，并测量用于与室内空气进行热交换的热媒介质被加热后的实时温度；步骤2：控制器根据用户设定的热媒介质温度和室外环境温度选取预设的热媒介质的控温阈值；步骤3：控制器根据室外环境温度选定预设的热媒介质节能升温曲线，并根据节能升温曲线与热媒介质实时温度调整用于热媒介质加热的电加热管的加热功率。该方法中，测量室外温度的目的是，根据室外温度，控制器可以对热媒介质的温度进行调节，比如：当用户对环境温度的要求值为20℃时，当室外温度为0℃时，控制器设定热媒介质的温度为44℃-50℃，当温度问50℃时关闭电加热管，当温度为44℃时打开部分或全部电加热管；当室外温度为10℃时，控制器设定热媒介质的温度为40℃-45℃。此外，由于直接测量热媒介质刚被加热后的温度，从而能够提高温度反馈的精确性和效率。作为优选附加特征为，步骤2中，用户设定的室内温度与热媒介质的控温阈值的变化方向相同，室外环境温度与热媒介质的控温阈值的变化方向相反；步骤3中，室外环境温度与电加热管投入数量变化方向相反。由于利用温度差越大，放热速度越快的原理，通过降低温差的方式，降低室内热量逸散速度，进而减少电加热管输出的热量。作为优选附加特征为，热媒介质由若干独立的电加热管分别加热，通过调整电加热管投入数量以改变加热功率；当热媒介质温度达到控温阈值后，电加热管的加热周期为T，下一周期T中电加热管的投入数量公式为：公式中：δ1为前一加热周期T所投入的电加热管数量；δ2为本加热周期T所投入的电加热管数量；Δc1为前一加热周期T的温度变化值；Δc2为本加热周期T的温度变化值；Δce为控制器根据节能升温曲线与热媒介质实时温度的差值计算得出的期望升温值；所述节能升温曲线为控制器根据当前室外环境温度选定的预设的多个节能升温曲线之一；热媒介质温度达到控温阈值后的第一个加热周期时，δ1和Δc1分别为设定值，δ1的设定值一般为全部电加热管数量的一半，Δc1为投入一半电加热管数量的条件下的理论温差变化值。以上公式中，δ1和δ2分别为正在加热周期之前两个周期的电加热管数量，通过加热数量及温度变化与期望温度及前一温差值变化的比较，从而确定下一周期电加热管的数量，从而提高温度控制的精确性，优化节能节能升温曲线，实现节能；δ1、δ2、Δc1、Δc2为控制器记录或计算获得，而Δce为控制器内预设的对应数值，根据室外环境温度检测和当前热媒介质温度值记性确定，比如：室外环境温度为0℃，当前热媒介质的温度为43℃，则选定Δce为0.5或0.7℃。作为优选附加特征为，若δe为非整数，则其中一电加热管的投入时间为：t＝x*10％*T；公式中：x为δe的小数部分的数值。比如：δe为5.3，则x＝3。作为优选附加特征为，控制器根据当前室外环境温度预设有节能升温曲线，其节能升温曲线包括若干加热周期，该节能升温曲线符合一下规律：公式中：Tm为下一加热周期T热媒介质所要达到的目标温度；Te为室外环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电暖通锅炉，其特征在于，包括：加热管组，该加热管组包括若干相互独立的电加热管，电加热管加热循环的热媒介质，热媒介质被电加热管加热并运输热能；继电器组，该继电器组包括若干继电器，各继电器分别与电加热管对应电连接，并控制对应电加热管通断电；第一传感器，该第一传感器测量室外环境温度；第二传感器，该第二传感器测量被加热后的热媒介质的实时温度；控制器，该控制器根据室外环境温度设定热媒介质的控温阈值，该控制器根据热媒介质的实时温度控制电加热管的投入数量以调节热媒介质的升温速度。

【技术特征摘要】
1.一种电暖通锅炉，其特征在于，包括：加热管组，该加热管组包括若干相互独立的电加热管，电加热管加热循环的热媒介质，热媒介质被电加热管加热并运输热能；继电器组，该继电器组包括若干继电器，各继电器分别与电加热管对应电连接，并控制对应电加热管通断电；第一传感器，该第一传感器测量室外环境温度；第二传感器，该第二传感器测量被加热后的热媒介质的实时温度；控制器，该控制器根据室外环境温度设定热媒介质的控温阈值，该控制器根据热媒介质的实时温度控制电加热管的投入数量以调节热媒介质的升温速度。2.如权利要求1所述的电暖通锅炉，其特征在于，所述继电器为固态继电器。3.如权利要求2所述的电暖通锅炉，其特征在于，加热管组的电加热管和继电器组的继电器对应电连接，各继电器的输入端共同连接开关，开关通过控制器电连接到电源上；继电器的控制端分别于控制器电连接。4.如权利要求3所述的电暖通锅炉，其特征在于，在开关上还设有脱扣器，脱扣器的控制端电连接至控制器上；该控制器为PLC。5.如权利要求1-4之一所述的电暖通锅炉，其特征在于，还包括互感器组，互感器组包括若干互感器，各互感器分别与电加热管对应电连接，加热器组通过互感器组电连接回电源。6.一种电暖通锅炉的动态控温方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：测量室外环境温度，并测量用于与室内空气进行热交换的热媒介质被加热后的实时温度；步骤2：控制器根据用户设定的热媒介质温度和室外环境温度选取预设的热媒介质的控温阈值以降低室内温度波动；步骤3：控制器根据室外环境温度选定预设的热媒介质节能升温曲线，并根据节能升温曲线与热媒介质实时温度调整用于热媒介质加热的电加热管的加热功率。7.如权利要求6所述的电暖通锅炉的动态控温方法，其特征在于，步骤2中，用户设定的室内温度与热媒介质的控温阈值的变化方向相同，室外环境温度与热媒介质的控温阈值的变化方向相反...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊，
申请(专利权)人：成都宇俊盛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51