一种蓄热供热系统及泄漏检测方法技术方案

本发明专利技术提供了一种蓄热供热系统，所述系统包括热源、供热管网、用户以及蓄热器，所述供热管网包含供水管网和回水管网，热水通过供水管网进入用户供热，供热后的冷水通过回水管网返回到热源；所述供热系统还包括蓄热器，所述蓄热器设置在第一管路上，所述用户设置在第二管路上，第一管路和第二管路是并联结构；所述第一管路上设置第一阀门，所述蓄热器中设置第一温度传感器，检测蓄热器中的温度，所述供水管网设置第二温度传感器，控制器根据第一温度和第二温度的大小确定第一阀门的开闭。通过设置两个温度的比较，保证蓄热器能够将热量储存，避免热量流失。

【技术实现步骤摘要】
一种蓄热供热系统及泄漏检测方法
本专利技术涉及一种供热系统，尤其涉及一种智能进行蓄热的供热系统。
技术介绍
随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对生活热水和采暖热水的需求量也不断增加。根据统计数据表明，我国建筑能耗占社会总能耗的比例在22％-25％之间，其中约40％用于建筑采暖，北方城镇地区采用热网集中供热或小区集中供热的能耗约占建筑采暖能耗的60％。随着生活水平的提高，目前长江流域许多新建的社区也开始采用集中供热，很多城市也在规划大规模集中供热网。可见，有集中采暖需求的地域越来越广。另外，建筑面积的快速增加，采暖需求也会随之大幅度增长，这些都使得国家的节能减排压力与日俱增。目前供热通常是用锅炉燃烧化石燃料烧出低温热水(60-90℃)直接供给用户采暖，或利用供热站将集中热网中130℃左右的热水(一次侧热水)转换成低温热水(二次侧热水)再供给用户采暖，虽然换热前后的热量总量没有改变，但是换热环节造成的可用能量损失却非常大，其供热效率总是小于1.0的，在长时间运行下，造成大量的采暖能耗。而另一些采暖设备比如热泵等，从低品位能源侧取热，其效率有所提高，但仍采用的是实时供热模式。即无论是空气源还是土壤源水源等，都是从当前的低温环境中取热。当热泵直接向空气取热时，冬季外界温度较低，温度波动幅度较大，设备效率较低，且冬季空气源热泵蒸发器结霜问题也是无法进一步提高空气源热泵效率的一大技术难题。基于此，冬季土壤温度高于气温且相对稳定一度受到大家的青睐，然而热源并不是取之不尽用之不竭的可再生资源，热泵系统常年从地下提取热量势必会造成土壤温度的逐年下降，从而造成机组性能的大幅度衰减，甚至根本无法运行。现在现有的供热系统，一般采用一种储热热源作为供热源进行供热，供热源的切换需要人力手工去实现。因此，当储热热源发生故障不能继续提供能量时，或为降低供热成本而一种热源无法满足时，不能及时的对热源进行切换，对生活造成了一定的不便。尤其是在寒冷的冬季，如果热源在供热过程中发生故障或不能继续提供热源时，若不及时切换热源，不仅会发生停热现象，还会因为天气过冷冻坏供热装置，造成一定损失。相变储热是利用材料在发生相变的过程中吸收或释放热能而实现热量存储的一类技术。该类产品采用具有较高相变潜热的材料，通过设计合理的换热、封装结构，搭配智能化控制系统，为用户实现冬季供暖。同时该技术利用电网的峰谷电价差异，在谷电时段将电加热产生的热量进行存储，在峰电或平电时段，将存储的热量放出，为用户供暖。在我国，具有冬季供暖需求的北方(南方)地区覆盖了约70％的国土面积。长期以来，这些地区清洁供暖比例低，冬季供暖大量使用散煤及热效率低下的小型燃煤锅炉，造成了严重的大气污染。推进清洁取暖对于改善北方地区冬季雾霾具有重要的意义，也是我国建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系的有效措施。相变储能供热系统包含电锅炉、水泵、换热器、二次网、相变储热装置等设备，在实际使用中存在锅炉直接供热、储热装置供热等情况，因此常用的相变储能供热系统均结构复杂，控制繁琐。供热过程中可能存在局部热量过多，导致供热温度过高，造成供热浪费，因此需要充分利用供热，利用蓄热功能把热量利用起来。此外集中供热管网泄漏会直接导致管内高温介质大量流失，热污染环境，泄漏严重甚至还可能导致地质塌陷，造成人员伤亡，一直以来都是影响管网安全经济运行的主要故障。随着近些年国内集中供热的快速发展，供热区域及管网规模不断扩大，特别是传统火电厂在国家节能减排政策引导下，积极发展热电联产(如低真空改造、切缸改造、循环水余热利用等)，使得热网运行安全对电厂机组的安全运行影响越来越大，一旦供热管网发生较大泄漏，会直接导致机组跳机，造成重大安全事故。在先专利技术利用蓄热技术，将多余热量存储起来，以便使得热量不充分时候利用蓄热继续供热。但是存在蓄热器蓄热时候，流体温度不高，甚至低于蓄热器温度，导致部分蓄热热能被流体带走，造成蓄热的浪费。因此本专利技术对此进行了进一步的改进，提高了蓄热能力。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种相变储能供热系统，该系统结构简单、控制方便，可以合理调节系统的供热模式。本专利技术同时提供一种智能检测泄漏的供热系统及方法，对管网泄漏实时检测，以解决供热管网泄漏实时检测的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种蓄热供热系统，所述系统包括热源、供热管网、用户以及蓄热器，所述供热管网包含供水管网和回水管网，热水通过供水管网进入用户供热，供热后的冷水通过回水管网返回到热源；所述供热系统还包括蓄热器，所述蓄热器设置在第一管路上，所述用户设置在第二管路上，第一管路和第二管路是并联结构；所述第一管路上设置第一阀门，所述蓄热器中设置第一温度传感器，检测蓄热器中的温度，所述供水管网设置第二温度传感器，控制器根据第一温度和第二温度的大小确定第一阀门的开闭。作为优选，多个用户所在的管路是并联结构；或者用户是一个。作为优选，如果第一温度大于等于第二温度，控制器控制第一阀门关闭。作为优选，如果第一温度小于第二温度，控制器控制阀门打开。一种热力供热系统，包括热源、供热管网及用户，所述供热管网包含供水管网和回水管网，管网在线监测系统根据设定的固定时间间隔读取热源、管网分支点与用户处压力数据，实时存储在数据库中，采用一维深度卷积神经网络提取数据特征，并进行模式识别；包括如下步骤：数据准备：对数据库中的供热系统压力数据进行重新审查和校验，对缺失数据、无效数据、不一致数据进行纠正，保证数据的正确性以及逻辑上的一致性。补充数据：采用供热管网泄漏模型，通过增设“虚拟用户”，从而在供回水管路上对应增加“虚拟节点”，实现管道节点泄漏仿真，补充各种泄漏工况标签数据。生成数据集：将准备好的数据分成训练集/训练集标签、测试集/测试集标签。网络训练：将训练集数据输入卷积神经网络，不断经过卷积、池化，得到特征向量，送入全连接网络；通过计算网络的输出与训练集标签，得到网络误差，利用误差反向传播算法，不断修正网络权值、偏置、卷积系数、池化系数，使误差满足设定的精度要求，网络训练完成。网络测试：将测试集数据输入到已经训练好的网络中，输出故障检测结果。作为优选，数据准备包括如下步骤：1)缺失数据的处理：由于网络传输的故障，数据库中会出现缺失值，对缺失的数据值，采用估算的方法，用样本均值代替缺失值；2)无效数据的处理：由于传感器的故障，导致数据库中的压力数据出现无效值，将其从数据库中删除；3)不一致数据的处理：借助数据库管理系统的完整性约束机制，检查不一致数据，然后参考数据库中相应的数据值进行纠正。作为优选，补充数据的管网泄漏模型的方程组如下：式中，A为管网的关联矩阵，n×m阶；Bf为管网的基本回路矩阵，(m-n)×m阶；G为管段流量向量，G＝(G1,G2,···,Gm)；ΔH为管段阻力压降，ΔH＝(ΔH1,ΔH2,···,ΔHm)；S为管段阻力特性系数矩阵(m阶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄热供热系统，所述系统包括热源、供热管网、用户以及蓄热器，所述供热管网包含供水管网和回水管网，热水通过供水管网进入用户供热，供热后的冷水通过回水管网返回到热源；所述供热系统还包括蓄热器，所述蓄热器设置在第一管路上，所述用户设置在第二管路上，第一管路和第二管路是并联结构；所述第一管路上设置第一阀门，所述蓄热器中设置第一温度传感器，检测蓄热器中的温度，所述供水管网设置第二温度传感器，控制器根据第一温度和第二温度的大小确定第一阀门的开闭。/n

【技术特征摘要】
1.一种蓄热供热系统，所述系统包括热源、供热管网、用户以及蓄热器，所述供热管网包含供水管网和回水管网，热水通过供水管网进入用户供热，供热后的冷水通过回水管网返回到热源；所述供热系统还包括蓄热器，所述蓄热器设置在第一管路上，所述用户设置在第二管路上，第一管路和第二管路是并联结构；所述第一管路上设置第一阀门，所述蓄热器中设置第一温度传感器，检测蓄热器中的温度，所述供水管网设置第二温度传感器，控制器根据第一温度和第二温度的大小确定第一阀门的开闭。


2.如权利要求1所述的供热系统，其特征在于，多个用户所在的管路是并联结构；或者用户是一个。


3.如权利要求1所述的供热系统，其特征在于，如果第一温度大于等于第二温度，控制器控制第一阀门关闭。


4.如权利要求1所述的供热系统，其特征在于，如果第一温度小于第二温度，控制器控制阀门打开。


5.一种热力供热系统，包括热源、供热管网及用户，所述供热管网包含供水管网和回水管网，管网在线监测系统根据设定的固定时间间隔读取热源、管网分支点与用户处压力数据，实时存储在数据库中，采用一维深度卷积神经网络提取数据特征，并进行模式识别；
包括如下步骤：
数据准备：对数据库中的供热系统压力数据进行重新审查和校验，对缺失数据、无效数据、不一致数据进行纠正，保证数据的正确性以及逻辑上的一致性；
补充数据：采用供热管网泄漏模型，通过增设“虚拟用户”，从而在供回水管路上对应增加“虚拟节点”，实现管道节点泄漏仿真，补充各种泄漏工况标签数据；
生成数据集：将准备好的数据分成训练集/训练集标签、测试集/测试集标签；
网络训练：将训练集数据输入卷积神经网络，不断经过卷积、池化，得到特征向量，送入全连接网络；通过计算网络的输出与训练集标签，得到网络误差，利用误差反向传播算法，不断修正网络权值、偏置、卷积系数、池化系数，使误差满足设定的精度要求，网络训练完成；
网络测试：将测试集数据输入到已经训练好的网络中，输出故障检测结果。


6.如权利要求5所述的热力供热系统的检测方法，其特征在于，数据准备包括如下步骤：
1)缺失数据的处理：由于网络传输的故障，数据库中会出现缺失值，对缺失的数据值，采用估算的方法，用样本均值代替缺失值；
2)无效数据的处理：由于传感器的故障，导致数据库中的压力数据出现无效值，将其从数据库中删除；
3)不一致数据的处理：借助数据库管理系统的完整性约束机制，检查不一致数据，然后参考数据库中相应的数据值进行纠正。


7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，补充数据的管网泄漏模型的方程组如下：



式中，A为管网的关联矩阵，n×m阶；Bf为管网的基本回路矩阵，(m-n)×m阶；G为管段流量向量，G＝(G1,G2,···,Gm)；ΔH为管段阻力压降，ΔH＝(ΔH1,Δ...

【专利技术属性】
技术研发人员：周守军，张国正，刘铭，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：山东;37