基于需要的供热功率的供热系统控制技术方案

一种用于根据期望的室内温度来控制室内环境中的室内供热系统的控制系统和方法，该控制系统包括：用于检测室外温度的传感器（１８）；用于检测热量携带介质的返回温度Ｔ↓［ｒｅｔｕｒｎ］的传感器（１７），该热量携带介质以流速率在热分布系统中循环；控制器（１３），适用于：根据Ｐ↓［ｒｅｑ］＝Ｐ↓［ｌｏｓｓ］－Ｐ↓［ｓｏｕｒｃｅ］来确定由所述热分布系统传送以维持供热功率平衡的所需要的供热功率Ｐ↓［ｒｅｑ］，其中Ｐ↓［ｌｏｓｓ］是从建筑物损失的供热功率的近似值，包括通过建筑物墙壁传递的供热功率的动态近似值，该动态近似值至少基于期望的室内温度、检测到的室外温度、墙壁的热传递系数和墙壁的热容量，并且Ｐ↓［ｓｏｕｒｃｅ］是所述供热系统外部的供热功率源的近似值；以及基于检测到的返回温度来控制前向流温度和流速率的组合，以便确保分布系统传递所需要的供热功率。根据本发明专利技术，建筑物的供热功率平衡的动态模型被用于控制由供热系统传递的供热功率。这相比于仅基于根据室外温度的流温度控制来说，会带来控制上的改进。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及供热系统，并且更特别地涉及其中由中央供热单元控制热量 携带介质在热量分布系统中的流动的供热系统。
技术介绍
在诸如水载供热系统中实现的传统的室内温度控制，是基于室外和前向 热载体温度之间的简单关系的。典型地，控制器具有大量的预设曲线，这些 曲线通常由一条或多条包括具有规定的斜率、偏移和可能的交点的线条构 成。用户随后选择与建筑物的特性相对应的曲线。通常通过校准时段期间的 试验和差错来进行优化。这种校准的问题在于建筑物与环境之间很难处于平衡(天气变化通常比 建筑物的时间常量快)。因此，典型地，确定合适的斜率和偏移非常困难。近几年来，己经建议对建筑物和环境之间的热传递进行建模，并且在控 制过程中使用该模型。这种模型的一个实例由瑞典计量及水利研究所(SMHI)进行描述，并由霍尼韦尔(Honeywell)公司以"Weathergain"的 名称投入市场。根据该系统，使用房屋模型和对未来气候变化的预测来将当 前室外温度转换成"等价"室外温度。这种"等价"室外温度随后被提供到 传统控制系统，使得其稍微更加有效。US6，439，469中给出了另一实例，其中房屋热量交换模型和天气预测被 用于流温度的预控制。文件WO 91/16576中描述了一种用于通过监测被加热的液体的流温度 和返回温度、流速率、房间温度和外部周围环境温度来控制热量生成装置的 方法。文件US 4,089,462中描述了被配置成根据周围环境温度和系统运作所 在的房间的K因子来使控制点移位的温度控制系统。
技术实现思路
本专利技术的目标在于克服上面提及的一些问题，并提供一种用于室内供热 系统的改进的控制系统，该改进的控制系统能够实现具有更高能量效率的室 内供热。这一目标和其他目标通过一种用于根据期望的室内温度来对建筑物的 室内供热系统进行控制的控制系统来实现，该控制系统包括 用于检测室外温度的传感器；用于检测热量携带介质的返回温度的传感器，该热量携带介质以一流速 率在热分布系统中进行循环， 控制器，适用于根据Preq = P,。ss- Ps。u^来确定由所述热分布系统传送以维持供热功率平 衡的所需要的供热功率Preq,其中P^是从建筑物损失掉的供热功率的近似 值，该P^包括通过建筑物墙壁传递的供热功率的动态近似值，该动态近似 值至少基于期望的室内温度、检测到的室外温度、墙壁的热传递系数和墙壁的热容量，并且Ps。^e是供热系统外部的供热功率源的近似值；以及基于检测到的返回温度来控制前向流温度和流速率的组合，以便确保分布系统传递 所需要的供热功率。根据本专利技术，通过至少考虑期望的室内温度和检测到的室外温度来对和 建筑物的相关的供热功率损失和供热功率源进行近似。这使得能够确定所需 要的供热功率。控制系统随后控制前向流温度和流速率的组合，从而控制传 递到热量携带介质的供热功率，并以此控制传递到建筑物中的供热功率。这与现有技术不同，在现有技术中来自房屋模型等的任何信息仅被用于基于温度曲线(即Tfwd和室外温度之间的关系)来辅助常规控制模型。 诸如"Weathergain"系统的现有技术解决方案同样无可否认地给出确定传递到环境中的供热功率并使用该供热功率来确定所需要的供热功率的教导。然而，根据现有技术的系统，供热功率不是被直接控制，而是通过使用具有修正的室外温度的温度曲线来间接控制。根据本专利技术，建筑物的供热功率平衡的动态模型被用于控制由供热系统传递的供热功率。这相比于仅仅基于根据室外温度的流温度控制来说，会带来控制上的改进。理解现有技术控制和本专利技术的区别的有效方式是考虑具有给定数量的 散热器的房屋。在现有技术系统中，该系统被校准以对应于房屋特性。前向 流温度随后由室外温度来控制，该室外温度可能是基于房屋和环境之间的所 估计的热传递进行修正的。现在，假设散热器被添加到房屋的房间中。散热 器容量的增加将立即增加对于给定前向流温度的所传递的供热功率。流温度 控制将不受影响，导致室内温度提高。因此，每次散热器容量改变时(当添 加或移除散热器时)，系统需要被重新校准。根据本专利技术，前向流温度和/或流速率转而基于所传递的供热功率来确 定。当添加散热器时，所增加的传递的供热功率将导致较低的返回温度。控 制器因而立即降低前向流温度(和/或减小流速率)，并因此针对散热器容量 的变化作出调整。通过控制供热系统来维持建筑物的供热功率平衡，可以减小室内温度波 动。如果室内温度发生波动，可期望用户调整系统以使最低温度可被接受。 这将导致过度供热时间段，因而造成能源浪费。通过根据本专利技术来改进供热 控制，从而减小室内温度变化，可以实现更少的能量消耗。另外的优势是根据本专利技术的控制系统更适于处理动态变化。控制器不会 直接对室外温度变化作出反应，而是对建筑物的供热功率平衡的动态模型作9出反应。这使得为确保满意的室内气温所需要的温度差值(margin)大大降 低。降低的温度差值反过来会导致较低的所需要的前向温度和较低的返回温 度。从能量效率观点来看，十分期待较低的返回温度，因为其在许多供热系 统(例如热交换器、热泵等)中都使功率效率更高。在流速率固定或者单独受控的情况中，控制器适用于仅控制前向温度Tf。nvard，所述控制优选地根据关系7>。_rf = + T^自来进行，其中P^是所需要的供热功率，Cp是热载体的比热容，y/ow是供热载体的质量流速率，以及Tretum是热载体的返回温度。可替换地，控制器也适用于控制流速率。这将能够调整流速率以允许有 利的前向流速率。例如，低的流速率需要更高的前向温度，但会导致较低的 返回温度，这在例如区域供热系统中可能是有利的。在寒冷的天气中，通过增加流速率来避免对过高的前向流温度的需要将 是更有利的。具体实施过程可以是首先增加前向流温度，直到该前向流温度达到预定义的阈值为止，例如80。C，随后再改为增加流速率。控制系统优选地连接到存储器，该存储器存储用于定义所述供热功率平 衡的模型的参数，所述模型使得能对供热功率损耗和供热功率源进行近似。 所述模型也可以包括对外部热功率流的近似，外部热量功率流包括下列中的至少一者空气流通、太阳辐射、自来水、电子装置和人。这进一步改 进了系统的性能。附图说明本专利技术的这方面和其他方便将参考附图更详细地描述本专利技术，这些附图 显示了本专利技术当前的优选实施方式。图1是根据本专利技术的实施方式的具有供热系统的建筑物的示意10图2是图1中的中央供热单元的框图3是建筑物和环境之间的热传递的模型；图4是根据本专利技术的第二实施方式的用于多个建筑物的供热系统的示意图。具体实施例方式图l显示了具有供热系统的建筑物l，该供热系统为水载供热系统。所 述系统包括中央供热单元2、在建筑物1的每个房间中的散热器3和由用于 将热量携带介质(诸如水)从中央单元2运送到散热器3的管组成的分布系 统4。应当注意的是尽管下面的描述涉及基于水的系统，但并不意在限制本 专利技术，本专利技术同样适用于其他热量携带介质和分布系统。本专利技术基于动态模型供热功率损耗P^和供热功率源Ps。urce，并且确定 由所述热系统提供以维持供热功率平衡的所需要的供热功率Preq。这种供热 功率平衡依赖于建筑物和周围气候之间的交互，并由建筑物特性和气候条件 (主要是室外温度，引起从室内环境通过建筑物的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于根据期望的室内温度来对室内环境的室内供热系统进行控制的控制系统，该控制系统包括：　用于检测室外温度的传感器（１８）；　用于检测热量携带介质的返回温度Ｔ↓［ｒｅｔｕｒｎ］的传感器（１７），该热量携带介质以一流速率在热分布系 统中循环；和　控制器（１３），该控制器（１３）适用于：　根据Ｐ↓［ｒｅｑ］＝Ｐ↓［ｌｏｓｓ］－Ｐ↓［ｓｏｕｒｃｅ］来确定由所述热分布系统传递以维持供热功率平衡的需要的供热功率Ｐ↓［ｒｅｑ］，其中Ｐ↓［ｌｏｓｓ］是自所述建筑物的供 热功率损失的近似值，并且Ｐ↓［ｌｏｓｓ］包括通过所述建筑物的墙壁传递的供热功率的动态近似值，该动态近似值至少基于期望的室内温度（Ｔ↓［ｒｏｏｍ］）、检测到的室外温度（Ｔ↓［ａｍｂ］）、墙壁的热传递系数（ｋＡ）和墙壁的热容量（Ｍｃ↓［ｐ］），并且Ｐ↓［ｓｏｕｒｃｅ］是所述供热系统外部的供热功率源的近似值，以及　基于检测到的返回温度来控制前向流温度和流速率的组合，以便确保所述热分布系统传递所述需要的供热功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M林德格伦，P古梅鲁斯，
申请(专利权)人：诺迪克哥德堡公司，
类型：发明
国别省市：SE[]