[实用新型]恒温节能供暖终端

说明书

本实用新型是热水供暖系统的监测控制仪器。特别适用于寒冷地区热水供暖。

目前，公知的供暖系统监控调节装置是由供暖系统监测单元和热源起停控制单元两大部份组成。是一个由供暖工作人员凭经验实施供暖操作的开路循环控制系统。室内温度往往达不到在标准范围内恒定。因为供热量和供暖室内温度、室外气温之间存在着复杂的变量关系，易造成过烧室内温度偏高，浪费能源；或者低烧供暖室内温度偏低。

本实用新型的目的是研制一种能根据室外气温变化对供暖系统自动实施最佳供热量集中调节控制的恒温节能型供暖系统监控调节装置。

本实用新型的目的是用以下方法完成的，恒温节能供暖端有一个终端机，一个或多个(最多八个，可根据需要配置)锅炉控制器，一个泵控制器，一个压力传感器，一个出水温度传感器，一个回水温度传感器。终端机内有一个数学模型电路，外接一个室外温度传感器。该电路所表达的数学模型式T＝Ta-Kt是根据供暖室内热平衡原理和热传导理论来建立的，推导过程如下。

设室内供暖热源除散热器外再无其它热源(如炉子、电热器等取暖设备)，散热器的供暖介质温度为T℃，室外环境气温为t℃，室内温度为tm℃。设室外自然环境通过包围室内空间的墙体等围护结构向室内空间的传热系数为K₁，室内散热器向室内空间的传热系数为K₂。根据热传导理论，室外自然环境向室内的传热量Q₁和室内散热器向室内空间的传热量Q₂分别为：

Q₁＝K₁(t-tm)………(1)

Q₂＝K₂(T-tm)………(2)

向室内空间的总传热量主要来自室外自然环境和人为供热这两部分。当然，在实际生活中进出室内外的人体物体等也向室内外传热，不过和客观稳定不可抗拒的自然环境与散热器向室内传热量相比，其对室内热量的影响还是很小的。因此，这种假设是合理可信的。在数学模型的建立中完全可忽略这部分微弱传热量。这样，向室内的总传热量Q就可表示为：

Q＝Q₁+Q₂…………(3)

根据室内热平衡基本原理，供暖室内热平衡有两种情况，第一，室内外温度相等一致时，室内外均达到了热平衡，相互不发生传热过程，室内就会保持tm℃恒定不变；第二，当室外温度下降开始低于室内tm℃时，室内就要向室外传热，传热的结果必然会造成室内温度下降。如果在室外气温下降时要保持室内温度不降，并且使室内温度始终保持恒定tm℃不变，就必须人为地随着室外气温的下降不断地通过散热器向室内供应热量。这样，才能保持室内温度在tm℃不变。这就是寒冷天气时的室内热平衡情况。在冬季供暖季节，如果天气从较低的气温向较高的气温回升，为了保持室内温度恒定，就要随着室外气温的回升不断的减少散热器向室内的供热量，降低供暖强度。否则，就会造成室温偏高和能源的浪费。由此可见，只有室内温度在tm℃条件下，向室内的总传热量之和为零，即输入室内的热量等于输出室外的热量时，室内就达到了热平衡，才能保持室内tm℃恒定不变。其表达式为：

Q＝0……………(4)

这就是室内温度在tm℃温度下恒定，恒温不变的基本条件。也就是供暖室内热平衡的基本条件，是建立供暖室内热平衡方程式的依据，将(1)、(2)、(3)式代入(4)式得：

Q₁+Q₂＝0

K₁(t-tm)+K₂(T-tm)＝0

令传热系数比K₁/K₂＝K，则

K(t-tm)+T-tm＝0

T＝tm(1+K)-Kt

令Tm＝tm(1+K)，则

T＝Tm-Kt………………(5)

上式(5)就是我们建立的供暖室内热平衡方程式。也就是我们所需的数学模型。是本实用新型实施数学模型控制的理论依据。(5)式中的Tm和K值是随供热系统管网、热用户保温条件等而定的稳定因素，是定值常量，可通过实测确定。

本实用新型提供的恒温节能供暖终端，是安装在热水供暖系统锅炉房内，对供热系统进行最佳供热量集中调节控制。因此，本实用新型在使用式(5)时，供热介质温度T值采用的是供热系统总回水温度值，这样较为方便实用。

本实用新型可根据室外环境气温变化进行供暖，使室温恒定在标准范围之内，可节省能源，提高供暖质量。