專利名稱：公建供熱節(jié)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及供熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種公建供熱節(jié)能裝置。
背景技術(shù)：
目前，學(xué)校、商店、辦公樓等公共建筑，其供熱系統(tǒng)能耗相當(dāng)于普通民宅的兩倍左 右，且公建供熱具有一定的特殊性如辦公樓在白天需暖氣供熱，而晚上、周末和節(jié)假日除 值班人員外基本不用暖氣供熱；學(xué)校白天需暖氣供熱，而學(xué)生宿舍只在晚上集中用熱，再有 寒暑假、節(jié)假日都基本不用熱等特點(diǎn)，而現(xiàn)行的供熱系統(tǒng)不具備調(diào)控能力，在整個(gè)采暖季恒 溫供暖，存在著巨大的能源浪費(fèi)。節(jié)能降耗是現(xiàn)在供熱行業(yè)面臨的重要問題。現(xiàn)階段的公建供熱基本處于恒定狀 態(tài)，存在巨大的節(jié)能潛力，就公共建筑無需M小時(shí)恒溫供熱的特點(diǎn)。實(shí)施公建供熱節(jié)能 改造，通過借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的自控技術(shù)和設(shè)備，進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，來實(shí)現(xiàn)對(duì)公共建筑的溫度控 制，以達(dá)到節(jié)能的目的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)供熱系統(tǒng)上述問題，設(shè)計(jì)一種節(jié)能技術(shù)方案，使公建 供熱系統(tǒng)具備調(diào)控能力，供熱系統(tǒng)可根據(jù)供熱用戶的使用情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整熱源分配，改變目 前公建供熱系統(tǒng)存在能源浪費(fèi)的現(xiàn)狀。本實(shí)用新型是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種公建供熱節(jié)能裝置，其特征在于， 包括自動(dòng)控制部分和管道構(gòu)件部分；所述自動(dòng)控制部分包括儀表控制柜、PLC和上位計(jì)算機(jī)；管道構(gòu)件部分是由并聯(lián)在供水管道上的一條旁路管道構(gòu)成；在所述旁路管道上， 按水流方向依次安裝有合流型電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥、管道泵和球閥；旁路管道和供水管道并聯(lián) 形成兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間一段供水管道上安裝有蝶閥；所述電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥閥體上包括進(jìn)水口，出水口和回水口 ；其中進(jìn)水口和出水口 通過法蘭連接在所述旁路管道上；回水口通過法蘭連接一條與回水管道連接的回水支管； 回水支管上安裝有球閥；電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥將供水管道和回水管道兩種溫度的水流混合成第三種溫度的水 流；電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥為合流型結(jié)構(gòu)。所述電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和三通調(diào)節(jié)閥構(gòu)成；電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由4 20mA電流信號(hào)控制閥門開度；通過閥位反饋，可提高調(diào)節(jié)精度；所述電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥與儀表控制柜的可編程序控制器PLC連接；所述可編程序控制器PLC包括CPU模塊、模擬量輸入和輸出模塊、數(shù)字量輸入和輸 出模塊；由PT100熱電阻采集室外溫度和管道水溫；PT100熱電阻通過溫度變送器接入模 擬量輸入和輸出模塊；CPU模塊通過編程和執(zhí)行程序，執(zhí)行其PID功能，模擬量輸入和輸出模塊的4 20mA電流信號(hào)輸出端連接電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥信號(hào)輸入端，由4 20mA電流信號(hào) 控制閥門開度；同時(shí)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位反饋信號(hào)接入模擬量輸入和輸出模塊的4 20mA電 流信號(hào)輸入端；通過執(zhí)行CPU模塊程序計(jì)算的比例積分、微分(PID)調(diào)節(jié)功能，提高調(diào)節(jié)精 度；由CPU模塊中的程序來控制數(shù)字量輸入和輸出模塊輸出開關(guān)量信號(hào)，并經(jīng)中間繼 電器控制管道泵和電動(dòng)球閥的開啟；CPU模塊通過RS232或RS485通信接口連接GPRS模塊，通過GPRS方式發(fā)送給遠(yuǎn) 程控制中心管理系統(tǒng)；CPU模塊通過GPRS方式接收遠(yuǎn)程控制中心管理系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)，根據(jù)控制數(shù)據(jù)， 調(diào)整設(shè)置供熱節(jié)能控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)；通過CPU模塊上通訊接口，用通訊電纜連接上位計(jì)算機(jī)內(nèi)的CP 5611卡；通過CP 5611卡和上位計(jì)算機(jī)通信；上位計(jì)算機(jī)安裝組態(tài)軟件，編輯和運(yùn)行組態(tài)軟件，組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)屏幕窗口監(jiān)測控 制，布水工藝畫面和試驗(yàn)操作畫面分別以數(shù)字、棒狀圖方式顯示，由MCGS組態(tài)軟件自動(dòng)生 成報(bào)表；計(jì)算機(jī)將設(shè)定的程序傳輸至PLC的數(shù)字輸入模塊，由PLC的數(shù)字量輸出模塊輸出開 關(guān)量信號(hào)控制管道泵、電動(dòng)球閥、電磁閥、中間繼電器、指示燈和電機(jī)啟動(dòng)器；所述電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥也可通過與儀表控制柜的PID整定控制儀表連接；所述PID整定控制儀表的輸入類型選擇為熱電阻PID整定控制儀表電阻信號(hào)輸 入端連接PTioo熱電阻，由PT100熱電阻采集室外溫度；根據(jù)室外溫度調(diào)整PID整定控制儀 表參數(shù)；PID整定控制儀表的4 20mA電流信號(hào)輸出端連接電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥信號(hào)輸入端， 由4 20mA電流信號(hào)控制閥門開度；同時(shí)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位反饋信號(hào)接入PID整定控制 儀表的4 20mA電流信號(hào)輸入端；通過儀表比例積分、微分(PID)調(diào)節(jié)功能，提高調(diào)節(jié)精 度；本實(shí)用新型通過應(yīng)用自控技術(shù)和供熱節(jié)能裝置結(jié)合，PLC根據(jù)室外溫度調(diào)整PID 輸出參數(shù)；由4 20mA電流信號(hào)控制閥門開度，控制電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥、管道泵，其有益效果 是通過調(diào)整供水與回水混合比例，進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，來實(shí)現(xiàn)對(duì)公共建筑的溫度控制，以達(dá)到 節(jié)能的目的；所述裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，可在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上改造而成，投入 資金較少，適于廣泛的應(yīng)用和推廣。

圖1為公建供熱節(jié)能裝置的道構(gòu)件部分示意圖；圖2為遠(yuǎn)程控制中心管理系統(tǒng)軟件流程圖；圖3為公建供熱節(jié)能裝置控制程序流程圖。圖中1.供水管道，2.回水管道，3.旁路管道，4.回水支管5.電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥，6.管道泵，7，電動(dòng)球閥，8.蝶閥。
具體實(shí)施方式
為了更清楚的理解本實(shí)用新型，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本實(shí)用新型如圖1所示，所述供熱節(jié)能裝置的管道構(gòu)件部分是由并聯(lián)在供水管道1上的 一條旁路管道3構(gòu)成；在所述旁路管道1上，按水流方向依次安裝有一個(gè)合流型電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥5、一個(gè) 管道泵6和一個(gè)電動(dòng)球閥7 ；旁路管道3和供水管道1并聯(lián)，形成兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間 一段供水管道上安裝有蝶閥8 ；所述電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥5閥體上包括進(jìn)水口，出水口和回水口 ；其中進(jìn)水口和出水 口通過法蘭連接在所述旁路管道3上；回水口通過法蘭連接一條與回水管道2連接的回水 支管4 ；回水支管4上安裝有一個(gè)電動(dòng)球閥7 ；電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥5將供水管道1和回水管道2中兩種溫度的水流混合成第三種溫 度的水流；公建供熱節(jié)能裝置工作原理是在白天工作時(shí)段內(nèi)，由PT100熱電阻采集室外溫 度；根據(jù)室外溫度調(diào)整PID整定控制儀表參數(shù)；PID整定控制儀表的4 20mA電流信號(hào)輸 出端連接電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥信號(hào)輸入端，由4 20mA電流信號(hào)控制閥門開度；通過儀表比 例積分、微分(PID)調(diào)節(jié)功能，提高調(diào)節(jié)精度；室外溫度由溫度傳感器上傳至控制箱，經(jīng)PID調(diào)節(jié)，輸出信號(hào)控制三通閥開啟，當(dāng) 室外溫度較高時(shí)，供水溫度相對(duì)降低，此時(shí)三通閥開啟加大，回水由管道泵吸入供水的量增 加。供水溫度降低；當(dāng)室外溫度降低時(shí)，三通閥開啟變小，回水混入供水的量減小，供水溫度 提高。實(shí)現(xiàn)供水溫度隨室外溫度而自動(dòng)控制，保證室溫為恒定溫度。在晚上或公休日、節(jié)假 日，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入分時(shí)段控制設(shè)定狀態(tài)，保持較大的開啟度，增加混水量，降低供水溫度，保 持較低的室溫，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。可編程序控制器選S7-200系列PLC ；包括CPU模塊為S7-2M、模擬量輸入、輸出模 塊EM235和數(shù)字量輸入、輸出模塊EM223 ；GPRS模塊國產(chǎn)導(dǎo)藍(lán)迪無線DTU產(chǎn)LDG6000 ；GPRS模塊LDG6000其系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括1、中心公網(wǎng)為固定IP:監(jiān)控點(diǎn)直接向中心發(fā)起連接，運(yùn)行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。2、中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)客戶先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開通動(dòng)態(tài)域名，監(jiān)控 點(diǎn)先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP，建立連接。此種方式可以大大 節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù) 商。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用。3、客戶中心通過一條2M APN專線接入移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間 采用私有固定IP地址4、進(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動(dòng)公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。移動(dòng)終端 和服務(wù)器平臺(tái)之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防 火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。此種方案適合于安全性要求較高的應(yīng)用環(huán)境，其穩(wěn)定性不如固定IP。本實(shí)施例選方案1。PT100熱電阻采集室外溫度和管道水溫；PT100熱電阻通過溫度變送器將電阻信 號(hào)變換為4 20mA電流信號(hào)；再接入模擬量輸入、輸出模塊EM23M 20mA電流信號(hào)輸入 端；[0044]包括CPU模塊為S7-224、模擬量輸入、輸出模塊EM235和數(shù)字量輸入、輸出模塊 EM223 ；GPRS模塊國產(chǎn)導(dǎo)藍(lán)迪無線DTU產(chǎn)LDG6000 ；CPU模塊為S7-2M通過編程和執(zhí)行程序，執(zhí)行其PID功能，模擬量輸入、輸出模塊 EM235的4 20mA電流信號(hào)輸出端連接電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥信號(hào)輸入端，由4 20mA電流信號(hào) 控制閥門開度；同時(shí)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位反饋信號(hào)接入模塊EM235的4 20mA電流信號(hào)輸入 端；通過CPU模塊程序計(jì)算的比例積分、微分(PID)調(diào)節(jié)功能，提高調(diào)節(jié)精度；由CPU模塊中的程序來控制數(shù)字量輸入、輸出模塊EM223輸出開關(guān)量信號(hào)，控制管 道泵和電動(dòng)球閥的開啟；CPU模塊S7-224通過RS232或RS485通信接口連接GPRS模塊LDG6000,通過GPRS 方式發(fā)送給遠(yuǎn)程控制中心管理系統(tǒng)；CPU模塊S7-2M通過GPRS方式接收遠(yuǎn)程控制中心管理系統(tǒng)的控制數(shù)據(jù)，根據(jù) 控制數(shù)據(jù)，調(diào)整設(shè)置供熱節(jié)能控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)；實(shí)施例供熱區(qū)域內(nèi)公建大約150萬m2，如果能實(shí)現(xiàn)公建獨(dú)立用熱，加裝節(jié)能控制 裝置，以節(jié)能20%計(jì)算，公建熱指標(biāo)q=44W/m2= qc· Hc· U1 ‘ η J (24 ‘ Ζ)44 = gcX8. 14Χ IO3XO. 85X0. 65/(24X130)gc = 30. 53kg/m2式中Clc—建筑物采暖耗煤指標(biāo)kg/m2標(biāo)準(zhǔn)煤；Z~采暖期天數(shù)(d)天津地區(qū)取130d ；^h——公建建筑物耗熱量指標(biāo)為44W/m2 ；Hc——標(biāo)準(zhǔn)煤熱值，取 8. 14X IO3W · h/kg ；T7l——室外管網(wǎng)輸送效率，取0.85 ；η 2——鍋爐運(yùn)行效率，取0. 6。節(jié)能入口裝置運(yùn)行后可節(jié)能25%采暖耗煤量指標(biāo)知=30.53 X (1 — 0. 25) = 22. 90kg/m2，IOOm2 公建以標(biāo)煤 870 元 / 噸計(jì)算:100* (30. 53-22. 90)*10000/1000*870=664 萬兀。實(shí)踐表明，公建節(jié)能裝置運(yùn)行后節(jié)能效果明顯，若推廣全市，效益更加可觀。
權(quán)利要求1.一種公建供熱節(jié)能裝置，其特征在于，包括自動(dòng)控制部分和管道構(gòu)件部分；所述自 動(dòng)控制部分包括儀表控制柜、PLC和上位計(jì)算機(jī)；所述管道構(gòu)件部分是由并聯(lián)在供水管道 上的一條旁路管道構(gòu)成；在所述旁路管道上，按水流方向依次安裝有合流型電動(dòng)三通調(diào)節(jié) 閥、管道泵和球閥；旁路管道和供水管道并聯(lián)形成兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間一段供水管道上 安裝有蝶閥；所述電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥閥體上包括進(jìn)水口，出水口和回水口 ；其中進(jìn)水口和出 水口通過法蘭連接在所述旁路管道上；回水口通過法蘭連接一條與回水管道連接的回水支 管；回水支管上安裝有球閥；電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥為合流型結(jié)構(gòu)；所述電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥由電動(dòng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)和三通調(diào)節(jié)閥構(gòu)成；電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由4 20mA電流信號(hào)控制閥門開度；所述電動(dòng) 三通調(diào)節(jié)閥與儀表控制柜的可編程序控制器PLC連接；所述可編程序控制器PLC包括CPU 模塊、模擬量輸入和輸出模塊、數(shù)字量輸入和輸出模塊；由PT100熱電阻采集室外溫度和管 道水溫；PT100熱電阻通過溫度變送器接入模擬量輸入和輸出模塊；模擬量輸入和輸出模 塊的4 20mA電流信號(hào)輸出端連接電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥信號(hào)輸入端，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位反饋信 號(hào)接入模擬量輸入和輸出模塊的4 20mA電流信號(hào)輸入端；CPU模塊通過RS232或RS485 通信接口連接GPRS模塊；CPU模塊上通訊接口，用通訊電纜連接上位計(jì)算機(jī)內(nèi)的CP 5611 卡；通過CP 5611卡和上位計(jì)算機(jī)通信。
2.如權(quán)利要求1所述公建供熱節(jié)能裝置，其特征在于，所述電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥通過與儀 表控制柜的PID整定控制儀表連接；所述PID整定控制儀表的輸入類型選擇為熱電阻PID 整定控制儀表電阻信號(hào)輸入端連接PT100熱電阻；PID整定控制儀表的4 20mA電流信 號(hào)輸出端連接電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥信號(hào)輸入端，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位反饋信號(hào)接入PID整定控制 儀表的4 20mA電流信號(hào)輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種公建供熱節(jié)能裝置，包括自動(dòng)控制部分和管道構(gòu)件部分；管道構(gòu)件部分是由并聯(lián)在供水管道上的一條旁路管道構(gòu)成；在旁路管道上，按水流方向依次安裝有合流型電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥、管道泵和球閥；通過自控技術(shù)和供熱節(jié)能裝置結(jié)合，PLC根據(jù)室外溫度調(diào)整PID輸出參數(shù)；由4～20mA電流信號(hào)控制閥門開度，控制電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥、管道泵，其有益效果是通過調(diào)整供水與回水混合比例，來實(shí)現(xiàn)對(duì)公共建筑的溫度控制，以達(dá)到節(jié)能的目的；裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，可在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上改造而成，投入資金較少，適于廣泛的應(yīng)用和推廣。
文檔編號(hào)F24D19/10GK201909392SQ20102066687
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者劉鳳忠, 龐卓, 楊海霞, 王富全, 王津 申請(qǐng)人:天津市南開區(qū)人民政府供熱辦公室