一種設(shè)有自動(dòng)三通閥的單管順流式供暖系統(tǒng)及其控制方法與流程

本發(fā)明涉及一種單管順流式熱水供暖系統(tǒng)，具體涉及一種設(shè)有自動(dòng)三通閥的單管順流式系統(tǒng)及其控制方法，屬于供熱系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

單管順流式供暖系統(tǒng)，即單管順流式熱水供暖系統(tǒng)，因其形式簡單、施工方便、造價(jià)低，曾在國內(nèi)被一般建筑廣泛采用。單管順流式熱水供暖系統(tǒng)的特點(diǎn)是立管中全部的水量順次流過各層散熱器。因此其最嚴(yán)重的缺陷是不能進(jìn)行局部調(diào)節(jié)，極易出現(xiàn)垂直失調(diào)現(xiàn)象，即上、下層冷熱不均的現(xiàn)象(上層熱用戶室溫明顯高于下層熱用戶室溫)，當(dāng)出現(xiàn)垂直失調(diào)時(shí)，為保證冷端熱用戶的溫度，只能加大熱負(fù)荷或采用大流量小溫差運(yùn)行方式運(yùn)行，此時(shí)熱端會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，通常冷熱端相差溫度最高可達(dá)6-10℃，增大了系統(tǒng)阻力，使得循環(huán)泵電耗增加，造成能源的極大浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的單管順流式供暖系統(tǒng)因垂直失調(diào)導(dǎo)致的上、下層冷熱不均的問題，進(jìn)而提供了一種設(shè)有自動(dòng)三通閥的單管順流式供暖系統(tǒng)及其控制方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種設(shè)有自動(dòng)三通閥的單管順流式供暖系統(tǒng)，它包括換熱器、第一至第四管路，第一管路的一端與下層用戶的供熱管連通，第四管路的一端與上層用戶的供熱管連通，第二管路的一端與第三管路的一端通過換熱器連通，第一管路的另一端與第二管路的另一端連接，第四管路的另一端與第三管路的另一端連接，第二管路上還設(shè)置有循環(huán)泵，

它還包括第五管路、第六管路、第一三通閥及第二三通閥，第一管路的另一端、第六管路的一端以及第二管路的另一端通過第二三通閥連接，第三管路的另一端、第四管路的另一端以及第五管路的一端通過第一三通閥連接，第六管路的另一端通過三通管連通在第四管路上，第五管路的另一端通過三通管連通在第一管路上，其中，第一管路、第二管路、換熱器、第三管路以及第四管路依次連通形成正供管路，第四管路、第六管路、第二管路、換熱器、第三管路、第五管路以及第一管路依次連通形成反供管路。(通常正供指的是供熱機(jī)組為上供下回的方式，反供指的是供熱機(jī)組為下供上回的方式。)

所述設(shè)有自動(dòng)三通閥的單管順流式供暖系統(tǒng)的控制方法，它包括如下步驟：

步驟一：對試驗(yàn)機(jī)組供熱建筑物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選擇由該機(jī)組通過單管供熱系統(tǒng)供熱的、所有存在垂直失調(diào)的大循環(huán)用戶都進(jìn)行測溫；

步驟二：機(jī)組正供或反供運(yùn)行一段時(shí)間，當(dāng)站內(nèi)機(jī)組供回水溫度及壓力均維持穩(wěn)定狀態(tài)后，并且在切換供熱方式之前，對建筑物末端立管相對應(yīng)的末端用戶進(jìn)行測溫，并記錄在測溫記錄表中，其中，機(jī)組為正供時(shí)，末端用戶為底層用戶；機(jī)組為反供時(shí)，末端用戶為頂層用戶；

步驟三：待步驟二中測溫完畢后，對試驗(yàn)機(jī)組供熱方式進(jìn)行切換，并記錄時(shí)間，待站內(nèi)機(jī)組供回水溫度及壓力均維持穩(wěn)定狀態(tài)后，對切換供熱方式之前的建筑物末端立管相對應(yīng)的末端用戶進(jìn)行測溫，并記錄在測溫記錄表中；

步驟四：若步驟三中，對建筑物末端立管相對末端用戶的測溫結(jié)果，符合測溫用戶當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)條例規(guī)定的供熱期間供熱用戶室內(nèi)溫度的下限值x，則將試驗(yàn)機(jī)組在切換供熱方式前以及切換供熱方式后，末端用戶由原室溫到下限值x所經(jīng)歷的時(shí)間單獨(dú)記錄下來；

若步驟三中，對建筑物末端立管相對末端用戶的測溫結(jié)果低于下限值x，則在下一次相同切換時(shí)減小測溫間隔，然后重復(fù)步驟二及步驟三，直到對切換供熱方式后的末端用戶測溫后，得到的溫度值符合下限值x，此時(shí)將試驗(yàn)機(jī)組在切換供熱方式前以及切換供熱方式后所經(jīng)歷的時(shí)間單獨(dú)記錄下來；

若步驟三中，對建筑物末端立管相對末端用戶的測溫結(jié)果高于下限值x，則將試驗(yàn)機(jī)組在切換供熱方式前以及切換供熱方式后，末端用戶由原室溫到符合測溫用戶當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)條例規(guī)定的供熱期間供熱用戶室內(nèi)溫度所經(jīng)歷的時(shí)間單獨(dú)記錄下來，或者在下一次相同切換時(shí)增大測溫間隔，然后重復(fù)步驟二及步驟三，直到對切換供熱方式后的末端用戶測溫后，得到的溫度值符合下限值x，此時(shí)將試驗(yàn)機(jī)組在切換供熱方式前以及切換供熱方式后所經(jīng)歷的時(shí)間單獨(dú)記錄下來；

步驟五：通過步驟二至步驟四，可以得到試驗(yàn)機(jī)組正供變?yōu)榉垂r(shí)，頂層用戶由原室溫到室溫為下限值x經(jīng)歷的時(shí)間，以及試驗(yàn)機(jī)構(gòu)由反供變?yōu)檎┖?，底層用戶由原室溫到室溫為x經(jīng)歷的時(shí)間，同時(shí)，再利用步驟二至步驟四，將該試驗(yàn)機(jī)組供熱的所有大循環(huán)用戶室溫變到下限值x所需要的時(shí)間估算并記錄下來，取所有時(shí)間的最小值作為機(jī)組進(jìn)行切換的時(shí)間；

步驟六：確定機(jī)組切換時(shí)間后，按照所確定的機(jī)組切換時(shí)間，在切換供熱方式前、后分別對同一立管用戶的室內(nèi)溫度進(jìn)行采集，并得到數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)組切換時(shí)間的準(zhǔn)確性。

進(jìn)一步地，步驟六中，對同一立管用戶的室內(nèi)溫度進(jìn)行采集后得到的數(shù)據(jù)中，每個(gè)測溫用戶家至少兩個(gè)測溫點(diǎn)，并且切換供熱方式后測溫點(diǎn)位置與切換供熱方式前的測溫點(diǎn)位置相同。

進(jìn)一步地，步驟六中，在機(jī)組切換供熱方式前、后對同一立管用戶的室內(nèi)溫度進(jìn)行采集時(shí)，切換供熱方式后測溫點(diǎn)位置與切換供熱方式前的測溫點(diǎn)位置相同。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：

本發(fā)明在機(jī)組供水管及回水管上分別加裝即能自動(dòng)化控制又能手動(dòng)控制的三通閥，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)上、下層冷熱不均現(xiàn)象時(shí)，通過控制三通閥將原供水管切換成回水管，同時(shí)將原回水管切換成供水管，運(yùn)行一定時(shí)間后再切換成原供熱方式，實(shí)現(xiàn)原冷端溫度升高，原熱端溫度不會過熱，最終使得同一立管用戶的上、下層用戶日平均溫度更接近，有效解決了現(xiàn)有的單管順流式供暖系統(tǒng)因垂直失調(diào)導(dǎo)致的上、下層冷熱不均的問題。采用本發(fā)明的設(shè)有自動(dòng)三通閥的單管順流式系統(tǒng)及其控制方法后，可將冷熱端(或上下層)之間的溫差縮小至1-3℃，大大降低了運(yùn)行的耗電量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的的系統(tǒng)在正供時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)在反供時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為三通閥的控制電路控制部分示意圖；

圖4為三通閥的控制電路電源部分示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1～圖2說明本實(shí)施方式，一種設(shè)有自動(dòng)三通閥的單管順流式供暖系統(tǒng)，它包括換熱器1、第一至第四管路，第一管路2的一端與下層用戶的供熱管連通，第四管路4的一端與上層用戶的供熱管連通，第二管路3的一端與第三管路10的一端通過換熱器1連通，第一管路2的另一端與第二管路2的另一端連接，第四管路4的另一端與第三管路10的另一端連接，第二管路3上還設(shè)置有循環(huán)泵5，

它還包括第五管路6、第六管路7、第一三通閥8及第二三通閥9，第一管路2的另一端、第六管路7的一端以及第二管路3的另一端通過第二三通閥9連接，第三管路10的另一端、第五管路6的一端以及第四管路4的另一端通過第一三通閥8連接，第六管路7的另一端通過三通管連通在第四管路4上，第五管路6的另一端通過三通管連通在第一管路2上，其中，第一管路2、第二管路3、換熱器、第三管路10以及第四管路4依次連通形成正供管路，第四管路4、第六管路7、第二管路3、換熱器、第三管路10、第五管路6以及第一管路2依次連通形成反供管路。

以上供下回單管順流式系統(tǒng)垂直失調(diào)為例：正供時(shí)(機(jī)組原有運(yùn)行方式)，立管中全部的水量自上而下順次流過各層散熱器，使得上層散熱器溫度高，因此出現(xiàn)上層熱用戶室溫明顯高于下層的現(xiàn)象；此時(shí)應(yīng)用三通閥將系統(tǒng)切換成反供(原供水管作為回水管，原回水管作為供水管)，立管中全部的水量自下而上順次流過各層散熱器，使得下層用戶得熱量增加，散熱器升高；由于熱負(fù)荷有較大的時(shí)滯性，利用時(shí)間繼電器控制電動(dòng)三通閥，設(shè)置固定時(shí)間間隔自動(dòng)切換運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)正反供循環(huán)交替運(yùn)行，使單管順流式系統(tǒng)上、下層溫度均衡。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖1～圖4說明本實(shí)施方式，具體實(shí)施方式一中所述設(shè)有自動(dòng)三通閥的單管順流式供暖系統(tǒng)的控制方法，它包括如下步驟：

步驟一：對試驗(yàn)機(jī)組供熱建筑物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選擇由該機(jī)組通過單管供熱系統(tǒng)供熱的、所有存在垂直失調(diào)的大循環(huán)用戶都進(jìn)行測溫；

步驟二：機(jī)組正供或反供運(yùn)行一段時(shí)間，當(dāng)站內(nèi)機(jī)組供回水溫度及壓力均維持穩(wěn)定狀態(tài)后，并且在切換供熱方式之前，對建筑物末端立管相對應(yīng)的末端用戶進(jìn)行測溫，并記錄在測溫記錄表中，其中，機(jī)組為正供時(shí)，末端用戶為底層用戶；機(jī)組為反供時(shí)，末端用戶為頂層用戶；

步驟三：待步驟二中測溫完畢后，對試驗(yàn)機(jī)組供熱方式進(jìn)行切換，并記錄時(shí)間，待站內(nèi)機(jī)組供回水溫度及壓力均維持穩(wěn)定狀態(tài)后，對切換供熱方式之前的建筑物末端立管相對應(yīng)的末端用戶進(jìn)行測溫，并記錄在測溫記錄表中；

此時(shí)，若切換供熱方式之前為正供，則此步驟當(dāng)中切換后的供熱方式為反供，所測量的末端用戶為底層用戶；若切換供熱方式之前為反供，則此步驟當(dāng)中切換后的供熱方式為正供，所測量的末端用戶為頂層用戶，以保證切換供熱方式前后所進(jìn)行測溫的位置相同。本步驟中，機(jī)組從切換供熱方式開始，到對末端用戶進(jìn)行測溫，這兩個(gè)動(dòng)作之間所經(jīng)歷的時(shí)間為但不限于1小時(shí)，所述的1小時(shí)是本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)際操作過程中得出的經(jīng)驗(yàn)值，若以此時(shí)間為準(zhǔn)對供熱方式進(jìn)行切換后，得到的末端用戶溫度低于各省市地區(qū)的相關(guān)條列規(guī)定的供熱用戶室內(nèi)溫度的下限值，則可以再根據(jù)后序步驟對切換時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

步驟四：若步驟三中，對建筑物末端立管相對末端用戶的測溫結(jié)果，符合測溫用戶當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)條例規(guī)定的供熱期間供熱用戶室內(nèi)溫度的下限值x，則將試驗(yàn)機(jī)組在切換供熱方式前以及切換供熱方式后，末端用戶由原室溫到下限值x所經(jīng)歷的時(shí)間單獨(dú)記錄下來；黑龍江省城市供熱管理?xiàng)l例第三十二條中規(guī)定，在供熱期內(nèi)，供熱單位應(yīng)當(dāng)保證居民臥室、起居室(廳)溫度全天不低于18℃。

若步驟三中，對建筑物末端立管相對末端用戶的測溫結(jié)果低于下限值x，則在下一次相同切換時(shí)減小測溫間隔，然后重復(fù)步驟二及步驟三，直到對切換供熱方式后的末端用戶測溫后，得到的溫度值符合下限值x，此時(shí)將試驗(yàn)機(jī)組在切換供熱方式前以及切換供熱方式后所經(jīng)歷的時(shí)間單獨(dú)記錄下來；

如原來切換供熱方式的時(shí)間間隔為1小時(shí)，但在按照1小時(shí)為切換供熱方式的間隔時(shí)間為基準(zhǔn)切換供熱方式后，所測得的用戶室內(nèi)溫度不能達(dá)到測溫用戶當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)條例規(guī)定的供熱期間供熱用戶室內(nèi)溫度的下限值，則適當(dāng)減小間隔時(shí)間，如將1小時(shí)改為0.5小時(shí)，再重復(fù)步驟二及步驟三，直到對切換供熱方式后的末端用戶測溫后，得到的溫度值符合下限值x，此時(shí)將試驗(yàn)機(jī)組在切換供熱方式前以及切換供熱方式后所經(jīng)歷的時(shí)間單獨(dú)記錄下來。所經(jīng)歷的時(shí)間不需要從計(jì)算中精確得出，它是一個(gè)大致估算出來的時(shí)間值，如以半小時(shí)或十分鐘為單位，通過室溫變化來估算出供熱方式切換的時(shí)間。

若步驟三中，對建筑物末端立管相對末端用戶的測溫結(jié)果高于下限值x，則將試驗(yàn)機(jī)組在切換供熱方式前以及切換供熱方式后，末端用戶由原室溫到符合測溫用戶當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)條例規(guī)定的供熱期間供熱用戶室內(nèi)溫度所經(jīng)歷的時(shí)間單獨(dú)記錄下來，或者在下一次相同切換時(shí)增大測溫間隔，然后重復(fù)步驟二及步驟三，直到對切換供熱方式后的末端用戶測溫后，得到的溫度值符合下限值x，此時(shí)將試驗(yàn)機(jī)組在切換供熱方式前以及切換供熱方式后所經(jīng)歷的時(shí)間單獨(dú)記錄下來；

此時(shí)，若測溫結(jié)果高于測溫用戶當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)條例規(guī)定的供熱期間供熱用戶室內(nèi)溫度的下限值，即測溫用戶的室內(nèi)溫度絕對符合規(guī)定，可以不必對切換時(shí)間進(jìn)行更改，但從節(jié)能方面考慮，也可以適當(dāng)增大測溫間隔，即延長供熱方式的切換時(shí)間，只要能保證末端用戶的室內(nèi)溫度符合規(guī)定即可。

步驟五：通過步驟二至步驟四，可以得到試驗(yàn)機(jī)組正供變?yōu)榉垂r(shí)，頂層用戶由原室溫到室溫為下限值x經(jīng)歷的時(shí)間，以及試驗(yàn)機(jī)構(gòu)由反供變?yōu)檎┖?，底層用戶由原室溫到室溫為x經(jīng)歷的時(shí)間，同時(shí)，再利用步驟二至步驟四，將該試驗(yàn)機(jī)組供熱的所有大循環(huán)用戶室溫變到下限值x所需要的時(shí)間估算并記錄下來，取所有時(shí)間的最小值作為機(jī)組進(jìn)行切換的時(shí)間；

步驟六：確定機(jī)組切換時(shí)間后，按照所確定的機(jī)組切換時(shí)間，在切換供熱方式前、后分別對同一立管用戶的室內(nèi)溫度進(jìn)行采集，并得到數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)驗(yàn)證機(jī)組切換時(shí)間的準(zhǔn)確性。

測溫過程中需要使用便攜式溫度計(jì)，所測出的溫度記錄在表1所示的測溫記錄表中，填表時(shí)需要注意按以下步驟進(jìn)行：

一、記錄即將測溫用戶所在小區(qū)名稱以及單元號，并填入表中；

二、在機(jī)組切換供熱方式之前對一單元同一立管所有用戶進(jìn)行測溫，每一次測溫需要測量每個(gè)用戶家中兩個(gè)點(diǎn)，并記錄在表中。

三、機(jī)組供熱方式切換后，記錄機(jī)組切換供熱方式后的運(yùn)行方式，并記錄切換后恢復(fù)運(yùn)行的時(shí)間。

四、機(jī)組切換供熱方式一定時(shí)間后對之前測溫用戶再進(jìn)行測溫，測溫點(diǎn)與之前的兩個(gè)測溫點(diǎn)相同。

五、每隔一定時(shí)間重復(fù)步驟四中的測溫，記錄在表中，直至下一次切換供熱方式。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖1～圖4說明本實(shí)施方式，步驟六中，對同一立管用戶的室內(nèi)溫度進(jìn)行采集后得到的數(shù)據(jù)中，每個(gè)測溫用戶家至少兩個(gè)測溫點(diǎn)，并且切換供熱方式后測溫點(diǎn)位置與切換供熱方式前的測溫點(diǎn)位置相同。如此設(shè)計(jì)，保證所采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。其它組成與連接關(guān)系與具體實(shí)施方式二相同。

具體實(shí)施方式四：結(jié)合圖1～圖4說明本實(shí)施方式，步驟六中，在機(jī)組切換供熱方式前、后對同一立管用戶的室內(nèi)溫度進(jìn)行采集時(shí)，切換供熱方式后測溫點(diǎn)位置與切換供熱方式前的測溫點(diǎn)位置相同。如此設(shè)計(jì)，切換供熱方式前后所選取的測溫點(diǎn)相同，可以保證最終的機(jī)組切換供熱方式時(shí)間的準(zhǔn)確性。其它組成與連接關(guān)系與具體實(shí)施方式二或三相同。

具體實(shí)施方式五：結(jié)合圖1～圖4說明本實(shí)施方式，機(jī)組切換供熱方式后，每隔一定時(shí)間對測溫用戶進(jìn)行重復(fù)測溫并記錄，直到下一次切換供熱方式。如此設(shè)計(jì)，能夠?yàn)樽罱K確定供熱方式的切換時(shí)間提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。其它組成與連接關(guān)系與具體實(shí)施方式四相同。

所述第一三通閥8和第二三通閥9通過控制系統(tǒng)控制動(dòng)作，所述控制系統(tǒng)包括電源部分及控制部分，

所述電源部分通過交流接觸器常開觸頭1km1及1km2分別控制第一三通閥8及第二三通閥9，其中三通閥與交流接觸器常開觸頭之間均通過變壓器連接；

所述控制部分包括自動(dòng)控制部分及手動(dòng)控制部分，手動(dòng)控制部分用于測試系統(tǒng)運(yùn)行方式的切換時(shí)間時(shí)使用，也可作為緊急操作方式使用；自動(dòng)控制部分用于系統(tǒng)正式運(yùn)行階段使用。其中自動(dòng)控制部分設(shè)置有并聯(lián)的中間繼電器ka1、時(shí)間繼電器kt1、時(shí)間繼電器kt2、交流接觸器2km1、交流接觸器2km2，中間繼電器的常開觸頭ka1、時(shí)間繼電器的常開觸頭kt1-1、交流接觸器2km2的常閉觸頭2km2-1以及交流接觸器2km1串聯(lián)，中間繼電器的常開觸頭ka1、時(shí)間繼電器的常開觸頭kt2-1、交流接觸器2km1的常閉觸頭2km1-1以及交流接觸器2km2串聯(lián)，利用交流接觸器和中間繼電器，并配合使用時(shí)間繼電器，實(shí)現(xiàn)三通閥可自動(dòng)化控制并按固定時(shí)間切換供熱方式的目的。其中交流接觸器2km1和2km2互鎖，以保證電路的正常運(yùn)行；

手動(dòng)控制部分設(shè)置有按鈕開關(guān)sb1和sb2，其中按扭開關(guān)sb1與常閉觸頭2km2-1、交流接觸器2km1串聯(lián)；按扭開關(guān)sb2與常閉觸頭2km1-1、交流接觸器2km2串聯(lián)。加裝手動(dòng)按鈕接入到自動(dòng)控制電路中，實(shí)現(xiàn)三通閥可手動(dòng)控制并隨時(shí)切換的目的。

表1測溫記錄表