[发明专利]低碳环保智能辐射采暖控制系统

说明书

技术领域

本发明属于智能辐射采暖控制装置，是结合机械、电子、控制技术为一体的机电一体化设备。 

背景技术

大空间建筑与普通建筑相比具有跨度大、层高大、门窗面积大及围护结构传热系数大等特点。由于建筑内温度梯度大, 烟囱效应明显，导致空气分层严重,屋顶散热量大。若采用对流供暖, 冷风渗透会使耗热量显著增加。而辐射采暖是利用辐射传热原理进行的一种供暖方式, 直接加热对象是室内的人体及物体而不是空气。研究表明采用辐射供暖可在保证热舒适度的前提下, 使供暖室内温度较常规控制温度降低3到5℃。在节能方面，辐射采暖在一定程度上避免了采用对流供暖方式的弱点；在环保方面，辐射采暖技术采用的热源是天然气、液化石油气等洁净能源，燃烧后基本无有害物质产生，不污染环境。 

大空间建筑采暖,除了燃气设备、辐射板、负压风机等硬件设备，其智能的控制系统对提高辐射采暖节能效果和舒适程度具有重要意义，控制系统是辐射采暖运行的核心,包括温度传感器、分区域控制、优化的控制算法、多时段控制等，因此发明着重研究并说明辐射采暖控制系统。 

发明内容

本发明目的在于：结合燃气辐射采暖技术及计算机控制技术，设计一种新型的低碳环保智能辐射采暖控制系统。该辐射采暖控制系统针对大空间建筑的智能采暖，直接加热对象为人或物体，可实现供暖区温度集中采集、分区域采暖控制、控制模式多样化、集散式采暖控制等功能，由智能采暖控制器及采暖硬件设备构成。 

本发明设计的智能辐射采暖控制系统以微型计算机为核心，结合温度传感器、工业触摸屏、zigbee无线网络单元、分区域控制单元、分时段控制单元、优化的控制算法及辐射采暖硬件设备等构成，辐射采暖需在采暖区装备进气软管路、燃烧器、辐射管路及反射板、风机或真空泵、排气管路及废气排放装置等硬件设备。 

同时本发明从控制系统的抗干扰能力、转换精度、操作方面等方面进行设计，通常大空间的采暖区域较多，各采暖区的供暖要求往往并不相同，而用户常常要求集中控制。这样，辐射采暖控制系统需对供暖区温度实行集中采集，利用一套控制系统，控制多个区域的采暖运行，所完成的控制器可以同时控制四个区域的采暖。在控制模式上多样化，可以对各供暖区按关闭、加热、保温、交替和多时段定时等状态控制方式；多套辐射采暖控制系统通过ZigBEE形成网络，实现集散式的采暖控制， ，如温度传感器模拟信号转换成数字信号通过光电隔离电路引入CPU，同样，输出驱动燃烧器和风机的信号，也以光电隔离形式输出；转换精度需要采用高精度的AD芯片，但为了降低成本，又能有较高的精度，采用了AD7741同步电压频率转换器(VFC)。当芯片时钟为5MHz，转换时间设定为1.82 ms, 可达到12位的转换精度. 由于采暖温度采样时间要求不高,因此,实际设定的采样时间为200ms；安装在大空间的采暖区域的温度传感器，通常离控制箱较远。两线制成本明显低于三线制的传感器。而AD590JH属两线恒流集成温度传感器，其输出温度值为。由于内阻很高，其输出信号不受远距离传输的影响。 

附图说明

图1是本控制系统的原理框图； 

图2是触摸屏与HMI设计示意图；

图3是辐射采暖硬件系统框图；

图3中：31—进气软管；32—燃烧器；33—反射板；34—辐射管；35—真空泵负压机；36—排气装置。

具体实施方式

辐射采暖是利用辐射传热进行的一种供暖方式。辐射采暖控制系统是机电一体化产品， 涉及机械、电子、控制技术等多个领域的知识，需要各方面互相配合，下面对本发明的具体实施方式予以介绍，对已有的技术不再赘述。

对辐射采暖硬件的控制实施方式：首先进行HMI参数设置，包括时间设置、采暖区域状态设置、加热温度和保温温度设置及各控制时间段设置等，然后根据采暖的设定控制温度进行控制, 当采暖环境温度低于设定温度时，先运行负压风机，延时一段时间后，再运行燃烧器，当环境温度高于控制温度与设定的控制回差温度，先关闭燃烧器，延时一段时间后再关闭负压风机。延时时间可由触摸屏设定。控制算法采用PID调节。 

温度控制算法实施方式：采用经典的PID算法，设为设定值， 为第k次的采样值，则偏差为 

                                    （2）

通过现场调试获取合适的比例系数，积分系数 和微分系数，进而通过式（3）得到调整控制参数。

[0011]   （3） 

触摸屏及HMI设计具体实施方式：触摸屏选用工业串口屏，利用RS232实现单片机与触摸屏的通信。仅以交替加热状态为例加以说明，共分四个区。其中显示控制的加热温度、保温温度、起始时间、结束时间，时间段内以加热温度作为控制温度，非时间段内以保温温度作为控制温度，形成两个时间段的交替控制。