智能家用集中供暖节能控制器

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1、智能家用集中供暖节能控制器李佳威郑州大学建筑学院摘要：智能家用集中供暖节能控制器利用自动控制技术，将节能措施与热计量功能融为一体，从以人为本的角度提出了一种新的节能理念和方法，使集中供暖用户既可以通过控制器设定、调整并与配套设备共同完成对室内温度的自动控制和远程控制，又可以随时了解室内温度、总的热消耗量，达到了有效节约能源的目的。关键词：集中供暖节能自动控制一、问题的提出集中供暖具有管理方便、热源效率高、环境污染小等许多优点。但也存在很多问题，最突出的是节能与收费的问题。因为供暖是按面积收取的，不是按采暖量，再加上没有一种装置自动控制供热管道、自动

2、调节室内温度，人工开启、关闭阀门又过于麻烦，所以大多采取开窗通风的方式来降低室内温度，使热能白白浪费掉了；还有，白天大多数家庭成员或是上班，或是上学，家里没人，但暖气还照常开着，也浪费了很多能源。浪费热能，其实就是浪费了用于供暖的煤炭资源。我们萌发了研究、开发智能家用集中供暖节能控制器的想法，即利用自动控制原理调节暖气的供热量，解决上班、家中无人及室温过高时暖气的热能浪费问题。这样不仅能为家庭节省取暖费用，也能为国家节约很多煤炭资源。二、智能家用集中供暖节能控制器的工作原理1.结构与功能智能家用集中供暖节能控制器主要由主控制器、数字式温度传感器、远

3、传水表（流量传感器）、电磁阀等组成，主控制器内部由MCU控制芯片、显示器、存储器、按键及电源等部分组成，控制器结构组成框图如图1所示。各部分结构组成与功能如下：①主控制器部分：主控制器由MCU控制器、传感器接口、显示器、按键、数据存储器、配套电源等组成。温度传感器接口承担与温度传感器18B20的连接任务。显示器1602A承担各种信息的显示任务。按键电路承担各种控制状态的设定和各种数据的输入任务。数据存储器负责保存各种控制状态的设定信息和各种数据，要求在断电状态下数据不丢失，所以采用非易失性EEPROM24C04。②热量表及其传感器部分为了使用户能够

4、及时掌握热量的使用情况，我们设计了住户热量表计量功能，传感器安装在每户家庭集中供暖管道的进出口，包括流量传感器、供水管道温度传感器、回水管道温度传感器，通过测量流量及进、出温度，把数据送入主控制器进行计算，得到所需要的各种数据。瞬时流量q1:q=0.0001(m3)=0.0001(m3)=3.6(m3)1∆tS1h∆th∆t×3600Δt:时间，单位:S；瞬时温度分为瞬时供水温度和瞬时回供水温度t1q=qdt∫1t0累计热量值计算公式如下：t1t1Q=q∆hdt=ρq∆hdt∫t0m∫t0vQ:累计释放的得热量，单位：J或W·hqm:流经热量表的水

5、的质量流量，单位：kg/h3qv:流经热量表的水的体积流量，单位：m/h3ρ:流经热量表的水的密度，单位：kg/mΔh:热交换系统的出入口温度下，水的焓值差，单位：J/kgt:时间，单位：h通过测量得到单位时间的流量、温差数据，通过对时间的积分即可以得到单位时间的瞬时热量，并可以得到累积热量、累积流量、瞬时温度、瞬时流量等数据。③房间控制设备每个房间都设置有温度传感器和电磁阀，对房间的温度控制采用闭环控制方法。温度传感器采集房间温度，作为主控制器对这个房间进行控制的依据，根据设定的控制要求对电磁阀进行控制。电磁阀安装在散热器的管道上，通过对散热器的

6、控制，从而实现对房间温度的控制。2.智能家用集中供暖节能控制器对家庭采暖的控制方法①智能家用集中供暖节能控制器对家庭采暖的控制方法由流量计和供、回水温度传感器采集流量和供、回水温度作为热量计算的依据，通过主控制器的计算得出单位时间的瞬时热量、瞬时温度、瞬时流量、累积热量、累积流量等数据，通过显示器显示给房间主人。各个房间内的温度传感器采集房间温度信息，作为对房间进行温度控制的依据，房间主人可以通过显示器了解各个房间的温度情况。同时，主控制器根据这些温度值进行对室温的控制。控制方法有以下2种：z根据房间舒适程度进行控制：当主人感觉房间温度合适时，按动

7、控制器舒适度控制键，进行舒适温度的设定，以后控制器按设定的温度对该房间温度进行控制，当温度达到设定值时，自动启动电磁阀，关断暖气散热器供水，则室温降低；反之，当温度低于设定温度时，关断电磁阀，接通暖气散热器供水，室温升高。该控制方法优点是设定温度的操作非常简单。z根据时间段进行温度控制：对大多数住户来说，一天在家中活动时间是有限的和比较有规律的，通过对不同时间段房间的温度进行设定，可以使控制器在每天都自动按照设定的时间段进行温度控制，避免了人工手动操作阀门的烦琐劳动。由于房间内温度的变化是一个缓慢的过程，为了充分节约能量，可以设定控制器在用户每天离

8、开家前以一个时间提前量自动关闭散热器，而在下班时提前打开散热器，主人回家时室温已经上升，既达到了舒适生活的环境要求，又做到