對(duì)于一般的散熱器,熱水通過散熱器表面與室內(nèi)空氣進(jìn)行對(duì)流換熱,通過對(duì)供水流量或供水溫度的控制就能直接的對(duì)室內(nèi)空氣溫度加以調(diào)控,散熱器熱力特性、供回水溫度、流量與室溫之間存在固定的函數(shù)關(guān)系(熱力系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí));而對(duì)于地板輻射采暖系統(tǒng),其輻射換熱量占總散熱量的50%以上,地板作為一個(gè)大的散熱器,地板表面是它的散熱面,散出的大部分熱量并不是直接傳給室內(nèi)空氣使其升溫,而是一小部分以對(duì)流換熱的形式傳給室內(nèi)空氣,大部分以輻射的形式與墻面、頂板進(jìn)行熱交換,使其升溫,進(jìn)而再通過墻面和頂板的表面與室內(nèi)空氣換熱,間接對(duì)室內(nèi)氣溫產(chǎn)生影響。且由于地板覆蓋層具有一定的蓄熱性能,使熱源供應(yīng)的熱量無法直接反映在地板表面的溫度變化上,也就是具有熱延遲性,熱源供熱量的變化無法直接與室溫變化相聯(lián)系,因而使地板輻射采暖的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式具有一定的獨(dú)特性。
地板輻射采暖系統(tǒng)的控制方式一般可分為連續(xù)運(yùn)行調(diào)節(jié)和間歇運(yùn)行調(diào)節(jié),連續(xù)運(yùn)行調(diào)節(jié)又可分為:供水溫度控制(一般采用室外溫度設(shè)定控制)、變流量控制、啟??刂坪皖A(yù)期控制,在間歇調(diào)節(jié)的系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)也可采用這幾種控制方式。下面就詳細(xì)加以論述。
1室外溫度設(shè)定控制和變流量控制
室外溫度設(shè)定控制是認(rèn)為在固定的循環(huán)流量下,保持供水溫度與室外成比例變化,就能保證室內(nèi)氣溫的穩(wěn)定性。在大多數(shù)的地板輻射采暖系統(tǒng)中,室外溫度每降低2℃~3℃,供水溫度就提高1℃。這種假定在房間處于穩(wěn)態(tài)傳熱的情況下是正確的,但對(duì)于每天室外溫度的波動(dòng),以及室內(nèi)、外溫度突然變化時(shí)是否適用呢。MacCluer對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)研究,認(rèn)為這一開環(huán)溫度調(diào)節(jié)過程能對(duì)室外溫度的波動(dòng)作出較好的反映,滿足室內(nèi)氣溫的基本要求,但變流量控制更優(yōu)于它的調(diào)節(jié)性能。
室外溫度設(shè)定控制屬于開環(huán)控制,即沒有室內(nèi)溫度的反饋,只是根據(jù)室外溫度的變化調(diào)節(jié)供水溫度,而無法根據(jù)室內(nèi)溫度的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。室外溫度設(shè)定控制的方法包括:通過調(diào)節(jié)混水閥控制供水溫度,調(diào)節(jié)熱源控制供水溫度。其特點(diǎn)為:(1)根據(jù)室外氣溫對(duì)供水溫度進(jìn)行設(shè)定,(2)對(duì)于地板輻射采暖房間的時(shí)間延遲,能提前對(duì)溫度變化進(jìn)行控制;(3)需根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn),預(yù)先確定調(diào)節(jié)曲線,(4)對(duì)日照、內(nèi)部得熱等情況的調(diào)控效果較差,(5)合理地設(shè)定供水溫度,使之與房間的負(fù)荷狀況相匹配,能使房間的溫度波動(dòng)最小化(當(dāng)只考慮室外氣溫的影響因素),房間不會(huì)像采用啟??刂茣r(shí)那樣,產(chǎn)生明顯的室溫波動(dòng),(6)室外溫度設(shè)定控制,是供水溫度逐小時(shí)或逐天進(jìn)行變化的連續(xù)運(yùn)行,不像啟停控制那樣間隔供熱,因此不會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)啟、停時(shí)的噪聲,(7)在啟停控制時(shí),地板內(nèi)部停留一段時(shí)間的冷水返回鍋爐后,由于水溫較低,容易造成鍋爐內(nèi)部的熱力振蕩,不利于系統(tǒng)的安全,而室外溫度設(shè)定控制則不會(huì)發(fā)生這種情況;(8)在啟停控制時(shí),停止供熱的一段時(shí)間內(nèi),由于地板采暖的供回水溫度較低,所以必須要確保局部管道不會(huì)發(fā)生凍結(jié),而室外溫度設(shè)定控制則不會(huì)發(fā)生這種情況。
對(duì)于室內(nèi)得熱量不大的建筑,采用單一室外控制參數(shù)基本能滿足要求。當(dāng)然也可在室內(nèi)安裝感溫裝置,作為第二控制參數(shù),提高室溫的控制精度。在大部分的建筑物中,室外設(shè)定控制需要安裝室內(nèi)氣溫反饋設(shè)備,來監(jiān)測(cè)室外設(shè)定控制的效果,若沒有該設(shè)備,供水溫度的設(shè)定對(duì)于保證室內(nèi)溫度的控制是盲目的,無法彌補(bǔ)室內(nèi)得熱和其他室外因素的影響。因此,可以根據(jù)室內(nèi)反饋信號(hào)來控制混水閥或鍋爐,來阻止過多熱量的輸入。
變流量控制在地板輻射采暖系統(tǒng)中的應(yīng)用是MacCluer在1989年首先提出的,不同于一般變流量控制的是,根據(jù)一些數(shù)學(xué)算法,調(diào)節(jié)供回水溫差,使其與室內(nèi)溫度的偏差成比例變化,從而達(dá)到室溫調(diào)節(jié)的作用。變流量控制屬于閉環(huán)控制,它是以室內(nèi)溫度作為控制參數(shù),通過控制供回水溫差,控制熱源輸送的熱量。
2啟停控制
啟??刂剖且允覝亍⒌匕鍦囟鹊葹榭刂茀?shù),在保持供水溫度和流量不變的情況下,通過設(shè)定溫度上下限來控制循環(huán)泵或熱力閥的開啟和關(guān)閉,當(dāng)控制參數(shù)高于設(shè)定的上限值時(shí),控制裝置關(guān)斷管路,停止供熱,當(dāng)控制參數(shù)低于設(shè)定的下限值時(shí),控制裝置打開管路,進(jìn)行供熱。最簡(jiǎn)單的啟??刂剖请p位啟停控制,即控制裝置只有兩種狀態(tài):開啟和關(guān)閉。雙位啟??刂瓢凑湛刂茀?shù)的不同可分為:以室內(nèi)空氣溫度為基準(zhǔn)的控制、以地板表面溫度為基準(zhǔn)的控制,同時(shí)以室內(nèi)氣溫和地表溫度為基準(zhǔn)的雙參數(shù)控制,雙參數(shù)轉(zhuǎn)換控制。
以室內(nèi)空氣溫度為基準(zhǔn)的雙位啟停控制最為常用,MohammedZaheer-uddin在此基礎(chǔ)上提出以地板表面溫度為基準(zhǔn)的控制和雙參數(shù)控制的概念。對(duì)比試驗(yàn)表明,以地板表面溫度為基準(zhǔn)的控制是可行的,它能使室內(nèi)溫度的波動(dòng)更具穩(wěn)定性,但地板表面溫度不適宜于單獨(dú)作為控制參數(shù),因?yàn)樗⒉荒苤苯臃从吵鍪覂?nèi)溫度的變化情況,以及室內(nèi)熱源和室外冷風(fēng)滲透等影響因素,不能根據(jù)室溫變化迅速響應(yīng)。以室內(nèi)氣溫和地表溫度為基準(zhǔn)的雙參數(shù)控制具有更好的室溫控制效果,即同時(shí)控制室內(nèi)空氣溫度和地板表面溫度,當(dāng)任何一個(gè)控制參數(shù)先達(dá)到設(shè)定的上限值時(shí),開啟循環(huán)泵供熱,而當(dāng)任何一個(gè)控制參數(shù)先達(dá)到設(shè)定的下限值時(shí),停止供熱。既可滿足室內(nèi)空氣溫度要求,增強(qiáng)其穩(wěn)定性,又可對(duì)地板表面溫度加以限制,防止出現(xiàn)只滿足地板表面溫度卻無法滿足室內(nèi)空氣溫度,以及只滿足室內(nèi)空氣溫度而地板表面溫度過高的情況,因而是一種較穩(wěn)妥的控制方式。雙參數(shù)轉(zhuǎn)換控制也是同時(shí)以室溫和地表溫度為控制參數(shù),每隔一定的時(shí)間間隔,進(jìn)行控制參數(shù)的轉(zhuǎn)換,例如前10分鐘以室溫為基準(zhǔn)進(jìn)行控制,后10分鐘以地板溫度為基準(zhǔn)進(jìn)行控制,循環(huán)往復(fù)。該控制方式在用于連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)以10至60分鐘的長(zhǎng)時(shí)間間隔為宜,用于間歇調(diào)節(jié)時(shí)以60秒左右的短時(shí)間間隔為宜。
3預(yù)期控制
預(yù)期控制是采用數(shù)學(xué)算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等手段,消除室內(nèi)外一些擾量的影響以及地板輻射采暖自身的熱延遲性,使地板輻射采暖系統(tǒng)的控制更為精確。預(yù)期控制可以很好地與地板輻射采暖的啟??刂坪烷g歇控制相結(jié)合。采用啟??刂疲瑹嵫舆t會(huì)導(dǎo)致房間的過熱或不熱,造成不舒適和能源浪費(fèi),通過預(yù)期控制調(diào)整系統(tǒng)供熱與停止供熱的狀態(tài)點(diǎn),使室溫基本維持在啟停控制設(shè)定的溫度范圍內(nèi),從而既提高了控制精度,又起到了節(jié)能效果。采用間歇調(diào)節(jié)時(shí),室外溫度很小的變化,就會(huì)導(dǎo)致間歇調(diào)節(jié)供熱小時(shí)數(shù)的增加,例如:若室外平均溫度由-4.9℃變化至-5.1℃,則供熱小時(shí)數(shù)由6.5個(gè)小時(shí)升至8個(gè)小時(shí),這說明間歇調(diào)節(jié)增大了能耗,為了改善間歇調(diào)節(jié)的性能,需減少每天的加熱小時(shí)數(shù),可通過預(yù)期控制優(yōu)化每次的加熱小時(shí)數(shù),達(dá)到節(jié)能的目的。
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