用于控制水力系统的方法与流程

本发明涉及用于控制具有至少两个负载回路的水力系统的方法以及用于这种水力系统的液压单元。

背景技术：

1、水力系统(比如，建筑物中的加热系统或冷却系统)通常包括若干负载回路。在这些系统中，将热能最佳地分配到不同的回路是个问题。此外，可能存在以不同供给温度进行操作的不同负载回路，例如地板加热回路和散热器回路。另外的问题可能是出现噪声，特别是在使用散热器的加热回路中。

技术实现思路

1、鉴于这些问题，本发明的目的是提供一种允许优化具有至少两个负载回路的水力系统中的能量分配的方法。该目的通过具有权利要求1中限定的特征的方法和具有权利要求10中限定的特征的水力单元来实现。优选实施例在从属权利要求、以下描述和附图中限定。

2、提供了根据本发明的控制方法以控制水力系统(即，液压加热和/或冷却系统)。这种水力系统具有热源，比如冷却源或加热源。例如，加热源可以是锅炉、热泵或太阳能加热系统。在冷却系统中，热源可以是冷水机。这些热源可以直接连接或经由热交换器连接。水力系统至少包括第一负载回路和第二负载回路，例如用于加热和/或冷却建筑物的不同部分(例如不同房间)的负载回路。在建筑物中，这些负载回路例如可以是地板加热回路和/或包括散热器的加热回路。在与根据本发明的方法一起使用的水力系统中，不同的负载回路经由具有转换阀的液压系统连接到热源。转换阀被配置为选择性地启动传热介质通过不同的负载回路的流动，即，通过至少第一负载回路和第二负载回路的流动。这意味着，负载回路不是并联地而是选择性地被供应，使得在第一负载回路的供应期间，第二负载回路不被供应传热介质(即，液体传热介质)，反之亦然。液体传热介质可以例如是水、乙二醇或任何其他合适的传热介质。

3、根据该方法，可以调整负载回路的占空比以分配所需的热能。根据该方法，在至少一个操作条件下，可以延长第一负载回路的占空比。由于回路的选择性启动，这导致第二负载回路的占空比或另外的负载回路的占空比的缩短。根据本发明，通过调整供应到第二负载回路的传热介质的温度和/或流量来补偿占空比的该缩短，该第二负载回路具有缩短的占空比。该方法对于具有不同种类的负载回路(例如，包括散热器的一个负载回路和作为地板加热回路的另一个负载回路)的水力系统特别有利。这些不同种类的负载回路具有不同的特性和要求，这些特性和要求可以以优化的方式使用，从而以最小化的总能量消耗在所有负载回路上实现优化的能量分配。例如，一个负载回路可以被供应较高的流量和/或温度以补偿其占空比的缩短，其中，另一个负载回路可以被供应较低的温度和/或流量，但是相反地具有延长的占空比。

4、在优选的实施例中，基于相应的负载回路的能量需求来设置传热介质的占空比、温度和/或流量。这允许增加舒适度并减少能量消耗，因为可以避免负载回路的供应过剩或供应不足。优选地，通过根据本发明的方法，调整热能的供应，使得其基本上对应于相应的负载回路的能量需求。

5、优选地，基于在相应的负载回路中检测到的供应温度与返回温度之间的温度差和相应的负载回路内的流量来检测负载回路中的至少一个的能量需求。温度差和流量限定供应到负载回路的能量。例如，如果温差太小(即，返回温度太高)，则能量供应太高。

6、根据另一实施例，设置第一负载回路中的传热介质的所述压力和/或流量，以避免在该第一负载回路中出现噪声，其中优选地，流量被限制为最大流量。例如，噪声可能是具有散热器的加热回路中的问题。如果流量太高，则可能出现噪声，特别是在散热器的恒温阀部分关闭的情况下。因此，可能期望不超过相应的负载回路中的最大流量和/或压力。然而，根据本发明，这可以通过延长的占空比来补偿，以确保该第一加热回路中足够的能量供应。

7、根据另一实施例，如果在第二负载回路的最大占空比下不能满足能量需求，则调整供应到该第二负载回路的传热介质的温度和/或流量。例如，如果水力系统是加热系统，则可以提高温度和/或可以增加流量，以增加能量供应而不延长占空比。在冷却系统的情况下，可以降低温度和/或可以增加流量，以补偿减小的占空比或确保最大占空比下的所需能量供应。在冷却系统的情况下，由于热量从待冷却的对象中移除，因此能量供应实际上是能量移除。例如，第二负载回路可以是地板加热回路。在地板加热回路中，由于出现噪声是次要问题，因此可以接受较高的流量。

8、在选择性地启动第一负载回路和第二负载回路或不同的负载回路的系统中，第二负载回路的最大占空比可以由第一负载回路的最小占空比限定。当第一负载回路断开时，第二负载回路闭合。因此，第二负载回路的最大断开时间或占空比受到第一负载回路的最小断开时间或占空比的限制。

9、优选地，通过混合阀调整传热介质的温度，该混合阀将来自热源的供应流与返回流以可调整的混合比混合。这种混合阀允许独立于热源的出口温度来调整供应温度。例如，在加热系统中，与锅炉的出口温度相比，可以降低供应温度。例如，在冷却系统中，与冷水机的出口温度相比，可以提高供应温度。此外，通过这种混合装置或混合阀，可以不同地设置不同的负载回路(即，至少第一负载回路和第二负载回路)的供应温度。例如，地板加热回路可以被供应比具有散热器的加热回路更低的供应温度。如前所述，混合装置或混合阀允许调整传热介质的温度。

10、可以通过控制水力系统中的循环泵的速度来调整传热介质的流量。通过提高速度，可以增加流量，而通过降低速度，可以减少流量。为了调整循环泵的速度，循环泵优选地具有电子控制器，该电子控制器具有允许改变泵的驱动马达的转速的变频器。

11、优选地，转换阀、传热介质的流量和/或传热介质的温度由中央控制装置控制，该控制装置优选地集成到循环泵单元中，优选地在提供水力系统中的流动(即，通过负载回路的流动)的循环泵单元中。如前所述，中央控制装置允许容易地调整所有参数，比如温度、流量、压力和/或占空比。由于水力系统中仅有一个主控制单元提供用于优化水力系统中的热量分配的所有必要控制功能，因此将控制装置集成到循环泵中简化了系统。

12、除了如上所述的方法之外，本发明还涉及一种用于水力系统的液压单元。这种液压单元优选地适于执行如上所讨论的方法。因此，参考方法描述的优选实施例也应被视为液压单元的优选方案，反之亦然。

13、根据本发明的用于水力系统的液压单元包括热源入口和热源出口。这些例如用于与加热源(比如锅炉或热泵)或冷却源(比如冷水机)连接。此外，该单元包括至少一个第一负载回路连接部和至少一个第二负载回路连接部。这些第一负载回路连接部和第二负载回路连接部包括供给连接部和返回连接部。不需要每个回路都具有单独的供给连接部和返回连接部。例如，可以存在用于第一负载回路的第一供给连接部和用于第二负载回路的第二供给连接部以及公共返回连接部。不同的负载回路(即，至少一个第一负载回路和至少一个第二负载回路)通过合适的管道系统连接到负载回路连接部。此外，液压单元包括转换阀，该转换阀连接到第一负载回路连接部和第二负载回路连接部，并且被配置为选择性地启动传热介质通过第一负载回路或第二负载回路的流动。这意味着转换阀可以在第一负载回路与第二负载回路之间切换流量。当流量被引导到第一负载回路时，没有流量通过第二负载回路，反之亦然。此外，该单元包括用于控制所述转换阀的控制装置。根据本发明，所述控制装置被配置为使得为了将所需的热能分配到不同的负载回路(即，至少第一负载回路和第二负载回路)，控制转换阀以实现到不同的负载回路的期望的热量分配。控制装置被配置为使得在至少一个操作条件下，延长第一负载回路的占空比，这引起第二负载回路的占空比的缩短。由此，供应到第一负载回路的热能增加。为了补偿第二负载回路的占空比的该缩短，控制装置被配置为使得供应到第二负载回路的传热介质的温度和/或流量被调整。这可以通过向温度调整装置和/或流量调整装置输出相应的控制信号来实现。例如，可以存在到需要调整温度的热源的输出温度控制信号。

14、根据优选实施例，液压单元包括用作温度调整装置的混合装置。混合装置被配置为通过混合回流来调整传热介质的温度。在加热系统中，可以将冷回流混合到供应流以降低温度。在冷却系统中，可以将回流混合到供应流以提高供应温度。优选地，所述混合装置由所述控制装置控制。因此，液压单元优选地具有集成的温度控制装置。

15、根据可能的实施例，所述混合装置包括混合阀，该混合阀由电动致动器、磁致动器或热电致动器驱动。这些可以通过由所述控制装置输出的电控制信号控制。优选地，致动器连接到可移动阀元件，该致动器根据阀元件的位置调整两个流动路径之间的混合比。

16、此外，根据另一优选实施例，液压单元包括产生传热介质流的循环泵，其中，所述循环泵由所述控制装置控制。特别地，循环泵可以被配置为使得可以例如通过速度控制来调整流量。循环泵可以具有电驱动马达，该电驱动马达具有电子控制装置，特别是具有变频器的控制装置，以调整驱动马达的转速。速度可以通过由控制装置输出的电控制信号来设置。根据另一可能的实施例，控制装置可以集成到循环泵的控制装置中。

17、优选地，所述控制装置被布置在循环泵的马达壳体内和/或被布置在附接到循环泵的马达壳体的电子器件壳体内。在这样的设计中，优选的是用于液压单元(优选地，用于水力系统)的所有所需的控制电子器件可以集成到作为循环泵的一部分的单个装置中。这简化了安装并减少了所需电子部件的数量。

18、根据特定实施例，所述转换阀包括阀元件，该阀元件能够通过传热介质的流量和/或压力而移动。因此，不需要单独驱动转换阀。移动转换阀的阀元件的流量和压力可以由循环泵产生，优选地，提供通过负载回路的流动的同一循环泵。优选地，该循环泵由所述控制装置控制，使得流量和/或压力由控制装置调整以改变阀元件的位置。特别地，控制装置可以调整驱动马达的加速度，以将阀元件移动到不同的阀位置中。例如，转换阀和相关的控制装置可以如从ep3376037b1中已知的那样配置。这种阀不需要单独的阀驱动器或致动器，而是通过循环泵产生的能量移动。此外，可以通过循环泵的控制来控制阀。因此，根据该实施例，通过控制循环泵，可以调整流量和/或压力，并且可以移动转换阀以选择性地引导通过负载回路之一的流动。为了调整加热温度，优选地使用如上所述的具有单独的致动器的混合阀。然而，也可以使用由循环泵启动的允许改变混合比的阀。