地热系统和辐射空调系统的集成控制装置及控制方法与流程

1.本技术涉及温度控制技术领域，具体地，涉及一种地热系统和辐射空调系统的集成控制装置及控制方法。


背景技术：

2.随着人们生活水平提高，一种在室内顶板或者墙壁内铺装散冷装置(如毛细管网、冷辐射板等)进行夏季供冷的空调系统形式被广泛应用，该类空调系统称为辐射空调系统，该系统在夏季供冷时具有舒适度高、节能性高的特点。但辐射空调系统在冬季供暖时，会出现室内上部空间温度高，下部空间温度低的现象，不符合人体的热舒适要求。因此，为了提高舒适度，室内冬季供暖时更倾向于采用地热系统，即采用地板内嵌入的散热装置供暖，以符合脚热头凉的人体温度舒适性需求。
3.目前，一些家庭或办公区域已经同时安装了以上两种温度调节系统，但是两套系统需要单独控制，管路彼此独立设置，不利于结构简化和资源节约。


技术实现要素：

4.本技术实施例旨在提供一种地热系统和辐射空调系统的集成控制装置及控制方法，以解决现有技术中辐射空调系统和地板供热系统独立设置和单独控制所带来的问题。
5.为解决上述技术问题，本技术一些实施例中提供的地热系统和辐射空调系统的集成控制装置，包括板式换热器，供水阀、回水阀、供水端三通接头和回水端三通接头，其中：
6.所述供水阀的进水口接水源，所述供水阀的出水口接所述板式换热器的一次水进口；所述回水阀的进水口接所述板式换热器的一次水出口；
7.所述供水端三通接头，其第一接口与所述板式换热器的二次水出口连接，其第二接口与辐射空调系统水路的进口连接，其第三接口与地热系统水路的进口连接；所述回水端三通接头，其第一接口与所述板式换热器的二次水进口连接，其第二接口与辐射空调系统水路的出口连接，其第三接口与地热系统水路的出口连接。
8.本技术一些实施例中提供的地热系统和辐射空调系统的集成控制装置，还包括流量调节阀：
9.所述流量调节阀设置于所述供水阀与所述板式换热器的一次水进口之间。
10.本技术一些实施例中提供的地热系统和辐射空调系统的集成控制装置，还包括集中控制器：
11.所述流量调节阀为电控调节阀；所述集中控制器的第一输出端与所述流量调节阀的被控端连接，所述流量调节阀根据所述集中控制器输出的控制信号进行调节。
12.本技术一些实施例中提供的地热系统和辐射空调系统的集成控制装置，还包括电控水泵：
13.所述电控水泵设置于所述板式换热器的二次水出口与所述供水端三通接头的第一接口之间；
14.所述电控水泵的被控端与所述集中控制器的第二输出端连接，所述电控水泵根据所述集中控制器输出的控制信号进行调节。
15.本技术一些实施例中提供的地热系统和辐射空调系统的集成控制装置，还包括补水阀：
16.所述补水阀为电磁阀，所述电磁阀的进口与水源连通，所述电磁阀的出口与所述板式换热器的二次水进口连通；所述电磁阀的被控端与所述集中控制器的第三输出端连接，所述电磁阀根据所述集中控制器输出的控制信号进行调节。
17.本技术一些实施例中提供的地热系统和辐射空调系统的集成控制装置，还包括压力传感器：
18.所述压力传感器设置于所述板式换热器的二次水进口和二次水出口之间的循环水路中，用于检测二次水循环水路的压力值，并将所述压力值发送至所述集中控制器；
19.所述集中控制器用于在所述压力值小于设定压力下限值时控制所述电磁阀开启，所述集中控制器用于在所述压力值大于设定压力上限值时控制所述电磁阀关闭。
20.本技术一些实施例中提供一种地热系统和辐射空调系统的集成控制方法，包括如下步骤：
21.获取每一房间内的当前温度值与目标温度值之间的差值；
22.根据二次水的当前水温以及所有房间的所述差值之和，确定二次水的目标水温；
23.根据所述二次水的目标水温和一次水水温确定流量调节阀的目标开度值；
24.控制所述流量调节阀的开度值调整为所述目标开度值。
25.本技术一些实施例中提供的地热系统和辐射空调系统的集成控制方法，还包括如下步骤：
26.针对每一房间，若所述差值大于设定阈值，则启动集成控制模式；
27.在所述集成控制模式下，所述房间内的辐射空调系统水路中的热电阀和地热系统水路中的热电阀均进入开启状态。
28.本技术一些实施例中提供的地热系统和辐射空调系统的集成控制方法，所述集成控制模式中：
29.若当前时刻为夏季时间段，则所述辐射空调系统水路中的热电阀的开度值调节至最大；所述地热系统水路中的热电阀的开度值根据所述房间对应的差值确定；
30.若当前时刻为冬季时间段，则所述地热系统水路中的热电阀的开度值调节至最大；所述辐射空调系统水路中的热电阀的开度值根据所述房间对应的差值确定。
31.本技术一些实施例中提供的地热系统和辐射空调系统的集成控制方法，在获取每一房间内的当前温度值与目标温度值之间的差值的步骤之前，还包括如下步骤：
32.获取房间温度调控模式，所述温度调控模式包括夏季供冷模式和冬季供暖模式。
33.本技术提供的上述技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：将辐射空调系统水路和地热系统水路整合为一体结构进行集中控制，通过板式换热器将一次水和二次水分开，使二次水不受一次水系统压力、水质等因素的影响，可适用于建筑高度较大的应用场景中，本技术中的方案水路结构简单，且能实现水资源的最大化利用。
附图说明
34.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
35.图1为本技术一个实施例所述地热系统和辐射空调系统的集成控制装置的结构示意图；
36.图2为本技术另一个实施例所述地热系统和辐射空调系统的集成控制装置的结构示意图；
37.图3为申请另一个实施例所述地热系统和辐射空调系统的集成控制装置的控制部分的结构框图；
38.图4为本技术一个实施例所述地热系统和辐射空调系统的集成控制装置的具体结构示意图；
39.图5为本技术另一个实施例所述地热系统和辐射空调系统的集成控制部分的结构框图；
40.图6为本技术一个实施例所述地热系统和辐射空调系统的集成控制方法的流程图。
具体实施方式
41.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“液平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.本实施例提供一种地热系统和辐射空调系统的集成控制装置，如图1所示，包括板式换热器101，供水端三通接头102、回水端三通接头103、供水阀104和回水阀105。其中，所述供水阀104的进水口接水源，所述供水阀104的出水口接所述板式换热器101的一次水进口a1；所述回水阀105的进水口接所述板式换热器101的一次水出口b1，所述回水阀105的输出为一次水回水。所述供水端三通接头102，其第一接口与所述板式换热器101的二次水出口a2连接，其第二接口与辐射空调系统水路200的进口连接，其第三接口与地热系统水路300的进口连接；所述回水端三通接头103，其第一接口与所述板式换热器101的二次水进口b2连接，其第二接口与辐射空调系统水路200的出口连接，其第三接口与地热系统水路300的出口连接。
44.图1中的箭头方向表示了一次水和二次水的运行流程，其中：
45.一次水运行流程包括：一次水经过供水阀
→
板式换热器
→
回水阀，完成整个一次水运行流程。
46.二次水行流程包括：二次水回水
→
板式换热器
→
二次水供水
→
分成两路水(1路给辐射空调系统水路200，1路给地热系统水路300)
→
辐射空调系统散热和地热系统散热
→
2路水汇集成1路水
→
二次水回水，完成整个二次水运行流程。
47.以上方案，将辐射空调系统水路200和地热系统水路300整合为一体结构进行集中控制，通过板式换热器101将一次水和二次水分开，使二次水不受一次水系统压力、水质等因素的影响，可适用于建筑高度较大的应用场景中，本技术中的方案水路结构简单，且能实现水资源的最大化利用，解决了实际项目上由于建筑高度引起末端设备承受压力过大，导致漏水以及管道使用寿命短的问题。并且，由于一次水循环和二次水循环相互独立，二次水系统采用独力补水，保证了系统水质。由于将辐射空调系统水路200和地热系统水路300集中控制，本技术提供的装置既能够实现对地热系统控制又能够实现对辐射空调系统控制，能够实现两套系统相互辅助供能的目的。
48.在一些方案中，如图2所示，地热系统和辐射空调系统的集成控制装置还可以包括流量调节阀107，所述流量调节阀107设置于所述供水阀104与所述板式换热器101的一次水进口a1之间。流量调节阀107的开度变化时，能够调整进入到板式换热器101内的一次水的水量，从而对板式换热器101内换热效率进行调整。优选地，参考图3，以上装置还包括集中控制器400，所述流量调节阀107为电控调节阀；所述集中控制器400的第一输出端与所述流量调节阀107的被控端连接，所述流量调节阀107根据所述集中控制器400输出的控制信号进行调节。本方案中，通过在一次水的供水端上安装流量调节阀107，实现供水端的流量平衡功能，流量调节阀107在使用时可预先设定流经该阀门的最大流量，设定最大流量后，流量调节阀107进行预调节，在设定的最大流量下，根据二次供水需要的温度进行流量调节阀107的开度微调，进而调节一次水的流量，来实现二次水所需要的供水温度。板式换热器101的换热功能能够实现将一次水的热量传递给二次水，具体的一次水进口的一次水流量可以根据二次水温度需求进行调节，在本方案中不再详细描述。
49.如图2所示，以上方案中的地热系统和辐射空调系统的集成控制装置，还可以包括水泵106，所述水泵106设置于所述板式换热器101的二次水出口a2与所述供水端三通接头102的第一接口之间。本方案中，通过在二次水循环水路中设置循环水泵106，便于二次水在辐射空调系统水路200、地热系统水路300与板式换热器101之间的水循环，把冷量或热量输送到辐射空调系统水路200、地热系统水路300的散热部件。优选地，所述水泵106为电控水泵，所述水泵106的被控端与所述集中控制器400的第二输出端连接，所述水泵106根据所述集中控制器400输出的控制信号进行调节。本方案中，可以通过集中控制器400自动控制水泵106的开启和关闭，集中控制器400可以根据用户输入的控制指令来控制水泵106，集中控制器400还可以根据辐射空调系统水路200、地热系统水路300中散热部件的工作状态自动控制水泵106的开启和关闭。
50.在一些实施例中，如图2和图3所示，以上的地热系统和辐射空调系统的集成控制装置，还可以包括补水阀108，所述补水阀108的进口与水源连通，所述补水阀108的出口与所述板式换热器101的二次水进口b2连通。实际上，补水阀108的作用是为二次水循环水路补水，因此其出口只要接入二次水循环水路即可，本方案中将其接入二次水进口b2较为容易实现，直接通过一个三通接头即可完成。优选地，所述补水阀108为电磁阀，所述电磁阀的被控端与所述集中控制器400的第三输出端连接，所述电磁阀根据所述集中控制器400输出
的控制信号进行调节。本技术中的方案，在水路结构中设置补水阀108，且补水阀108为电动阀门，由集中控制器400控制，当二次水循环系统需要补水时开启补水阀，使二次水循环系统压力维持一定范围内。在此基础上，优选地热系统和辐射空调系统的集成控制装置中还包括压力传感器111，所述压力传感器111设置于所述板式换热器101的二次水进口b2和二次水出口a2之间的循环水路中，用于检测二次水循环水路的压力值，并将所述压力值发送至所述集中控制器400；所述集中控制器400用于在所述压力值小于设定压力下限值时控制所述电磁阀开启，所述集中控制器400用于在所述压力值大于设定压力上限值时控制所述电磁阀关闭。通过在二次水循环水路中设置压力传感器111的方式检测二次水循环水路压力，如果压力低于设定压力下限时，开启补水阀108，当高于设定压力上限时，关闭补水阀108，能够精确控制二次水系统压力维持一定范围内。
51.以上方案中的地热系统和辐射空调系统的集成控制装置，还可以包括至少一个温控器112，其中，每一所述温控器112设置于房间内，用于检测对应房间的当前温度值和设定目标温度值之间的差值并将所述差值发送至所述集中控制器400；所述集中控制器400根据全部温控器112发送的差值之和确定控制所述水泵106和所述流量调节阀107的控制信号。另外，在控制各阀门的开度值时，还可以通过在一次水循环水路和二次水循环水路中设置温度传感器组500，利用温度传感器组500检测不同位置处的水温并将检测结果发送至集中控制器400，由集中控制器400根据温度传感器组500的检测结果结合预设的温度调节模型对各个阀门的开度进行调节。具体地，该装置中可设置了6个温度传感器，分别是：二次水供水温度传感器109、二次水回水温度传感器113，一次水供水温度传感器114、一次水回水温度传感器115，还可以包括水泵电机温度传感器，水泵泵体温度传感器，用于检测整个装置的温度。
52.图4所示为申请地热系统和辐射空调系统的集成控制装置的一种具体实现方式，其中还可以包括膨胀罐110，所述膨胀罐110设置于所述供水端三通接头102的第二接头与辐射空调系统水路200的进口之间或所述供水端三通接头102的第三接头与所述地热系统水路300的进口之间。本方案中，通过设置膨胀罐110，能够稳定二次水循环水路的水路压力，当二次水循环水路中的水介质受热膨胀后，多余的水介质会压缩膨胀罐110里的空气，使二次水循环水路不会超压。同样，当二次水循环水路的水介质冷却收缩后，膨胀罐110里的释放多余的水介质，使二次水循环水路不会压力过低，解决了二次水循环水路因为水介质的热胀冷缩的原因，引起压力波动的问题。
53.另外，如图4所示，辐射空调系统水路200中，在二次水循环水路的二次水供水端设置了第一集气筒201，在二次水循环水路的二次水回水端上设置了第二集气筒207。其中，集气筒可设在设备最高处，优选集气筒的直径比二次水循环水路的管径大1-5倍，当水介质流经集气筒时，通过降低水介质的流速使水介质中的空气从水介质里析出，聚集在集气筒内，进一步地，在第一集气筒201最上端设置了第一自动放气阀203，在第二集气筒207最上端设置了第二自动放气阀205，水介质排除的空气最终通过放气阀排出，二次水循环水路里面的空气彻底排出，使二次水循环水路具有较高的稳定性以及换热效率。
54.进一步地，以上方案中，辐射空调系统水路200配置有毛细集水器206和毛细分水器208，地热系统水路300配置有地暖集水器301和地暖分水器303。其中，毛细集水器206上设置了第一组手动关断阀204，毛细分水器208上设置了第一组热电阀202，地暖集水器301
上设置了第二组手动关断阀302，地暖分水器303上设置了第二组热电阀304。在分水器和集水器上分别设置电动阀或手动关断阀，热电阀可以由集中控制器400集中控制，根据房间内的当前温度值和用户输入的设定目标温度值，去控制该回路上的热电阀使房间的温度达到用户设定的目标温度。图中所示的结构，分水器回路和集水器回路可以根据需求进行调整，本示意图上是9个回路，实际上可支持1到50个回路。
55.在一些实施例中，还提供一种地热系统和辐射空调系统的集成控制方法，可应用于集中控制器400中，如图5和图6所示，可以包括如下步骤：
56.s101：获取每一房间10内的当前温度值与目标温度值之间的差值。本步骤可以由设置于房间10内的温控器112来实现。
57.s102：根据二次水的当前水温以及所有房间的所述差值之和，确定二次水的目标水温。二次水直接输入至每一个房间10，房间10内的热电阀开启后，二次水即可进入房间10内的散热部件或散冷部件为房间10供热或供冷。
58.s103：根据所述二次水的目标水温和一次水水温确定流量调节阀的目标开度值。在具体实现时，根据板式换热器的换热效率，能够确定一次水与二次水之间的热量交换效率，根据一次水的供水端温度和一次水的回水端温度的差值，能够计算出一次水释放出的热量值，二次水的温度变化能够根据一次水释放出的热量值换算得到。
59.s104：控制所述流量调节阀的开度值调整为所述目标开度值。通过前边的步骤换算出一次水需要提供的热量值之后，就能够得到流量调节阀的开度值。
60.以上方案中，集中控制器400执行房间内温度调节功能时，可以实现如下功能：模式设定(供冷、供热等)、开关机、读取每个温控器112的温度、湿度和用户设定的目标温度值和温控器112的开关机状态，进行综合计算，从而控制装置中各个阀门或者水泵进行来实现用户对室内温度的需求。
61.如图5所示，不同温控器112之间或者温控器112与集中控制器400之间通过通信总线20实现数据传输。集中控制器400能够控制每个温控器112的工作模式，具体实现时，可以在所有温控器112中选定一个主温控器，主温控器也可以设置其他温控器的工作模式。因此，本方案具备两个途径去设置各个房间中温控器的运行模式。例如，集中控制器400上可以设定温控器总数量和特殊温控器数量。温控器的通讯地址从1开始设定，最后几个温控器设置为特殊温控器(具体数据需要根据现场情况确定)，特殊温控器可以进行类别设定，如特殊温控器可以定义为不参于集中控制系统综合计算、定义为夏季不参于综合计算而冬季参于综合计算、定义为冬季不参于综合计算而夏季参于综合计算等，通过集中控制器400还可以定义各房间的温控器用于控制分水器和集水器上的热电阀的数量和对应回路的热电阀，如此实现温控器与分水器和集水器上的热电阀之间的灵活配置。
62.结合图4、图5和图6，集中控制器400可以实现每个房间10的温控器112与对应房间的分水器、集水器回路上的热电阀进行关系配对，集中控制器400根据每个温控器112检测的当前温度值和目标温度值的差值控制分水器、集水器回路上的热电阀。
63.优选地，以上方案中，在步骤s101之前，可以包括：获取房间温度调控模式，所述温度调控模式包括夏季供冷模式和冬季供暖模式。即，可以通过设定工作模式的方式，使本装置实现多种空调形式，如夏季采用辐射空调系统供冷、冬季采用地热系统供热等。当执行夏季供冷模式时，可以通过设置于窗口的风量传感器检测到的风量值实现开窗判断，通过设
置于散热部件管路外壁上的湿度传感器检测管路外壁是否有湿度以实现结露检测，通过设置于接近管路外壁的温度传感器检测辐射表面温度实现二次供水温度的计算。实现冬季供暖模式控制时，可根据室内当前温度值和用户输入的设定目标温度值，通过综合计算出所需要的二次供水温度，实现室内按需供暖，减少供暖系统热力不平衡。
64.进一步地，以上方法还可以包括如下步骤：
65.s105：针对每一房间，若所述差值大于设定阈值(如五度以上)，则启动集成控制模式；在所述集成控制模式下，所述房间内的辐射空调系统水路中的热电阀和地热系统水路中的热电阀均进入开启状态。进一步地，集成控制模式中：若当前时刻为夏季时间段，则所述辐射空调系统水路中的热电阀的开度值调节至最大；所述地热系统水路中的热电阀的开度值根据所述房间对应的差值确定。在本步骤中，结合一般的温度降低时间需求进行房间内的温度调节。例如，辐射空调系统水路中的热电阀开度值调到最大后，能够在预定时间(如15分钟内)使房间内温度降低三度，则此时可以将地热系统水路中的热电阀调节到3/4的开度，在这一开度下地热系统水路能辅助房间内的温度在15分钟内降低两度，如此便可以实现15分钟内将房间内的温度降低五度。若当前时刻为冬季时间段，则所述地热系统水路中的热电阀的开度值调节至最大；所述辐射空调系统水路中的热电阀的开度值根据所述房间对应的差值确定。通过本步骤能够实现辐射空调系统和地热系统的相互补充，冬季优先用地热系统供暖，当室内温度与设定温度温差较大时(如五度以上)，辐射空调系统辅助供暖。夏季优先用辐射空调系统供冷，当室内温度与设定温度温差较大时(如五度以上)时，地热系统进行辅助，使地热系统和辐射空调系统互为辅助,实现脚暖头凉的舒适温度场。
66.优选地，集中控制器400还能够实现对水泵控制，水泵既可以为手动控制也可以为自动控制模式。手动状态下，可以通过集中控制器400直接控制水泵启停。自动控制模式下，通过检测热电阀的状态，只要有一路热电阀开启，水泵就开启，当所有热电阀均关闭时，水泵关闭。本技术中的方案，集中控制器还可以检测水泵运行电流是否处于正常范围值，判断水泵是否出现堵转或者空转的现象。一旦检测到水泵运行电流超过保护电流时，可以控制每30s重新启动水泵一次，如果连续10次发出报警提示水泵堵转，则控制水泵关闭。
67.在一些实施例提供的方案中，上述装置能够实现自动补水控制，补水阀可以为手动阀也可以为电磁阀，当补水阀为电磁阀时，既可以手动控制也可以自动控制。在电磁阀为手动状态下，通过集中控制器的主控屏直接控制人机交互界面使补水阀启停。在电磁阀为自动控制模式下，通过压力传感器检测二次水循环水路的压力，当该压力低于设置的压力下限时，开启补水阀，当系统压力大于设置压力上限时，关闭补水阀。另外，根据压力检测结果还能够实现二次水循环水路的漏水提示，在自动补水情况下，补水阀在3个小时内启停次数大于3次，则判定二次水循环水路出现漏水，发出报警提示同时关闭补水阀。
68.本技术提供的以上方案，实现了两套散热系统(辐射空调系统和地热系统，如毛细管 地暖的形式)的一体化控制，两套散热系统能够相互辅助。其中的辐射空调系统和地热系统，具备分户供能和分户开关供能，可以根据用户对室内温度的需求调节系统水温，解决目前供暖系统存在系统不平衡，能源浪费的问题，本方案中的装置还能解决由于建筑高度高的原因，引起的设备承压高，系统水质受一次水系统影响等难题。
69.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。