一種智能谷電蓄熱供暖系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種蓄熱采暖系統，尤其是涉及一種智能谷電蓄熱供暖系統及方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會環境保護意識的提高，越來越多的中小煤鍋爐將被取締，直接通過燃煤 來獲得熱能進行冬季供暖將逐漸成為歷史。但是其他替代能源比如天然氣、柴油、電的使用 成本相對于煤來說增加了很多，甚至十幾倍，這使得供暖的成本大幅增加。目前我國在電價 上存在峰平谷電價，實行峰谷電價的意義：
[0003] 〈1>對于電網，有利于挖掘和潛力，提高負荷率，所轄所峰谷差，有利于電網經濟安 全運行；
[0004] 〈2>對于客戶，可以通過調整負荷得到相應經濟補償，降低成本；
[0005] 〈3>對于供電部門，有利于緩解高峰缺電矛盾，減少高峰拉限電次數，減少限電損 失，提高社會用電綜合經濟效益；
[0006] 〈4>對于國家，有利于節約能源，促進國民經濟發展。
[0007] 因此谷電蓄熱系統應運而生，即利用低谷時間段的電能，將熱量儲存在蓄熱裝置 中，供平電或高峰用電時期使用，此方式大大節省了運行費用，并提高了電網利用率，減輕 電網高峰時期負擔。然而目前存在的谷電蓄熱供暖系統缺少對谷電蓄熱時間的智能化調 節，無法預估蓄熱裝置內儲熱量是否充足或盈余，同樣存在能源浪費或供應不及時、成本浪 費的缺點。

【發明內容】

[0008] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種合理利用電力 資源、運行成本低的智能谷電蓄熱供暖系統及方法。
[0009] 本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0010] -種智能谷電蓄熱供暖系統，包括換熱器和電加熱器，所述的換熱器上設有取暖 側入水口、取暖側出水口、供暖側入水口和供暖側回水口，其特征在于，所述的系統還包括 蓄熱器和控制器，所述的電加熱器出水口通過水栗與蓄熱器進水管連接，所述的蓄熱器出 水管通過閥門分別與電加熱器進水口和供暖側入水口連接，所述的供暖側回水口通過閥門 與電加熱器的進水口連接，所述的蓄熱器內、蓄熱器進水管和出水管、供暖側入水口和供暖 側回水口管路上分別設有與控制器連接的溫度計，所述的控制器控制電加熱器于谷電起始 時刻啟動，為蓄熱器充熱，并根據蓄熱器內熱量值控制電加熱器的啟停。
[0011] 所述的供暖側入水口和供暖側回水口管路上設有熱量計。
[0012] 所述的電加熱器為鍋爐。
[0013] 所述的蓄熱器為熱庫。
[0014] 所述的蓄熱器出水管管路上設有氣動閥及壓力表。
[0015] -種采用所述的智能谷電蓄熱供暖系統進行供暖的方法，其特征在于，包括以下 步驟：
[0016] SI，控制器于谷電起始時間啟動電加熱器及水栗；
[0017] S2,判斷蓄熱器是否滿足以下兩個條件:蓄熱器熱量已蓄滿，蓄熱器內溫度已達到 設定值，若兩個條件均不滿足，則進入步驟S3，否則進入步驟S4;
[0018] S3,判斷此時谷電時間是否結束，若是，則進入步驟S5,若否，則于設定的一段時間 后返回步驟S2,設定的一段時間時長為Imin~lh，具體根據電加熱器加熱速度及蓄熱器熱 量而定；
[0019] S4，判斷此時谷電時間是否結束，若是，則進入步驟S7，若否，則進入步驟S6;
[0020] S5,電加熱器停止充熱，分析系統是否故障，若是，則進行設備維修和系統檢查，若 否，則進行系統充熱分析，并于系統充熱分析完成后返回步驟SI;
[0021] S6,電加熱器降低功率運行以對系統進行防凍，并于設定的一段時間后返回步驟 S4;
[0022] S7，電加熱器停止充熱，直到時間點td進入步驟S8，td為平電時段內的電加熱器開 啟判斷時間點；
[0023] S8,計算蓄熱器當前存儲的熱量Q，并計算當天剩余時間所需熱量Qd，若Qd-Q 2 Qthp^iJ系統保持運行，并返回步驟SI;否則進行系統充熱分析，并于系統充熱分析完成后返 回步驟SI;
[0024] 所述的系統充熱分析具體包括以下步驟：
[0025] S9,判斷目前是否處于平電時段，若是，則開啟電加熱器，進行平電充熱和供熱，并 于設定的一段時間后進入步驟SlO;若否，則進入步驟S12;
[0026] S10,計算蓄熱器當前存儲的熱量Q，并計算當天剩余時間所需熱量Qd，若Qd-Q 2 QthP，則電加熱器停止充熱，蓄熱器為系統供熱，并返回步驟Sl，其中Qthp為設定閾值;否則進 入步驟Sll;
[0027] Sll，判斷此時平電時間是否結束，若是，進入步驟S12,否則于設定的一段時間后 返回步驟S10,設定的一段時間時長為Imin~lh，具體根據電加熱器加熱速度及蓄熱器熱量 而定；
[0028] S12,開啟電加熱器，進行峰電充熱和供熱，并于設定的一段時間后進入步驟S13， 設定的一段時間時長為Imin~lh，具體根據電加熱器加熱速度及蓄熱器熱量而定；
[0029] S13,計算蓄熱器當前存儲的熱量Q，并計算當天剩余時間所需熱量Qd，若Qd-Q 2 QthP，則電加熱器停止充熱，蓄熱器為系統供熱，并返回步驟Sl，其中Qthp為設定閾值;否則進 入步驟Sl 4;
[0030] S14,判斷此時峰電時間是否結束，若是，則電加熱器停止充熱，蓄熱器為系統供 熱，并返回步驟Sl，否則于設定的一段時間后返回步驟S13,設定的一段時間時長為Imin~ lh，具體根據電加熱器加熱速度及蓄熱器熱量而定。
[0031] 所述的蓄熱器蓄滿時的熱量Qo按下式計算：
[0032] Qo= (tb · L〇i+ty · L〇2)s
[0033] 其中，tb為白天供暖時間，U1為白天采暖負荷，ty為夜晚供暖時間，U 2為夜晚采暖 負荷，s為供暖面積。
[0034] 所述的蓄熱器當前存儲的熱量Q按下式計算：
[0036] 其中ThdPTh2分別為蓄熱器進水管溫度和蓄熱器出水管溫度，k為蓄熱器導熱介質 的比熱容，f為蓄熱器進水管流量，At為溫度采樣周期。
[0037] 所述的當天剩余時間所需熱量Qd按下式計算：
[0039]其中，QAtgIjtd時間段內實際消耗的熱量，QpStgIjtd時間段內標準工況設計負 荷時理論消耗的熱量，t2為谷電結束時間，QS、QP按下式計算：
[0042] 其中，Trl、1^2分別為供暖偵U入水口和供暖偵U回水口溫度，k '為量綱轉換系數，ts為 白天起始時間，為夜晚起始時間，ti為谷電起始時間，△ t為溫度采樣周期。
[0043] 與現有技術相比，本發明具有以下優點：
[0044] (1)蓄熱器內、蓄熱器進水管、蓄熱器出水管、供暖側入水口和供暖側回水口管路 上分別設有與控制器連接的溫度計，利用控制器對系統蓄熱器熱量進行計算并預估當天剩 余時間所需熱量，控制電加熱器啟停，利用峰谷電價差，在谷電時期將熱量先儲存起來，然 后在峰電時期使用，從而以最小成本控制系統運行，同時減輕電網高峰時期的負荷，減輕環 境壓力。
[0045] (2)蓄熱器出水管管路上設有氣動閥及壓力表，可調節換熱器供熱側流量，以適應 高峰低峰時期不同大小的取暖需求。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發明的系統結構不意圖；
[0047]圖2為本發明方法的流程圖；
[0048] 附圖標記：
[0049] 1為換熱器;2為蓄熱器;3為電加熱器；11為取暖側入水口； 12為取暖側出水口； 13 為供暖側入水口；14為供暖側回水口；4為水栗;6為壓力表;8為氣動閥。
【具體實施方式】
[0050] 下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案 為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于 下述的實施例。
[0051 ] 實施例
[0052]如圖1所示，一種智能谷電蓄熱供暖系統，包括換熱器1、蓄熱器2、電加熱器3和控 制器，換熱器1上設有與用戶連接的取暖側入水口 11和取暖側出水口 12，以及供暖側入水口 13和供暖側回水口 14,電加熱器3出水口通過水栗4與蓄熱器2進水管連接，蓄熱器2出水管 分兩路，一路通過閥門與電加熱器3進水口連接，另一路通過閥門與供暖側入水口 13連接， 供暖側回水口 14通過閥門與電加熱器3的進水口連接，蓄熱器2內、蓄熱器2進水管、蓄熱器2 出水管、供暖側入水口 13和供暖側回水口 14管路上分別設有與控制器連接的溫度計，控制 器控制電加熱器3于谷電起始時刻啟動，為蓄熱器2充熱，并根據蓄熱器2內熱量值控制電加 熱器3的啟停。圖中管路上箭頭表示水流方向。
[0053] 控制器內設有時鐘芯片，用于存儲系統時間，以判斷當前時間點是否處于谷電、峰 電、平電時間段。
[0054] 供暖側入水口 13和供暖側回水口 14管路上設有熱量計，可用于計算換熱器1通過 熱交換提供給用戶的熱量。
[0055] 取