家庭用智能控温供暖控制器的设计

　　我国现有供热采暖系统的设计多为上供下回单管顺流或单管顺流带跨越管的供暖方式, 不具备用热计量,室温无法自动调节以及诸多方面的社会问题,致使单位面积供热能耗高于发达国家的 2 到 3 倍.为了改善人们生活的居住条件 , 合理有效地利用能源,减少温室气体排放 , 保护人类生存环境 , 供热系统节能已势在必行.基于我国仍处于火力发电为主体的现状,我们从用户端入手,设计可调节阀门,通过控制水流量等方式进而控制室内温度及供暖设备的总耗能.同时改进楼内管网系统形式,真正实现按热量计量,分户可调.

　　1 项目内容

　　本项目针对冬季暖气的使用提出优化方案,利用在用户端加入的一个监测控制设备实时监控室内温度、暖气内水流流速、设备热消耗总量,还可通过设置室内人员的生活习惯以及离家和返回时间,调整温度变化范围和时间,通过调节近出水阀的开合大小来调节水流流量,进而实现对室内温度的控制.

　　模型将使用温度传感器、流量监测器、飞思卡尔单片机、二通区域控制阀及 GPRS 信号传输设备实现温度及流量信号的采集、处理和传输,并进而推算设备的热消耗,使用户能及时了解到室内温度状况,并能允许制定适合自己的暖气使用计划,即根据自己的出行时间和自身对温度的需求合理调节温度.该方案打破我国现有的以建筑面积为标准的收费模式,尝试使用一户一表、以耗能多少为标准的收费模式.同时我们还会采用 GPRS 设备将用户所在区域的热消耗总量加以统计,上报至热电厂,为供热系统改善能源使用效率提供依据.

　　2 主要技术方案

　　(1)设计一套行之有效的智能控温供暖控制器,实现温度信号的采集,暖通系统流量检测、室内人员检测与生活计划设置,以及阀门开度流量控制.我们拟采用防水型温度传感器和流量变送器,并配以高精度的信号处理模块和单片机对采集信号进行处理和控制;(2)为实现对处理好的温度信号进行分析,我们将使用飞思卡尔单片机进行编程,将水温与室温比较并拟合出二者关系函数,随后将处理完的数据通过显示屏输出某水温下相应室温值,以便于用户查看和控制供暖量;(3)设置触摸屏进行人机交互,显示供热情况及设置家庭成员供暖需求.具体就是:可以根据个人习惯设置室内温度,全部成员离家后设置标记,设置返回时间,有智能控制器区别进行室内供暖调节.(4)使用户能对暖气进出水量进行控制,我们拟用 CodeWarrior、VC++6.0 等编程工具对飞思卡尔单片机编程,使用户既能实时地对自己的供热情况有所了解,又能自由地控制暖气的温度,对于城市中绝大多数上班族而言全天 1/3 的时间都可将室温调至较低水平,以便减少室内的热量浪费;(5)模拟通过 GPRS 装置将各用户端的温度及能耗信息传递到各分控室,由各分控室将数据整合发往供热公司,使其适时调整供热计划,最终达到合理利用资源、减少能源浪费的目的.

　　3 智能供暖系统的运行特点

　　(1)利用温度及流量传感器检测暖气温度及水流量,智能控制水流大小并计算热损耗总量,既节约能源又对原有供热体系进行改革,根据冬季内用户的耗能总量收费,既合理又减少人们供暖费用的支出.

　　(2)利用控制电路实现人性化室内温度的控制,使用户能更便捷的实现对温度的掌控,可以根据自身需要合理节能.

　　(3)控制器记录和判断室内人员生活规律,根据用户习惯和返回时间提前智能调节控制供暖量,达到节能的同时提高城市生活质量的目的.

　　(4)利用信号传输系统将实时监控信号传递给热电厂,实现提供者与用户之间的信息交换,从根本上减少资源使用,即利用反馈调节进一步改进供热系统.

　　4 结论

　　党的十八大提出,在经济建设上我们以科学发展为主题,以加快转变经济发展方式为主线,坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路,把我国经济发展活力和竞争力提高到新的水平.节能减排、开发利用新能源、减少污染不是国家的个人问题,是每一个城镇、每一个企业和每一个人民的共同问题.我们的研究项目是针对现有供暖设备的一种改进与完善.该项目的意义在于用户端的耗能可调节,在人们上班或外出旅游期间可大幅度降低屋内热量损耗,并将调节信息反馈到热量输出端(供热公司),进而减少煤、天然气等不可再生资源的消耗.同时用户端的能耗信息也会被记录下来,最终通过某一区域内各用户的耗能比例收取相应费用,从经济层面加强人们的节能意识.符合我国科学发展和新型工业的理念.

　　参考文献

　　[1] 武涌 , 丁研 , 孙金颖 . 北方采暖地区既有居住建筑供热计量及节能改造工作现状及未来工作重点 [J]. 暖通空调 ,2010(11).

　　[2] 张沈生 ,孙晓兵 , 傅卓林.国外供暖方式现状与发展趋势 [J]. 工业技术经济 ,2006(07).

　　[3] 戚仁广 . 供热计量改革 : 现状 ▪ 反思 ▪ 创新 [J]. 建设科技 ,2011(08).