[发明专利]具有非线性室外重置方法的锅炉集成控制件

说明书

一种锅炉组件包括：用户接口，其接收对应于最小室外温度的用户限定的水温设定点；以及集成控制器，其在所述用户限定的设定点与对应于针对其需要加热的最大室外温度的第二设定点之间生成非线性室外重置曲线，并且沿着所述非线性输出重置曲线并且基于检测到的室外温度来调节所述锅炉以将水加热到对应于设定点的温度。所述非线性室外重置曲线可以基于各种类型的热散发器的聚合热输出函数生成。线性室外重置曲线可以生成在最大水温设定点与所述用户限定的设定点之间，具有等于所述非线性室外重置曲线在所述用户限定的设定点处的瞬时斜率的斜率。

技术领域

本发明总体涉及用于优化易用性、舒适性和能量效率的水循环加热系统和方法。更特定来说，本发明涉及一种具有用于生成由各种类型的热散发器（heat emitter）的热输出曲线的数值分析得到的非线性室外重置曲线的直接并入的方法的集成锅炉控制件。

背景技术

水加热系统的重要特征是基于室外温度的锅炉供应温度重置，特别是对于冷凝式加热锅炉。首先参考如图1中所示的各种锅炉系统的示例性操作范围，当回水温度降到烟气露点温度以下时，实现锅炉的燃烧效率的显著改善。基于室外温度的锅炉供水温度重置用于通过将满足加热负载所需的最低水温作为目标来最大化锅炉效率。即使在使用高温热散发器时，此类室外重置方法也可以在加热季节的大部分时间允许冷凝操作。除能量效率益处以外，监管要求还要求锅炉必须能够在加热需求降低时降低供应温度设定点。

一种常规室外重置方法涉及使用线性重置曲线来基于室外温度按比例调整供应温度设定点。此类系统通常并入到锅炉集成控制件中以满足监管要求。现在参考如图2中示出的此方法的示例性应用，针对-10 ºF的室外温度提供220ºF的供水温度。在此示例中，可以进一步确定，针对70 ºF的室外温度提供70 ºF的所期望的供水温度。因此，可以沿着根据这些初始设定点应用或者以其它方式在这些初始设定点之间的线性重置曲线201找到供应温度设定点阵列。

然而，此方法的一个突出缺点在于，因热传递的混合对流、传导和辐射模式，许多常见液体循环热散发器并不相对于水温按线性比例向居住空间输出热量。在液体循环的沿踢脚板铺设的散热器中，例如，由于在增加热输出的较高温度下建立自然对流，因此与水温的增加相比，在较高水温下，热输出通常增加得更快。换句话说，满足给定室外温度的负载所需的供水温度阵列在端点之间呈现非线性配置202。为此原因，具有线性重置曲线实施方案的锅炉控制系统必须在温暖日子将水温设置得比确保整个室外温度范围的舒适性所必需的温度更高以补偿对流热传递的减少，如通过线性重置曲线203示出。因此，此类系统无法以最佳效率运行。

此类系统的另一挑战是补偿热散发器输出的非线性性质以在供应最低可能水温的同时维持舒适性的复杂性。由于设置不再反映“真实”物理限制，因此可能非常难以有信心地知道实现此所需的设置。

市场上可获得将提供非线性室外重置控制曲线的独立装置。然而，由于这些系统通常在锅炉外部的事实，因此必须考虑额外硬件的增加的成本，以及对独立锅炉控制装置和锅炉集成控制件两者进行编程以便使其能够一起工作的复杂性，以及将独立装置的输出接线到锅炉上的适当输入的额外工作。还认为，许多（如果不是全部）这些装置需要不直接是“真实”物理限制或者需要针对热散发器类型的编程的编程参数。

因此，将期望提供一种具有并入非线性重置曲线方法的锅炉集成控制件。

将进一步期望，锅炉集成控制器能够生成关于相关联热散发器的类型不可知的非线性重置曲线。

仍将进一步期望提供具有降低的编程复杂性的锅炉集成控制器，使得实际上任何用户（例如房主）可以通过例如仅单个输入参数的调整来微调加热输出。

发明内容