間接連接熱水供暖系統集中供熱調節分析

崔明輝,趙立川

(1.河北科技大學建筑工程學院,河北石家莊 050018;2.河北科技大學后勤集團,河北石家莊050018)

間接連接熱水供暖系統集中供熱調節分析

崔明輝1,趙立川2

(1.河北科技大學建筑工程學院,河北石家莊 050018;2.河北科技大學后勤集團,河北石家莊050018)

對間接連接熱水供暖系統的集中供熱調節二次網采用質調節、一次網采用質-流量調節的方式進行了分析,導出了一次網相對流量比隨相對熱負荷比任意變化時一次網供、回水溫度計算式,并對流量優化調節系數的2種特殊情況進行了剖析。

集中供熱;間接連接;質調節;質-流量調節

熱水供暖系統中,供暖熱負荷是系統的主要熱負荷,甚至是唯一的熱負荷。通常,在供暖系統中按照供暖熱負荷隨室外溫度的變化規律作為供暖調節的依據。直接連接熱水供暖系統的集中供暖調節有完備的調節公式,間接連接熱水供暖系統的集中供暖調節中,一、二次網均采用質調節時其調節公式明確[1],而二次網采用質調節,一次網采用質-流量調節時,目前采用的方法是調節流量使之隨供暖熱負荷的變化而變化,使熱水網路的相對流量比等于供暖的相對熱負荷比[1],根據此條件,給出一次網供回水溫度的調節公式。此種方法只是調節流量的一種情況,能否給出相對流量比隨相對熱負荷比任意變化的通用公式更為重要。

1 質-流量調節

質-流量調節是指熱水供暖系統依據熱負荷的變化在調節系統循環流量的同時改變系統供水溫度的調節方法。由于流量的變化對于不同形式的供暖系統所產生的影響各不相同,質-流量調節的具體運行方式應視不同的系統而不同,因此,隨著室外溫度的變化,如何確定系統的流量變化規律是一個優化調節問題[2]。

根據熱水供暖系統基本熱平衡關系式可知:

對式(1)兩邊取對數,得

定義m為流量優化調節系數,其物理意義是在滿足熱用戶供熱質量的前提下,系統優化運行中流量調節占供熱量調節的份額(對數值)。定義n為質(或溫差)優化調節系數,其物理意義是系統優化運行中質調節占供熱量調節的份額(對數值)。

由式(4)得

2 間接連接熱水供暖系統的集中供熱調節

當供熱系統中有間接連接供暖熱用戶時,需要同時對集中供熱系統和供暖用戶進行調節。通常,對供暖用戶系統按質調節方式進行供熱調節,以維持供暖用戶系統的水力工況穩定[4]。熱水網路的供回水溫度取決于網路采用的調節方式和水-水換熱器的熱力特性[5],通常可采用集中質調節或質-流量調節方法。下面對一次管網采用質-流量調節,供暖用戶系統采用質(或溫差)調節的情況進行分析。供暖用戶系統的調節公式如下。

管網系統供給熱量的平衡方程:

由式(12)、式(13)得

根據換熱器熱平衡關系,有

把式(7)、式(12)代入式(16)得

3 調節公式在2種特殊情況下的形式

從m的定義可知,m的取值范圍最大值是1,最小值為0。

3.1 m=0時調節公式的形式

m=0時,即系統優化運行中流量調節占供熱量調節的份額為0,也就是系統滿足=1的質調節,此時式(23)、式(24)的形式為

3.2 m=1時調節公式的形式

m=1時,即系統優化運行中流量調節占供熱量調節的份額為1,也就是系統滿足的調節,此時式(23)、式(24)的形式為

4 一次管網采用質-流量調節的意義

采用質-流量調節,熱網流量隨供暖熱負荷的減少而減少,由于水泵揚程與流量的二次方成正比,水泵的電功率與流量的三次方成正比,采用質-流量調節節約電能效果顯著。目前采用的質-流量調節公式是在使流量隨熱負荷的變化而變化,使熱水網路的相對流量比等于供暖的相對熱負荷比的條件下得出的,筆者推導的質-流量調節公式在熱水網路的相對流量比等于供暖的相對熱負荷比任意倍數下均適合,因此,可根據管網實際情況選取熱水網路的相對流量比與供暖的相對熱負荷比的比值,確定出管網的運行參數,在減少水泵能耗的同時,保證管網的正常運行和用戶要求的室溫。

5 結 語

通過對間接連接熱水供暖系統一次網在相對流量比占供熱量不同份額條件下的集中供熱調節進行分析,得出了相應的調節公式,為供熱管網的運行調節和經濟運行提供了理論依據。得到的調節公式對間接連接熱水供暖系統一次網的調節具有通用性。

[1] 賀 平,孫 剛.供熱工程[M].北京:中國建筑工業出版社,2009.

[2] 李德英.供熱工程[M].北京:中國建筑工業出版社,2006.

[3] 王亦昭,劉 雄.供熱工程[M].北京:機械工業出版社,2007.

[4] 崔明輝,趙全勝.“并聯環路壓力損失相等”用于供暖系統水力計算的適用性分析[J].河北科技大學學報(Journal of Hebei University of Science and Technology),2005,26(4):334-336.

[5] 韋玉堂,郭彥書,崔海亭,等.管帶式散熱器流動阻力與傳熱性能分析[J].河北科技大學學報(Journal of Hebei University of Science and Technology),2009,30(4):319-322.

Analysis of concentrated heating regulation fo r indirect connection hot water heating system

CU IM ing-hui1,ZHAO Li-chuan2
(1.College of A rchitecture and Civil Engineering,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang Hebei 050018, China;2.Logistics Group,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang Hebei 050018,China)

The way of concentrated heating regulation for indirect connection hot water heating system w ith second network using temperature adjustment and first netwo rk using temperature-flow regulating is analyzed.A network water supp ly and backwater temperature calculation fo rmula is derived w hen first netwo rk relative flow rate changes random ly w ith relative thermal load rate.Two special cases on flow op timization adjustment coefficient are analyzed.

concentrated heating;indirect connection;temperature adjustment;temperature-flow regulating

TU 995.1

A

1008-1542(2010)06-0584-04

2010-04-30;責任編輯:馮 民

崔明輝(1962-),男,河北獻縣人,教授,碩士,主要從事人工環境系統優化與新能源利用方面的研究。