集中供熱管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)監(jiān)控方案研究

姚震

摘 要：集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)耦合，輸入及輸出量巨大的系統(tǒng)，能夠涉及的領(lǐng)域非常多，包括熱力學(xué)和流體力學(xué)等。集中供熱管網(wǎng)節(jié)能控制系統(tǒng)的成功應(yīng)用和不斷發(fā)展，不僅將供熱管網(wǎng)難以管理的問(wèn)題完美解決，并且大大提升了集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)資源節(jié)約的能力。基于此，本文針對(duì)集中供熱管網(wǎng)節(jié)能監(jiān)控進(jìn)行了探討和研究。

關(guān)鍵詞：集中供熱管網(wǎng)；節(jié)能；監(jiān)控；研究

中圖分類號(hào)： TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）27-196-2

0 引言

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)始了迅速的發(fā)展，城市化進(jìn)程也在不斷加快，一些大型的城市已經(jīng)建成了城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)，并且逐漸成為城市內(nèi)部重要的基礎(chǔ)設(shè)施。我國(guó)的供暖需求現(xiàn)在不斷地向南移動(dòng)，預(yù)計(jì)我國(guó)將有70億平方米的地區(qū)需要建設(shè)供暖設(shè)施，根據(jù)目前的建筑能耗水平來(lái)說(shuō)，按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算每年需要用于供暖的能量將增加1.4億噸，電量每年要增加40004500億千瓦時(shí)，由此可見(jiàn)，我國(guó)面臨著巨大的能源壓力。為了保證供暖、節(jié)約能源、提高供暖效率，集中供熱管網(wǎng)節(jié)能控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，為我國(guó)的集中供暖做出了巨大的貢獻(xiàn)。

1 系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)

1.1 初調(diào)節(jié)的辦法

整個(gè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，初調(diào)節(jié)起到了很重要的作用。在集中供熱網(wǎng)管運(yùn)行的初期，比較容易出現(xiàn)不同的地方冷熱不均，流量不平衡的現(xiàn)象，因此需要進(jìn)行初調(diào)節(jié)以解決這些問(wèn)題，維持系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。初調(diào)節(jié)主要依賴于監(jiān)控系統(tǒng)收集到的室溫?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)不合理數(shù)據(jù)的采集做出流量不平衡預(yù)警，然后再通過(guò)系統(tǒng)后臺(tái)的計(jì)算，估計(jì)出出現(xiàn)問(wèn)題的部位，從而對(duì)供熱網(wǎng)管的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.2 估算設(shè)計(jì)流量

在初調(diào)節(jié)的進(jìn)行過(guò)程中，系統(tǒng)在后臺(tái)估算設(shè)計(jì)流量，主要方法就是用面積熱指標(biāo)法將熱負(fù)荷量計(jì)算出來(lái)，通過(guò)將熱負(fù)荷量帶入到流量計(jì)算公式中，從而得到設(shè)計(jì)流量的數(shù)值，流量計(jì)算公式如下：

上面的式子中G指供熱網(wǎng)管的流量，Q指估算的供暖熱負(fù)荷，Δt指供熱管網(wǎng)供回之間水的溫度差。相關(guān)規(guī)定指出鍋爐熱源的Δt不能小于20攝氏度，則Q的數(shù)值可以根據(jù)下面的式子進(jìn)行估算：

qf表示建筑供暖面積熱指標(biāo)，F(xiàn)表示供暖建筑物的建筑面積。不同的建筑物qf的值也不同，采取的節(jié)能措施也不同。表1為未采取節(jié)能措施的采暖熱指標(biāo)推薦值，

1.3 流量平衡調(diào)節(jié)

流量平衡調(diào)節(jié)有兩種方案，一是根據(jù)各個(gè)部位壓力的不同進(jìn)行流量平衡調(diào)節(jié)，二是根據(jù)設(shè)計(jì)流量估算出來(lái)的數(shù)值，使用自力式流量平衡調(diào)節(jié)閥來(lái)對(duì)流量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以保證系統(tǒng)的流量平衡，均勻供暖。

2 運(yùn)行調(diào)節(jié)

2.1 換熱站節(jié)能監(jiān)控

2.1.1 換熱站檢測(cè)參數(shù)

一般監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的熱源都是鍋爐，而鍋爐又是一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜的獨(dú)立系統(tǒng)，跟二次網(wǎng)運(yùn)行的相關(guān)性不大，因此本文監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)熱源的監(jiān)測(cè)只是對(duì)一些安全運(yùn)行的基本參數(shù)進(jìn)行了討論。供熱網(wǎng)管節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)所檢測(cè)的一個(gè)重點(diǎn)部位就是換熱站，換熱站要進(jìn)行檢測(cè)的數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

2.1.2 換熱站的節(jié)能控制策略

換熱站的主要功能就是把熱量通過(guò)一次網(wǎng)系統(tǒng)傳遞給二次網(wǎng)系統(tǒng)。為了使換熱站能夠達(dá)到節(jié)能的目的，一次網(wǎng)通過(guò)量調(diào)節(jié)的方式改變二次網(wǎng)的供水溫度，從而使二次網(wǎng)完成質(zhì)-量的綜合調(diào)節(jié)。量調(diào)節(jié)指的是在一次網(wǎng)上安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥把一次網(wǎng)供水管中流體的一部分直接送入到一次網(wǎng)回水管中，沒(méi)有經(jīng)過(guò)換熱器，將一次網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)作定流量系統(tǒng)。換熱站還可以對(duì)室外的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)對(duì)室外的溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)，大大避免了系統(tǒng)滯后以及系統(tǒng)滯后產(chǎn)生的影響，從而節(jié)約了能源。

2.2 氣候補(bǔ)償器的節(jié)能控制

氣候補(bǔ)償器是自動(dòng)程度很高的節(jié)能控制裝置，可以根據(jù)室外溫度的變化，對(duì)一次網(wǎng)供水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)預(yù)設(shè)的曲線規(guī)律，從而對(duì)二次網(wǎng)的供水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果室外的溫度突然降低，氣候補(bǔ)償器就會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)曲線對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，從而提高水溫，維持室內(nèi)的溫度。同樣當(dāng)室外溫度升高時(shí)，氣候補(bǔ)償器也會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度降低水溫，保持室內(nèi)的溫度不變。氣候補(bǔ)償器對(duì)于室內(nèi)溫度的智能調(diào)控可減少系統(tǒng)的運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)了能源和資源的節(jié)約。

2.3 水泵變頻節(jié)能控制

換熱站內(nèi)部的補(bǔ)水泵以及循環(huán)水泵的變頻控制受供水流量變化影響，二次網(wǎng)循環(huán)水泵中流體的流量和溫度都不會(huì)是固定的數(shù)值，因此采用定壓差的控制方法，補(bǔ)水泵則使用的是定壓控制方法。

2.3.1 循環(huán)水泵的控制方法

循環(huán)水泵的管網(wǎng)中不同的位置其壓力差也不相同，管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)受到壓差的影響。為了使定壓的方式可靠，一般將對(duì)環(huán)路最不利的壓差定位預(yù)設(shè)值。循環(huán)水泵有兩種控制壓差的方式，分別是近端定壓和遠(yuǎn)端定壓。其中近端定壓是在水泵進(jìn)出口的位置安裝壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，跟熱源的距離比較短，相反遠(yuǎn)端定壓將監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在用戶打熱力入口處，離熱源很遠(yuǎn)。

定壓的方式由供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)以及設(shè)備安裝是否便利等條件決定，這兩種定壓方式各有優(yōu)點(diǎn)，要根據(jù)實(shí)際情況選擇安裝。

2.3.2 補(bǔ)水泵的控制方法

通過(guò)熱水在供水系統(tǒng)中的循環(huán)，從而產(chǎn)生熱量進(jìn)行供暖。再循環(huán)過(guò)程中熱水是一定會(huì)產(chǎn)生損耗的，因此系統(tǒng)補(bǔ)水是非常必要的，能夠使系統(tǒng)內(nèi)水流量正常，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)內(nèi)部水量減少可以通過(guò)壓力變化表現(xiàn)出來(lái)，補(bǔ)水泵的變頻設(shè)備通過(guò)對(duì)定壓點(diǎn)壓力的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)水的流量，使水壓保持恒定。當(dāng)循環(huán)水泵定壓點(diǎn)處的壓力過(guò)大時(shí)，需要減少供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中熱水的流量，這時(shí)就需要打開(kāi)泄壓閥，減少流量，從而供熱管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力會(huì)減小；當(dāng)循環(huán)水泵定點(diǎn)處壓力減小時(shí)，此時(shí)需要增加供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中熱水的流量，通過(guò)打開(kāi)補(bǔ)水泵，把蓄水池內(nèi)的水引流到管網(wǎng)系統(tǒng)中來(lái)，使管網(wǎng)內(nèi)部的壓力達(dá)到正常值，整個(gè)系統(tǒng)能夠正常的運(yùn)行。

補(bǔ)水系統(tǒng)通過(guò)利用變頻技術(shù)對(duì)水泵電機(jī)進(jìn)行控制，可以減小管道內(nèi)部的阻力。對(duì)補(bǔ)水系統(tǒng)采用變頻調(diào)速定壓控制，即定壓點(diǎn)壓力的改變使變頻器調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的頻率，以滿足系統(tǒng)補(bǔ)水量的要求，使得定壓點(diǎn)的壓力在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)，但這個(gè)范圍很小，可以將這個(gè)波動(dòng)的壓力值看作一個(gè)常數(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)集中供熱管網(wǎng)節(jié)能控制方案進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，包括初調(diào)節(jié)以及換熱站內(nèi)的氣候補(bǔ)償器、補(bǔ)水泵和循環(huán)水泵的節(jié)能控制。由此可以看出集中供熱系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制可以有效減少能源的消耗。我國(guó)雖然地大物博，但是人均資源占有率很低，為了節(jié)約能源，滿足人們?nèi)粘５纳钜螅嚓P(guān)部門(mén)應(yīng)該加緊對(duì)節(jié)能控制系統(tǒng)的研發(fā)，制造出更多低能耗、高效率的產(chǎn)品，節(jié)約能源和能量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 李維尚.集中供熱管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)監(jiān)控方案研究[D].石家莊鐵道大學(xué)，2015.

[2] 翟率名.集中供熱管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)研究[D].石家莊鐵道大學(xué)，2015.

[3] 吳忠仁.城市集中供熱管網(wǎng)保溫節(jié)能監(jiān)測(cè)技術(shù)分析[J].科技與企業(yè)，2013，11：142.