熱計量在供熱系統變頻調節中的分析

牛建軍　張　航

(華潤置地(太原)有限公司，山西 太原　030000)

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熱計量在供熱系統變頻調節中的分析

牛建軍張航

(華潤置地(太原)有限公司，山西 太原030000)

主要對供熱系統中的熱計量作了全面介紹，重點研究分供熱系統變頻調節的熱計量情況，建立了供熱系統的模型，應用Matlab對計算分析，通過分析熱計量供熱系統具有的特性，得出了最終的分析結果。

供熱系統，熱計量，變頻調節

0　引言

我國社會經濟快速發展，人民生活水平進一步提高，從而伴隨供熱事業尤其是集中供熱得到了很大的發展與進步，而隨著能耗的增加，我國的不可再生資源大量的開發，資源利用率低下，導致我國的能源產量和能耗量都排在世界第二位。為此，如何高效的利用資源并滿足人們的需求，已經成為全社會所面臨的嚴峻的考驗。

我國的供熱需求不斷的加大，在面臨能源緊缺的背景下，加上人們生活品質的要求不斷的提高，從而加速形成了熱量商品化。為此，對于新建項目采用熱計量供熱，已成為今后供熱中的一個趨勢。近些年，通過國內外對熱計量的不斷研究，發現原有的供熱系統能源浪費明顯，從而導致供熱品質不好，舒適度不高。如今，要解決這些問題就需要對原有的供熱系統進行整改，配置溫控計量設備，利用熱計量技術，并落實國家熱計量收費政策，滿足用戶的熱舒適的同時，也將極大提高人們按需取熱的節能意識。

1　熱計量概念

熱計量指的是對集中供熱熱源、換熱站供熱量及建筑用戶用熱量進行統計計量。

室內熱平衡基本原理是保持供暖建筑的室內溫度恒定，即熱源供給的熱量、散熱器散出的熱量、建筑物失去的熱量這三種熱量相等，計算公式如下：

Q1=Q2=Q3。

Q1=qvv∫(tn-tw)dτ。

Q2=KF∫(tp·j-tn)dτ/β1β2β3β4。

Q3=Gc∫(tg-th)dτ。

式中：Q1——建筑供暖熱負荷，J；

Q2——散熱設備放出的熱量，J；

Q3——供暖系統供給建筑的熱量，J；

qv——建筑體積供暖熱指標，W/(m2·℃)；

v——建筑外部體積，m3；

G——供暖循環水量，kg/m3；

tn——建筑室內溫度，℃；

tw——建筑室外溫度，℃；

tg——散熱設備內的供水溫度，℃；

tp·j——散熱器內部熱水的平均溫度，℃；

th——散熱設備內的回水溫度，℃；

τ——計量儀表采樣周期，s；

F——散熱設備外表面積，m2；

β1,β2,β3,β4——散熱設備相關系數，由設備參數可查得；

c——熱水質量比熱，kJ/(kg·℃)；

K——散熱設備傳熱系數，W/(m2·℃)。

1.1用戶熱量分攤的方法

熱計量表是對供熱系統進行監測和管理并對熱量結算點的熱量測量的裝置。熱量結算點指的是熱力公司通過計量表等裝置來計量的熱量值與用戶直接貿易結算的地方。

按照不同的熱計量方式，可在供熱系統中的三個地方放置計量裝置，即鍋爐房內、換熱站處和建筑樓棟處。這三處熱計量的介紹如表1所示。

表1　供熱計量形式

1.2計量供熱系統的熱計量裝置——熱計量表

熱計量表主要由三部分組成(見表2)。

表2　熱計量表的組成及各部分的作用

熱計量表是對總熱量、瞬時流量、總流量、供回水水溫、功率、供回水溫差及工作時長等一系列參數進行計量測算。

在計量供熱系統中，系統的末端為了滿足住戶調節的溫度，供熱系統的流量就會發生變化，這個變化即流量的變化必然需要自動控制設備系統進行動態的控制，而這種控制的裝置即為氣候補償器。

1.3氣候補償器及氣候補償技術

氣候補償器工作原理。氣候補償器是安裝在直接連接式的供熱系統熱源處或換熱站處，氣候補償器的應用對局部調節非常有效。

氣候補償技術會感應室外氣溫的變化調節供水溫度，從而改變了供熱量，滿足了住戶的需熱量，達到節能效果。氣候補償器的控制系統及工作原理如圖1和圖2所示：溫度傳感器把室外的逐時的溫度傳至氣候補償器，氣候補償器會對這種溫度信息進行分析計算，通過計算結果調節電動三通閥開度，使得供熱系統的供、回水混合比改變，從而改變熱源的供熱量，滿足用戶的要求。

通過這種自動的調節方式，改變了原來由于人為管理水平不足導致能源浪費問題，這種動態的調節方式節能效果十分顯著。

2　基于Matlab對供熱系統量調節的熱計量分析

本文通過對供熱系統在設定的不同的供回水溫度下，基于Matlab軟件根據室外溫度的變化，計算出流量的變化情況。

對于計量系統，散熱器內流體的平均溫差通常取對數平均溫差，這樣計算出來的平均溫差更為準確。

3　結果分析

隨著室外氣溫tw的升高在逐漸減小。

表3　散熱器內熱水工況

從上述的結果中可以看出，室外溫度tw較低時，可以通過散熱器的流量調節對室內溫度進行調節。而當室外氣溫tw較高時，散熱器內微小的流量變化會引起室內溫差2 ℃～3 ℃的變化。這種情況容易造成散熱器上的溫控閥發生頻繁的震蕩，導致溫控閥調節工況不穩定。

[1]李雅玲.節能技術在集中供熱系統改造工程中的應用[D].北京:清華大學,2012.

[2]徐寶萍,付林,狄洪發.計量供熱系統變流量影響因素分析[J].暖通空調,2008,38(2):113-116.

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[4]孫春華.熱計量建筑用熱模式與耗熱量特性研究[D].重慶:重慶大學,2012.

The analysis on the heat metering systems in heating system of frequency adjustment

Niu JianjunZhang Hang

(ChinaResourcesLand(Taiyuan)Limited，Taiyuan030000，China)

The paper has the full introduction of the heat metering in the heat supply system, mainly researches the heat metering in the frequency adjustment of the heat supply system, establishes the model for the heat supply system, undertakes the calculation and analysis by adopting Matlab, and concludes the final analysis results by analyzing the features of the heat metering heat-supply system.

heat supply system, heat metering, frequency adjustment

1009-6825(2016)08-0152-02

2016-01-08

牛建軍(1973- )，男，工程師；張航(1989- )，男，碩士，助理工程師

TU833

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