間接連接熱水供暖系統(tǒng)集中供熱調(diào)節(jié)分析

崔明輝,趙立川

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

間接連接熱水供暖系統(tǒng)集中供熱調(diào)節(jié)分析

崔明輝1,趙立川2

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

對間接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調(diào)節(jié)二次網(wǎng)采用質(zhì)調(diào)節(jié)、一次網(wǎng)采用質(zhì)-流量調(diào)節(jié)的方式進行了分析,導(dǎo)出了一次網(wǎng)相對流量比隨相對熱負荷比任意變化時一次網(wǎng)供、回水溫度計算式,并對流量優(yōu)化調(diào)節(jié)系數(shù)的2種特殊情況進行了剖析。

集中供熱;間接連接;質(zhì)調(diào)節(jié);質(zhì)-流量調(diào)節(jié)

熱水供暖系統(tǒng)中,供暖熱負荷是系統(tǒng)的主要熱負荷,甚至是唯一的熱負荷。通常,在供暖系統(tǒng)中按照供暖熱負荷隨室外溫度的變化規(guī)律作為供暖調(diào)節(jié)的依據(jù)。直接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供暖調(diào)節(jié)有完備的調(diào)節(jié)公式,間接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供暖調(diào)節(jié)中,一、二次網(wǎng)均采用質(zhì)調(diào)節(jié)時其調(diào)節(jié)公式明確[1],而二次網(wǎng)采用質(zhì)調(diào)節(jié),一次網(wǎng)采用質(zhì)-流量調(diào)節(jié)時,目前采用的方法是調(diào)節(jié)流量使之隨供暖熱負荷的變化而變化,使熱水網(wǎng)路的相對流量比等于供暖的相對熱負荷比[1],根據(jù)此條件,給出一次網(wǎng)供回水溫度的調(diào)節(jié)公式。此種方法只是調(diào)節(jié)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(zhì)-流量調(diào)節(jié)

質(zhì)-流量調(diào)節(jié)是指熱水供暖系統(tǒng)依據(jù)熱負荷的變化在調(diào)節(jié)系統(tǒng)循環(huán)流量的同時改變系統(tǒng)供水溫度的調(diào)節(jié)方法。由于流量的變化對于不同形式的供暖系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響各不相同,質(zhì)-流量調(diào)節(jié)的具體運行方式應(yīng)視不同的系統(tǒng)而不同,因此,隨著室外溫度的變化,如何確定系統(tǒng)的流量變化規(guī)律是一個優(yōu)化調(diào)節(jié)問題[2]。

根據(jù)熱水供暖系統(tǒng)基本熱平衡關(guān)系式可知:

對式(1)兩邊取對數(shù),得

定義m為流量優(yōu)化調(diào)節(jié)系數(shù),其物理意義是在滿足熱用戶供熱質(zhì)量的前提下,系統(tǒng)優(yōu)化運行中流量調(diào)節(jié)占供熱量調(diào)節(jié)的份額(對數(shù)值)。定義n為質(zhì)(或溫差)優(yōu)化調(diào)節(jié)系數(shù),其物理意義是系統(tǒng)優(yōu)化運行中質(zhì)調(diào)節(jié)占供熱量調(diào)節(jié)的份額(對數(shù)值)。

由式(4)得

2 間接連接熱水供暖系統(tǒng)的集中供熱調(diào)節(jié)

當(dāng)供熱系統(tǒng)中有間接連接供暖熱用戶時,需要同時對集中供熱系統(tǒng)和供暖用戶進行調(diào)節(jié)。通常,對供暖用戶系統(tǒng)按質(zhì)調(diào)節(jié)方式進行供熱調(diào)節(jié),以維持供暖用戶系統(tǒng)的水力工況穩(wěn)定[4]。熱水網(wǎng)路的供回水溫度取決于網(wǎng)路采用的調(diào)節(jié)方式和水-水換熱器的熱力特性[5],通?？刹捎眉匈|(zhì)調(diào)節(jié)或質(zhì)-流量調(diào)節(jié)方法。下面對一次管網(wǎng)采用質(zhì)-流量調(diào)節(jié),供暖用戶系統(tǒng)采用質(zhì)(或溫差)調(diào)節(jié)的情況進行分析。供暖用戶系統(tǒng)的調(diào)節(jié)公式如下。

管網(wǎng)系統(tǒng)供給熱量的平衡方程:

由式(12)、式(13)得

根據(jù)換熱器熱平衡關(guān)系,有

把式(7)、式(12)代入式(16)得

3 調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)公式的形式

m=0時,即系統(tǒng)優(yōu)化運行中流量調(diào)節(jié)占供熱量調(diào)節(jié)的份額為0,也就是系統(tǒng)滿足=1的質(zhì)調(diào)節(jié),此時式(23)、式(24)的形式為

3.2 m=1時調(diào)節(jié)公式的形式

m=1時,即系統(tǒng)優(yōu)化運行中流量調(diào)節(jié)占供熱量調(diào)節(jié)的份額為1,也就是系統(tǒng)滿足的調(diào)節(jié),此時式(23)、式(24)的形式為

4 一次管網(wǎng)采用質(zhì)-流量調(diào)節(jié)的意義

采用質(zhì)-流量調(diào)節(jié),熱網(wǎng)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(zhì)-流量調(diào)節(jié)節(jié)約電能效果顯著。目前采用的質(zhì)-流量調(diào)節(jié)公式是在使流量隨熱負荷的變化而變化,使熱水網(wǎng)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(dǎo)的質(zhì)-流量調(diào)節(jié)公式在熱水網(wǎng)路的相對流量比等于供暖的相對熱負荷比任意倍數(shù)下均適合,因此,可根據(jù)管網(wǎng)實際情況選取熱水網(wǎng)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(wǎng)的運行參數(shù),在減少水泵能耗的同時,保證管網(wǎng)的正常運行和用戶要求的室溫。

5 結(jié) 語

通過對間接連接熱水供暖系統(tǒng)一次網(wǎng)在相對流量比占供熱量不同份額條件下的集中供熱調(diào)節(jié)進行分析,得出了相應(yīng)的調(diào)節(jié)公式,為供熱管網(wǎng)的運行調(diào)節(jié)和經(jīng)濟運行提供了理論依據(jù)。得到的調(diào)節(jié)公式對間接連接熱水供暖系統(tǒng)一次網(wǎng)的調(diào)節(jié)具有通用性。

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

[2] 李德英.供熱工程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.

[3] 王亦昭,劉 雄.供熱工程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007.

[4] 崔明輝,趙全勝.“并聯(lián)環(huán)路壓力損失相等”用于供暖系統(tǒng)水力計算的適用性分析[J].河北科技大學(xué)學(xué)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(xué)學(xué)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(zé)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(huán)境系統(tǒng)優(yōu)化與新能源利用方面的研究。