供熱系統(tǒng)中供熱不平衡的調(diào)節(jié)控制策略

馬鳳景

[摘 ?要]在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的同時，供熱業(yè)在我國的事業(yè)領(lǐng)域中逐漸得到了長遠(yuǎn)的發(fā)展?jié)撃?，?shù)據(jù)顯示，我國的供熱面積已經(jīng)接近九萬萬平米，在節(jié)能環(huán)保的社會發(fā)展趨勢下，供熱系統(tǒng)中供熱調(diào)節(jié)技術(shù)就顯得尤為重要。本文就供熱系統(tǒng)中供熱不平衡的調(diào)節(jié)控制策略進(jìn)行分析與探討，并提出切實(shí)可行的供暖方案。

[關(guān)鍵詞]供熱系統(tǒng) ?熱用戶 ?冷熱不均 ?控制策略

中圖分類號：TG333.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0295-01

1、概述

很多供熱公司的供熱系統(tǒng)都采用分布式供熱系統(tǒng)。在分布式供熱系統(tǒng)中，將供熱系統(tǒng)中熱媒熱水的驅(qū)動力由不同層次的循環(huán)泵承擔(dān)，共同完成輸送熱媒傳輸熱量的任務(wù)。分布式二級混水泵系統(tǒng)在熱源處設(shè)置熱源循環(huán)泵，提供熱源內(nèi)部驅(qū)動熱媒的循環(huán)動力。在熱用戶處設(shè)置混水泵，提供熱用戶內(nèi)的資用壓力，驅(qū)動熱媒的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)混水功能。通過混水技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)，每個熱用戶可以按需要從熱網(wǎng)中取用熱能，而熱網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)大溫差、小流量的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行供熱模式。這樣一來，不僅可以提高熱網(wǎng)資源利用效果，降低輸送能耗，還能滿足不同用戶的舒適性要求。但是分布式混水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制比較復(fù)雜，熱網(wǎng)越大，熱負(fù)荷調(diào)節(jié)的滯后性影響越明顯。如果優(yōu)化不了供熱系統(tǒng)的熱源、首站、分站之間的運(yùn)行調(diào)節(jié)策略，各分站之間或熱用戶之間將會出現(xiàn)供熱不平衡問題，冷熱不均問題也比較嚴(yán)重。本文就某熱網(wǎng)在實(shí)際供熱中，分析建立熱用戶冷熱不均問題的理論模型，探討現(xiàn)有問題產(chǎn)生的一些原因，為進(jìn)一步研究分布式混水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制工作奠定基礎(chǔ)。

2、調(diào)節(jié)供熱不平衡的重要性

冬季供暖是關(guān)系城鎮(zhèn)居民群眾切身利益的大事。供熱公司自籌資金，同時要使居民的供暖溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，還要兼顧企業(yè)的運(yùn)行成本，因此滿足最低要求的情況下來挖掘供熱企業(yè)內(nèi)部潛力，勢必要做好良好的供熱調(diào)節(jié)。熱水鍋爐和供熱系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，以及控制燃燒條件，均應(yīng)根據(jù)取暖季節(jié)（冬初或冷）和加熱時間（白天或晚上）進(jìn)行調(diào)節(jié)。熱調(diào)節(jié)的目的，既要保證系統(tǒng)用戶的室內(nèi)溫度合適，又要避免不必要的浪費(fèi)熱量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。熱水采暖系統(tǒng)在試運(yùn)行期間，根據(jù)安裝規(guī)范進(jìn)行調(diào)整，其主要目的是檢查系統(tǒng)是否平衡，以滿足設(shè)計的要求。該系統(tǒng)投入運(yùn)行應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終達(dá)到使用規(guī)定。

3、我國熱網(wǎng)管理的特點(diǎn)

我國的采暖收費(fèi)主要還是根據(jù)采暖供應(yīng)的面積來進(jìn)行具體的暖費(fèi)計算和收取，而國外的一些國家，采暖收費(fèi)主要是根據(jù)所使用的熱量來進(jìn)行收費(fèi)。？西方發(fā)達(dá)國家在供暖散熱器上，都會設(shè)置相應(yīng)的溫控閥，而我國的供暖散熱器上卻沒有設(shè)置相應(yīng)的溫控閥。？我國的熱發(fā)電廠主要采用兩種管理方法，供熱網(wǎng)絡(luò)的峰值熱源也不夠充足。？西方國家的供暖主要是為人們提供生活用熱水，而我國的供暖不僅為用戶提供熱水，而且還為用戶提供暖氣。

4、供熱系統(tǒng)基本供熱能力分析

在某熱力公司分布式熱網(wǎng)供熱系統(tǒng)中，熱網(wǎng)主要由鍋爐房、首站、熱用戶混水供熱分站等部分組成。采用枝狀管網(wǎng)分布式二級混水泵系統(tǒng)供熱，熱用戶大多數(shù)為廠房以及辦公樓散熱器采暖用熱，熱用戶與鍋爐房之間的地勢比較平坦。首站為水-水換熱站變頻泵循環(huán)供熱，分站采用混水供熱機(jī)組供熱。

鍋爐房設(shè)計安裝了一臺70MW的高溫?zé)崴仩t，額定出水溫度為130℃，額定進(jìn)水溫度為70℃。鍋爐在額定工況運(yùn)行時，使用2臺循環(huán)熱水泵變頻運(yùn)行，為熱源部分的熱水熱媒提供循環(huán)動力。 一般工業(yè)廠房建筑熱用戶的建筑面積熱指標(biāo)取140W/m2，如果這臺鍋爐在額定工況下運(yùn)行時，可以為50萬m2的工業(yè)廠房建筑熱用戶提供熱量。現(xiàn)有供熱面積約為24萬m2，鍋爐在供暖期間內(nèi)采用間歇式供熱，間歇供熱時段為05：00～7：30，10：00～11：30，13：00～16：00，20：30～23：30。

首站是熱網(wǎng)的第一個換熱站，采用一臺固定管板換熱器，設(shè)計溫度管程為100℃。二次網(wǎng)采用兩臺（一用一備）變頻熱水循環(huán)泵為供熱管網(wǎng)提供循環(huán)動力。循環(huán)泵的功率為250kW，流量為1500m3/h，轉(zhuǎn)速為1485r/min。

首站與熱用戶之間的二次熱網(wǎng)若按110/70℃的供熱曲線運(yùn)行供熱，三條主干線傳輸熱量的額定能力完全可以滿足系統(tǒng)供熱能力的需求。

5、分站冷熱不均現(xiàn)象分析

在本文的供熱系統(tǒng)中，所有的分站均采用混水泵變頻系統(tǒng)調(diào)節(jié)供熱。但在實(shí)際運(yùn)行中，有的分站采用變頻運(yùn)行，有的分站采用定頻運(yùn)行。根據(jù)熱用戶反映，廠房冷熱不均問題嚴(yán)重。

根據(jù)供熱理論，供熱量Q1和用熱量Q2計算式為

Q1=G×Cp×△t/3600（1）

Q2= q？A（2）

式中，Q1――供熱量（kW）;

G――熱水的循環(huán)流量（kg/h）;

Cp――水的比熱容（kJ/ kg？℃）;

△t――供回水溫差（℃）;

Q2――采暖用熱量（kW）;

q――采暖用熱指標(biāo)（W/m2）。

本文中的采暖用熱指標(biāo)是根據(jù)首站的供熱量和供熱面積，考慮熱網(wǎng)損耗實(shí)時換算得出，取46.6 W/m2。

根據(jù)供熱與用熱平衡理論，首站供出的總熱量由各分站取用后分配給1～7號熱用戶，并由此確定出各個熱用戶的用熱量。

由現(xiàn)場采集分站運(yùn)行時的流量、供回水溫度等參數(shù)，經(jīng)測算出供熱量，并與用熱量比較，熱用戶冷熱不均現(xiàn)象嚴(yán)重，與實(shí)際情況基本吻合。

6、探討供熱系統(tǒng)現(xiàn)有問題產(chǎn)生的原因

首站的供熱量是根據(jù)室外氣溫變化，按110/70℃供熱曲線運(yùn)行間歇供熱。針對7個熱用戶冷熱不均問題，通過實(shí)際走訪調(diào)研，探討分析供熱系統(tǒng)現(xiàn)有問題產(chǎn)生的原因，可能存在以下幾個方面：

①各個供熱分站的控制策略不明確。通過采集供回水溫差參數(shù)顯示，各分站供回水溫差過小，在1. 4～6.6℃之間，各分站取用熱能的效果并不理想?，F(xiàn)有分站與熱用戶之間的二次熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制中，出現(xiàn)調(diào)節(jié)流量和調(diào)節(jié)溫度同時存在的現(xiàn)象，這無疑增加了調(diào)節(jié)控制難度，造成各個分站的質(zhì)調(diào)節(jié)目標(biāo)無法有效實(shí)現(xiàn)。

②若首站和分站之間的熱網(wǎng)溫差過小，并得不到有效控制，管網(wǎng)的供熱能力將會受到嚴(yán)重限制，系統(tǒng)投資及資源將會浪費(fèi)嚴(yán)重。

③供熱分站混水機(jī)組為典型的一次側(cè)量調(diào)轉(zhuǎn)換為二次側(cè)質(zhì)調(diào)的供熱系統(tǒng)。但目前分站混水機(jī)組前加裝流量平衡閥并參與調(diào)控，與一次側(cè)需要量調(diào)控的原理相抵觸，將會嚴(yán)重干擾混水供熱調(diào)控機(jī)組的運(yùn)行及控制。

在供熱系統(tǒng)中，熱源、首站、分站和用戶之間的調(diào)控策略不協(xié)調(diào)，系統(tǒng)資源的能力將無法有效發(fā)揮，會造成資源利用不合理，供熱不協(xié)調(diào)，系統(tǒng)資源浪費(fèi)嚴(yán)重等問題，對目前供熱和未來的發(fā)展及擴(kuò)容等方面都會產(chǎn)生不利的影響。供熱分站缺少完整的協(xié)調(diào)的供熱優(yōu)化控制平臺和模型，導(dǎo)致供熱資源浪費(fèi)，供熱目標(biāo)實(shí)現(xiàn)不了。

7、小結(jié)

熱水采暖系統(tǒng)，集中質(zhì)調(diào)和量調(diào)的意義是顯著節(jié)省燃料，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。特別是北方寒冷地區(qū)采暖期長，實(shí)際供熱的初期和嚴(yán)寒期室內(nèi)外溫差變化較大，更應(yīng)引起供熱主管部門和鍋爐運(yùn)行管理人員的充分重視，以期達(dá)到良好的供熱性能和經(jīng)濟(jì)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]安大偉.暖通空調(diào)系統(tǒng)自動化[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2]孫剛，等.供熱工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.