基于通/斷調(diào)節(jié)的動態(tài)熱分攤方法研究

陳菲菲黃 靜

（石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院1）河北石家莊 050041 石家莊鐵道大學(xué)2）河北石家莊 050043）

基于通/斷調(diào)節(jié)的動態(tài)熱分攤方法研究

陳菲菲1）黃 靜2）

（石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院1）河北石家莊 050041 石家莊鐵道大學(xué)2）河北石家莊 050043）

基于“等舒適度，等熱費”的原則，在通斷時間面積法基礎(chǔ)上進行完善，提出一種基于氣候補償?shù)男滦屯ǘ螘r間面積熱分攤方法，論述熱量分攤的理論依據(jù)，對此種熱量分攤方法實際應(yīng)用進行分析。

供熱計量 通斷時間面積法 氣候補償 動態(tài)調(diào)節(jié) 定周期累計熱分攤

1 引言

供熱計量改革是當前我國供熱節(jié)能工作的重中之重。供熱計量應(yīng)以“等舒適度，等熱費”為原則，充分體現(xiàn)熱費收取的公平性和合理性。目前國內(nèi)已應(yīng)用的熱計量方式在技術(shù)性、可操作性、社會可接受性等方面尚存在某些問題，有待進一步完善。因此，確定適合我國國情，同時能夠為用戶和供熱企業(yè)接受的供熱計量技術(shù)已成為供熱計量改革中亟需解決的問題[1]。

在我國現(xiàn)有熱計量方法中，通斷時間面積法具有熱計量和室溫調(diào)控雙重功能，采用通斷兩種調(diào)節(jié)狀態(tài)解決了設(shè)備易堵等問題，適合我國供熱系統(tǒng)水質(zhì)差的特點，熱計量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟實用，發(fā)展較快、應(yīng)用較廣[2-3]。但是通斷時間面積法以用戶采暖接通時間作為熱分攤的主要依據(jù)，其準確性主要取決于供熱系統(tǒng)的運行條件和狀況。氣候補償調(diào)節(jié)和用戶通/斷調(diào)節(jié)都會對供熱運行參數(shù)造成影響，影響熱量分配的公平性。為此，本文在通斷時間面積法的基礎(chǔ)上，分析了氣候補償調(diào)節(jié)、用戶通/斷調(diào)節(jié)等因素對熱分攤合理性的影響，針對現(xiàn)存問題對通斷時間面積法進行完善，提高熱分攤方法的相對公平性。

2 熱分攤方法

2.1 影響因素分析

通斷時間面積法熱分攤的準確性主要取決于供熱系統(tǒng)的運行條件和狀況[4]。在供熱系統(tǒng)實際運行調(diào)節(jié)過程中，氣候補償器會依據(jù)室外溫度變化對供水溫度進行調(diào)節(jié)，一天24 h供、回水溫度變化較大[5]，供水溫度的改變造成用戶系統(tǒng)總供熱量的時段性改變，進而直接影響著各用戶在不同時段所分配的熱量值。通斷時間面積法在熱量分攤計算中，未對不同時段加以區(qū)分，熱量分攤不能體現(xiàn)用戶在各時段用熱的差異性，影響熱分攤的準確性。此外，系統(tǒng)實際運行中用戶的通/斷調(diào)節(jié)會使整個供熱系統(tǒng)阻力數(shù)發(fā)生改變，對供熱系統(tǒng)的運行工況造成影響，即系統(tǒng)的流量和總供熱量隨之發(fā)生變化，從而影響熱量分攤的準確性。

2.2 熱分攤理論依據(jù)

氣候補償器根據(jù)室外溫度變化情況，對供熱量進行時段性調(diào)節(jié)，反映用戶熱負荷的動態(tài)變化情況，具有一定的規(guī)律性。用戶根據(jù)采暖需求進行通/斷控制調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)次數(shù)較少且具有隨機性。因此，通斷時間面積法應(yīng)在充分考慮氣候補償調(diào)節(jié)引起的供熱量時段性變化的基礎(chǔ)上，結(jié)合用戶通/斷調(diào)節(jié)問題，確定出公平、合理的熱量分攤模式，提高熱計量的準確性。

在氣候補償調(diào)節(jié)模式下，系統(tǒng)總供熱量隨用戶的需熱量發(fā)生相應(yīng)改變，出現(xiàn)時段性變化特性，供熱量的時段性變化特征，使得用戶在各時段的實際用熱出現(xiàn)差異性。新型熱量分配方法應(yīng)充分考慮總供熱量的時段性變化問題，對不同時段的供熱量予以區(qū)分，根據(jù)氣候補器的調(diào)節(jié)模式來劃分熱量的分攤周期，考慮到用戶的通/斷調(diào)節(jié)對總供熱量的影響，提出在原有分攤周期內(nèi)如有用戶進行通/斷調(diào)節(jié)，再次進行一次熱量的分攤的方案，以保證各時段內(nèi)的總供熱量不發(fā)生變化。

各分攤周期內(nèi)的分攤模式相同，以同一分攤周期為例，對分攤模式進行說明，情況一，在同一個分攤周期內(nèi)，所有用戶正常運行，沒有發(fā)生通/斷調(diào)節(jié)。情況二，在同一個分攤周期內(nèi)，用戶出現(xiàn)通/斷調(diào)節(jié)（通斷控制器閥門或關(guān)閉、或開啟）。這里以情況一作說明。

根據(jù)氣候補償調(diào)節(jié)模式下的時段劃分情況預(yù)先設(shè)定一采集周期 P，即依據(jù)補償時段[0,4]，[5,9]，[10,12]，[13,17]，[18,19]，[20,23]，一個時段即為一個采集周期。熱量分攤采用即采即分模式，每個時段結(jié)束后采集一次供熱數(shù)據(jù)，并將分攤一次總熱量表的熱量。在采集數(shù)據(jù)時，給每次采集和分配編號為n（n=1,2,3……），對于整個采暖季，采集周期確定以后，n也是確定的。對于第n次采集和分配，分配的熱量是第n-1次到第n次，即上一個采集周期內(nèi)的熱量。整個采暖季每戶n次分配的熱量累積值即為各用在戶整個采暖期的總熱量，以該值作為收費依據(jù)。

①熱用戶i第n次分配中，即第在n-1到n次之間這段時間內(nèi)所分配的熱量

式中，Qi,n——熱用戶i第n次分配中的熱量(kWh)；

Qz,n——第n次采集后總熱量表所記錄的熱量(kWh)；

Qz,n-1——第n-1次采集后總熱量表所記錄的熱量(kWh)；

Fi——用戶i的采暖面積(m2)；

τi——用戶i第n-1次采集到第n次這段采集周期(h)；

i——從第n-1次采集到第n次采集這段時間內(nèi)閥門開啟的熱用戶標號；

n——熱量表分配的次數(shù)，n=1,2,……p；

j——參與第n次熱分攤的用戶數(shù)量，j=1,2,……l。

②熱用戶i在采暖期間累積分配熱量

式中，Qi,z——熱用戶i在采暖期間累積分配熱量(kWh)；

Qi,n——熱用戶i第n次分配中的熱量(kWh)；

n——熱量表分配的次數(shù)，n=1,2,……p。

2 工程實例

2.1 建筑概況

石家莊雅士名邸小區(qū)中的兩個單元用戶為研究對象。小區(qū)樓為六層建筑，共有九棟樓，每棟樓有兩個單元，各單元均為一梯兩戶式格局，共計274戶，每戶建筑面積均為110 m2。該小區(qū)采暖系統(tǒng)由熱電廠直接供給熱水，經(jīng)院內(nèi)換熱站水—水換熱后的熱水通過二次管網(wǎng)入戶供暖，換熱站安裝氣候補償器，二次網(wǎng)運行參數(shù)基本維持供水60 ℃~75 ℃，回水45 ℃~55 ℃左右。

2.2 測試結(jié)果

2.2.1 各時段熱量分攤情況對比分析

選取具有代表性的1單元202、302、402用戶于1月15日至1月17日每天中各時段熱量分攤情況進行對比，如圖1、2所示。

圖1 用戶各時段熱量分攤對比示意圖

圖2 日分攤熱量值對比

302用戶在1月15日至1月17日連續(xù)采暖，202用戶與402用戶由于個人情況分別在1月15日的冷晨與晌午各停暖4 h，如圖1所示，除去用戶停暖時段，三個用戶在各時段所分攤的熱量基本相同。將302用戶的熱量分攤值作為對比數(shù)據(jù)，如圖2所示，302用戶在1月15日的日分攤熱量值為148.96 kWh，202用戶由于在該日冷晨關(guān)閥4 h，日分攤熱量值為113.14 kWh，相比同時段開閥采暖的302用戶少分攤35.82 kWh的熱量。402用戶則在晌午關(guān)閥4 h，日分攤熱量值為118.90 kWh，比同時段開閥采暖的302用戶少分攤30.06 kWh的熱量。202與402用戶由于在一天內(nèi)的停暖時段不同，分攤熱量值也相差5.76 kWh。

新型分攤方案依據(jù)熱量分攤周期對用戶熱量進行時段性分攤，能夠體現(xiàn)各時段用戶的用熱量差別性問題，有利于提高熱量分攤的準確性和公平性。

2.2.2 與通斷時間面積法熱分攤分析對比

采暖季結(jié)束后，采集各用戶的供熱數(shù)據(jù)，依據(jù)通斷時間面積法對其進行分析處理并與新型分攤方法所得數(shù)據(jù)進行對比如圖3。

圖3 與原通斷時間面積法熱量分攤對比示意圖

如圖3所示，圖中熱分攤方法一為通斷時間面積法，熱分攤方法二為基于氣候補償調(diào)節(jié)模式下的新型熱分攤方法。多數(shù)用戶在整個采暖期通斷閥門處于長期接通狀態(tài)，關(guān)閉通斷閥的總天數(shù)僅僅約為1-2天，而1-201、1-501、2-301、2-302用戶由于個人外出情況出現(xiàn)了短暫的停暖，其中1-201與1-501用戶接通時間相近，2-301與2-302接通時間相同。

選取2-301與2-302用戶的熱分攤情況說明兩種方法的差異。2-301用戶和2-302用戶分別在2月18日~3月5日(末寒期)和1月23日~12月7日（深寒期）停暖16天，兩者的采暖總接通時間相同。采用方法一兩戶所分攤的熱量值相等，而采用方法二，前者所分攤熱量值比后者多出526 kW。顯然，深寒期的熱負荷遠大于初、末寒的熱負荷。2-301用戶的實際耗熱量應(yīng)遠高于的在深寒期停暖16天的2-302用戶耗熱量，2-302用戶采暖熱費應(yīng)相對較少。對比兩種方法，方法一中2-301用戶和2-302用戶由于供暖時數(shù)相同所繳納的熱費相同，這對 2-302用戶是不公平的，方法二考慮到了不同時段熱量差異的影響，更具有公平性。

由于供、回水溫度的差異性，用戶在采暖期不同時段內(nèi)，即使采暖接通時間相同，供熱量卻存在很大的差異，通斷時間面積法由于依據(jù)用戶累積接通時間和采暖面積進行熱量分配，無法反映這一差異，而新型熱分攤方法根據(jù)總熱量變化情況進行實時采集和分攤，充分考慮到不同時段供熱量差異的影響，顯然更加公平、合理。

3 結(jié)論和展望

基于氣候補償?shù)耐〝鄷r間面積法熱計量系統(tǒng)是對通斷時間面積法熱計量系統(tǒng)的進一步完善，該系統(tǒng)集調(diào)節(jié)與計量為一體，能夠?qū)崿F(xiàn)分戶室溫調(diào)節(jié)，同時熱計量方法公平、合理。該系統(tǒng)的核心技術(shù)為依據(jù)氣候補償?shù)恼{(diào)節(jié)時段確定出熱量分攤模式，通過采用定周期實時累計分攤，對總熱量實施動態(tài)分配，反映了供、回水溫度影響所造成的不同時段，相同時間用熱量的差異性，解決了因時段不同造成的熱量分攤值與實際值不符的問題。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對熱用戶的公平、合理收費，并達到易于為熱用戶所理解和接受，從而推進供熱體制改革工作的順利實施。

[1]李聯(lián)友.建筑設(shè)備運行節(jié)能技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2008:1-3.

[2]呂傳玉.建筑節(jié)能供熱計量技術(shù)與管理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011:8-9.

[3]仇保興. 2011年北方采暖地區(qū)供熱計量改革工作會議專題報道[J].供熱制冷,2011,11(4):28-32.

[4]劉蘭斌,江億,付林.對基于分棟熱計量的末端通斷調(diào)節(jié)與熱分攤技術(shù)的探討[J].暖通空調(diào),2007,37(9):70-73.

[5]游新安,田宏杰,郎金龍. 基于氣候補償器的供暖系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)[J].管道技術(shù)與設(shè)備,2009,12(5):55-57.

Study of the Dynamic Regulation of Heat Allocation Based on the On-off Valve Regulation

CHEN Fei-fei1)HUANG Jing2)
( Shijiazhuang Institute of Railway Technology1）Shijiazhuang Heibei 050041) Shijiazhuang Tiedao University2）Shijiazhuang Hebei 050043 China)

Based on the principle of ‘equal cost for equal comfort’, this paper puts forward a heat allocation of heating time and heating area based on temperature compensation to improve the accuracy of the method. The theoretical basis of the heat sharing is discussed and the practical application of this kind of heat allocation method is analyzed.

heat metering heating time and heating area temperature compensation dynamic regulation cumulative heat allocation of fixed cycle

A

1673-1816(2017)01-0075-05

2016-03-29

陳菲菲（1989-），女，漢，河北石家莊人，碩士，研究方向供熱、供燃氣、通風及空調(diào)工程。