间接连接热水供暖系统集中供热调节分析

崔明辉,赵立川

(1.河北科技大学建筑工程学院,河北石家庄 050018;2.河北科技大学后勤集团,河北石家庄050018)

间接连接热水供暖系统集中供热调节分析

崔明辉1,赵立川2

(1.河北科技大学建筑工程学院,河北石家庄 050018;2.河北科技大学后勤集团,河北石家庄050018)

对间接连接热水供暖系统的集中供热调节二次网采用质调节、一次网采用质-流量调节的方式进行了分析,导出了一次网相对流量比随相对热负荷比任意变化时一次网供、回水温度计算式,并对流量优化调节系数的2种特殊情况进行了剖析。

集中供热;间接连接;质调节;质-流量调节

热水供暖系统中,供暖热负荷是系统的主要热负荷,甚至是唯一的热负荷。通常,在供暖系统中按照供暖热负荷随室外温度的变化规律作为供暖调节的依据。直接连接热水供暖系统的集中供暖调节有完备的调节公式,间接连接热水供暖系统的集中供暖调节中,一、二次网均采用质调节时其调节公式明确[1],而二次网采用质调节,一次网采用质-流量调节时,目前采用的方法是调节流量使之随供暖热负荷的变化而变化,使热水网路的相对流量比等于供暖的相对热负荷比[1],根据此条件,给出一次网供回水温度的调节公式。此种方法只是调节流量的一种情况,能否给出相对流量比随相对热负荷比任意变化的通用公式更为重要。

1 质-流量调节

质-流量调节是指热水供暖系统依据热负荷的变化在调节系统循环流量的同时改变系统供水温度的调节方法。由于流量的变化对于不同形式的供暖系统所产生的影响各不相同,质-流量调节的具体运行方式应视不同的系统而不同,因此,随着室外温度的变化,如何确定系统的流量变化规律是一个优化调节问题[2]。

根据热水供暖系统基本热平衡关系式可知:

对式(1)两边取对数,得

定义m为流量优化调节系数,其物理意义是在满足热用户供热质量的前提下,系统优化运行中流量调节占供热量调节的份额(对数值)。定义n为质(或温差)优化调节系数,其物理意义是系统优化运行中质调节占供热量调节的份额(对数值)。

由式(4)得

2 间接连接热水供暖系统的集中供热调节

当供热系统中有间接连接供暖热用户时,需要同时对集中供热系统和供暖用户进行调节。通常,对供暖用户系统按质调节方式进行供热调节,以维持供暖用户系统的水力工况稳定[4]。热水网路的供回水温度取决于网路采用的调节方式和水-水换热器的热力特性[5],通常可采用集中质调节或质-流量调节方法。下面对一次管网采用质-流量调节,供暖用户系统采用质(或温差)调节的情况进行分析。供暖用户系统的调节公式如下。

管网系统供给热量的平衡方程:

由式(12)、式(13)得

根据换热器热平衡关系,有

把式(7)、式(12)代入式(16)得

3 调节公式在2种特殊情况下的形式

从m的定义可知,m的取值范围最大值是1,最小值为0。

3.1 m=0时调节公式的形式

m=0时,即系统优化运行中流量调节占供热量调节的份额为0,也就是系统满足=1的质调节,此时式(23)、式(24)的形式为

3.2 m=1时调节公式的形式

m=1时,即系统优化运行中流量调节占供热量调节的份额为1,也就是系统满足的调节,此时式(23)、式(24)的形式为

4 一次管网采用质-流量调节的意义

采用质-流量调节,热网流量随供暖热负荷的减少而减少,由于水泵扬程与流量的二次方成正比,水泵的电功率与流量的三次方成正比,采用质-流量调节节约电能效果显著。目前采用的质-流量调节公式是在使流量随热负荷的变化而变化,使热水网路的相对流量比等于供暖的相对热负荷比的条件下得出的,笔者推导的质-流量调节公式在热水网路的相对流量比等于供暖的相对热负荷比任意倍数下均适合,因此,可根据管网实际情况选取热水网路的相对流量比与供暖的相对热负荷比的比值,确定出管网的运行参数,在减少水泵能耗的同时,保证管网的正常运行和用户要求的室温。

5 结 语

通过对间接连接热水供暖系统一次网在相对流量比占供热量不同份额条件下的集中供热调节进行分析,得出了相应的调节公式,为供热管网的运行调节和经济运行提供了理论依据。得到的调节公式对间接连接热水供暖系统一次网的调节具有通用性。

[1] 贺 平,孙 刚.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[2] 李德英.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[3] 王亦昭,刘 雄.供热工程[M].北京:机械工业出版社,2007.

[4] 崔明辉,赵全胜.“并联环路压力损失相等”用于供暖系统水力计算的适用性分析[J].河北科技大学学报(Journal of Hebei University of Science and Technology),2005,26(4):334-336.

[5] 韦玉堂,郭彦书,崔海亭,等.管带式散热器流动阻力与传热性能分析[J].河北科技大学学报(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;责任编辑:冯 民

崔明辉(1962-),男,河北献县人,教授,硕士,主要从事人工环境系统优化与新能源利用方面的研究。