集中供热系统变压差优化控制方法研究

张凯

(哈尔滨热电有限责任公司,黑龙江哈尔滨 150046)

集中供热系统变压差优化控制方法研究

张凯

(哈尔滨热电有限责任公司,黑龙江哈尔滨 150046)

集中供热具有提高能源利用率,减轻环境污染,易于管理等优点,因而获得了快速的发展。介绍了集中供热系统仿真模型,集中供热系统无控工况下的运行特性与集中供热系统变压差设定值优化控制策略。

集中供热系统 热特性

随着我国城市建设的飞速发展，能源危机逐渐凸显出来，节能控制已经刻不容缓。能源是人类生存和社会发展的物质基础，然而，从总体来看，我国的建筑节能正面临着巨大的挑战。因此，为了提高集中供热系统的能源利用率，要对其进行合理控制，使得全网的运行状态最优、供热质量最好。

1 集中供热系统仿真模型

1.1 系统的水力特性模型

对于系统的水利特性模型的建立中，主要是指对水泵模型和水管模型的建立。而对于现代的供热系统来说，一般是采用热水的循环对其进行循环供热。所以说在供热系统中，热力特性和水利特性是相互依存的关系。而水利特性更是作为热力特性研究的前提。在现代供热系统中，通产采用的是热水循环的变流量泵。为了使模型的建立更能实际的反映出真实的水泵运行状况，研究人员采用五次多项式的特性曲线，这样不仅包含了稳定和不稳定工况下的水泵运行状况，并且也更能符合实际的室内温度负荷。而对于水管模型来说，水管模型的建立也是十分重要的。在实际的供热系统中，水管则作为构成供暖循环回路的主要组成部分。并且在实际的供热系统中，水管内的流体也会出现局部损失和沿程损失这两种损失，所以对于水管模型的建立，要将这两种损失情况计算进去。

1.2 系统的热力特性模型

对于供热系统来说，热力特性模型的建立也是十分重要的。而在对于热力特性的模型建立时，应该考虑到当前的室外温度以及在供热过程中是否采用散热器散热，并将需要进行供热操作的房屋内的温度负荷进行大致的估算，尽可能的符合实际的情况，然后将三种情况的表达式进行整理，即为所求的热力特性模型。

2 集中供热系统无控工况下的运行特性

2.1 散热器热力工况分析

随着科技的不断进步和发展，随着新式的供热方式的出现，其中的问题也日益明显，在新型的供热系统中，供热管道的不断延伸，并且客户的不断增加。但是，这种新型的供热方式并不能满足现在社会对于供热的需求，其中一方面，各个建筑物之间距离热源的距离有很大的不同，正因为如此，可能其中距离热源近或者其他方面条件比较好的建筑物供热效果会比较明显，而其他距离热源远，各方面条件比较差的建筑物的供热效果可能就会不是很理想；而另一方面，即使是同一个建筑物或者是同一群建筑的的效果比较好，但是其中还是会有个别的用户出现供热不理想的状况。所以，正是由于这两种情况的出现，工作人员就必须要在供热系统在不同的工况下进行工作的室温变化规律进行总结或归纳。其中，对于散热器的分析主要可以分为从散热器的散热量公式、热特性曲线、热特性这三点进行必要的分析。其中散热量公式和热特性曲线可以结合着来看待，并根据相关的文献资料等进行查阅即可，而其中的热特性分析主要是根据热特性曲线图的一些基本数据，对不同工况下的一些供热规律进行总结即可。由此可以知道，对于散热器的热特性的详细了解是研究供热系统热特性的关键部分，同时也是撞我供热系统运行调节的重要基础。

2.2 集中供热系统无控工况下的热特性

对于供热系统来说，主要的客户就是在室内的客户，只有保证了室内供暖的质量良好才是最终的目标。所以，对于供暖来说，工作人员主要研究的目标就是室内供暖。但是要想知道室内供暖的效果是不死符合工作人员对于其需要达到的标准，最直接有效的办法就是对每一个进行供暖的屋子进行温度检测，但是，由于这样的工作量过大，且耗费的时间人力等资源都比较大，是很不符合实际的，也很难做到；然而，如果采用抽样式的调查又很难将实际的情况反映出来，也是不可行的，所以，最好的办法就是对室内供热的温度作出相关分析并得到其有效的规律。其中，工作人员可以从未进行初调节时系统的热特性和运行调节时系统的热特性这两方面进行讨论研究。而通过一些讨论研究后，可以得出几点结论：当供回水温差不同时，会产生散热量变化率的不同，其中水温温差大散热量也相应变大，反之当水温温差小时，散热量也会相应减小；当供水温度不同时，供水温度的高低也与散热器的调节性能的好坏成正比。

3 集中供热系统变压差设定值优化控制策略

3.1 最不利热力环路的辨识

对于最不利热力环路的定义是：在具有N条支路的连续调节型供热系统中，在供热工况的某一个时间段里，若其中有一条支路保持在阀位达到全开或接近全开或者这条支路能量的需求量和供应量之差达到最大或能量变化率达到最大时的热力环路。但是仅仅是给出一个定义，很难使工作人员找到相应的最不利热力环路，所以，其中对于最不利热力环路是有一定的辨识方法的，辨识方法如下：系统中的最不利热力环路只有一条，且该支路即为管网中的最不利水力环路；系统中的最不利热力环路依然只有一条，但该支路与最不利水力环路不同，而系统中间的某个支路；系统中存在多条最不利热力环路。此时应该比较在该时段内，这几条环路中哪条环路的最不利程度大，选择这几条环路中最不利程度最大的环路作为水泵压差控制的参考环路，能满足所有用户的要求。

3.2 集中供热系统变压差设定值优化控制策略

在上述问题中，工作人员已经给出了关于最不利热力环路的基本定义以及对于最不利热力环路的辨识方法。而在采暖系统的控制回路主要包括两方面的内容：房间温度控制回路、压差控制回路。其中对于室内温度控制回路可以通过最不利环路与实际温度与设定值的偏差进行计算从而得到调节阀开度信号，实现热量的调节；而对于压差控制回路的作用为克服系统阻抗变化对参考压差的影响，通过调节循环水泵的转速来实现。算法也与温度控制回路的算法相同。

3.3 集中供热系统优化控制策略仿真

根据之前对于相关问题的讨论及分析，工作人员可以对供热系统的一些结果进行相应的仿真，相关研究人员得到了两种仿真策略。其中第一条策略就是根据本研究提出的一些优化设置策略，即为参考最不利热力环路的阀位并调整压差的范围来进行设定，使阀位处于最佳阀位域；第二条策略即为参考最不利水利环路阀位并调整压差范围，其余的与策略一相同。

4 结语

集中供热对于节约一次能源，改善环境有着极其重要的意义。在科技经济不断发展的今天，我们更应该认识到资源的可贵性。而对于集中供热来说，正是可以将节约能源与人类的日常生活巧妙的结合在一起的好方法。所以，研究人员还会不断的努力，力求可以找到更好的方法为用户更好的服务。

[1]江亿,彭琛,燕达,等.中国建筑节能的技术路线图[J].建设科技, 2012(17).

[2]陈鹏.集中供热运行调节[J].山西建筑,2010(20).