居住小区智慧供热改造及节能效果分析

1 概述

我国建筑供暖能耗占建筑总能耗的60%以上

。在全面推进能源生产和消费革命，智慧供热成为中国城镇供热领域关注的焦点

。对于智慧供热解决方案的研究，主要面向特定区域、特定供热环境，实现从热源、热网、热力站到户内的数据互联互通与共享

。因此，建立智慧供热监控平台，对室内温度以及热网压力、流量、温度等参数实施集中监测与管理，实现供热系统的精准调控和智慧化运行，是实现智慧供热的途径

。本文以北京市某小区为例，介绍智慧供热改造与主要监测内容，分析改造效果。

2 项目概况

某居住小区位于北京市丰台区，建设年代为2012年，2013年投入使用。小区共有9栋楼，除5号楼(公共建筑)、8号楼(配电室)外，其他楼均为居住建筑。智慧供热改造仅涉及居住建筑。

小区总供热面积为138 972 m

，1 600户住户，采用市政集中供热，设计供、回水温度为85、60 ℃。供热系统分高区、低区系统，分别配备循环泵、补水泵、换热器。改造前热力站根据气候补偿器监测的室外温度，采用PID方式调节供水温度，循环泵采用定压差变频控制。各楼热力入口安装静态压差平衡阀，通过测温枪、便携式流量计等装置辅助人工调节。

3 智慧供热改造与主要监测内容

3.1 智慧供热改造内容

于2019年9月11日开始智慧供热改造，2019年11月20日进行调试运行。为实现智慧供热，项目组利用机器学习算法，设计了一种热负荷动态预测方法，进行中短期热负荷预测。实现了热负荷的精准预测与负荷评估，可针对安全、环保、能效、成本、热舒适度等多项指标实施优化。

220 Salsalate alleviates hyperglycemia by inhibiting endoplasmic reticulum stress in high fat diet induced obese mice

智慧供热系统具有以下优点：调控过程不需要人工参与，可实现实际室内温度与设定室内温度偏差在±1 ℃以内，确保用户室内温度平稳，提升热舒适度。热力站及热力入口平衡度、温度、压力、流量，用户室内温度等数据可实时展示并连续记录。具备数据报警功能，实现供热服务从被动处置向主动干预转变。

(3)二叠系。测区二叠系发育齐全，出露较好，分布于东部鹧鸪江湘桂铁路以南—三门江林场、六座—大塘口—河表—通天岩一带及北部柳城凤山一带，面积约52.93 km2，约占测区面积的6.2%。二叠系除马平组上部属下统外，以上的地层划分为中统、上统，五个组，八个段。

在装置改造的基础上建立监控平台，根据建筑物储散热特征、天气因素、用户用热特征等预测用热量。主要调控步骤：第1步：根据建筑物特性、历史数据，以及热力入口流量、回水温度进行动态压差电动调节阀初调，实现小区热网的初步平衡以及设定循环泵为定压差运行。第2步：综合考虑用户设定温度、短期热负荷预测等因素测算换热器一级侧电动调节阀的相对开度，并下发相对开度指令。第3步：热力入口动态压差电动调节阀根据设定压差和用热需求进行自动调节，循环泵根据压差进行变频调节。第4步：监控平台根据热力入口动态压差电动调节阀的相对开度、压差、室内温度等进行基于楼间平衡的优化调节。

在装置改造方面，在现有热计量装置基础上，增设500个物联网室温传感器，用于实时监测室内温度。物联网室温传感器的安装兼顾管网近端、中端、远端用户，同一楼栋中分别选取顶、边、中间、底层等代表位置。增设16套热力入口动态压差电动调节阀，与循环泵进行联动。增设64个压力传感器与原热力入口热量表连接，从而实现热力入口温度、压差精确控制。

3.2 主要监测内容

7号楼运行参数实时监测界面见图2。由7号楼运行参数实时监测界面，可获得7号楼3个单元高、低区系统的具体运行情况。以7号楼1单元高区为例，可获得本单元供回水温度、供回水压力、热力入口动态压差电动调节阀相对开度、瞬时流量、瞬时用热量、累计流量、累计用热量、室内温度等。

1号楼1～3单元室内温度监测界面见图3。由1号楼1～3单元各户室内温度监测界面，可获得安装物联网室温传感器的住户的室内温度，便于根据室内温度分析当前供暖效果，监测室内温度异常。

1号楼1单元高区运行参数曲线界面见图1。由1号楼1单元高区运行参数曲线界面，可获得高区回水温度、热力入口动态压差电动调节阀控制状态(手动或自动控制)、高区供水温度、高区供回水平均温度、热力入口动态压差电动调节阀相对开度等随时间的变化。

落实以气象预警信号为先导的气象灾害联动工作机制,制定出台《桐庐县强对流天气部门、乡镇应急联动响应机制》,规范气象预警信息发布与传播的流程和方式,建立气象灾害分区预警发布平台和工作流程,实施推进气象灾害全媒体发布工作,切实加强突发强天气的应对工作。

监控平台于2019年11月20日进行调试和自学习，12月20日开始实施自动调节。监控平台自动调节前后某单元室内温度均方差随时间的变化见图4。由图4可知，与监控平台自动调节前相比，实施监控平台自动调节后，室内温度均方差变化范围明显收窄且均方差变小，说明实施监控平台自动调节后的室内温度更接近设定值，监控平台调节能力理想。

4 改造效果

自莱比锡大学分开后，蔡元培与但采尔十多年未见，想不到会因民族学会议而在异国相逢，双方感到分外亲切，谈论最多的却是民族学研究。但采尔告诉蔡元培，汉堡民族博物馆有极丰富的民族学资料，并竭力邀请他去该校专研民族学。蔡元培对民族学研究本身就充满热情，德国汉堡有很好的研究条件，又有这么一位好友邀请，便愉快地答应了。

此类桥墩裸露于大气中，必然要长期受到太阳辐射和气温变化的影响。由于外界环境的瞬变性以及混凝土结构本身的导热性能差，使得空心墩结构内外表面形成了比较大的温差，当由此温差产生的温度变形受到约束的时候，就会产生温度应力。这种由温差作用引起的温度变形和温度应力称为温差效应。现有研究结果证明[2-3]，在薄壁空心高墩结构中，日照温差效应产生的应力有时与恒载、活载产生的应力属于同一个数量级，甚至使桥墩结构发生开裂，导致结构损坏，影响桥梁的正常运行。因此为了预防工程事故的发生，很有必要对薄壁空心墩结构的温差效应进行研究。

监控平台自动调节前后某单元日最高室内温度随时间的变化见图5。由图5可知，监控平台自动调节前日最高室内温度变化范围为22.10～30.86 ℃，监控平台自动调节后日最高室内温度保持在25 ℃左右。说明监控平台自动调节不仅可提高室内热舒适度，还有利于供暖系统节能。

将改造前供暖期(2016—2017年、2017—2018年、2018—2019年供暖期)用热量以及改造后供暖期(2020—2021供暖期)用热量，均折算为北京地区供暖期室外平均温度-0.7 ℃、供暖室内温度20 ℃条件下进行比较。由计算结果可知，改造前3个供暖期平均单位建筑面积用热量为229.2 MJ/m

，改造后单位建筑面积用热量为215.7 MJ/m

。智慧供热改造后，供热系统节能率为5.89%。

5 结论

① 与监控平台自动调节前相比，实施监控平台自动调节后，室内温度均方差变化范围明显收窄。实施监控平台自动调节后的室内温度更接近设定值，监控平台调节能力理想。

② 监控平台自动调节前日最高室内温度变化范围为22.10～30.86 ℃，监控平台自动调节后日最高室内温度保持在25 ℃左右。监控平台自动调节不仅可提高室内热舒适度，还有利于供暖系统节能。

③ 智慧供热改造后，供热系统节能率为5.89%。

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