計量供熱系統熱力入口控制技術(shù)研究

地大熱能清潔能源：在我國的供熱行業(yè)里, 按面積收費改為計量收費為發(fā)展趨勢。實(shí)行計量收費是以室內供暖系統可以把戶(hù)室進(jìn)行劃分再分別進(jìn)行控制為基礎, 這就必須改造傳統室內上供下回的單管順流式供熱方式。

利用單管順流方式供熱存有一個(gè)跨越式的系統, 跨越式系統是在順流式系統的散熱器前供水水管與回水水管間增加跨越管, 散熱器上裝設恒溫閥, 利用熱分配表計熱用量。每組散熱器安裝恒溫閥以后, 因為恒溫閥技術(shù)性能與用戶(hù)行為條件, 流經(jīng)散熱器流量會(huì )不斷發(fā)生變化, 要解決該問(wèn)題, 必須在每棟樓熱力入口位置增加壓差控制閥或流量控制閥, 控制裝置的選擇要結合戶(hù)內系統流量變化特征來(lái)進(jìn)行。

計算機模擬及模擬數學(xué)模型

由于進(jìn)入室內進(jìn)行測量及調節工作相當的困難, 因此, 可以通過(guò)編寫(xiě)跨越式系統模擬軟件, 利用模擬軟件來(lái)模擬不同工況。首先, 要先確定計算模擬參數, 為讓模擬結果更接近于實(shí)際供暖工程, 要合理確定計算機模擬模型參數。室內溫度為18攝氏度, 供水溫度為85攝氏度, 回水溫度則為60攝氏度左右, 散熱器進(jìn)流系數為30%, 又因散熱器與旁通管的閉合環(huán)路自然循環(huán)壓頭較小, 幾乎達不到散熱器支路壓力降的2%, 所以, 將其忽略不計。為方便分析, 用戶(hù)調節狀態(tài)只有關(guān)和開(kāi)兩種。供熱系統熱力入口里含有串聯(lián)管路和并聯(lián)管路, 并聯(lián)管路總的阻力數的二次方根倒數可以用并聯(lián)管路阻力數二次方根倒數和來(lái)表示, 串聯(lián)管路總阻力數可以運用各串聯(lián)管路阻力數和來(lái)表示。由于用戶(hù)的自調節導致系統水力特征發(fā)生變化, 就需要運用管道特性方程來(lái)進(jìn)行計算。

計算機的模擬分析

單管跨越式系統可分為異程式系統和同程式兩種系統, 為證實(shí)計算機模擬切實(shí)可行, 建立了同程式系統模擬實(shí)驗臺, 通過(guò)比較計算機模擬結果和實(shí)驗結果, 就能夠考慮計算機模擬可行性。實(shí)驗過(guò)程中運用壓力表和水銀壓差計測量壓差, 運用浮子流量計測量立管和散熱器的流量。進(jìn)行測試之前先利用重量法矯正浮子流量計, 實(shí)際測試時(shí)利用調整控制閥的開(kāi)度使系統阻力發(fā)生連續不斷的改變, 來(lái)模擬供暖用戶(hù)的自調節, 由于供暖系統總流量非常的大, 所以, 測量立管阻力元件的兩端壓差變化就需運用U型管式水銀壓差計, 分析系統總流量的真實(shí)變化情況。利用實(shí)驗模擬同計算機模擬系統在相同的工況下測試結果比照。通過(guò)對比計算機系統和實(shí)驗模擬系統在相同調節工況的測試結果可以得出, 計算機模擬得出的結果與實(shí)驗的結果近乎相同, 證明計算機模擬是切實(shí)可行的。為分析取暖用戶(hù)調節熱力特性和水力特性, 制定跨越式系統軟件, 并采取熱力入口定壓差、定流量和單根立管定流量控制方式, 再進(jìn)行各種控制方式的比較。

不同控制方式比較

先比較熱力入口的定流量控制和定壓差控制, 實(shí)際比較結果發(fā)現, 首先, 通過(guò)取暖調節用戶(hù)數量和相對立管的流量統計, 可以體現用戶(hù)調節致使立管流量發(fā)生的變化;其次, 通過(guò)熱力入口的定壓差控制可以清晰的得出用戶(hù)調節致使立管流量變化很小, 即便立管全都關(guān)閉, 立管流量變化最大也會(huì )低于原有流量五分之一;最后, 運用的是熱力入口定流量控制。通過(guò)觀(guān)察實(shí)際測量結果, 可以得出控制熱力入口定流量情況下, 其它立管用戶(hù)調節給未調節立管流量帶來(lái)的變化很大, 這種模擬結果現象最大變化是五分之一。然而實(shí)際情況, 取暖用戶(hù)不會(huì )全部進(jìn)行調節, 散熱器也不能都處于關(guān)閉狀態(tài), 因此, 流量變化應該更小, 站在工程角度方面分析, 可以將未調節立管流量視為不變。因為用戶(hù)調節不會(huì )給其它立管帶來(lái)較大影響, 全面考慮經(jīng)濟因素, 最好不在每根立管上裝設流量控制閥。分析結果同時(shí)顯示, 熱力入口的定壓差和定流量控制方式效果相同, 在系統處于定流量的前提下, 其它立管用戶(hù)調節給未調節立管的流量具有較大影響。如果其它立管用戶(hù)都將散熱器關(guān)掉, 對最遠處立管流量具有影響, 可以依次考察系統里含有8根立管、6根立管及4根立管。每根立管均有6個(gè)用戶(hù), 計算結果如表1所示。

可以明顯的看出伴隨系統規模增加, 用戶(hù)調節給最遠端立管流量產(chǎn)生的影響越明顯, 但最大流量的改變仍不會(huì )超出原流量的23%。在實(shí)際生活當中, 用戶(hù)必然不會(huì )將所有的立管都進(jìn)行調節, 也不可能關(guān)掉散熱器, 所以, 實(shí)際流量的變化會(huì )低于23%, 在工程的角度來(lái)分析, 用戶(hù)調節給其它立管的影響是可以忽略不計。

(1) 對熱力入口定流量控制的單管跨越式系統,流量的最大變化范圍為0～23%,考慮到實(shí)際情況,溫控閥不能全部關(guān)死及全部用戶(hù)調節的可能性較小,實(shí)際系統的流量變化更小,一定比例用戶(hù)調節(如30%的用戶(hù)調節)將造成系統的流量變化在7%以?xún)?。所?從工程角度考慮完全可以認為單管跨越式系統為準定流量系統。

(2) 對雙管系統,由于該系統為變流量系統,如在熱力入口裝設自力式流量控制閥,將使被控對象內部的各支路間出現較大的調節干擾,而裝設自力式壓差控制閥,既可吸收網(wǎng)路的壓力波動(dòng),又可以使被控對象內部各支路間的調節干擾減弱,因而應在熱力入口安裝自力式壓差控制閥,不可裝設自力式流量控制閥。

(3) 對于單管跨越式系統,由于該系統為準定流量系統,熱力入口安裝自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥,具有基本相同的效果。應從實(shí)際情況出發(fā),考慮二級管網(wǎng)的綜合情況以確定更為合理的控制方式。

由于我國供熱系統主要是采用集中供熱方式, 所以, 有必要在我國發(fā)展計量供熱技術(shù)。計量供熱技術(shù)能夠實(shí)現室溫可控, 熱量計量能夠給采暖收費提供可靠依據, 讓用戶(hù)清楚的制度自己用熱量, 進(jìn)而結合自身實(shí)際情況, 合理科學(xué)的控制室內溫度, 在避免室內溫度過(guò)熱過(guò)程中, 還有效降低采暖費。