关于供热系统热网运行调节技术的研究

关于供热系统热网运行调节技术的研究

李洋

天津市热电有限公司 天津市300161

摘要：通过实例验证分阶段质量流量调节方式的节能性，为我国供热系统调节模式提供数据，以期降低供热系统的能源消耗，提高供热系统能源和资源的利用率，进而实现城市空气质量的提升。

关键词：供热系统；热网运行；调节技术；研究

1供热系统

1.1供热系统的系统构成和工作原理

供热系统由热源、热网、散热设备三部分构成，热源即热媒制备，指的是能够制取具有温度和压力等参数的热水或蒸汽的设备；热网即热媒输送管道，指的是将热量从热源输送到热用户的管道系统；散热设备指的是在热用户的室内环境中，实现热量传送给室内空气的设备。供热系统的工作原理是低温的热媒在热媒制备中被加热，在热量吸收后，转变为高温的热源，即蒸汽或高温水，经由热源输送管道系统输送至热用户室内，通过热用户室内中的散热设备释放热量，进而实现室内温度的升高；在散热后，蒸汽或高温水的温度降低，转变为低温热源，低温热源通过回收管道返回热媒制备，实现循环使用，在不断的循环中，实现为热用户室内温度提供源源不断的热量，保持室内稳定的温度。

1.2供热调节的类型和特点

供热系统的温度调节模式分为个体温度调节、局部温度调节和集中温度调节三种类型。其中，个体温度调节模式指的是根据热用户的个体温度需求进行单体的温度调节控制，大多采用暖风机、换热器和散热器等供热设备实现个体温度调节处理操作，具有满足个体特定需求的优势。局部温度调节指的是对热用户热源的连接处或独立的热力站进行温度控制，相较于集中温度调节具有灵活性，局部温度调节的操作较为简单，同时能够在一定程度上满足热用户的不同的温度需求，在单一供热的供热系统，同样需要对热用户和单个热力站进行局部温度调节，局部温度调节具有必要性和独特的应用优势。集中温度调节是目前大范围应用的供热调节类型，指的是对供热源头进行统一的温度调节和控制，在温度调节管理上具有便捷性和高效性，主要针对大规模的热用户供暖调节。在供热系统的实际应用中，通常采用个体温度调节、局部温度调节和集中温度调节三种类型相结合的形式，这三种温度调节模式具有一定关联，需要灵活应用。供热公司在进行集中供暖调节的时候，需要充分考虑气候环境温度变化的影响，充分提高能源和资源的利用率，在保障热用户温度需要的同时，节约能源和资源。

2传统的供热调节节能性研究

2.1 供热调节的基本公式

在不计算供热管网热量损失的情况下，设定热水网路处于稳定运行状态，则供热系统网路的供热量与供暖用户散热设备的放热量和供暖热用户的热负荷相同，热平衡公式推导如下：

式（1）中：Q1表示外部温度的供热热负荷(J)；Q2表示在外部温度下散热器的散热量(J)；Q3表示在外部温度下供热管网的供给热量(℃)；tw表示外部温度(℃)；tn表示热用户室内温度(℃)；tg表示热用户的供水温度(℃)；th表示热用户的回水温度(℃)；G表示热用户的循环水量(kg/h)；K 表示散热器的传热系数(W/m2.K)；V表示建筑物体积(m3)；F表示散热器散热面积(m2)；c表示水的质量比热(J/kg*℃）；q表示建筑体供热热指标(W/m2)；tp·j表示散热器的热媒平均温度(℃)；-Q代表相对热负荷，是外部温度下的供暖热负荷和设计热负荷的比值。

3.2 质调节和计算公式

质调节是一种最常用的温度调节方法，可以对温度调节进行便捷性的操作，仅通过改变加热系统的工作温度便可以实现对温度的调节。质调节是指在供热系统中总体水量恒定不变的基础上对供热系统的内部水温进行调节的操作，保证供热系统内部的循环流量保持在设计流量阈值，使供热系统内水流量的工作状态稳定。另外，随着气候环境温度的变化，质调节模式可以实现供热系统内的供水温度随着温度的升高而自动降低，提高了热源的实用效益，在一定程度上减少了因调节流量而造成的热能资源浪费。供热期间室内温度计算公式和供热热用户的供水温度公式如下：

虽然质调节是现阶段普遍使用的温度调节方式，但也有一定缺点，在供热系统内部总体水流量不变的条件下，为了满足供暖温度需求，需要对供热系统内部的水温进行调节，保持水温在70℃以上，保持总体水温便需要加大电能消耗。在北方供热地区，普遍采用燃煤供热的方式，质调节对高水温的要求使得供热企业增加了燃煤量，加剧了空气污染。

3.3 量调节和计算公式

量调节的工作原理是在外部气候温度升高的时候，减少循环水量，降低水泵的传输能耗。量调节方式需要结合地区实际温度的高低判定供暖期，主要分为三个阶段：初寒期、严寒期和末寒期。在初寒期和末寒期阶段可以采用较小流量的循环泵，在严寒期需要采用大流量的循环泵。量调节方式具有减少水泵电能消耗的优势，然而，当地区外部温度升高的情况下，会造成供热系统内部总体水流量的大幅度降低，在一定程度上影响了供暖系统的调节控制，容易出现较严重的垂直失调情况。从整体来看，由于供热系统内部总体水量的频繁变动使得量调节方式的稳定性较差，在实际温度调节中操作较为困难。量调节供回水温度和相对流量的计算公式如下：

3.4 分阶段变流量的质调节和计算公式

分阶段变流量的质调节是在质调节的基础上采取的具有灵活性的温度调节模式，即在同一阶段中采用统一的水流量标准，并维持水流量的恒定，并根据外部温度变化，调整供热系统内部的供水温度，实现对温度的调控。分阶段变流量的质调节方式能够在一定程度上降低热力工况垂直失调情况的同时减少电能消耗。供回水温度调节计算公式如下：

tg代表热用户的供水温度；th代表供暖期间室内的温度；-Q代表相对热负荷，是外部温度下的供暖热负荷和设计热负荷的比值。

4结语

供热系统是维持我国冬季供暖的主要基础设施，也是保障我国国民冬季室内温度的主要途径。通过研究供热系统的供热调节模式，分析分阶段变流量质调节方式的可行性，为供热系统的热网运行调节提供参考。

参考文献

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