计量供热系统热力入口控制技术研究

平博·PINNACLE中国热能清洁能源：在我国的供热行业里, 按面积收费改为计量收费为发展趋势。实行计量收费是以室内供暖系统可以把户室进行划分再分别进行控制为基础, 这就必须改造传统室内上供下回的单管顺流式供热方式。

利用单管顺流方式供热存有一个跨越式的系统, 跨越式系统是在顺流式系统的散热器前供水水管与回水水管间增加跨越管, 散热器上装设恒温阀, 利用热分配表计热用量。每组散热器安装恒温阀以后, 因为恒温阀技术性能与用户行为条件, 流经散热器流量会不断发生变化, 要解决该问题, 必须在每栋楼热力入口位置增加压差控制阀或流量控制阀, 控制装置的选择要结合户内系统流量变化特征来进行。

计算机模拟及模拟数学模型

由于进入室内进行测量及调节工作相当的困难, 因此, 可以通过编写跨越式系统模拟软件, 利用模拟软件来模拟不同工况。首先, 要先确定计算模拟参数, 为让模拟结果更接近于实际供暖工程, 要合理确定计算机模拟模型参数。室内温度为18摄氏度, 供水温度为85摄氏度, 回水温度则为60摄氏度左右, 散热器进流系数为30%, 又因散热器与旁通管的闭合环路自然循环压头较小, 几乎达不到散热器支路压力降的2%, 所以, 将其忽略不计。为方便分析, 用户调节状态只有关和开两种。供热系统热力入口里含有串联管路和并联管路, 并联管路总的阻力数的二次方根倒数可以用并联管路阻力数二次方根倒数和来表示, 串联管路总阻力数可以运用各串联管路阻力数和来表示。由于用户的自调节导致系统水力特征发生变化, 就需要运用管道特性方程来进行计算。

计算机的模拟分析

单管跨越式系统可分为异程式系统和同程式两种系统, 为证实计算机模拟切实可行, 建立了同程式系统模拟实验台, 通过比较计算机模拟结果和实验结果, 就能够考虑计算机模拟可行性。实验过程中运用压力表和水银压差计测量压差, 运用浮子流量计测量立管和散热器的流量。进行测试之前先利用重量法矫正浮子流量计, 实际测试时利用调整控制阀的开度使系统阻力发生连续不断的改变, 来模拟供暖用户的自调节, 由于供暖系统总流量非常的大, 所以, 测量立管阻力元件的两端压差变化就需运用U型管式水银压差计, 分析系统总流量的真实变化情况。利用实验模拟同计算机模拟系统在相同的工况下测试结果比照。通过对比计算机系统和实验模拟系统在相同调节工况的测试结果可以得出, 计算机模拟得出的结果与实验的结果近乎相同, 证明计算机模拟是切实可行的。为分析取暖用户调节热力特性和水力特性, 制定跨越式系统软件, 并采取热力入口定压差、定流量和单根立管定流量控制方式, 再进行各种控制方式的比较。

不同控制方式比较

先比较热力入口的定流量控制和定压差控制, 实际比较结果发现, 首先, 通过取暖调节用户数量和相对立管的流量统计, 可以体现用户调节致使立管流量发生的变化;其次, 通过热力入口的定压差控制可以清晰的得出用户调节致使立管流量变化很小, 即便立管全都关闭, 立管流量变化最大也会低于原有流量五分之一;最后, 运用的是热力入口定流量控制。通过观察实际测量结果, 可以得出控制热力入口定流量情况下, 其它立管用户调节给未调节立管流量带来的变化很大, 这种模拟结果现象最大变化是五分之一。然而实际情况, 取暖用户不会全部进行调节, 散热器也不能都处于关闭状态, 因此, 流量变化应该更小, 站在工程角度方面分析, 可以将未调节立管流量视为不变。因为用户调节不会给其它立管带来较大影响, 全面考虑经济因素, 最好不在每根立管上装设流量控制阀。分析结果同时显示, 热力入口的定压差和定流量控制方式效果相同, 在系统处于定流量的前提下, 其它立管用户调节给未调节立管的流量具有较大影响。如果其它立管用户都将散热器关掉, 对最远处立管流量具有影响, 可以依次考察系统里含有8根立管、6根立管及4根立管。每根立管均有6个用户, 计算结果如表1所示。

可以明显的看出伴随系统规模增加, 用户调节给最远端立管流量产生的影响越明显, 但最大流量的改变仍不会超出原流量的23%。在实际生活当中, 用户必然不会将所有的立管都进行调节, 也不可能关掉散热器, 所以, 实际流量的变化会低于23%, 在工程的角度来分析, 用户调节给其它立管的影响是可以忽略不计。

(1) 对热力入口定流量控制的单管跨越式系统,流量的最大变化范围为0～23%,考虑到实际情况,温控阀不能全部关死及全部用户调节的可能性较小,实际系统的流量变化更小,一定比例用户调节(如30%的用户调节)将造成系统的流量变化在7%以内。所以,从工程角度考虑完全可以认为单管跨越式系统为准定流量系统。

(2) 对双管系统,由于该系统为变流量系统,如在热力入口装设自力式流量控制阀,将使被控对象内部的各支路间出现较大的调节干扰,而装设自力式压差控制阀,既可吸收网路的压力波动,又可以使被控对象内部各支路间的调节干扰减弱,因而应在热力入口安装自力式压差控制阀,不可装设自力式流量控制阀。

(3) 对于单管跨越式系统,由于该系统为准定流量系统,热力入口安装自力式流量控制阀和自力式压差控制阀,具有基本相同的效果。应从实际情况出发,考虑二级管网的综合情况以确定更为合理的控制方式。

由于我国供热系统主要是采用集中供热方式, 所以, 有必要在我国发展计量供热技术。计量供热技术能够实现室温可控, 热量计量能够给采暖收费提供可靠依据, 让用户清楚的制度自己用热量, 进而结合自身实际情况, 合理科学的控制室内温度, 在避免室内温度过热过程中, 还有效降低采暖费。