集中供熱二次網(wǎng)節(jié)能控制方法研究

張倩

摘 要：我國的供熱系統(tǒng)已經(jīng)被完善，越來越多的城市之中的人可以享受到極為優(yōu)質(zhì)的供熱體驗，大部分城市的供熱方法都是集中供熱，雖然集中供熱可以確保供熱工作的穩(wěn)定性，但是熱網(wǎng)的組織性使被改變，大量的熱能被消耗，控制方法的不合理之處影響了集中供熱的效果，在其二次網(wǎng)系統(tǒng)之中，可以通過應(yīng)用節(jié)能控制技術(shù)來優(yōu)化供熱模式，提升總體供熱效率，而二次網(wǎng)的供熱流程比較復(fù)雜，節(jié)能控制工作實施難度偏高，本文根據(jù)對集中供熱工作的了解，對控制二次網(wǎng)的可靠節(jié)能方法進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：集中供熱；二次網(wǎng)；節(jié)能控制方法；節(jié)能型供熱

在當(dāng)前的城市基礎(chǔ)裝置建設(shè)工作之中，供熱系統(tǒng)始終處于關(guān)鍵地位，尤其是北方城市之中的供熱系統(tǒng)，如果供熱工作沒有被充分完善，北方居民就會在冬季遭受嚴(yán)寒帶來的極大痛苦，在開展供熱工作時，大部分地區(qū)都會直接采用集中供熱的基本模式，而供熱工作帶來的能量消耗問題已經(jīng)被基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)者重視起來，通過優(yōu)化供熱網(wǎng)來達(dá)到節(jié)省能量的工作目的。而二次網(wǎng)受到的影響也相對較多，如果沒有將其與相關(guān)系統(tǒng)之間的聯(lián)系工作做好，節(jié)能目的也就無法達(dá)到，本文對針對這一供熱關(guān)鍵部位的節(jié)能控制方法展開探討。

1 集中供熱工作中可用的節(jié)能方法

1.1 通過連接系統(tǒng)來達(dá)到節(jié)能供熱的目的

在集中供熱體系之中，直連連接各個系統(tǒng)是比較常見的情況，當(dāng)熱蒸汽、熱水從熱源位置流出之后，可以在一次管網(wǎng)之中繼續(xù)流通，直至留給供熱客戶，流過管網(wǎng)的末端之后，一部分熱量會損失，再經(jīng)由二次網(wǎng)系統(tǒng)之中的回水管到能夠流回到熱源位置，以此實現(xiàn)循環(huán)供熱。

在供熱事業(yè)發(fā)展的初期階段，直接連接由于結(jié)構(gòu)簡單花費也不多所以應(yīng)用比較廣泛。但是也存在著補水率相對較大的缺點，因此長時間的使用直接連接會導(dǎo)致供熱系統(tǒng)的供熱能力不足，并且影響其經(jīng)濟(jì)性能。所以直接連接的應(yīng)用范圍變小，目前僅限于使用在小型的低溫?zé)崴嵯到y(tǒng)中。

壓力控制法。把間接連接管網(wǎng)的換熱站當(dāng)作熱源，間接連接管網(wǎng)的每個二次網(wǎng)都相當(dāng)于一個獨立的直接連接管網(wǎng)。與直接連接管網(wǎng)相同的是二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)過程中對控制點位置及設(shè)定值大小的選擇，不同的是對二次網(wǎng)供水溫度的控制。

1.2 通過優(yōu)化管網(wǎng)的基本模式來達(dá)到節(jié)能供熱的目的

從管網(wǎng)的角度也可以實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化的工作目的，將直接連接的方法應(yīng)用到管網(wǎng)系統(tǒng)之中。優(yōu)選壓差控制點，在用戶的最遠(yuǎn)位置設(shè)置壓差控制點，利用位置優(yōu)勢來達(dá)到節(jié)能目的，但是要考慮到不同的供暖用戶的資用壓頭之間存在的差異。還可以通過調(diào)節(jié)熱原的總體流量，通過控制熱源流量來對供水壓差工作施加影響，在調(diào)節(jié)循環(huán)泵的流量時，可以應(yīng)用變頻設(shè)備。在能量調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)之中，要控制好供水壓力，使其保持不變，逐漸減緩轉(zhuǎn)速，還需要控制壓力控制點的設(shè)定值與設(shè)定值。

1.3 充分利用水泵裝置

供熱系統(tǒng)的換熱站中的能量消耗問題比較嚴(yán)重，在日常的換熱站運行環(huán)節(jié)之中，電能消耗、熱能消耗以及系統(tǒng)泄漏問題均是待解決的能耗控制問題。換熱站是二次網(wǎng)應(yīng)用的的主要熱源，換熱器裝置會給補水泵以及循環(huán)水泵裝置提供動力支持，節(jié)流是相對比較傳統(tǒng)的節(jié)能控制系統(tǒng)的方法，在一些使用時間比較長的供熱管道系統(tǒng)以及泵站之中經(jīng)常會遇到，但是隨著二次網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，能耗控制效果也別削弱，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也變得更差，還新增了電量浪費的問題。基于集中供熱系統(tǒng)的供熱特點，離心泵作為核心機械和設(shè)備，其熱媒補充以及熱水傳遞工作都存留了可優(yōu)化的空間。

2 二次網(wǎng)內(nèi)部可以采用的節(jié)能控制方法

為了達(dá)到供熱節(jié)能的效果，本文采用二次網(wǎng)供、回水溫度控制方案；通過調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的電動調(diào)節(jié)閥進(jìn)而對二次網(wǎng)供水溫度進(jìn)行控制。通過調(diào)節(jié)二次網(wǎng)循環(huán)水泵變頻頻率進(jìn)而對二次網(wǎng)回水溫度進(jìn)行控制。兩個通道之間有一定的耦合作用，二次網(wǎng)供、回水溫度之間的耦合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

在保證用戶舒適度的前提下，如果室外溫度改變，那么對一次網(wǎng)流量進(jìn)行調(diào)整，隨著一次網(wǎng)流量的改變二次網(wǎng)供水溫度必然在其影響下發(fā)生變化，分析二者之間的關(guān)系對于更好的控制二次網(wǎng)供水溫度是非常重要的，按照熱平衡方程可知，對于換熱器而言，流入的凈熱量等于一次網(wǎng)流入的熱量減去二次網(wǎng)流出的熱量。

集中供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)供、回水溫度控制方案應(yīng)將以下因素考慮在內(nèi)：由于供水溫度控制與回水溫度控制之間有強耦合關(guān)系，因此要對其進(jìn)行解耦確定解耦控制方案供水溫度的穩(wěn)定通過控制一次網(wǎng)電動閥的開度來保證，回水溫度的穩(wěn)定通過控制變頻水泵進(jìn)而調(diào)節(jié)二次網(wǎng)流量來保證由于供熱系統(tǒng)具有時變性、非線性、滯后性等特性，應(yīng)采用先進(jìn)控制方法進(jìn)行控制。

目前傳統(tǒng)的控制方法都是設(shè)計解耦補償器來抵消耦合對象產(chǎn)生的不利影響，最后使系統(tǒng)輸出變成單回路控制，也就是先進(jìn)行解耦，解耦后在分別進(jìn)行控制。不同的是，本文設(shè)計的解耦控制器是將解耦補償器和控制器綜合在一個控制器中，同時實現(xiàn)解耦和控制。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2 如所示。

目前解耦方法有很多，主要包括對角陣解耦、前饋補償解耦、反饋解耦等。設(shè)計一個解耦控制系統(tǒng)實際上就是設(shè)計一個控制器對控制回路與控制變量間的耦合作用進(jìn)行解除，當(dāng)控制器與控制變量實現(xiàn)一對一的控制就達(dá)到了完全解耦。

由于二次網(wǎng)供、回水溫度之間存在非線性強耦合作用，給供熱調(diào)節(jié)帶來很大困難，因此實現(xiàn)其供熱通道的解耦對于集中供熱系統(tǒng)的高效運行以及節(jié)能控制至關(guān)重要。

3 結(jié)束語

集中供熱系統(tǒng)給其所在的現(xiàn)代化城市帶來能源浪費問題已經(jīng)逐漸嚴(yán)重化，如果不及時采取可靠的節(jié)能控制方法，調(diào)整供熱系統(tǒng)的其他部分與二次網(wǎng)之間的關(guān)系，其造成的能源浪費問題將直接給現(xiàn)代城市帶來不良影響，本文對回水溫度這種影響因素也進(jìn)行了考慮，確保節(jié)能控制系統(tǒng)模型的總體合理性，還對已有節(jié)能控制系統(tǒng)中存在的設(shè)計缺陷進(jìn)行了分析，以此來確保控制體系的全面性，從本文的分析之中可以了解到，控制系統(tǒng)擁有的自適應(yīng)能力與對回水溫度的控制效果極為重要，開設(shè)供暖系統(tǒng)的節(jié)能控制時要確保這部分內(nèi)容的優(yōu)化程度。

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