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供熱系統(tǒng)運行調節(jié)公式的建立及應用分析

唐山市熱力總公司 陳 震 于 洋

【摘 要】分析了調節(jié)公式的推導過程，分析了一般情況下調節(jié)公式成立的條件，進一步指出了隨著供熱系統(tǒng)運行年限的增加調節(jié)公式會較設計條件的標準工況有所變化，有必要進行一定的修正。推導出了相應的調節(jié)公式并提出了對實際供熱運行具有指導意義調節(jié)方式，通過實際的運行進一步證明了調節(jié)公式修正的正確性，對實際供熱運行提高供熱質量具有一定的指導作用。
【關鍵詞】供熱 調節(jié) 應用 分析

一、概述
目前情況下，我國低溫水供熱系統(tǒng)設計供回水溫度通常采用95/70℃，集中運行調節(jié)的水溫調節(jié)曲線也是以設計條件為依據(jù)進行繪制的。但由于建筑物的實際耗熱指標和散熱器安裝面積、實際循環(huán)流量的差異，以及由于系統(tǒng)運行一段時間后供熱面積的變化、散熱器結垢等，使得以設計條件為依據(jù)進行繪制的水溫調節(jié)曲線不能達到有效控制的要求，需要對原供熱水溫調節(jié)曲線進行修正，得到實際運行條件下的水溫調節(jié)曲線并以此進行運行調節(jié)，從而達到有效控制的目的。
二、基本思路
調節(jié)公式是建立在假定系統(tǒng)運行與設計相符，同時設計條件下運行系統(tǒng)恰好滿足室內溫度的設計要求。而實際運行中由于供熱面積的變化、散熱器的老化結垢以及管網(wǎng)的變化等使得這些假定已不在成立，需要對原有的調節(jié)公式進行修正才能適應實際運行的要求，通過分析運行調節(jié)公式推導過程進一步找到實際調節(jié)公式的推導方法，按以下步驟進行。
（1）對管網(wǎng)進行平衡調節(jié)，保證失調度控制在一定范圍之內。
（2）實際運行中，獲得一組運行參數(shù)替代設計參數(shù)。
（3）在以上的基礎上得到實際工況下的運行調節(jié)公式。
三、公式引用及推導
對采用散熱器供暖的房間，在設計條件下，有如下的熱平衡方程成立：
Q1′＝q′V（tn′－tw′）
  Q2′=aF（■-tn′）1+b
  Q3′＝G′c（tg′－th′）
  Q1′＝Q2′＝Q3′
  Q1′——建筑物的供暖設計熱負荷，W；
Q2′——在供暖室外計算溫度tw′下，散熱器放出的熱量，W；
q′——建筑物的體積采暖熱指標，W/m3·℃
V——建筑物的外部體積，m3；
tw′——供暖室外計算溫度，℃；
tn′——供暖室內計算溫度，℃；
tg′——用戶的供水溫度，℃； 
th′——熱用戶的回水溫度，℃；
G′——理論流量，kg/h;
  *公式中帶“′”表示設計工況下的值。
當運行條件發(fā)生變化后，以上熱平衡方程已不能成立，此時會有新的平衡方程成立。
Q1t＝qtVt（tnt－twt）
  Q2t=atFt（■-tnt）■
  Q3t＝Gtct（tgt－tht）
  Q1t＝Q2t＝Q3t
其中的數(shù)據(jù)為系統(tǒng)達到熱平衡時的一組實際參數(shù)值。
在供熱系統(tǒng)實際運行調節(jié)時在某一室外溫度tw下室內溫度達到tn時有如下熱平衡方程成立。
Q1＝qV（tn－tw）
  Q2=atFt（■-tn）■
  Q3＝Gtct（tg－th）
  Q1＝Q2＝Q3
此時可得到調節(jié)公式
tg=tn+0.5（tgt+tht－2tnt）（■）■
+0.5（tgt-tht）■
th=tn+0.5（tgt+tht－2tnt）（■）■
-0.5（tgt-tht）■
為進一步減小調節(jié)公式的誤差，取一段時間的tg，th，tw，tn數(shù)據(jù)，其中tn為具有代表性的多個采暖房間的的加權平均后得到的某一時刻的室內溫度。進一步計算出tg，th，tw，tn的平均值替代上面公式的運行參數(shù)得到調節(jié)公式如下。
tg=tn+0.5（tg+th－2tn）（■）■
+0.5（tg-th）■
th=tn+0.5（tg+th－2tn）（■）■
-0.5（tg-th）■
公式中常數(shù)bt為未知數(shù)，可按下面方法求出。
引入一組實際供熱參數(shù)得到如下方程
tgs=tns+0.5（tg+th－2tn）（■）■
+0.5（tg-th）■
ths=tns+0.5（tg+th－2tn）（■）■
-0.5（tg-th）■
求出bt
  得到相應的水溫調節(jié)曲線
tg=tn+0.5（tg+th－2tn）（■）■
+0.5（tg-th）■
按上面的調節(jié)公式調節(jié)供水溫度是與實際運行工況相符的，能夠保證室內溫度達到控制的要求。
四、計算實例
以唐山市熱力總公司翔云西里熱力站運行情況為例進行調節(jié)公式的推導，對實際運行的供熱系統(tǒng)進行實測得到下表的數(shù)據(jù)。
①測量一段時間的值，其中為某一時間的多個房間室內溫度的加權平均值，可代表整個供熱系統(tǒng)的供暖室內溫度。在此基礎上計算出tg，th，tn，tw。
得到計算結果tg=59.3，th＝49.8，tn＝-1.37，tw＝16.4
①求bt
將計算結果代入調節(jié)公式得到以下公式
tg=tn+38.15（■）■+4.75■
th=tn+38.15（■）■－4.75■
  將一組數(shù)據(jù)tgs＝58.389，ths＝49.189，
tws＝-0.889，tns＝16.422，代入上面的方程得到bt＝0.219
③將bt＝0.219代入上面方程最后得到調節(jié)公式如下
tg=tn+38.15（■）0.82+4.75■
tg=tn+38.15（■）0.82－4.75■
五、實際應用的效果
按新的調節(jié)公式tg=tn+38.15（■）0.82+4.75■運行調節(jié)，對選取的典型房間進行室溫的測量，將原控制方式的室溫與現(xiàn)控制方式的室溫進行對比結果見下表。
通過以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，按新的調節(jié)公式進行運行調節(jié)達到了控制室溫在預想范圍以內的目的，其結果進一步驗證了調節(jié)公式修正的必要性以及修正后得到的調節(jié)公式的正確性。
六、結論
（1）隨著供熱系統(tǒng)運行工況的變化，由于運行的實際條件與設計條件的差異     調節(jié)公式要發(fā)生變化以適應實際運行工況的變化要求。
（2）當按原調節(jié)公式運行調節(jié)室溫偏低時供水控制水溫應提高才能達到控制室溫的要求，提高的幅度根據(jù)計算的結果可以獲得。
（3）調節(jié)公式建立不是預先設定的，最佳時間為管網(wǎng)進行了精確有效的調節(jié)達到平衡之后，并且要隨著水力工況的變化而有所改變。
（4）根據(jù)實際運行工況直接建立與之相適應的調節(jié)公式，最終得到的調節(jié)公式既對設計階段的一些參數(shù)進行了必要的修正，也對運行一段時間后造成的和初期的運行條件的變化進行了修正，可直接應用于實際運行。