1、供水溫度分棟調節供熱室內系統參數的研究哈爾濱工業大學趙華劉立旺摘 要：根據建筑自身的用熱規律對建筑物供暖系統入口處參數的調節稱為分棟調節。為了保證各用戶 室內溫度的恒定，綜合考慮用戶的可調性來確定合理的供熱參數，即供水溫度和供回水溫差。本文以 三層建筑為算例，針對大部分既有建筑的單管順流式系統的調節進行研究，主要關注的目標是房間的 垂直失調，即上下層房間的冷熱不均及偏離室內設計溫度的情況。用MATLAB軟件編寫程序，得出合理的供熱參數。關鍵詞：分棟可調供熱參數垂直失調房間溫度偏差1 概述上個世紀末，隨著市場經濟的發展、人們對于舒適度要求的提高和世界能源價格的沖擊等眾多因 素影響，人們才逐漸的認

2、識到我們現有的集中供熱技術存在嚴重的問題，尤其是能源的嚴重浪費。與 發達國家相比，我國城鎮建筑單位面積供暖能耗是同緯度國家的 23倍1。供暖能耗偏高的主要原因為 ：1建筑保溫不良。2供熱系統集中調節的參數不適合個體建筑，部分建筑供水溫度過高低），冷熱不均，部分過熱，導致熱量損失。3供熱系統集中調節的溫差大，室內單管系統失調。室內系統采用大流量、小溫差會有所改善。4集中供熱系統總的供熱參數不能隨氣候變化及時調整。5部分鍋爐房效率太低，部分外網保溫不當，造成熱損失。因此降低我國建筑供暖能耗的關鍵，就是改善建筑圍護結構的保溫以降低建筑物供暖耗熱量2;善集中供熱系統的調節，以避免各種局部過熱造成的熱損

3、失。分棟調節建筑物的供水溫度，改善集中供熱調節，將熱源調節改變為多級調節，對合理輸配熱 能、避免局部過熱造成的損失、滿足用戶的舒適性要求是必要的。目前我國大量應用的單管系統出現局部過熱現象有如下原因3:供水溫度過高、部分房間散熱器面積過大、某根立管或某棟建筑溫差過大。為了解決由于系統設計不當和調節不當導致局部過熱造成 的熱損失問題，提出在樓的熱入口采用換熱或混水。在樓內實行“大流量、小溫差、低水溫”的供熱 方式，使每棟樓可在不同的供熱參數下運行，以有效減少由于散熱器面積不匹配、建筑內局部熱源、 系統流量不均等原因造成的失調現象，提高集中供熱系統的熱效率。2分棟調節下供熱參數對室內溫度的影響2.

4、1最小回水溫度的確定以M-132型散熱器為例，通過文獻4，傳熱系數表達式如下所示：根據能量守恒定律(1-1與式(1-2相等，則聯立以上兩式得:(1-4散熱器散熱量實際即為散熱器入口熱媒溫度和流過散熱器流量 也的函數。根據式(1-4分別編程繪出散熱器散熱量與熱媒的流量和入口供水溫度的關系曲線如圖1所示。Wq重熱散300025002000 )15001000050100150200250300流量 G( kg/h)tg=95 Ctg=80 Ctg=65 Ctg=40 C5000圖1流量對散熱量的影響從散熱器工況圖中可以看出，散熱量對供水的溫度的變化總是敏感的，隨著流量的增大而逐漸減 少。供水溫度高

5、時散熱器的調節性能好。隨著溫度的降低，調節曲線越來越平緩，說明調節性能變 差。換言之，從調節的特性角度講，通過散熱器的流量越小，調節性越好，當通過散熱器的流量大于 設計流量的20%以后，不同供水溫度的散熱器的調節曲線趨于平行，變化率基本相同。但不利的一面 是：隨著流量的減小，散熱量相應減小，為滿足房間熱負荷，流量減小必然加大散熱面積，從而使散 熱器的使用的經濟性變差。從水力穩定性和熱力失調度的角度講，由于散熱量與流量的關系表現為一 簇上拋的曲線，而散熱量與供水溫度卻始終保持較好的線性相關性，因此，通過散熱器的流量在一定范圍內變化對散熱量的影響較供水溫度的影響小。表1供水溫度為95 C時參數表d

6、Q/dG4.863.572.732.161.931.751.58G100120140160170180190Q2525260726702720274027582774th73.2976.3278.6080.3881.1481.8382.45 t21.7118.6816.4014.6213.8613.1712.55由上表可以看出，隨著散熱器流量的增加，回水溫度逐漸升高，供、回水溫差逐漸減小，散熱量相對于流量的比值 dQ/dG越來越小，也就是說散熱量對流量變化的敏感度變小，此時采用流量來調解溫度的可控性較差。用戶個體調解的手段就是通過溫控閥來改變流量，從而調節室溫。采用“大流量、小溫差、低水溫”的

7、運行方式時，流量要受到一定的限制。若定義dQ/dG2時為“調節失效”，則在供水溫度為95C時，最高回水溫度為 80.7 C,最小供、回水溫差為14.3 C。同理可以得到在不同的供水溫度下的最高回水溫度，和最小供、回水溫差：表2不同供水溫度下的最高回水溫度和溫差tg9590858075706560th.max80.776.371.967.4062.958.553.9549.7 tmin14.313.713.112.6012.111.511.0510.3tg55504540353025th.max45.341.136.732.728.624.621 tmin9.78.98.34.16.45.44以

8、一個普通的三層建筑為例，采暖形式為上供下回單管順流式系統圖2上供下回單管順流式系統假設三層建筑各層熱負荷相等，均為可，即 J，以哈爾濱地區為例，由于哈爾濱地區供暖期較長，室外計算溫度與開始供暖溫度的差值較大，故相比之下更容易體現內在規律。按照現行標準，設計時室外計算溫度為目=-26 C,室內設計溫度為 目=18C。總供回水溫度 目為95C ,不同回水溫度 (16（17式（1-5、（1-6、（1-7中，!、（i=1、2、3為未知數，但對于某一室外溫度來說，這是一個已知數。因此上述方程中的未知量遞推求解，即可以解出0、弓（i=1、2、3。計算結果分別繪制在圖3 （a、3 （b、3 （c中，分別為不

9、同回水溫度取80.7 C、80C、75 C、70C時的室內溫度情況。C度溫內室18.4018.35 -18.3018.25) 18.20 -18.1518.1018.0518.0017.95-30-25-20-15-10-50室外溫度(C)a） 一層18.03518.03018.025.tg=95 C,th=80.7 C).c18.02018.01518.01018.00518.000 -17.995-30”tg=95 C ,th=80 C一一 tg=95 C ,th=75 C .一 tg=95 C ,th=70 C-25-20-15-10室外溫度C)-50b )二層18.0218.0017.

10、98 -17.96 -17.94 -17.92 -)17.90 -17.88 -17.8617.84 -17.8217.8017.7817.7617.74 -17.7217.70c度溫內室tg=95 C (th=80.7 C) tg=95 C (th=80 C)tg=95 C (th=75 C) tg=95 C (th=70 C)*-30-25-20-15-10室外溫度(C)-5 、圖3 (b、圖3(0可以看出，下層用戶和標準層用戶的室內溫度隨室外溫度的升高而升高，而上層用戶的室內溫度隨室外溫度的升高而降低。標準層和底層用戶比起來，室內溫度偏 差較小，當回水溫度低的時候室內溫度偏差最大。17.

11、7018.4018.3518.3018.2518.2018.1518.1018.0518.0017.9517.9017.8517.8017.75tg=95 C,th=80.7 C 一一tg=95 C ,th=80 C tg=95 C ,th=75 Ctg=95 C ,th=70 C-30-25-20-15-10-505室外溫度（C）圖4不同回水溫度條件下室內溫度隨室外溫度變化曲線從圖4可以看出，相同供水溫度不同回水溫度情況下，回水溫度越低即供回水溫差越大，室內溫度 偏差最大，也就是垂直失調越嚴重，因此為了避免垂直失調，每棟樓的入口處應盡量采用大流量、小 溫差、低水溫的運行方式。對于傳統垂直單管

12、順流式室內系統的來說，其調節是通過控制散熱器的進流量來實現的，通過對 散熱器熱特性和調節特性的分析可知，散熱器在大流量小溫差時的調節特性是很差的。因此，對于單 管系統，旁通管必須保證一定大小的過流量，保持散熱器有較大的進出口溫差；但另一方面，散熱器 進出口溫差也不能太大，因為加大進出口溫差是靠減少散熱器的進流量來實現的，過小的散熱器進流 量又會引起散熱器的散熱量的明顯減少，使室溫達不到設計要求，對一定散熱器而言，隨進出口溫差 的增大，其可調性逐漸增強。與此同時，既可保證散熱器的調節性，又不引起散熱量明顯減少的散熱 器進出口溫差大小應為 1015 C 5。因此最佳的分棟調節的供熱參數的范圍如下表

13、：tg9590858075706560th.max80.776.371.967.4062.958.553.9549.7th.min8075706560555045tg55504540353025th.max45.341.136.732.728.624.621th.min403530252015103結論本文針對目前集中供熱計量收費改革面臨的困難，提出分樓計量、樓內按面積分攤的方案，并針對目前集中供熱由于各種失調造成的局部過熱導致的熱損失進行了分析，給出了分棟調節時供暖參數的最佳范圍，并認為在樓內實行大流量、小溫差低溫供熱，在樓外管網實行小流量、大溫差。在目前的技術經濟和管理條件下，這可能是解決我國集中供熱系統能源利用率低下的一種有效的和可行的方式。參考文獻(1譚月，高宗仁供暖分戶計量的現狀及節能性分析青島建筑工程學院學報.2004, 25(3:52-55(2李兆堅，江億，燕達.住宅間歇供暖模擬分析J .暖通空調，2004，34 (