1、單管跨越式計量供熱系統(tǒng)調(diào)控方法的探討    摘要 本文通過對單管跨越式系統(tǒng)在定壓差、定流量的條件下進(jìn)行模擬計算，分析了兩種情況下用戶行為調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的系統(tǒng)水力失調(diào)度，討論了兩種控制方法的優(yōu)缺點；最后，結(jié)合變頻泵的應(yīng)用，討論了單管跨越式系統(tǒng)在二次網(wǎng)變水量系統(tǒng)中的運行調(diào)節(jié)方法。關(guān)鍵字 單管跨越式系統(tǒng)定壓差定流量水力失調(diào)     一、序言建筑節(jié)能是建筑業(yè)的一聲革命，是貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。而供熱采暖中的熱計量技術(shù)是工作的重要組成部分。建設(shè)部已將民用建筑有熱表計量收費列入了全國建筑節(jié)能2010年規(guī)劃的發(fā)展目標(biāo)。在

2、熱計量中，用戶能自主調(diào)節(jié)室溫并使室內(nèi)溫度保持在一定的范圍內(nèi)是實現(xiàn)采暖系統(tǒng)熱計量的基礎(chǔ)，用戶的自調(diào)節(jié)必然引起系統(tǒng)流量，壓力的變化，造成系統(tǒng)的水力失調(diào)，進(jìn)而影響其他用戶室溫的變化在。而對原有單管式系統(tǒng)進(jìn)行熱計量的改造過程中，要將單管順流式系統(tǒng)改造為單管跨越式系統(tǒng)，這種條件下加裝定流量閥，定壓差閥是十分必要的，因為根據(jù)文獻(xiàn)1如果一個具有7個立管的供暖系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)閉某根立管上所有用戶，以判斷其它立管水力工況的變化，通過類推計算，會發(fā)現(xiàn)個別立管會因此增大約50%的流量。本文中將模擬簡單系統(tǒng)，由于系統(tǒng)分別加裝定流量閥、定壓差閥，用戶調(diào)節(jié)對其他用戶產(chǎn)生的影響各不相同，所以本文結(jié)合兩個簡單的算例，在以上兩種條件

3、下分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，分析在給定的條件下，兩種方案的適用范圍以及調(diào)節(jié)產(chǎn)生影響的大小。控制的目的決定控制的方式，控制的方式?jīng)Q定控制的手段，所以對于具體的情況下系統(tǒng)應(yīng)選取定壓差還要根據(jù)實際的情況加以選擇。二、引入算例算例的介紹：本文以某一棟具有六根立管的單管跨越式六層建筑物為例，分析在某一單根跨越式立管上定壓差以及定流量，個體調(diào)節(jié)對整個立管上其他用戶的影響；以及六根立管的單管跨越式系統(tǒng)在熱力入口定流量，定壓差的條件下用戶調(diào)節(jié)對系統(tǒng)的影響。     圖1算例示意圖本算例中，進(jìn)流系數(shù)a=0.34，散熱器選用普通4柱813型散熱器2，K=2.237t0.302，各層散熱

4、器散熱量相同，根據(jù)熱指標(biāo)取60W/m2，面積20m2，設(shè)定Q1=2 Q=3 Q=4 Q=5 Q=6 Q=1200W。系統(tǒng)的供回水溫度為95/70。室內(nèi)溫度設(shè)定為18，室外計算溫度為-9，跨越管進(jìn)流系數(shù)為a=Gs/G=0.34對于單管跨越式系統(tǒng)的散熱器而言，存在以下四個公式： （1） （2） （3） （4）式中：Q1-建筑物的供暖設(shè)計熱負(fù)荷，w；Q2-在供暖室外計算溫度 下，散熱器放出的熱量，w；Q3-在供暖室外計算溫度 下，熱水網(wǎng)絡(luò)輸送給供暖熱用戶的熱量，w； -供暖室內(nèi)設(shè)計溫度，供暖室外設(shè)計溫度， -第i層散熱器的供水溫度，回水溫度，a,b-散熱器的有關(guān)試驗系數(shù)；F-散熱器的散熱面積，m2；

5、G-供暖熱用戶或散熱器的循環(huán)水量；C-熱水的質(zhì)量熱容 C=4187J/（Kg?）用戶調(diào)節(jié)造成系統(tǒng)阻力數(shù)S發(fā)生變化。阻力數(shù)、數(shù)量、壓力之間的關(guān)系為： (5) (6) (7)式中：P-立管壓差SZ-總阻力G-流量S-各層的阻力數(shù)Sr-散熱器的阻力數(shù)，Sb-表示旁通的阻力數(shù)算例1是將計算模型中的某一立管為研究對象，在此立管上分別定壓差和定流量，分析兩種情況下不同用戶調(diào)節(jié)對系統(tǒng)的影響。算例2中作為計算模型是一個由六根立管，每根立管上六層散熱器組成的一個單管跨越式系統(tǒng)，如算例2系統(tǒng)圖所示。在樓房的熱力入口分別安裝定流量裝置和定壓差裝置，考察用戶調(diào)節(jié)對其他用戶的影響。網(wǎng)路干管以及用戶的阻力數(shù)如下表所示，其

6、它條件不變。 表1 算例2基本阻力數(shù)據(jù)表    網(wǎng)絡(luò)干管                            阻力數(shù)    1.2S/36    1.2S/25   &

7、#160;1.2S/16    1.2S/9    1.2S/4    1.2S    網(wǎng)絡(luò)立管    1    2    3    4    5    6   

8、0;用戶阻力數(shù)    6S    6S    6S    6S    6S    6S    閥門阻力數(shù)    6S    4.8S    3.6S    2.

9、4S    1.2S    0    總阻力數(shù)    12S    10.8 S    9.6S    8.4S    7.2S    6S    提要 本文使用集成于CAD之上的模擬軟件DeST(D

10、esigner's Simulation Toolkit),通過狀態(tài)空間法計算房間的冷、熱負(fù)荷和熱特性,對北京地區(qū)典型的板式和塔式住宅建筑進(jìn)行了逐時模擬計算。計算中考慮建筑外表面的陰影遮擋、建筑內(nèi)部發(fā)熱量、房間與外界以及房間之間的通風(fēng)換氣。最后得出不同朝向、體形系數(shù)、外墻傳熱系數(shù)時建筑的采暖耗熱量與熱負(fù)荷指標(biāo)。通過分析這些結(jié)果，得出不同建筑參數(shù)對冬季兩個采暖指標(biāo)的影響，從而給出住宅建筑整體設(shè)計的相關(guān)指導(dǎo)性結(jié)果。對實際中可能出現(xiàn)的朝向、體形系數(shù)的建筑，本文則給出了耗熱量和熱負(fù)荷指標(biāo)的變化比例。為了達(dá)到節(jié)能要求，對于偏東西朝向或體形系數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)的建筑物，需要降低圍護(hù)傳熱系數(shù)，加強保溫性能，

11、以滿足節(jié)能住宅相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞 耗熱量指標(biāo) 熱負(fù)荷指標(biāo) 住宅建筑     一、前言目前，建筑能耗（包括建材生產(chǎn)能耗、建筑施工能耗、建筑使用能耗）占國家總能耗的第一位。我國的建筑能耗約占總能耗的25%，在一些發(fā)達(dá)國家可高達(dá)30%40%，因此建筑節(jié)能具有非同一般的意義。在建筑能耗中，使用能耗（按期50年計）約占總能耗的80%90%。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗是建筑使用能耗的重要組成部分，其占建筑能耗的比例隨建筑類型的不同而有差異，其中住宅建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗所占比例圈套。減少住宅建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗對于建筑節(jié)能具有非同一般的意義。二、計算對象描述與條件設(shè)定在Dest軟件中

12、構(gòu)造住宅建筑，磚混結(jié)構(gòu)的板式與塔式住宅（圖1），通過模擬計算得出其冬季采暖的耗熱量與熱負(fù)荷指標(biāo)。 圖1板式（左）和塔式（右）建筑平面圖及各戶編號計算中使用北京地區(qū)氣象數(shù)據(jù)，采暖期平均外溫為-1.4，低于-9時間為122小時，平均總輻射強度為384W/m2，平均散射輻射強度為114 W/m2。采暖天數(shù)由11月12日至次年3月20日，共129天。建筑內(nèi)部發(fā)熱量按照民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）定義采暖期內(nèi)住宅單位建筑面積的建筑物內(nèi)部得熱量（包括炊事、照明、家電和人體散熱）為3.8 W/m2。房間與外界的換氣次數(shù)按照建筑外窗空氣滲透性能分級及其檢測方法（GB7107）中建筑外窗空氣滲透性能

13、分級規(guī)定的級水平定義，即空氣滲透量為2.5m3(m?h)。內(nèi)部房間之間的換氣次數(shù)為0.5次。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)定義 表1    類別    板樓    塔樓    構(gòu)件名稱    導(dǎo)熱熱阻（m3K)/W?h    傳熱系數(shù)W/m2    構(gòu)件名稱    導(dǎo)熱熱阻（m3K)/W?h

14、60;   傳熱系數(shù)W/m2    外墻    37磚外墻    0.629    1.04    混凝土保溫外墻    0.647    1.02    內(nèi)墻    24磚外墻  

15、0; 0.338    1.10    混凝土隔墻    0.237    1.24    樓梯間內(nèi)墻    37磚內(nèi)墻    0.629    0.83    混凝土保溫內(nèi)墻    0.6

16、47    0.82    屋頂    加氣混凝土保溫屋面    0.607    0.54    加氣混凝土保溫屋面    0.607    0.54    樓地    混凝土保溫樓地 &

17、#160;  3.239    0.29    混凝土保溫樓地    3.239    0.29    樓板    鋼筋混凝土保溫樓板    1.895    0.32    鋼筋混凝土保溫樓板  &

18、#160; 1.895    0.32    門    雙層實體木制外門        2.3    雙層實體木制外門        2.3    窗    雙層鋁合金窗 

19、0;      3.2    雙層鋁合金窗        3.2 三、模擬計算結(jié)果及分析1不同朝向計算結(jié)果不同朝向的耗熱量與熱負(fù)荷結(jié)果匯總（W/m2） 表2    南向角度    270度    255度    240度   &#

20、160;225度    210度    195度    180度    6層板樓耗熱量    19.63    19.83    240.33    20.80    21.04    21.11&#

21、160;   21.17    16層板樓耗熱量    18.67    18.80    19.16    19.45    19.52    19.45    19.45    6層板樓熱負(fù)荷    37.71    38.54    42.28    45.02