新建住宅计量供热系统及其供热调节

时间:2020-08-29 13:52:07 工程力学毕业论文 我要投稿

新建住宅计量供热系统及其供热调节

提要 本文针对新建住宅计量供热设计中的"新双管"系统,通过水力,其主要特点。提出与之匹配的室外供热系统的调节控制策略,确保在运行中有稳定的水力工况。
  
关键词 计量供热 双管系统室外 供热系统 供热调节 

  计量供热按热量计量是建筑节能的1项基本措施,是我国集中供热趋势。建设部提出,在城市供热住宅中推行分室控温,分户计量。
  天津市在计量供热设计方面积极探索,经过各有关部门多年实验和实践,积累了不少经验。编制了《集中供热住宅计量供热设计规程》,计量供热技术成果,规范住宅供热系统设计。在规程中,提出新建集中供热住宅,应按照按户分环,分室控温的计量供热方式进行设计。采用户用热量表计量方式时,应采用热表到户,1户1表形式。在多层或高层住宅内,采用下分式双管系统,设共用供回水立管,连接各层户内系统。为了传统的双管垂直制式系统加以区别,本文将这种系统称为"新双管"系统。在供热设计实践中,这1系统已经逐步被采用。本文通过对"新双管"系统主要特点的分析,探讨与之匹配的室外供热系统的调节控制策略,以期在工程实践中使这1系统更加完善。
  
  1、"新双管"系统分析
              
                     图1 "新双管"系统

  1.建筑物内系统(图1)
  建筑物内供暖系统为下分式双管系统,系统的不平衡率K
                          (1)
  式中:ΔP1--首层环路的资用压头 Pa
     ΔP2--顶层环路的资用压头 Pa
            (2)
  式中:ΔP1h--首层环路中户内系统的资用压头 Pa
     ΔP2h--顶层环路中户内系统的资用压头 Pa
     ΔPy--主立管沿程阻力 Pa
     ΔPg--主立管局部阻力 Pa
     H--顶层散热器与首层散热器之间的高差 m
     h--重力水头 Pa/m
  取ΔPg =0.5ΔPy,且在85℃/60℃工况下,每米垂直供回水管产生的附加压头为143Pa。
                    (3)
  将(3)代入(1),           (4)
  1般来说,"新双管"系统各层户内系统形式1致,资用压头基本相同。在正常运行之前,对户内系统进行预调节,使 这时,
                              (5)
  当主立管的阻力能够抵消由于温差和高差产生的重力水头时,K趋于0,最利于平衡。
  这时,1.5ΔPy =143H,又ΔPy =2HΔPj(ΔPj为主立管上的平均沿程比摩阻)
          
  "新双管"系统中,由于户内管道系统的阻力远大于传统中的仅接1组散热器的阻力值。由(4)式知,ΔP1比较大,有利于系统平衡。
  由以上分析可知,此系统具有良好的稳定性。在设计中认真进行水力计算,调整管径克服重力水头,可彻底解决水力失调。避免了传统双管"上热下冷"这种逐层温降的不均匀性。

  2.户内系统(图1)
  户内供暖系统宜采用双管系统。在双管系统中,散热器进出口温差大,流量对散热器的影响大,容易通过温控阀制散热器的散热量,便于调节。而且,这种系统是个变流量系统,可以根据热用户的要求进行量调节。
  温控阀除了调节室温,恒定室温外,还可以通过改变阀门的流量大小平衡系统,解决水力失调问题。在双管系统中选有高阻值的可预调节自力式温控阀,其调节性较好,能实现室温自动调节。并且系统正常运行之前,可对温控阀进行预调节,提高系统稳定性。正是由于增加了温控阀,热能表等高阻值设备,户内系统水平并联的各组散热器才能保持平衡,新双管系统才能更好运行。

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2、运行调节
  
  实施分户热计量后,"新双管"供热系统的调节性能大大增强,用户根据自己的需求调节温控阀,通过改变散热器的流量大小来调节从热量,从而控制室内温度。由于温控阀的主动调节,使热网水力工况变化很大,室外供热系统要有完善的调节控制措施和高水平的运行管理,才能适应整个系统变流量运行的需要。
  我国传统常规的室外供热系统多采用集中式热力站,供热管网分为1级管网和2级管网。供热系统运行时应是质调节和量调节相结合,根据供热负荷发生变化(如室外气温变化)采用质调节,再根据热用户末端负荷变化采用量调节。供热管网系统的稳定运行是保障供热计量的前提,为避免整个供热系统的水力失调,要采取各种严格的措施。

  1.建筑物热力入口(图2)
           
                     图2 建筑物热力入口

  对于"新双管"系统,由于温控阀的主动调节,室内系统压力和流量随时变化。如某1用户的温控阀关小,相对应的管路流量减少,造成总流量减少,干管上压力损失也相应减少。这样,外网给这个用户所提供的资用压头将增加。在热力入口设自力式差压控制阀,可以根据压差的变化自动调节,使外网提供的用户资用压头基本保持不变,保证系统在调节运行中有平衡的水力工况。双管系统散热器间为并联状态,在定压差控制时,任意调节,流量都可以满足用户需要。

  2.2次网的调节(图3)
  由于温控阀的主动调节,2次网是个变流量系统,2次网循环泵应采用变频调速控制,及时调整水泵的转速,适应室内系统的流量调节,以达到节能目的。
            
                      图3 外网压力控制示意
  
  为了保证热量充分供应,要求在任何时候用户都有足够的资用压头,可以采用供回水定压差控制。把供热网某用户的供回水压差作为压差控制点。当各个用户所要求的次用压头相同时,压差控制点选在最远用户处:当各个用户所要求的资用压头不同时,压差控制点选在要求资用压头最大的用户处,其压差设定值为所要求的最大资用压头。在运行中保证该用户的供回水压差不变。比如说,由于热用户的调节导致流量减少,压差控制点的压差升高,降低循环泵的转速,恢复其压差设定值。
  
  3.1次网的调节(图3)
  由热源至热力站的1级管网,宜采用分阶段改变流量的质调节方式。根据采暖期室外温度的.变化,可将采暖期分为不同阶段。在不同阶段调整锅炉运行台数和后来水泵运行台数,分阶段改变1级管网循环流量。同时根据室外温度的变化,改变热源的从回水温度。这样可保证热源的安全运行,又达到理想的节能效果。
  应该注意的是,我们希望2次网的供水温度只与室外温度有关,不因1些用户的调节而改变,其他用户。这样,热力站内应充温度自动调节装置。气温补偿器给出随室外温度变化的水温调节曲线,对应1个室外温度,有1个供水温度的给定
值。当室内某些温控阀动作时,2次网的供水温度就会发生变化,气温补偿器就会通过信号动作,调节1次网通过换热器流量,使2次网供水温度保持在设定的运行曲线上。
  集中供热分户计量作为1种新型的供热模式有很好的前景,在节能方面相比传统的供热方式有明显的优势。本文所的"新双管"供热系统是这种新型的供热模式之1,在实践中,应不断经验,改进完善。做为年轻的工程设计人员,希望能以此向同行师长求教。
  
  

  
  1.陆耀庆主编,供热通风设计手册。建筑出版社
  2.集中供热住宅计量从热设计规程,天津市城乡建设管理委员会(2001-02-00发布)

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