為了更好的保證供熱質(zhì)量,滿足使用要求,并使熱 能設(shè)備和輸送經(jīng)濟(jì)合理,就要對集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)。
1 供熱調(diào)節(jié)的依據(jù)
在城市集中熱水供熱系統(tǒng)中,供暖熱負(fù)荷是系統(tǒng)的主要的熱負(fù)荷,甚至是熱負(fù)荷。因此在供熱系統(tǒng)中,通常按照供暖熱負(fù)荷隨室外溫度的變化規(guī)律,作為供熱調(diào)節(jié)的依據(jù)。
2 供熱調(diào)節(jié)的目的
供熱調(diào)節(jié)的目的,在于使供熱用戶的散熱設(shè)備的放熱量與用戶熱負(fù)荷的變化規(guī)律相適應(yīng),維持供暖房屋的室內(nèi)計(jì)算溫度,以防止供熱熱用戶出現(xiàn)室溫過高或過低。
3 供熱調(diào)節(jié)的方式
根據(jù)供熱調(diào)節(jié)地點(diǎn)不同,供熱調(diào)節(jié)可分為集中調(diào)節(jié)、局部調(diào)節(jié)和個(gè)體調(diào)節(jié)三種調(diào)節(jié)方式。集中調(diào)節(jié)在熱源處進(jìn)行調(diào)節(jié),局部調(diào)節(jié)在熱力站或用戶入口處調(diào)節(jié),個(gè)體調(diào)節(jié)直接在散熱設(shè)備處進(jìn)行調(diào)節(jié)。
4 集中供熱調(diào)節(jié)的基本公式
集中供熱調(diào)節(jié)的基本公式是:
Q=(tn-tw)/(tn-tw’)=G(tg-th)/(tg’-th’)=(tg + th -2tn)1+b/(tg’+ th’-2tn)1+b
式中 tn——供暖室內(nèi)計(jì)算溫度,℃;
tw——供暖室外某一溫度,℃;
tw’——供暖室外計(jì)算溫度,℃;
tg——供暖熱用戶的供水溫度,℃;
th——供暖熱用戶的回水溫度,℃;
tg’——供暖熱用戶的設(shè)計(jì)供水溫度,℃;
th’——供暖熱用戶的設(shè)計(jì)回水溫度,℃;
Q——相對熱負(fù)荷比;
G——相對流量比;
b——散熱設(shè)備的特性參數(shù)。
在供暖室外某一溫度tw的運(yùn)行工況下,如要保持室內(nèi)溫度tn值不變,則應(yīng)保證有相應(yīng)的tg、th、Q、G的四個(gè)未知值,中國供熱信息網(wǎng)了解到但只有三個(gè)聯(lián)立方程式,因此需要引進(jìn)補(bǔ)充條件,才能求出四個(gè)未知值的解。所謂引進(jìn)補(bǔ)充條件,就是要選定某種調(diào)節(jié)方法。
5 集中供熱調(diào)節(jié)的方法
集中供熱調(diào)節(jié)的方法,主要有以下4種:
5.1 集中質(zhì)調(diào)節(jié)
集中質(zhì)調(diào)節(jié)是只改變供暖系統(tǒng)的供水溫度,而用戶的循環(huán)水量保持不變,即G=1。對于二次網(wǎng)主要采用該調(diào)節(jié)方法。集中質(zhì)調(diào)節(jié)的供、回水溫度計(jì)算公式如下:
tg = tn +0.5(tg’+ th’-2tn)Q1/(1+b)+0.5(tg’-th’)Q ℃
th = tn +0.5(tg’+ th’-2tn)Q1/(1+b)-0.5(tg’-th’)Q ℃
從基本公式和質(zhì)調(diào)節(jié)公式中可以看出,隨著室外溫度的升高,相對熱負(fù)荷比在減小,供熱系統(tǒng)的供、回水溫度隨之降低,供、回水溫差也隨之減??;相對供、回水溫差比等于該室外溫度下的相對熱負(fù)荷比。
采用集中質(zhì)調(diào)節(jié),對于集中供熱系統(tǒng),由于網(wǎng)路供水溫度隨著室外溫度升高而降低,有利于提高熱源的經(jīng)濟(jì)性,節(jié)約燃料,而且操作簡單,只調(diào)節(jié)水溫,不必調(diào)節(jié)流量,熱力工況較穩(wěn)定。但由于在整個(gè)供暖期中,網(wǎng)路循環(huán)水量保破持不變,消耗電能較多。
5.2 分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)
分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)是在供暖期中按室外溫度高低分出幾個(gè)階段,在室外溫度較低的階段中,保持設(shè)計(jì)較大流量;在室外溫度較高的階段中,保持較小的流量。在每一階段內(nèi),網(wǎng)路的循環(huán)水量是保持不變的,按改變網(wǎng)路的供水溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)。即令φ=G=const 該調(diào)節(jié)的供、回水溫度計(jì)算公式如下:
tg = tn +0.5(tg’+ th’-2tn)Q1/(1+b)+0.5(tg’-th’)Q /φ ℃
th = tn +0.5(tg’+ th’-2tn)Q1/(1+b)-0.5(tg’-th’)Q/φ ℃
從公式中可以看出,采用分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié),與純質(zhì)調(diào)節(jié)相對比,由于流量減少,網(wǎng)路的供水溫度升高,回水溫度降低,供、回水溫差加大。但從散熱器的放熱量的熱平衡來看,散熱器的平均溫度是保持相等的,因而供暖系統(tǒng)供水溫度的升高和回水溫度的降低的數(shù)值,是相等的。這種調(diào)節(jié)方法,綜合了質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn),既能省電,又能避免熱力工況失調(diào)。
5.3 間歇調(diào)節(jié)
間歇調(diào)節(jié)是當(dāng)室外溫度升高時(shí),不改變網(wǎng)路的循環(huán)水量和供水溫度,而只減少每天供暖小時(shí)數(shù)的調(diào)節(jié)方法。
間歇調(diào)節(jié)可以在室外溫度較高的供暖初期和末期,作為一中輔助的調(diào)節(jié)措施。當(dāng)采用間歇調(diào)節(jié)時(shí),網(wǎng)絡(luò)的流量和供水溫度保持不變,網(wǎng)路每天工作總時(shí)數(shù)隨室外溫度的升高而減少。
當(dāng)采用間歇調(diào)節(jié)時(shí),為使網(wǎng)路遠(yuǎn)端和近端的熱用戶通過熱媒的小時(shí)數(shù)接近,網(wǎng)路循環(huán)水泵要繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間,該時(shí)間相當(dāng)于熱媒從離熱源較近的熱用戶流到較遠(yuǎn)熱用戶的時(shí)間。
5.4 質(zhì)量—流量調(diào)節(jié)
質(zhì)量—流量調(diào)節(jié)是同時(shí)改變供水溫度和流量的供熱調(diào)節(jié)方式。該調(diào)節(jié)方法主要用于間接連接系統(tǒng),網(wǎng)路和用戶的水力工況互不影響。
隨著室外溫度的變化,如何選定流量變化的規(guī)律是一個(gè)優(yōu)化調(diào)節(jié)方法的問題。目前采用的一種方法是調(diào)節(jié)流量使之隨供熱熱負(fù)荷的變化而變化,使熱水網(wǎng)路的相對流量比等于供暖的相對熱負(fù)荷比,增加了一個(gè)補(bǔ)充條件,進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)。即Gyi=Q
根據(jù)網(wǎng)路和換熱器的熱平衡方程式,得出Q=Gyi(τ1-τ2)/(τ1’-τ2’),即τ1-τ2=τ1’-τ2’
質(zhì)量—流量調(diào)節(jié)的供、回水溫度計(jì)算公式如下:
τ1=[(τ1’-τ2’+ th)eC- tg]/(eC -1)℃
τ2=τ1-(τ1’-τ2’) ℃
這種調(diào)節(jié)方式與質(zhì)調(diào)節(jié)相比,網(wǎng)路流量隨供暖熱負(fù)荷的減小而減少,可以大大節(jié)省循環(huán)水泵的電能消耗,節(jié)約了能源。但在系統(tǒng)中需設(shè)置變速循環(huán)水泵和配置相應(yīng)的自控設(shè)施,才能達(dá)到滿意的運(yùn)行效果。
6 間接連接供熱系統(tǒng)水溫-水量調(diào)節(jié)曲線
例如:某熱源供熱面積為700萬m2,供熱負(fù)荷為454MW,一次網(wǎng)設(shè)計(jì)供、回水溫度為130/70℃,二次網(wǎng)設(shè)計(jì)供、回水溫度為85/60℃。有關(guān)參數(shù)為:tw’= -11℃,tn =18℃。管網(wǎng)采用質(zhì)量—流量調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)方式。
根據(jù)以上條件及供熱調(diào)節(jié)基本公式、質(zhì)調(diào)節(jié)公式、質(zhì)量—流量調(diào)節(jié)公式,水溫、水量調(diào)節(jié)計(jì)算成果見下表:
集中供熱水溫調(diào)節(jié)方法-供熱水溫調(diào)節(jié)問題
水溫、水量調(diào)節(jié)曲線見下圖:
以上圖中: G---一次網(wǎng)供水溫度調(diào)節(jié)曲線;H---一次網(wǎng)回水溫度調(diào)節(jié)曲線;g---二次網(wǎng)供水溫度調(diào)節(jié)曲線;h---二次網(wǎng)回水溫度調(diào)節(jié)曲線。
7 結(jié)論
集中供熱系統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)的意義是非常重大的,對于節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效益是可觀的。對于供暖熱用戶與熱網(wǎng)之間采用了間接連接的系統(tǒng),網(wǎng)路與用戶的水力工況互不影響。管網(wǎng)采用質(zhì)量—流量調(diào)節(jié),網(wǎng)路流量隨供暖熱負(fù)荷的減小而減少,可以大大節(jié)省循環(huán)水泵電能消耗,節(jié)約了能源。同時(shí)系統(tǒng)中需設(shè)置變速循環(huán)水泵和配置相應(yīng)的自控設(shè)施,才能達(dá)到滿意的運(yùn)行效果,保證供熱質(zhì)量。