張娜　何鋆淼

人口持續(xù)增長(zhǎng)與能源日益短缺的矛盾一直都是現(xiàn)代社會(huì)面臨的一大難題，這一問(wèn)題在人口眾多、人均資源嚴(yán)重不足的中國(guó)尤為突出。眾所周知，中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，成就令世界矚目，而能源卻成了制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，是中國(guó)不得不面對(duì)的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。到目前為止，我國(guó)供暖方式仍以集中供熱為主，且我國(guó)采暖能耗占全國(guó)建筑總能耗的55%以上，在北京等華北城市，采暖能耗約占建筑能耗的75—80%左右。這也揭示了目前中國(guó)在能源控制和利用上所暴露出來(lái)的問(wèn)題，能源浪費(fèi)現(xiàn)象至今仍普遍存在。我國(guó)絕大多數(shù)城市城鎮(zhèn)地區(qū)現(xiàn)行收費(fèi)按面積收取， 耗能多少與用戶(hù)利益無(wú)關(guān)， 室溫過(guò)高開(kāi)窗放熱， 過(guò)低就投拆或增加能源消耗，因此改變收費(fèi)方式，通過(guò)耗能多少來(lái)收取費(fèi)用不僅公平合理，而且還能提高人們的節(jié)能意識(shí)，更好的國(guó)家響應(yīng)節(jié)能減排的號(hào)召。

【關(guān)鍵詞】城市 能源 智能控制 分戶(hù)熱計(jì)量模型

我國(guó)現(xiàn)有供熱采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)多為上供下回單管順流或單管順流帶跨越管的供暖方式， 不具備用熱計(jì)量，室溫?zé)o法自動(dòng)調(diào)節(jié)以及諸多方面的社會(huì)問(wèn)題，致使單位面積供熱能耗高于發(fā)達(dá)國(guó)家的2到3倍。為了改善人們生活的居住條件， 合理有效地利用能源，減少溫室氣體排放， 保護(hù)人類(lèi)生存環(huán)境， 供熱系統(tǒng)節(jié)能已勢(shì)在必行。基于我國(guó)仍處于火力發(fā)電為主體的現(xiàn)狀，我們從用戶(hù)端入手，設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)閥門(mén)，通過(guò)控制水流量等方式進(jìn)而控制室內(nèi)溫度及供暖設(shè)備的總耗能。同時(shí)改進(jìn)樓內(nèi)管網(wǎng)系統(tǒng)形式，真正實(shí)現(xiàn)按熱量計(jì)量，分戶(hù)可調(diào)。

1 項(xiàng)目?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目針對(duì)冬季暖氣的使用提出優(yōu)化方案，利用在用戶(hù)端加入的一個(gè)監(jiān)測(cè)控制設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控室內(nèi)溫度、暖氣內(nèi)水流流速、設(shè)備熱消耗總量，還可通過(guò)設(shè)置室內(nèi)人員的生活習(xí)慣以及離家和返回時(shí)間，調(diào)整溫度變化范圍和時(shí)間，通過(guò)調(diào)節(jié)近出水閥的開(kāi)合大小來(lái)調(diào)節(jié)水流流量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的控制。

模型將使用溫度傳感器、流量監(jiān)測(cè)器、飛思卡爾單片機(jī)、二通區(qū)域控制閥及GPRS信號(hào)傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)溫度及流量信號(hào)的采集、處理和傳輸，并進(jìn)而推算設(shè)備的熱消耗，使用戶(hù)能及時(shí)了解到室內(nèi)溫度狀況，并能允許制定適合自己的暖氣使用計(jì)劃，即根據(jù)自己的出行時(shí)間和自身對(duì)溫度的需求合理調(diào)節(jié)溫度。該方案打破我國(guó)現(xiàn)有的以建筑面積為標(biāo)準(zhǔn)的收費(fèi)模式，嘗試使用一戶(hù)一表、以耗能多少為標(biāo)準(zhǔn)的收費(fèi)模式。同時(shí)我們還會(huì)采用GPRS設(shè)備將用戶(hù)所在區(qū)域的熱消耗總量加以統(tǒng)計(jì)，上報(bào)至熱電廠，為供熱系統(tǒng)改善能源使用效率提供依據(jù)。

2 主要技術(shù)方案

（1）設(shè)計(jì)一套行之有效的智能控溫供暖控制器，實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集，暖通系統(tǒng)流量檢測(cè)、室內(nèi)人員檢測(cè)與生活計(jì)劃設(shè)置，以及閥門(mén)開(kāi)度流量控制。我們擬采用防水型溫度傳感器和流量變送器，并配以高精度的信號(hào)處理模塊和單片機(jī)對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行處理和控制；

（2）為實(shí)現(xiàn)對(duì)處理好的溫度信號(hào)進(jìn)行分析，我們將使用飛思卡爾單片機(jī)進(jìn)行編程，將水溫與室溫比較并擬合出二者關(guān)系函數(shù)，隨后將處理完的數(shù)據(jù)通過(guò)顯示屏輸出某水溫下相應(yīng)室溫值，以便于用戶(hù)查看和控制供暖量；

（3）設(shè)置觸摸屏進(jìn)行人機(jī)交互，顯示供熱情況及設(shè)置家庭成員供暖需求。具體就是：可以根據(jù)個(gè)人習(xí)慣設(shè)置室內(nèi)溫度，全部成員離家后設(shè)置標(biāo)記，設(shè)置返回時(shí)間，有智能控制器區(qū)別進(jìn)行室內(nèi)供暖調(diào)節(jié)。

（4）使用戶(hù)能對(duì)暖氣進(jìn)出水量進(jìn)行控制，我們擬用CodeWarrior、VC++6.0等編程工具對(duì)飛思卡爾單片機(jī)編程，使用戶(hù)既能實(shí)時(shí)地對(duì)自己的供熱情況有所了解，又能自由地控制暖氣的溫度，對(duì)于城市中絕大多數(shù)上班族而言全天1/3的時(shí)間都可將室溫調(diào)至較低水平，以便減少室內(nèi)的熱量浪費(fèi)；

（5）模擬通過(guò)GPRS裝置將各用戶(hù)端的溫度及能耗信息傳遞到各分控室，由各分控室將數(shù)據(jù)整合發(fā)往供熱公司，使其適時(shí)調(diào)整供熱計(jì)劃，最終達(dá)到合理利用資源、減少能源浪費(fèi)的目的。

3 智能供暖系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)

（1）利用溫度及流量傳感器檢測(cè)暖氣溫度及水流量，智能控制水流大小并計(jì)算熱損耗總量，既節(jié)約能源又對(duì)原有供熱體系進(jìn)行改革，根據(jù)冬季內(nèi)用戶(hù)的耗能總量收費(fèi)，既合理又減少人們供暖費(fèi)用的支出。

（2）利用控制電路實(shí)現(xiàn)人性化室內(nèi)溫度的控制，使用戶(hù)能更便捷的實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的掌控，可以根據(jù)自身需要合理節(jié)能。

（3）控制器記錄和判斷室內(nèi)人員生活規(guī)律，根據(jù)用戶(hù)習(xí)慣和返回時(shí)間提前智能調(diào)節(jié)控制供暖量，達(dá)到節(jié)能的同時(shí)提高城市生活質(zhì)量的目的。

（4）利用信號(hào)傳輸系統(tǒng)將實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)傳遞給熱電廠，實(shí)現(xiàn)提供者與用戶(hù)之間的信息交換，從根本上減少資源使用，即利用反饋調(diào)節(jié)進(jìn)一步改進(jìn)供熱系統(tǒng)。

4 結(jié)論

黨的十八大提出，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)上我們以科學(xué)發(fā)展為主題，以加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式為主線，堅(jiān)持走中國(guó)特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路，把我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展活力和競(jìng)爭(zhēng)力提高到新的水平。節(jié)能減排、開(kāi)發(fā)利用新能源、減少污染不是國(guó)家的個(gè)人問(wèn)題，是每一個(gè)城鎮(zhèn)、每一個(gè)企業(yè)和每一個(gè)人民的共同問(wèn)題。我們的研究項(xiàng)目是針對(duì)現(xiàn)有供暖設(shè)備的一種改進(jìn)與完善。該項(xiàng)目的意義在于用戶(hù)端的耗能可調(diào)節(jié)，在人們上班或外出旅游期間可大幅度降低屋內(nèi)熱量損耗，并將調(diào)節(jié)信息反饋到熱量輸出端（供熱公司），進(jìn)而減少煤、天然氣等不可再生資源的消耗。同時(shí)用戶(hù)端的能耗信息也會(huì)被記錄下來(lái)，最終通過(guò)某一區(qū)域內(nèi)各用戶(hù)的耗能比例收取相應(yīng)費(fèi)用，從經(jīng)濟(jì)層面加強(qiáng)人們的節(jié)能意識(shí)。符合我國(guó)科學(xué)發(fā)展和新型工業(yè)的理念。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

華北電力大學(xué)電力工程系 河北省保定市 071003endprint