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      基于分時分區(qū)的供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)研究

      2023-08-09 23:21:08劉奧博
      計算機(jī)應(yīng)用文摘 2023年15期
      關(guān)鍵詞:供熱系統(tǒng)節(jié)能流量

      摘 要:文章通過對某建筑群冬季供熱系統(tǒng)進(jìn)行分析,提出分時分區(qū)控制方式,通過測驗刮析該系統(tǒng)的溫度變化情況沉、流量變化情況以及節(jié)能效果。

      關(guān)鍵詞:供熱系統(tǒng);分時分區(qū)控制;溫度:流量;節(jié)能

      中圖法分類號:TU995文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

      1 引言

      現(xiàn)階段,隨著綠色環(huán)保理念的不斷推行,節(jié)能降耗改造已成為各行業(yè)發(fā)展的必然路徑。供熱作為北方地區(qū)冬季民生保障,其需要耗費大量能源,對此研究一種低能耗綠色供熱系統(tǒng)對我國可持續(xù)社會的發(fā)展有著重要意義[1] 。分時分區(qū)供熱系統(tǒng)是當(dāng)前一種新型供熱調(diào)節(jié)方式,該系統(tǒng)的應(yīng)用雖然能夠降低能耗,但對室內(nèi)溫度有較大影響,因此根據(jù)實際情況進(jìn)行深入剖析并建立合理的分時分區(qū)供熱方案也是降低供熱能源消耗的關(guān)鍵[2] 。

      2 工程概況

      本文對某地區(qū)建筑群進(jìn)行分析,而分時分區(qū)控制對象主要針對建筑群中的8#辦公樓進(jìn)行研究。該辦公樓共8 層, 層高為3 m, 建筑總面積為13 265m2,窗墻比約22%,在白天辦公時,1 ~7 層辦公室內(nèi)溫度需要控制在18℃ 以上,8 層作為資料儲藏室溫度需要控制在8℃ 以上,整個辦公樓工作時間為9:00到17:00。整個建筑供暖周期以某地區(qū)常規(guī)供暖時間為準(zhǔn),具體為當(dāng)年11 月1 日~次年3 月31 日,具體供暖時間可根據(jù)天氣進(jìn)行適當(dāng)更改。該建筑群冬季供暖主要以區(qū)域內(nèi)鍋爐房集中供熱系統(tǒng)為主,并且在每棟樓熱力入口處均裝有熱量計量表,以記錄建筑熱力供應(yīng)情況。

      3 分時分區(qū)供熱系統(tǒng)設(shè)計以及測試方案

      本次分時分區(qū)控制系統(tǒng)設(shè)計主要針對該建筑,整個系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)區(qū)域熱負(fù)荷情況進(jìn)行分時分區(qū)的自動化調(diào)節(jié),而且能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑各區(qū)末端的人工調(diào)節(jié)。整個系統(tǒng)主要由集中監(jiān)控中心、分時分區(qū)控制箱、電動調(diào)節(jié)閥與其執(zhí)行器、壓力傳感器、溫度傳感器以及流量計構(gòu)成。

      系統(tǒng)具體的設(shè)置方案為在樓前熱力入口回水管以及8 樓熱力入口回水管處裝有溫度傳感器,并在后邊接入電動調(diào)節(jié)閥。之后根據(jù)建筑的需求設(shè)置電動閥的開閉時間,同時在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置保護(hù)溫度,在電動閥門關(guān)閉時段,若回水管上溫度傳感器所傳回的溫度大于設(shè)定的保護(hù)溫度值,則閥門不動作,否則閥門開啟,達(dá)到設(shè)定開啟時長后自動關(guān)閉。

      根據(jù)某地區(qū)建筑群8#辦公樓的供暖需求,本次設(shè)計分時分區(qū)控制系統(tǒng)主要分為4 個工況,具體如下:A工況設(shè)置在2022 年11 月15 日~2022 年11 月27 日,該工況下整棟樓供熱閥門全部開啟;B 工況設(shè)置在2022 年11 月28 日~ 2022 年12 月10 日,該工況下1~7 樓供熱閥門在每日20:00~次日4:00 時段關(guān)閉,8 樓閥門在18:00 到次日6:00 時段關(guān)閉,保護(hù)溫度設(shè)置為30℃;C 工況設(shè)置在2022 年1 月10 日~2023 年1 月30 日,該工況下1~7 樓供熱閥門在每日21:00 到次日3:00 時段關(guān)閉,8 樓閥門在19:00 到次日5:00時段關(guān)閉,保護(hù)溫度設(shè)置為30℃;D 工況設(shè)置在2023年3 月11 日~2023 年3 月13 日,該工況下1~7 樓供熱閥門在每日20:00~次日4:00 時段關(guān)閉,8 樓閥門在18:00~次日6:00 時段關(guān)閉,4:00~8:30 時段系統(tǒng)循環(huán)調(diào)節(jié)其他樓供熱流量,分別記錄每個工況下的室內(nèi)溫度以及消耗熱量和辦公樓供熱流量。

      4 分時分區(qū)供熱系統(tǒng)下室內(nèi)溫度變化規(guī)律

      分時分區(qū)供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)主要通過控制供熱閥門實現(xiàn)的,此方式會導(dǎo)致室內(nèi)溫度出現(xiàn)較大的波動,進(jìn)而可能影響人們在室內(nèi)的居住、辦公質(zhì)量。因此,對室內(nèi)溫度進(jìn)行分析是極其有必要的。供暖中期室外溫度相對較低,因此本次研究主要在供暖中期對某個房間溫度進(jìn)行分析,由于7 樓最邊的大會議室日常溫度較低,將該房間作為本次分析的典型房間。

      在分時段控制下,溫度測驗時間主要選用2023年1 月8 日17:00~2023 年1 月9 日17:00 以及2023年1 月27 日17:00~2023 年1 月28 日17:00 時段,具體室內(nèi)溫度變化情況如圖1 所示。

      由圖1 可知,在辦公樓應(yīng)用分時分區(qū)供熱系統(tǒng)時,室內(nèi)溫度會由于夜間閥門的關(guān)閉而逐漸下降,在早上供熱閥門開啟時,室內(nèi)溫度會逐步上升。由圖可知,在測試時段內(nèi),2 個典型日室內(nèi)溫度在夜間平均降低3.9℃,其中在2023 年1 月27 日17:00~2023 年1月28 日17:00 時段最大下降溫度為4.4℃。2 個典型日在4:00~9:00 溫度平均升高3.8℃,9:00 測試溫度最低在1 月28 日,此時溫度為18.3℃,滿足室內(nèi)18℃的要求。由此可見,分時分區(qū)供熱系統(tǒng)的應(yīng)用能夠使建筑在正常使用時段保持足夠的溫度。

      5 分時分區(qū)供熱系統(tǒng)下流量變化情況分析

      本次研究從A,B,C 3 個工況下各選取一個典型日,對該日的流量變化進(jìn)行分析,具體結(jié)果如圖2所示。

      由圖2 可知,在A 工況下,典型日11 月21 日的24 h 流量相對較為穩(wěn)定,這主要是由于該工況主要采用連續(xù)供熱方式進(jìn)行供熱;在B,C 工況下,辦公樓內(nèi)白天辦公樓內(nèi)流量變化較為穩(wěn)定,而夜間流量基本為0,由于B,C 工況下主要在白天時段進(jìn)行供暖,夜間關(guān)閉閥門停止供暖,其中B 工況相較C 工況流量較低,這主要是由于C 工況處于嚴(yán)寒期,此段時間室外溫度相對較低,為了保障白天室內(nèi)溫度能夠達(dá)到辦公需求,同時還要避免管路凍結(jié),需要提高供熱流量。B,C工況下在閥門開啟時,管路內(nèi)流量瞬間增大后再下降,這主要是由于夜間室內(nèi)溫度相對較低,室內(nèi)溫度與供水溫度相差較大,進(jìn)而導(dǎo)致此時流量比正常時段大,這也和建筑熱負(fù)荷變化情況相吻合。由此可見,在分時分區(qū)供熱系統(tǒng)應(yīng)用下,整個建筑供熱流量也相對穩(wěn)定,能夠保證供熱設(shè)備的健康穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

      6 分時分區(qū)供熱系統(tǒng)下耗能情況分析

      在實際耗能情況測試過程中,不同時間點的室內(nèi)溫度和室外溫度有著較大的不同,因此測試結(jié)果會受到較大的影響,此情況下,為了更好地分析分時分區(qū)供熱系統(tǒng)的耗能情況,需要消除天氣溫度對測試結(jié)果的影響,因此本次研究對4 種工況的耗熱量數(shù)值進(jìn)行精準(zhǔn)修正,以確保4 種工況下耗能數(shù)值具有可比性。本次研究中室內(nèi)溫度是按照18℃條件設(shè)計的,室外溫度以該地區(qū)某工況時段下的平均溫度為主,依據(jù)《嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JGJ?2018[3] ,某地區(qū)采暖期室外平均溫度為0.1℃,修正后各工況下日均耗熱量以及節(jié)能結(jié)果如表1 所列,A 工況下不同時段能耗占比情況如圖3 所示。

      由圖3 可知,A 工況下20:00~4:00 時段內(nèi)供熱系統(tǒng)耗熱量占據(jù)正耗熱量的32%,這也表明該辦公建設(shè)具有較大的節(jié)能潛力。

      由表1 可知,相比較A 工況而言,B,C,D 3 種工況下所耗費的能量都相對較低,因此將分時分區(qū)供熱系統(tǒng)應(yīng)用在該辦公樓中,具有良好的節(jié)能效果。其中,在B 工況下節(jié)能效果最佳,C 工況耗能相比較B工況高主要是由于所有調(diào)節(jié)閥門關(guān)閉時間少了2 個小時。D 工況耗能相比較B 工況高主要是由于在4:00~8:30 時段系統(tǒng)循環(huán)調(diào)節(jié)其他樓供熱流量,這也使辦公樓在此階段獲取更大的供熱流量,進(jìn)而有助于提高辦公室溫度。

      因此,利用分時分區(qū)供熱系統(tǒng)能夠有效降低供熱能耗,對降低供熱成本有著重要的作用。

      7 結(jié)論

      (1)對分時分區(qū)供熱系統(tǒng)應(yīng)用建筑進(jìn)行分析,其中1~7 層為辦公區(qū)域,每日9:00~17:00 溫度控制在18℃以上,8 層溫度控制在8℃以上。

      (2)根據(jù)某地區(qū)建筑群辦公樓的實際情況,建立分時分區(qū)供熱系統(tǒng),并根據(jù)不同需求提出不同的供暖方式,進(jìn)而形成4 種工況。

      (3)在分時分區(qū)供熱系統(tǒng)應(yīng)用下對建筑室內(nèi)溫度進(jìn)行分析,研究表明風(fēng)濕分區(qū)供熱系統(tǒng)下建筑在白天使用時段室內(nèi)溫度能夠保持在18℃以上,滿足工作溫度需求。

      (4)在分時分區(qū)供熱系統(tǒng)應(yīng)用下,供熱流量相對穩(wěn)定,這也表明分時分區(qū)供熱系統(tǒng)并不會對供熱設(shè)備和管路造成較大沖擊,進(jìn)而能夠確保系統(tǒng)的長時間使用。

      (5)分時分區(qū)供熱系統(tǒng)應(yīng)用能夠有效降低能耗,其中在B 工況下節(jié)能率達(dá)到31.06%,在最冷時段C工況下也能達(dá)到20.63%,這也表明分時分區(qū)供熱系統(tǒng)具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

      參考文獻(xiàn):

      [1] 張憲金,宋合志,王長連.高校集中供熱系統(tǒng)節(jié)能運行管理研究[J].北京勞動保障職業(yè)學(xué)院學(xué)報,2021,15(4):55?58.

      [2] 申思,趙婧竹,李美瑩,等.供熱管網(wǎng)分時分區(qū)運行調(diào)節(jié)及控制技術(shù)研究[J].中阿科技論壇(中英文),2021(6):66?68.

      [3] ZHANG X J,SONG H Z,WANG C L.Research on energy?saving Operation Management of Central Heating System inColleges and Universities [J]. Journal of Beijing VocationalCollege of Labor Security,2021,15(4):55?58.

      作者簡介:

      劉奧博( 1994—), 本科, 助理工程師, 研究方向: 供熱自控。

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