（热能工程专业论文）以热电厂为热源的既有建筑供暖系统的能耗分析.pdf

、 也 r c a n d i d a t e ：d u a nl i f e n g s u p e r v i s o r ：p r o f s u ng a n g a c a d e m i cd e g r e ea p p l i e df o r ：m a s t e ro fe n g i n e e r i n g s p e c i a l t y ：t h e r m a lp o w e re n g i n e e r i n g d a t eo fs u b m i s s i o n ：s e p , 2 0 0 9 d a t eo f0 r a le x a m i n a t i o n ： n o v ，2 0 0 9 u n i v e r s i t y ：h a r b i ne n g i n e e r i n gu n i v e r s i t y ， l 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由 作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在 文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对 本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者( 签字) ：骰互平 日期：纱7 年l f 月二日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨 工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。 本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据 库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合 学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈 尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文( 回在授予学位后即可 口在授予学位12 个月后 口 解密后) 由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 ，、 作者( 签字) ：腔舛导师( 签字) ：似 日期：纱唧年f 月阻日w 7 年f f 月工日 r 己 k 卜 - 牟 矗 y 髟 ，* j 一 擎 ；野i 1 舌 薹。 l 置l 伽私 品 舌 c l 柏 厂 棚 伊 舌 墓辛 鏊 l 疆 是由皂1 i 是 、 ；薹委j 辨! 。 i 印x 囤 籀p 剐 隧 嗣舌早 莹j【 螺 谣 稿 崧 辎 督 斟 羹 段 爿 鹱 唯 i 毒 n 懈 “ 一n 铂 澎蟛匝 i_ 嚣幸 f 卜 博 i 一茎! 凳； 薹偿 茜 矧l 主一二 洲 翁p 嘲 g i 矿 蓍 * t 下 _ 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 除此之外，近江热源也在此次科研范围之内，因为近江热源含有一个低 温网部分，这部分与热用户属于直接连接供暖系统，对其进行能耗分析将有 助于我们把其能耗数据和间接连接供暖系统的作对比。 作为调峰锅炉房的近江热源厂位于佳木斯北部近江胡同，毗邻松花江， 一层为除尘、除渣、水处理、风机设备间、泵房，第二组板式换热器间，二 层为库房、锅炉、风机设备间、泵房，第一组板式换热器间，三、四层为办 公区。热源厂拥有4 台2 9 m w 锅炉，型号为d h l 2 9 1 5 7 1 5 0 9 0 a i i i ，供回水 温度1 5 0 0 c 9 0 0 c 。板式换热器两组，一组型号为b r b i 2 1 6 - 3 0 0 e ，换热面积 3 0 0 m 2 ，设计温度1 5 0 0 c ，设计压力1 6 m p a ，共计4 台。另一组型号为b b l 2 x b ， 换热面积3 1 0 m 2 ，设计温度1 3 0 0 c ，设计压力1 6 m p a ，共计9 台。 图2 3 近江热源锅炉外观图 图2 4 近江热源第一组换热器外观图 l l 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 图2 5 近江热源第二组换热器外观图 近江热源作为调峰锅炉房是热网的重要组成部分，因为在区域热力网中 并非全部用热都由热电厂供给最为经济合理。安排一定容量的供暖调峰锅炉 并网供暖，是使包括热电厂和热力网在内的整个供暖系统达到充分节能环保 效果的基本前提条件。 近江区域的管网分为高温网和低温网两部分，管网连接形式为枝状管网， 区域供暖范围大，供暖系统形式多样，下图为近江热源厂运行原理简图。 图2 6 近江热源厂运行原理简图 1 2 电厂 哈尔滨：r 程大学硕十学位论文 i ii i 2 3 热负荷延续时间图 为了确定调峰锅炉房的开启时间和随室外温度变化的调峰锅炉房供暖 量，还需要绘制热负荷延续时间图。首先要进行热指标的选取，由于既有建 筑一般采用非节能墙体，所以考虑热指标为6 4 w m 2 。然后计算出设计热负 荷，根据采暖通风与空气调节设计规范，佳木斯市供暖期天数1 8 3 天，即 4 3 9 2 h ，供暖室外计算温度2 6 。c ，供暖期平均温度1 0 2 0 c ，供暖室内计算温 度1 8 0 c ，采用下列公式计算采暖设计热负荷。 设计热负荷计算公式： q = 吼f( 2 1 ) 式中： 吼一采暖综合热指标，w m 2 ，采暖建筑物建筑面积，m 2 近江热源总供暖面积9 0 8 3 8 1 4 m 2 ，高温网主要是连接世纪、民航、妇联、 宜景、维新、梅江、九中、隆志达共计八个换热站，各换热站还要连接热力 点，共计1 4 个，总供暖面积5 0 4 6 1 0 4m 2 。低温网主要连接1 3 个热力点，总供 暖面积4 0 3 7 7 1m 2 。其中大多数换热站所承担的是上世纪八、九十年代的老建 筑，非节能墙体、散热器采暖，围护结构保温效果较差；本文中包含宜景和 妇联两个换热站，前者所承担的是既有建筑，散热器采暖，后者承担的是近 年完工的建筑但非节能墙体，主要是地热采暖。 近江区域各换热站概况可见表2 1 ： 表2 1近江区域各换热站概况表 1 t 1 2 名称世纪民航妇联宜景维新 面积 2 9 9 3 01 2 1 3 79 2 0 01 4 3 1 8 41 3 0 4 0 3 类型非节能非节能非节能非节能非+ 竹i 白i = j 匕i e 方式散热器散热器地热散热器散热器 名称梅江了l 中隆志达直连各热力点总面积 面积 9 9 4 3 23 8 0 8 44 2 2 4 0 4 共计4 0 3 7 7 1 9 0 8 3 8 1 4 类型非节能非节能： 了能非节能 方式散热器散热器散热器散热器 本供暖区域集中供暖面积9 0 8 3 8 1 4 m 2 ，热指标为6 4w m 2 ，由以上条件 1 3 哈尔滨t 稗大学硕+ 学位论文 经计算采暖设计热负荷为5 8 1 4 m w 。采暖期热负荷计算值见表2 2 ： 表2 2 采暖期热负荷 设计热负荷m w平均热负荷m w最小热负荷m w 5 8 1 43 7 2 61 7 1 8 由于缺少佳木斯市区的逐日气温资料，因而无法统计出准确的不同室外 气温下的延续时间。为绘制出热负荷延续时间图，可以根据佳木斯市有关气 象资料，采用无因次综合公式法计算出不同室外气温下的延续时间。 各城市的地理位置和气象条件等因素是有很大差别的，但也有一些共同的 特点： ( 1 ) 各城市的开始和停止供暖温度都定为+ 5 。c t 5 1 ； ( 2 ) 以最多不保证天数为5 天为原则，确定各城市的供暖室外计算温度f ： 值【5 】； ( 3 ) 各城市供暖期长短( 拧小时数) 与其室外气温变化幅度大致也有一定 规律。 基于上述这些共同的特点，根据许多城市从1 9 5 1 年1 9 8 0 年3 0 年历年 的室外日平均气温的资料，通过数学分析和回归计算，可用下列无因次群形 式的数学模型，来表达供暖期内的气温分布规律。 1 0 n 5 尼2 1 r b5 n n z h ( 2 乞) 或用下式表示： 舻k 5 尺： n 5 ( 2 - 3 5 n n z h ) “2 1 ，j + ( 5 1 加： 式中f 。某一室外温度，o c 。 ，：、r p ，和5 供暖室外计算温度，供暖期室外日平均温度和供暖期开始及 终止供暖的室外日平均温度，o c ； r ，、尺。两个无因次群，分别代表无因次室外温度和无因次延续天数 或小时数； 1 4 哈尔滨t 稃大学硕十学何论文 r ，= 孕每( 2 4 ) ) 一f r 。：坐羔：业r n 5 n ：, - 52 n d - 1 2 0 ( 2 - 5 ) n 拍、刀舻5 、1 2 卜供暖期总天数或总小时数；不保证天数( 5 天) 或不 保证小时数( 1 2 0 h ) ： 、厅延续天数或延续小时数，即供暖期内室外日平均温度等于 或低于某，。的历年平均天数或小时数，以上公式经整理可得： 刀= 1 2 0 + ( - 1 2 0 ) ( t 。- t w ) ( 5 - t w ) l u 6 ( 2 6 ) 式中，仫为计算采暖小时数，= 1 8 3 x 2 4 = 4 3 9 2 h f j 为冬季采暖室外计算温度，f 0 = - 2 6 。c f ，为采暖期室外日平均温度，r p j = 一1 0 2 。c 6 r 。的指数值； b =! 二坐丛： ! 二! ：q 三! ! 兰! 二! 竺：型 “f p - c 1 0 2 8 1 x ( - 1 0 2 ) 一( 一2 6 ) = 0 9 9 8 ( 2 7 ) p = 币n z h = i n 面z h = 丽4 3 9 2 = 1 0 2 8 1 ( 2 8 ) 抽一5胛抽一1 2 0 4 3 9 2 一1 2 0 、。 根据供暖热负荷与室内、外温度差成正比关系，即 酉：孕：哮( 2 - 9 ) 。q 。t n - ，j 式中 o ：、q 。供暖设计热负荷和在室外温度r ，下的供暖热负荷； 酉供暖相对热负荷比； r 。供暖室内计算温度，取f 。- - 1 8 。c 。 综合式( 2 2 ) 和式( 2 3 ) ，可得出供暖热负荷延续时间图的数学表达式： 否：。l 。 5 ( 2 q o ) i妒1 一p 。尺：5 心 或 驴 ( 1 _ 瑟： 5 乇) 下的各种参数，在保证室内计算温度 ，。条件下，可列出与上面相对应的热平衡方程式。即： g = q 2 = 0 3( 3 6 ) q = q v ( t 一t w ) w ( 3 7 ) q ：a f ( 毕- t ) 1 + 6w(3-8) 0 3 = 1 1 6 3 g ( t g 一厶) w ( 3 - 9 ) 若令在运行调节时，相应0 下的供暖热负荷与供暖设计热负荷之比，称 为相对供暖热负荷比q ，而称其流量之比为相对流量l l g ，则： 耍2 导= 赛= 蚤 c 3 。， 召：善( 3 i i ) g 同时，为了便于分析计算，假设供暖热负荷与室内外温差的变化成j 下比， 即把供暖热指标视为常数( q = q ) 。但实际上，由于室外的风速和风向，特 哈尔滨工挥大学硕+ 学位论文 别是太阳辐射热的变化与室内外温差无关，因此这个假设会有一定的误差。 如不考虑这一误差影响，则： 耍：导：譬 ( 3 _ 1 2 )。 q 。乙一乙。 、7 亦即相对供暖热负荷比q 等于相对的室内外温差比。 综合上述公式，可得： 耍=慧=丽(tg+th-2t)l*6=召譬tg t h ( 3 1 3 ) 乙一0 。( f ：+ 一2 乙) 1 + 6 。一。 、7 式( 3 1 3 ) 是供暖热负荷供热调节的基本公式。式中分母的数值，均为设计 工况下的已知参数。在某一室外温度乙的运行工况下，如要保持室内温度，。值 不变，则应保证有相应的r 。、t h 、q ( q ) 和g ( g ) 的四个未知值，但只有三个 联立方程式，因此需要引进补充条件，才能求出四个未知值的解。所谓引进 补充条件，就是我们要选定某种调节方法。可能实现的调节方法，主要有： 改变网路的供回水温度( 质调节) ，改变网路流量( 量调节) ，同时改变网路 的供水温度和流量( 质量一流量调节) 以及改变每天供暖小时数( 间歇调节) 。 如采用质调节，即增加了补充条件g = i 。此时即可确定相应的f g 、厶和q ( q ) 值了。 在本文研究的热水供暖系统中，供暖用户系统与热水网路采用间接连接。 考虑到实际运行情况将热水网路和供暖用户的设计水温参数定为：一级网 f ：- 9 5 。c 、t = 5 5 。c ，二级网= 7 0 。c 、t h = 5 0 。c 。供暖用户系统与热水网 路采用间接连接时，随室外温度乙的变化，需同时对热水网路和供暖用户进 行供热调节，采用的是分阶段改变流量的质调节。 3 2 2 二级网的集中供热调节 分阶段改变流量的质调节，是在供暖期中按室外温度高低分成几个阶段， 在室外温度较低的阶段中，保持设计最大流量；而在室外温度较高的阶段中， 保持较小的流量。在每一阶段内，网路的循环水量始终保持不变，按改变网 路供水温度的质调节进行供暖调节。即令 2 3 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 妒2 g = c o n s t 将这补充条件代入供暖系统的供暖调节基本公式： 耍= 鲁= 丽( t g + t h - 2 t ) 1 b = 召嚣 ( 3 - 1 4 ) 乙一0( f g + “一2 乙) h 6 一厶 、7 可求出： _ ：名：厶+ “百l ( t + b ) + 0 5 竺百。c ( 3 - 1 5 ) 吃：厶：乙+ t 酉1 巾+ 6 一0 5 全生百。c ( 3 - 1 6 ) 在佳木斯的供暖系统中采用此调节方式时，应注意不要使进入供暖系统 的流量过小。为保险起见本文不低于设计流量的8 0 ，即够= g 8 0 。如流 量过少，对双管供暖系统，由于各层的重力循环作用压头的比例差增大，引 起用户系统的垂直失调。对单管供暖系统，由于各层散热器传热系数k 值变 化程度不一致的影响，也同样会引起垂直失调。 现对宜景换热站的二级网调节曲线进行计算和制定：二级网设计供、回 水温度t = t g = 7 0 。c 、t = = 5 0 。c 。采用分阶段改变流量的质调节，根据室 外温度划分为两个阶段，即室外温度从+ 5 0 c 到1 5 0 c 的一个阶段和从1 5 0 c 到2 6 0 c 的另一个阶段。 ( 1 ) 室外温度为气= 1 5 。c 时，相应的相对供暖热负荷比 百= 1 8 一( 一1 5 ) 1 8 一( 一2 6 ) = o 7 5 从室外温度一1 5 。c ( 虿= o 7 5 ) 室外温度 = - 2 6 。c ( q = 1 ) 的这个阶段，流量采用设计流量g = 1 ，水泵流量为1 0 0 的设计流量，此阶段的水温调节是质调节。取妒= 1 。将妒= 1 代入式( 3 - 1 5 ) 、 ( 3 1 6 ) ，其中t = 0 5 ( t g 。+ “一2 乙) 用户散热器的设计平均计算温差，。c 出j = 乞一厶。用户的设计供、回水温差，。c ，取b = 0 3 并将t = 4 2 。c ，出j = 2 0 。c ，1 ( 1 + b ) = o 7 7 等已知值代入，可得出此阶 z l = 厂( 蚕) 和吒2 ( 互) 的关系式2 二 = 1 8 + 4 2 q 。+ l o q 1 2 = 1 8 + 4 2 l 9 。7 7 一1 0 0 2 4 ( 3 - 1 7 ) ( 3 1 8 ) 哈尔滨下稗大学硕士学位论文 计算结果列于表3 2 ，水温调节曲线见图3 4 。 ( 2 ) 开始供暖的室外温度0 2 + 5 。c ，此时相应的蚕= ( 1 8 5 ) 1 8 一( 一2 6 ) = o 2 9 5 。从开始供暖o = + 5 。( 孬= o 2 9 5 ) 到室外温度乙= 一1 5 。c ( 酉= o 7 5 ) 的这 个阶段，流量为设计流量的7 5 ，为保险起见，同时考虑不影响热网水力平 衡，取缈= o 8 。将妒= 0 8 代入式( 3 一1 5 ) 、( 3 - 1 6 ) ，并将出4 2 。c ，：2 0 。c ， 1 ( 1 + b ) = o 7 7 等已知值代入，可得出此阶段q = ( 虿) 和z 2 = 厂( 虿) 的关系式。 q = 1 8 + 4 2 q+ 1 2 s q o c ( 3 1 9 ) 乃= 1 8 + 4 2 q一1 2 5 9 o c ( 3 2 0 ) 计算结果列于表3 2 ，水温调节曲线见图3 4 。 表3 20 8 - - 0 9 采暖期二级网调节曲线温度表 o c 室外散热器供散热器回流量 温度水温度水温度系数 5 3 8 1 3 0 7 4 3 9 43 1 4 3 4 0 63 2 1 2 4 1 83 2 7 1 4 3 0 3 3 4 0 4 4 2 3 4 0 1 4 5 43 4 6 2 4 6 63 5 2 q = 0 8 3 4 7 73 5 8 4 4 8 9 3 6 4 5 5 0 0 3 7 o 6 5 1 1 3 7 5 7 5 2 - 33 8 1 8 5 3 4 3 8 6 9 5 4 53 9 2 1 0 5 5 65 4 0 3 9 7 4 1 3 1 l 5 5 14 1 9 1 25 6 1 4 2 5 1 3 5 7 14 3 0 旷1 0 1 4 5 8 14 3 6 1 5 5 9 24 4 。2 1 6 6 0 24 4 7 2 5 哈尔滨工程大学硕+ 学位论文 ( 续表3 2 ) 1 7 6 1 14 5 2 1 8 6 2 24 5 8 1 9 6 3 24 6 3 2 0 6 4 24 6 9 2 1 6 5 14 7 4 2 2 6 6 14 7 9 2 3 6 7 14 8 5 2 4 6 8 14 9 0 2 5 6 9 04 9 5 2 6 7 0 05 0 0 7 5 7 0 6 5 6 0 6 5 5 蚤 s o 赠 4 5 4 0 3 5 j i - ，、 3 0 2 8 2 6 2 4 _ 2 2 2 0 1 8 1 6 - 1 4 1 2 1 0 8 6 4 20 246 室外温度( 。c ) 图3 4宜景换热站2 0 0 8 2 0 0 9 供暖期二级网供暖调节曲线图 二级网补水采用一级网3 1 , - 级网，站内自控系统通过调节二级网补水量 维持二级网水量的恒定，综合以上手段，可保证用户系统的水力稳定，实现 二级网分阶段改变流量的质调节。 3 2 3 一级网的集中供热调节 一级网的的供、回水温度和，取决于一级网路采取的调节方式以及 - 乏水一水换热器的相对传热系数比，亦即在运行工况r 。时水一 水换热器传热系数k 值与设计工况时k 的比值； 出在设计工况下，水一水换热器的对数平均温差，o c a t =( t 一名) 一( 吒一厶)一 l l l 牟冬 o c ( 3 2 3 ) 吒一 址在运行工况0 下，水一水换热器的对数平均温差，。c a t = 坚掣 。c ( 3 - 2 4 ) 1 。1 一名 h 1 1 量 f 2 一 水一水换热器的相对传热系数k 值，取决于选用的水一水换热器的传热 特性，由实验数据整理得出。对水一水换热器，k 值可近似地由下式公式计 算： 一k ：石譬西? ( 3 2 5 ) = g 埘g 。( 3 一 式中，一g 订水一水换热器中，加热介质的相对流量比，此处亦即热水网路 的相对流量比； g 盯水一水换热器中，被加热介质的相对流量比，此处亦即供暖用 户系统的相对流量比。 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 根据不同的室外温度g 叫可以取1 和0 8 ，g 。可以取1 和0 8 由以上各式可得一级网计算公式为： t = 坠半茅 p 2 6 ， 乇= 一( t 一2 ) q g “ ( 3 2 7 ) 其中， q 一乞名一乙 d ：鲨：鲨 址 出：! 三i 二蔓! ：唾二生! l i l 牟冬 在某一室外温度。下，上两式中蚕、a t 、t 为已知值，t g 及t h 值 可从二级网分阶段改变流量的质调节计算公式确定。未知数仅为r l 及吃。通 过联立求解，即可确定热水网路采用的相应供、回水温度_ 和吃值。结果列 于表3 3 ，水温调节曲线见图3 5 。 表3 30 8 , 0 9 采暖期一级网调节曲线温度表 o c 室外温度供水温度 回水温度流量系数 54 6 53 1 7 3 5 0 2 3 3 2 l5 3 93 4 6 15 7 63 6 0 口= 0 8 3 6 1 23 7 4 56 4 8 3 8 7 76 8 33 9 9 1 07 3 66 9 94 1 84 4 5 1 37 4 74 6 6 1 5 7 7 9 4 7 9 1 78 1 14 9 2 9 = 1 0 1 9 8 4 2 5 0 5 2 18 7 35 1 8 2 39 0 45 3 1 2 69 5 05 5 0 2 8 级网温度、一级网温度调节一级网流量。 3 3 热网的水力平衡调节 热源提供了与实际热负荷相当的热量，但是仍然可能出现不热户，原因 就是热网可能会出现不平衡，一般地，近端过热，远端温度不达标。在实际 运行中，有利环路阻力小，得到的流量多、温度高，不利环路阻力大，得到 的流量少、温度低，并且有可能达不到国家供热标准的要求。通常供暖单位 采取提高锅炉出力或提高水泵扬程使不利环路得到足够的热量，但这不是解 决问题的好办法，只能使流量偏高的有利环路得到更多的热量，热量分配不 均的问题依然存在，因而就需要对热网进行水力平衡调节。 平衡工作分三阶段，在开始采暖期、初寒期、严寒期都要进行，并且在 每一期都要反复进行三次以上调平衡。在热用户类型相同时，使流量按所承 担的建筑面积比例供给，不同时按负荷比例供给。调整完毕后就不要再动各 哈尔滨t 程大学硕七学位论文 站所调整过的调节阀，并锁定。站内检修时可开关其他阀门代替，以减少不 必要的调整。在对宜景换热站等进行热网的水力平衡调节时，我们主要应用 的是回水温度调节法。这种方法适用于管网用户入口没有安装平衡阀，或当 入口安装有普通调节阀但调节阀两端的压力表不全，甚至管网入口只有普通 阀门的时候。 3 3 1调节原理 当供暖系统在稳定状态下运行时，如不考虑管网沿途损失，则管网热媒 的供暖量应等于热用户系统散热设备的散热量，同时也等于热用户的热负荷。 系统热媒的散热量： q = g c 魄一f ) ( 3 - 2 8 ) 散热器的散热量： q 2 = 灯( 一乙) ( 3 2 9 ) 建筑物的散热量： q 3 = q v ( t 一0 ) ( 3 - 3 0 ) 根据热平衡原理则有： q = q ( t g 一厶) = k f ( t ? j 一乙) = q v ( t 一t 。) ( 3 3 1 ) 散热器的传热系数k = a ( t 珂一乙) 6 一t g + t h t p l 2 所以， ：gc(fgtd：afqa f 洋一秽6 ：q v ( t 一o ) ( 3 3 2 )= g ：( f g 一= 洋一乙) h 6 = 一0 )( 3 - ) 由上式第二项和第四项可以看出，在某一室外温度下，用户的室内温度 和系统流量及供回水温差有关。在某一室外温度下，要维持一定的室内温度， 当用户流量大于设计流量时，供回水温差减小；用户流量小于设计流量时， 供回水温差加大。在保温效果好，近似认为供水温度相等的条件下，回水温 度高，说明实际流量大于设计流量，反之小于设计流量。 另外由上式第二项、第三项、第四项可以看出，流量大于设计流量时， 3 0 哈尔滨t 稗大学硕十学位论文 在某一室外温度下，维持一定的室内温度，散热器散热量大，反之小。 因此，通过调节热用户的流量，只要把各用户的回水温度调到相等( 当 供水温度相等) 或供回水温差调到相等( 管道保温效果差，供水温度略有不 同) ，就可以使各热用户得到和热负荷相适应的供暖量，达到均匀调节的目的。 这种调节方式是一种最简单、最原始、最耗时的调节方法，可用于任何 采暖系统，不要求调节阀阀f - j 和l 类、不要求安装压力表、甚至没有温度计也 可，只要有一台红外线测温仪或数字式表面温度计就可以实现。 3 3 2 调节过程 ( 1 ) 调节温度的确定 当热源供暖量大于等于用户热负荷，循环泵流量大于设计流量时，考虑 到循环泵节能运行，此时用户回水温度应调节到温度调节曲线对应的回水温 度；当热源供暖量大于等于用户热负荷，循环泵流量小于设计流量时，供回 水平均温度应调节到温度调节曲线对应的供、回水温度平均温度值；当热源 供暖量小于用户热负荷时，用户回水温度调节到略低于总回水温度。 ( 2 ) 调节过程 由于供暖系统有较大的热惯性，温度变化明显滞后。调节系统流量后， 系统温度不能及时反映流量的变化，所以阀门开度的调整量具有一定的经验 性。测量温度要在全部用户调节完毕，间隔一段时间后进行。间隔时间和系 统的大小有关。当总回水温度稳定在某一数值不变时即可进行下一轮调整。 首先记录各用户回水温度，并和总回水温度作比较：温度高得越多，阀 门关得越小；用户间回水温度差别相同的条件下，管径越大，关得越多。第 一轮调整，近端用户阀门关闭应过量。记录各用户阀门关闭圈数。 第轮调整完毕，待总回水温度稳定不变后记录各用户回水温度，和调 节前作比较，再和总回水温度作比较，进行第二轮调整。第一轮和第二轮的 间隔时间应大于第一轮调整后最远用户回水返回热源所需时间的2 倍以上。 按照管网流速和最远用户管长进行估算，反复进行。部分调节记录见表3 4 。 3 1 哈尔滨- 丁程大学硕士学位论文 表3 4 宜景换热站二级网调节记录表 调节地点：宜景小区日期：2 0 0 8 1 0 2 6 调节时间：1 4 点到1 9 点总同水温度：3 3 6 c 楼名阀门类型初次测量温度 初次调节动作 供水侧 调节阀保持原状态 1 撑 回水侧闸阀 3 3 6 保持原状态 供水侧 调节阀关闭三分之一圈 2 群 回水侧闸阀 3 4 2 保持原状态 供水侧调节阀保持原状态 3 撑 回水侧闸阀 3 3 3 保持原状态 供水侧调节阀 保持原状态 4 稃 回水侧闸阀 3 3 9 保持原状态 供水侧调节阀 开启半圈 5 撑 回水侧 闸阀 3 2 4 保持原状态 供水侧 调节阀关闭半圈 6 撑 回水侧 闸阀 3 5 保持原状态 供水侧 调节阀开启半圈 7 撑 回水侧 闸阀 3 2 2 保持原状态 供水侧 调节阀保持原状态 8 回水侧 闸阀 3 3 8 保持原状态 供水侧调节阀 关闭半圈 9 捍 回水侧 闸阀3 5 1保持原状态 3 2 哈尔滨下程大学硕士学位论文 3 4 换热站能耗数据测量 换热站的能耗数据测量主要包括对耗电量、补水量和供热量的测量。其 中耗电量和补水量可以通过站内的仪表直接获取，本次科研选取的换热站自 控水平较高，这些数据可以在供暖公司的主控机房直接获得，因此这里主要 是对供热量进行测量，使用的设备是经过标定的热量表。 热量表由一个热水流量计、一对温度传感器和一个积算仪组成。仪表安 装在系统的供水管上，并将温度传感器分别装在供、回水管路上。在一段时 间内用户所消耗的热量为其供水流量和供回水的焓差的乘积对时间的积分， 现在市面上一般的热量计利用的就是这个原理。流量测量采用超声波流量计， 是考虑到流量的测量装置通常设在建筑物供暖系统入户处的母管上，由于其 现实情况的复杂性，流量装置的安装往往比较困难，而超声波流量计，因仪 表流通通道未设置任何阻碍件，属无阻碍流量计，安装简单方便，克服了这 一缺点，另外其价格不随管径的增加而变化，虽然一次性投资高，但永久受 益。超声波流量计在测不同管径的不同流量范围时，其测量误差差别很大， 测量之前需用标准流量计进行标定。而焓可以看做是温度的函数，只要测量 出供、回水的温度就可以计算出供回水之间的焓差。积分这个过程可以人工 计算或者采用积分仪计算。 在测试准备工作都完成后，开始配备人员，安装仪器仪表，进行测试。 仪器仪表安装的一般规定： ( 1 ) 确定现场情况满足仪器仪表的安装要求； ( 2 ) 安装人员需按照仪器仪表的安装使用说明正确安装。 流量计安装由经过培训的专门人员进行安装，保证其上游l o 倍管径长度 的直管段和下游5 倍管径长度的直管段长度，且没有任何阀门和构件，如必 须安装调节阀，则建议把调节阀装在下游5 倍管径长度的直管段之后，测量 管的内表面应清洁，没有坑凹和沉积物。还应考虑选择管材致密部分作为安 放探头的区域，并清理干净，除去其表面的一切锈迹、油漆，在探头的中心 部分和管壁涂上足够的耦合剂，保证两个探头在同一个轴面上，然后按仪表 3 3 图3 7 超声波流量计水平管换能器安装位置 对于垂直设置的管道，若为单声道传播时间法仪表，换能器的安装位置 应尽可能在上游弯管的弯轴平面内( 见图3 8 ) ，以获得弯管流场畸变后较接 近的平均值。 3 4 哈尔滨下程大学硕+ 学位论文 图3 8 超声波流量计单声道换能器垂直管安装位置 换能器安装处的管道衬里和垢层不能太厚。衬里、锈层与管壁间不能有 间隙。对于锈蚀严重的管道，可用手锤震击管壁，以震掉内壁上锈层，保证 声波正常传播。但必须注意防止击出凹坑。 供回水管道温度计安装应符合仪表的安装要求，对于被测热力系统的热 力入口的供回水管段上都安装有温度计插孔的，宜采用铠装铂电阻插入式安 装的方式，即先向温度计插孔中注入机油，再将铠装铂电阻插入温度计插孔 中。安装照片如下： 图3 9 铠装铂电阻现场安装图片 热量表工作时积算仪收集采样信息、信号传输、数据计算和存储。为减 3 5 哈尔滨丁程大学硕十学位论文 少外界对数据信号的干扰，应避开强电磁场的信号的干扰，积算仪应与其他 机电设备保持一定距离。在安装中还应注意以下几点： ( 1 ) 根据信号形式与厂家要求，正确接线： ( 2 ) 根据流量计的安装位置( 进水管还是回水管) 匹配参数； ( 3 ) 选择适当的热量单位； ( 4 ) 注意更换电池的周期； ( 5 ) 检测测量结果与精度； ( 6 ) 积算仪的表盘和流量计分体安装时，其连线的长度不能随意更改。 热量数据整理完毕后进行数据修正，根据所测热量下采用的超声波流量 计的传感器型号、测量管径大小和流量范围选用不同的流量修正公式 q 晒= f ( q 矿) ，将原始数据溯源。流量每1 0 分钟记录一次，包括瞬时流量和 累计流量，同时也有累计热量，为了确保准确性应对瞬时流量进行修正，修 正后再利用以下公式进行热量计算： 瓯= g 尼c ( 乞一) ( 3 - 3 2 ) 式中：q 。第i 时刻内在建筑物热力入口处测得的供热量，肜； g 一第f 时刻测得的流量值，m 3 h ； n 一第f 时刻对应供水温度或回水温度下的水密度，磅研3 ；可 用下式进行计算：p = 1 0 0 5 6 0 2 2 2 x t 一0 0 0 2 5 t 2 ； k 第f 时刻测得的供水温度，； k 第i 时刻测得的回水温度，o c ； c 一水的质量比热，c = 4 1 8 6 8k j k g o c 。 生 编= o j r a ( 3 _ 3 3 ) 式中：编一检测持续时间内在建筑物热力入口处测得的总供热量，k j ； 纵一第i 时刻内在建筑物热力入口处测得的供热量，彤； 我们分别测量、计算了宜景、妇联、近江三站从2 0 0 8 年1 0 月1 5 日至 2 0 0 9 年4 月1 4 日为期1 8 2 天内每个月的热量、补水量和耗电量，记录详见 下表。 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 表3 50 8 0 9 采暖季原始记录实际耗热量表g j 宜景 妇联近江 月份 日均耗量月耗量日均耗量 月耗量日均耗量月耗量 l o 月 1 5 6 7 12 6 6 41 2 1 22 0 67 2 6 0 01 2 3 4 2 1 1 月 4 1 2 4 3 1 2 3 7 32 8 0 78 4 22 9 8 6 1 08 9 5 8 3 1 2 月 5 3 1 2 31 6 4 6 83 7 5 81 1 6 54 9 3 9 6 81 5 3 1 3 0 1 月 5 8 2 1 01 8 0 4 54 1 9 41 3 0 06 5 8 4 7 42 0 4 1 2 7 2 月 5 5 5 4 61 5 5 5 33 8 9 61 0 9 l3 3 1 6 7 59 2 8 6 9 3 月 3 9 9 1 31 2 3 7 32 7 1 68 4 21 7 3 0 2 6 5 3 6 3 8 4 月 1 7 7 6 02 6 6 41 4 4 72 1 79 1 5 8 01 3 7 3 7 总耗热量 8 0 1 4 05 6 6 36 1 9 4 2 6 表3 60 8 0 9 采暖季原始记录实际耗水量表 f 宜景妇联近江 月份 日均耗量 月耗量 日均耗量 月耗营日均耗量月耗量 1 0 月 5 5 4 l9 4 25 9 41 0 l1 3 8 3 0 02 3 5 1 l 1 1 月 8 5 1 02 5 5 36 2 71 8 81 3 3 6 0 74 0 0 8 2 1 2 月 1 0 8 8 7 3 3 7 56 4 82 0 11 6 5 0 4 85 1 1 6 5 1 月 1 2 0 3 53 7 3 l6 9 72 1 61 7 1 7 1 65 3 2 3 2 2 月 1 1 4 7 93 2 1 47 3 62 0 61 7 1 5 2 54 8 0 2 7 3 月 8 5 5 52 6 5 26 5 52 0 31 3 8 0 2 94 2 7 8 9 4 月 6 7 0 01 0 0 55 8 0 8 7 1 4 2 9 0 0 2 1 4 3 5 总耗水量 1 7 4 7 21 2 0 22 8 0 2 4 1 表3 70 8 0 9 采暖季原始记录实际耗电量表k w h 宜景妇联 近江 月份日均耗量月耗量日均耗量月耗量日均耗量月耗量 1 0 月 1 0 2 4 3 51 7 4 1 45 4 8 89 3 36 7 0 7 6 51 1 4 0 3 0 1 1 月 1 1 4 5 3 33 4 3 6 06 1 6 31 8 4 910 9 2 0 0 03 2 7 6 0 0 1 2 月 1 1 6 5 1 63 6 1 2 08 3 8 72 6 0 01 5 9 3 8 7 l4 9 4 1 0 0 1 月 1 2 0 3 2 33 7 3 0 09 5 1 02 9 4 8l7 2 6 6 4 55 3 5 2 6 0 2 月 1 2 9 3 2 l 3 6 2 1 09 4 8 92 6 5 7 13 8 9 8 5 7 3 8 9 1 6 0 3 月 1 0 6 8 3 93 3 1 2 05 9 3 51 8 4 06 8 9 7 1 02 1 3 8 1 0 4 月 1 1 7 2 7 31 7 5 9 l5 8 9 38 8 45 9 8 8 0 08 9 8 2 0 总耗电量 2 1 2 1 1 5 1 3 7 1 1 2 1 6 3 7 8 0 3 5 室内温度的测量及处理 热用户端是供暖系统的重要组成部分，是能量的最终消耗端，对整个系 统的经济运行起着重要作用。通过对热用户进行调查和室温的测量可以得到 3 7 哈尔滨t 程大学硕士学何论文 供暖系统运行效果的信息反馈，有助于供热企业及时发现问题，通过对其采 取节能措施可以大大降低供暖能耗。但是我们过去对热用户的技术进步和节 能措施的重视还很不够，出现了热用户的技术水平和装备水平相对滞后的现 象，制约了城市集中供暖系统全面合理有效地利用热能。现在我们国家正在 提倡建设节约型社会，而热用户的节能潜力十分巨大，对于热用户方面存在 的问题和应采取的节能措施，必须引起供暖企业的高度重视，这对于促进城 市经济发展、改善城市人民生活、提高企业经济效益有着重要的意义。 在对热用户进行调查的过程中，我们测量了热用户的室内温度，现有情 况是一部分的采暖热用户，房间温度偏高，普通房间室温均在2 0 0 c 以上，个 别房间温度可达到2 5 0 c ，为此很多用户不得不开窗放热，以调节室温，致使 大量能源白白浪费；而另一部分是室内温度偏低，甚至投诉室温不达标。取 得室内温度数据，是对供暖效果评定的第一手资料，是非常真实可靠的，对 供暖系统的运行调整起着重要的指导作用。经估算，由于室温高出设计温度 ( 按l8 。c 计) 2 0 c 所造成的围护结构耗热量的增加在供暖期内平均为7 3 【l 引。 高出设计温度4 0 c 时将增加1 5 以上，如按1 0 0 万m 2 供暖小区为例，仅此一项， 单采暖期就将多耗标煤2 5 0 0 - - 一5 0 0 0 t ，如果考虑开窗放气造成的冷风侵入的影 响，耗热量的增加将会更大。同时当企业和用户发生纠纷时，所掌握的数据 也可以作为重要依据，也可以对用户户内系统进行检查，看是否有不合理地 方，甚至是私自放水的现象。改善热用户室内系统，既是帮助用户，也是帮 助企业自身节约能源增加效益。 3 5 1 室内温度的测量 对热用户的室内温度进行测量首先要抽取测量对象，一般在样本分布上 应当抽取1 5 以上；从测量时间的分布上，采暖初期、中期和末期分别占3 0 、 4 0 和3 0 左右；在具体建筑物分布上，应当涵盖热网的近、中、远端，对 于单栋楼还要包括首层、中间层和项层。分布合理，尽量使选取的样户能代 表整个试点区域内所有热用户，这样有助于对数据进行科学的分析。 3 8 哈尔滨t 程大学硕十学位论文 - _ _ l l - i i i - i _ _ l _ _ - _ - _ i i _ l _ l l i i m mm l i m l - _ 室内温度测点选择建筑物内代表性房间的代表性位置，且不受太阳辐射、 室内热源和周围围护结构的直接影响，在温度测点距地面1 5 ：a ：0 2 m 左右，即 要将温度测点布置在房间的几何中心。代表性房间应根据层数、朝向、冷山、 供暖系统的环路情况、房间位置与围护结构差异进行综合选取。检测部位应 为底层、顶层和中间层的代表房间，且每层的测点不应少于3 个。 室温的测量涉及到小区内的众多用户，是测量难度最大的参数，主要体 现在测量的点多，测量的数据多。如采用传统的数据采集、计算和显示一体 化而无通讯功能的仪表，虽然能实现数据自动测量、自动保存、自动打印， 但测量的数据需人工输入计算机，才能进行数据处理，且测定过程中仍需人 值班，传感器与仪表的连接导线较多，对于有人居住的建筑来说，使用起来 不方便。为了解决上述问题我们测温主要使用的是温度自记仪，它是在以往 工作的基础上研制的新一代现场温度记录器，采取了将数据的采集、计算和 显示功能分开的形式，以实现不拉线、自动保存、与微机进行数据通讯、操 作使用方便、不需人值班、造价低廉、单个房间自动测量室温的目的，这都 是传统仪器不具备的优势。其外观如图3 1 0 所示。 图3 1 0 温度自记仪外观图 温度自记仪采用超低功耗技术和高集成化设计，具有结构简单、体积小、 电池供电、功耗低、测量精度高、存储量大、不需接线、测量点不受距离限 制、抗干扰性强、使用极为方便等特点。适用于建筑现场测试中的室内、外 温度采集、记录。为使温度自记仪实现自动测量和p c 机通讯功能，开发专 3 9 哈尔滨t 稗大学硕十学位论文 用数据通讯处理软件。使用时打开温度自记仪后面板，将电池安装在电池盒 内，打开计算机并安装软件，将随机配备的通讯电缆插头分别插入温度自记 仪通讯插口和p c 机串行接口。运行s c q 0 1 v 专用软件，按照屏幕的中文提 示，采用问答方式，输入有关参数( 校对时钟、开始时间、结束时间、数据 采集周期、现场编号等) 。按“写入自记仪 按钮完成温度自记仪工作参数的 设定，然后即可放入用户家中进行测试。测试完毕，通过通讯接口一次性读 取测量数据，完成数据的存储、处理。在联机状态下可显示当前温度、历史 数据、温度曲线、平均值、最大值、最小值等测量数据及有关参数。 3 5 2 室内温度的处理 当测量完毕后，运行s c q 0 1 一v 专用软件，将测量数据一次全部读入p c 机显示、存储、转换、处理。该软件可完成温度自记仪工作参数设定、传感 器校验、接收采集器采样数据、采样数据图形处理、计算数据最大值、最小 值、平均值。对数据的图形表现根据需要进行强化处理，可以对图形局部进 行矢量放大处理，可以改变图形陡度，操作简便，人机界面友好，运行稳定 可靠。该系统在目前流行的各档微型计算机上均可正常运行。 数据存储格式采用t x t 文档、e x c e l 表格型式进行存储，以方便后续数 据处理。便于珍贵的采样数据能被其它软件系统再利用。数据读取完毕转化 成e x c e l 格式后，要根据室内温度测点的温度分布情况和建筑物热力入口热 量情况，取稳定时期的数据进行计算。室外温度、室内温度和热量三者数据 的起始时间和截止时间必须一致。 当供暖系统连续稳定运行时，室内温度应随着室外温度波动而连续变化， 但是考虑到围护结构的蓄热能力，室内温度的波动较室外温度有一定延迟， 并且有一定衰减，即室内温度振幅小于室外综合温度振幅。虽然室内温度随 时间变化，但是相邻两时刻( 1 0 分钟记录1 次数据) 的温度不会有大的变化。 以宜景住宅楼的温度数据处理为例，其原始室内温度变化曲线如图3 1 1 所示。 图3 1 1 和图3 1 2 为直接电脑截图所得，横坐标单位为小时，