熱水供熱系統(tǒng)的集中調節(jié) 畢業(yè)論文1.doc

熱水供熱系統(tǒng)的集中調節(jié)摘 要供熱系統(tǒng)的運行調節(jié)對系統(tǒng)的能耗有重大的影響，也就是說，科學的運行調節(jié)直接關系到供熱系統(tǒng)節(jié)能的實現(xiàn)。本文研究的主要問題是集中供熱系統(tǒng)的運行調節(jié)。論文針對集中供熱系統(tǒng)的運行調節(jié)問題，通過理論分析，討論了直接連接和間接連接系統(tǒng)的多種運行調節(jié)，并對各種調節(jié)方式做出分析與比較。本文重點研究和分析了3種直接連接的分階段調節(jié)，給出調節(jié)公式，并討論階段點的劃分原則。同時利用算例分析了在各種分階段調節(jié)方式下，室外溫度變化時，網路的供回水溫度及相對流量比的變化情況。文章還介紹了4種可實現(xiàn)的間接連接系統(tǒng)一、二級管網調節(jié)方式的組合調節(jié)公式。利用算例分析了在室外溫度變化時，各調節(jié)方式組合一、二級管網參數(shù)的變化情況。關鍵詞：集中供熱；質調節(jié)；量調節(jié)；直接連接；間接連接abstractthe adjusting can have an important effect on the running of the heating system. so doing adjusting well is the key of energy conservation of the heating system. this paper mostly introduces the adjusting of centralized heating system.this paper researches the running adjusting with the method of theoretic analyze, mainly studies the adjusting measures of direct heating systems and indirect heating systems, and compares these adjusting measures.it mainly researches and analyzes three measures of stage adjusting. give the adjusting expressions and the stage division principle. use an example to calculate the supplying and returning water temperatures and the mass rates under different outdoor temperatures. it also introduces adjusting expressions of four doable combinations. use an example and analyze different parameters under different outdoor temperature when use different regulating measures.keywords: centralized heating system; mass regulating; quantity regulating; direct connect; indirect connect目 錄第1章 前言11.1 課題研究的目的和意義11.2 國內外集中供熱的發(fā)展現(xiàn)狀11.2.1 國外集中供熱的發(fā)展狀況11.2.2 國內集中供熱的發(fā)展狀況21.3 主要研究內容3第2章 供熱系統(tǒng)調節(jié)的基本原理及其方式42.1 概述42.2 供暖熱負荷調節(jié)的基本原理52.3 直接連接系統(tǒng)的集中供熱調節(jié)72.3.1 質調節(jié)72.3.2 量調節(jié)102.3.3 間歇調節(jié)142.4 本章小結14第3章 直接連接系統(tǒng)的分階段調節(jié)方式分析153.1 直接連接系統(tǒng)的分階段調節(jié)方式153.1.1 分階段改變流量的質調節(jié)153.1.2 分階段量調節(jié)和質調節(jié)183.1.3 分階段質量調節(jié)和質調節(jié)213.2 本章小結24第4章 間接連接系統(tǒng)的集中調節(jié)264.1 概述264.2 間接連接系統(tǒng)調節(jié)的基本公式264.3 間接連接系統(tǒng)的供熱調節(jié)方式及其分析284.3.1 組合方式284.3.2 組合方式314.3.3 組合方式334.3.4 組合方式374.4 本章小結40第5章 總結41致謝42參考文獻43附 錄45第1章 前言第1章 前言1.1 課題研究的目的和意義冬季供暖問題是關系城市居民切身利益的大事，集中供熱，特別是熱電聯(lián)產供熱，對于節(jié)約一次能源改善環(huán)境污染，提高人民生活水平有著非常重要的意義?，F(xiàn)在供暖企業(yè)自負盈虧，不但要使居民的供暖溫度達到標準，又要使企業(yè)獲得最佳的利潤，這就要求企業(yè)做好供熱的調節(jié)工作1。因此，對整個供熱系統(tǒng)進行合理的供熱調節(jié)就非常的重要。本文主要分析供熱系統(tǒng)的運行調節(jié)方式，并對各種調節(jié)方式進行分析與比較。熱水鍋爐及采暖系統(tǒng)運行過程中除應對運行參數(shù)、燃燒工況進行控制與調整外,還應根據采暖季節(jié)(初冬還是嚴寒) 、采暖時間(白天還是夜間)等情況對供熱量進行調節(jié)。供熱調節(jié)的目的,一是使系統(tǒng)中各用戶的室內溫度比較適宜；二是避免不必要的熱量浪費,實現(xiàn)熱水采暖的經濟運行。研究和實施優(yōu)化的運行調節(jié)方式不僅可提高供熱系統(tǒng)的能效水平，同時也為集中供熱系統(tǒng)的工程設計提供理論依據和運行管理經驗，使工程設計和運行管理工作更緊密地結合在一起。由此可見，進行供熱系統(tǒng)的運行優(yōu)化調節(jié)，具有十分重要的經濟意義和社會意義。1.2 國內外集中供熱的發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 國外集中供熱的發(fā)展狀況國外的集中供熱發(fā)展大致分為4個階段: 單純管理階段基礎建設階段綜合發(fā)展階段自動化控制階段。在綜合發(fā)展階段開始投入實時監(jiān)測系統(tǒng)的建設, 人工調整配合, 最后發(fā)展到遠程控制、無人值守熱力站, 實現(xiàn)自動化控制2-4。美國、日本、俄羅斯(包括前蘇聯(lián))、丹麥、瑞典、德國等國是集中供熱發(fā)展很快的國家, 從設備、技術、管理等諸方面都居世界領先的水平, 其中日本、丹麥、挪威將天然氣、油、垃圾、生物能、熱泵等作為集中供熱的主要熱源, 社會效益、節(jié)能效益、經濟效益明顯。美國是世界第一個冷熱聯(lián)供系統(tǒng)在harfo rd city 建成并投入運行的國家。20 世紀70 年代紐約世界貿易中心采用新技術向建筑物群集中供冷供熱, 成為當時世界上規(guī)模最大的供冷供熱工程。目前美國有眾多的學者從事有關區(qū)域供冷供熱方面的研究, 并在多項技術上保持優(yōu)勢。近年來, 日本集中供熱(冷) 系統(tǒng)發(fā)展速度也較快, 特別是以東京為中心的關東地區(qū)尤為明顯, 已占日本全國的60%。日本集中供熱(冷) 系統(tǒng)比較注重節(jié)能和環(huán)保, 如采用熱電供給系統(tǒng)、蓄熱槽及利用城市廢熱作為能源等, 以提高能源的利用效率?？紤]到保證能源的穩(wěn)定供應和應對地球溫暖化等環(huán)境問題等, 日本今后期望朝擴大應用、開發(fā)新能源等方向發(fā)展。俄羅斯(包括前蘇聯(lián)) 作為世界大國, 由于受地理環(huán)境的影響,發(fā)展供熱系統(tǒng)較早, 也比較完善, 其集中供熱事業(yè)無論是從熱負荷的數(shù)量、熱網的規(guī)模、熱電廠的層次和效益, 還是從供熱綜合技術各方面來衡量, 在國際上都占有極其重要的地位, 是世界上集中供熱最發(fā)達的國家之一, 其中莫斯科有世界上最大的熱網、最大直徑的供熱管道、最大功率的熱電廠。德國集中供熱總熱量為1 961 萬gj , 也是集中供熱發(fā)展較好的國家。1.2.2 國內集中供熱的發(fā)展狀況我國集中供熱發(fā)展到今天, 經歷了從無到有、從小到大、從弱到強、艱苦奮斗、競爭發(fā)展的歷程。我國傳統(tǒng)的集中供熱主要采取熱電聯(lián)產、區(qū)域聯(lián)合供熱和小區(qū)鍋爐房供暖等幾種方式。從20 世紀40 年代至今, 近60 年的歷史大致分為4 個階段： 單純利用階段單純管理階段基礎建設階段綜合發(fā)展階段。但是，伴隨著集中供熱事業(yè)的發(fā)展，供熱行業(yè)也暴露出了很多問題。從80年代末開始，供熱行業(yè)同其他行業(yè)一樣由于實行粗放型經營，運行管理水平低下，能源消耗量高、鍋爐運行效率低、供熱質量差等問題日益顯露出來5。近十多年來，國民經濟的迅速發(fā)展，節(jié)能工作日益受到重視和開放政策的實施，使我國集中供熱事業(yè)，無論在供熱規(guī)模和供熱技術方面，都有很大的發(fā)展。雖然在建國50多年來，我國供熱工程建設和技術，取得了顯著的成就，但與一些工業(yè)發(fā)達的國家相比，在整個供熱系統(tǒng)的熱能利用效率、供熱（暖）產品設備品種和質量、供熱系統(tǒng)的運行管理和自控水平等等方面，仍有不少差距，亟待提高。1.3 主要研究內容供暖系統(tǒng)運行過程中，不但要對運行參數(shù)燃燒工況進行控制與調整，還應根據采暖季節(jié)和時間等情況對供熱量進行調節(jié)。調節(jié)的目的，一是使系統(tǒng)中各用戶的室內溫度比較適宜，二是避免不必要的熱量浪費，實現(xiàn)采暖的經濟運行。熱水供暖系統(tǒng)的調節(jié)主要分為兩種：一種是試運行期間的安裝調節(jié)，另一種是投入使用后的使用調節(jié)。使用調節(jié)又可分為很多種，主要有質調節(jié)、分階段改變流量的質調節(jié)和間歇調節(jié)等。本次設計任務主要是研究集中供熱系統(tǒng)的運行調節(jié)問題，分析直接連接供熱系統(tǒng)和間接連接供熱系統(tǒng)的運行調節(jié)方式及能耗。研究和分析三種分階段調節(jié)方式，給出其調節(jié)公式，并討論其階段點的劃分原則。同時利用算例分析采用不同的分階段供熱調節(jié)方式時，在不同室外溫度下，網路的供、回水溫度及相對流量比的變化情況。分析一、二級管網可以實現(xiàn)調節(jié)方式的組合及相應的調節(jié)公式。利用算例分析采用不同的調節(jié)方式組合，在不同室外溫度下，一、二級網各參數(shù)的變化情況。并將不同的調節(jié)方式組合的能耗情況與質調節(jié)進行對比，并利用算例進行量化比較，得出所有調節(jié)方式組合中的最佳方案。45第2章 供熱系統(tǒng)調節(jié)的基本原理及其方式第2章 供熱系統(tǒng)調節(jié)的基本原理及其方式2.1 概述熱水供熱系統(tǒng)的熱用戶，主要有供暖、通風、熱水供應和生產工藝用熱系統(tǒng)等。這些用熱系統(tǒng)的熱負荷并不是恒定的，如供暖通風熱負荷隨室外氣象條件變化，熱水供應和生產工藝隨使用條件等因素而不斷變化。為了保證供熱質量，滿足使用要求，并使熱能制備和輸送經濟合理，就要對熱水供熱系統(tǒng)進行供熱調節(jié)6。 在城市集中熱水供熱系統(tǒng)中，供暖熱負荷是系統(tǒng)的最主要的熱負荷。甚至是唯一的熱負荷。因此在供熱系統(tǒng)中，通常按照供暖熱負荷隨室外溫度的變化規(guī)律，作為供熱調劑的依據。供熱調節(jié)的目的，在于使供暖用戶的散熱設備的放熱量與用戶熱負荷的變化規(guī)律相適應，以防止供暖熱用戶出現(xiàn)室溫過高或過低的現(xiàn)象。根據調節(jié)地點的不同，供熱系統(tǒng)的運行調節(jié)可分為集中調節(jié)、局部調節(jié)和個體調節(jié)。集中調節(jié)是在熱源處（熱電廠或鍋爐房）進行調節(jié)；局部調節(jié)是在用戶引入口進行調節(jié)；個體調節(jié)則直接在用戶的設備上進行調節(jié)。其中集中調節(jié)是最重要的、影響最大的、最易于實現(xiàn)的調節(jié)方式。一個好的供熱系統(tǒng)，要保證高質量供熱，并且能夠達到最節(jié)能的效果，應采用多種調節(jié)方式并用的綜合調節(jié)，即將集中調節(jié)、局部調節(jié)和個體調節(jié)這三種調節(jié)方式合理地結合在一起。但是，要實現(xiàn)局部調節(jié)或個體調節(jié)，需要比較完善的自控系統(tǒng)或在用熱設備上安裝大量的單獨調節(jié)器，我國現(xiàn)有的熱水網路系統(tǒng)大多數(shù)不具備上述條件，用戶的房間溫度直接受熱源、熱網調節(jié)和室外氣象條件變化的影響，所以，本文主要研究、分析和對比集中調節(jié)方式。集中調節(jié)按照供熱區(qū)域的典型熱負荷進行調節(jié)。目前我國的供熱系統(tǒng)中，采暖負荷是主要熱負荷，在某些情況下甚至還是唯一的熱負荷。其它種類的熱負荷，例如熱水供應和通風熱負荷，所占比例在采暖期一般遠遠低于采暖負荷。所以通常以采暖負荷隨室外溫度的變化規(guī)律作為集中調節(jié)的基礎。集中供熱調節(jié)最基本的方法主要有三種：1.質調節(jié)改變網路的供水溫度；2.量調節(jié)改變網路的供水量；3.間歇調節(jié)改變網路的供水時間。2.2 供暖熱負荷調節(jié)的基本原理供熱系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下運行時，如果不考慮管網沿程熱損失，則散熱設備的供熱量應等于供熱系統(tǒng)輸送給熱用戶的熱量，同時也應等于采暖熱用戶的耗熱量。在供暖室外計算溫度為tw，散熱設備用散熱器時，有如下熱平衡方程式： (2-1) (2-2) (2-3) (2-4) (2-5) (2-6)式中，q1為建筑物設計熱負荷，w；q2為在供熱室外計算溫度下，散熱器放出的熱量，w；q3為在供熱室外計算溫度下，熱水網路輸送給熱用戶的熱量，w；q為建筑物的體積供暖熱指標，w/(m3)；v為建筑物的外部體積，m3；tw為供暖室外設計溫度，；tn為供暖室內設計溫度，；k為散熱器在設計工況下的傳熱系數(shù)，w/(m2)；a、b為由實驗確定的系數(shù)，按用戶選擇的散熱器型式確定；f為散熱器的散熱面積，m2；為散熱器熱媒設計平均溫度，；為供暖熱用戶的設計循環(huán)水量，kg/h；為熱水的質量比熱，j/(kg)；為供熱系統(tǒng)的設計供水溫度，；為供熱系統(tǒng)的設計回水溫度，。以上帶上標“”的符號表示在供暖室外計算溫度tw下的各種參數(shù)，而不帶上標符號表示在某一室外溫度tw下的各種參數(shù)，在保證室內計算溫度條件下，可列出與上面相對應的熱平衡方程式。即 (2-7) (2-8) (2-9) (2-10)若令在運行調節(jié)時，相應下的供暖熱負荷與供暖設計熱負荷之比，稱為相對供暖熱負荷比，而稱其流量比為相對流量比，則 (2-11) (2-12)同時，為了便于分析計算，假設供暖熱負荷與室內外溫差的變化成正比，即把供暖熱指標視為常數(shù)()。但實際上，由于室外的風速和風向，特別是太陽輻射的變化與室內外溫差無關，因此這個假設會有一定的誤差。如不考慮這一誤差影響，則： (2-13) 亦即相對供暖熱負荷比等于相對的室內外溫差比。綜合上述公式，可得： (2-14)式(2-14)是供暖熱負荷供熱調節(jié)的基本公式。式中分母的值，均為設計工況下的已知參數(shù)。在某一室外溫度的運行工況下，如要保持室內溫度值不變，則應保證有相應的、和的四個未知值，但只有三個聯(lián)立方程式，因此需要引進補充條件，才能求出四個未知參數(shù)的解。所謂引進補充條件，就是我們要選定某種調節(jié)方法?？赡軐崿F(xiàn)的調節(jié)方法主要有：質調節(jié)、量調節(jié)以及間歇調節(jié)等。2.3 直接連接系統(tǒng)的集中供熱調節(jié)供熱系統(tǒng)集中調節(jié)的基本方式有質調節(jié)、量調節(jié)和間歇調節(jié)。每種調節(jié)方式的特征不同，調節(jié)量不同，其調節(jié)公式也不同。本節(jié)先根據供熱調節(jié)基本公式給出了供熱調節(jié)供回水溫度通用計算公式，然后分別給出質調節(jié)、量調節(jié)和間歇調節(jié)的供回水溫度計算公式，并利用一個算例分析了其優(yōu)缺點。根據供暖熱負荷供熱調節(jié)基本公式(2-14)，可以求出熱水供熱系統(tǒng)調節(jié)工況下系統(tǒng)供、回水溫度的計算公式如下： (2-15) (2-16) 2.3.1 質調節(jié)(1) 質調節(jié)供、回水溫度計算公式在進行質調節(jié)時,只改變供暖系統(tǒng)的供水溫度,而系統(tǒng)循環(huán)水量保持不變（g=1）。這種調節(jié)方式,網路水力工況穩(wěn)定,運行管理簡便,采用這種調節(jié)方法,通常可達到預期效果。對無混合裝置的直接連接的熱水供熱系統(tǒng)，將=1代入式(2-15)和式(2-16)，可得到質調節(jié)方式下供、回水溫度計算公式： (2-17) (2-18)對帶混合裝置的直接連接的熱水供熱系統(tǒng)（如用戶或熱力站處設置水噴射器或混合水泵），則tg tg，th = th。式(2-17)中所求的tg值是混水后進入供暖用戶的供水溫度，網路的供水溫度tg，還應根據混合比再進一步求出?；旌媳龋ɑ驀娚湎禂?shù)）u，可用下式表示： (2-19)式中，是網路的循環(huán)水量，kg/h；是從供暖系統(tǒng)抽引的回水量，kg/h。在設計工況下，根據熱平衡方程式 (2-20)式中，tg是網路的設計供水溫度，。 在任意室外溫度tw下，只要沒有改變供暖用戶的總阻力數(shù)，則混合比u不會改變，仍與設計工況下的混合比u相同，即 (2-21) =+(-)=+() (2-22)根據式(2-22)，即可求出在熱源處進行質調節(jié)時，網路的供水溫度tg隨室外溫度tw的變化關系式。將式(2-17)的值和式(2-21)的代入式(2-22)，由此可得出對帶混合裝置的直接連接系統(tǒng)的網路供、回水溫度。 (2-23) (2-24)(2) 算例分析下面通過具體算例的計算，對上節(jié)所述調節(jié)方式組合進行詳細分析。沈陽市某供熱系統(tǒng)，其設計供、回水溫度分別為130/95/70，95/70，室內計算溫度tn=18，室外計算溫度tw=-20，選用m-132型散熱器，取b=0.3。則根據式(2-17)、(2-18)、(2-23)、(2-24)，可得到在不同室外溫度下，無混合裝置和帶混合裝置的供、回水溫度的數(shù)值如表2-1所示。表2-1 直接連接熱水供暖系統(tǒng)質調節(jié)的熱網水溫（）系統(tǒng)型式設計參數(shù)無混水裝置的供暖系統(tǒng)帶混水裝置的供暖系統(tǒng)95/70130/95/70() ()()tg()()+5-0.5-4.2-9.8-11.6-200.350.50.60.750.81.051.162.169.079.182.395.042.449.654.060.362.370.064.179.690.0105.3110.3130.042.849.654.060.362.370.0該調節(jié)方式下熱水供暖系統(tǒng)的水溫調節(jié)曲線如圖2-1所示。圖2-1 直接連接系統(tǒng)質調節(jié)供、回水溫度曲線1130/95/70熱水供暖系統(tǒng)網路供水溫度曲線295/70熱水供暖系統(tǒng)網路供水溫度曲線3130/95/70和95/70網路和用戶的回水溫度曲線根據水溫計算公式、水溫曲線圖2-1及表2-1數(shù)據分析，可得：(1) 熱網的供、回水溫度tg、th是相對熱負荷比的函數(shù)，隨著室外溫度的升高，相對熱負荷比逐漸減小，熱網和熱用戶的供、回水溫度也隨之降低。(2) 將式(2-3)和式(2-9)相加、變形，得到散熱器的熱媒平均溫度關系式如下： (2-25)由上式可以看出，散熱器的熱媒平均溫度隨室外溫度的升高而降低。進行熱水供暖系統(tǒng)的供熱調節(jié)，實質上就是調節(jié)供、回水溫度來滿足散熱器的熱媒平均溫度的要求。質調節(jié)只需在供熱系統(tǒng)的熱源處調節(jié)供水溫度，運行管理簡便，且由于系統(tǒng)在運行期間循環(huán)水量保持不變，因而系統(tǒng)水力工況穩(wěn)定。對于熱電廠供熱系統(tǒng)，由于網路供水溫度隨室外溫度升高而降低，可以充分利用供熱汽輪機的低壓抽汽，從而有利于提高熱電廠的經濟性，節(jié)約燃料7。質調節(jié)是目前廣泛采用的供熱調節(jié)方式。但由于在整個供暖期中，網路循環(huán)水量總保持不變，消耗電能較多。同時，對于有多種熱負荷的熱水供熱系統(tǒng)，在室外溫度較高時，如仍按質調節(jié)供熱，往往難以滿足其他熱負荷的要求。熱水網路中連接通風用戶系統(tǒng)時，如網路供水溫度過低，在實際運行中，通風系統(tǒng)的送風溫度過低也會產生吹冷風的不舒適感。在這些情況下，就不能再按質調節(jié)方式，用過低的供水溫度進行供熱了，而是需要保持供水溫度不再降低，用減小供熱小時數(shù)的調節(jié)方法，即采用間歇調節(jié)，或用其他調節(jié)方式進行供熱調節(jié)。2.3.2 量調節(jié)(1) 量調節(jié)供、回水溫度計算公式量調節(jié)是系統(tǒng)的供水溫度保持不變，改變系統(tǒng)的循環(huán)流量的一種調節(jié)方法。一般使供水溫度等于設計供水溫度（即），改變循環(huán)流量來使系統(tǒng)的供熱量滿足供暖熱負荷的要求。將代入式(2-14)，可得到無混合裝置時，采用量調節(jié)的相對循環(huán)流量和系統(tǒng)回水溫度th的計算公式： (2-26) (2-27)對有混合裝置的系統(tǒng)，有， 在設計工況下，根據熱平衡方程式 (2-28)在任意室外溫度tw下，只要沒有改變供暖用戶的總阻力數(shù)，則混合比u不會改變，仍與設計工況下的混合比u相同，即 (2-29)式中，tg是網路的設計供水溫度，。由式(2-29)得 (2-30)將式(2-29)代入式(2-27)，得 (2-31)采用量調節(jié)的相對循環(huán)流量的計算公式 (2-32)(2) 算例分析仍以第2.3.1節(jié)中的算例進行分析，根據式(2-26)、(2-27)、(2-30)、(2-31)、(2-32)得到在不同室外溫度下供、回水溫度及相對流量比的數(shù)值，如表2-2所示。表2-2 直接連接熱水供暖系統(tǒng)量調節(jié)的熱網水溫（）系統(tǒng)型式設計參數(shù)無混水裝置的供暖系統(tǒng)帶混水裝置的供暖系統(tǒng)95/70130/95/70()tg ()()tg()tg ()()5-0.5-4.2-9.8-11.6-200.350.50.60.750.81.00.090.160.220.370.441.0959595959595-217284450700.170.240.690.780.821.013013013013013013066.170.779.485.487.39520.528.443.253.556.870該調節(jié)方式下熱水供暖系統(tǒng)的水溫調節(jié)曲線如圖2-2(a)所示，相對流量比變化曲線如圖2-2(b)所示。分析水溫調節(jié)公式、水溫曲線圖2-2(a)、相對流量比變化曲線2-2(b)及表2-2數(shù)據，可得：(1) 采用集中量調節(jié)時，隨著室外溫度的升高，供熱系統(tǒng)循環(huán)流量迅速減少，回水溫度迅速下降。(2) 無混合裝置，當室外溫度為0時，回水溫度低于室內設計溫度18；當室外溫度為5時，回水溫度變?yōu)樨撝担@然是不合理的。此外，由于網路水流量的迅速減少，當室外溫度為-17時，流量己小于設計流量的50%，供熱系統(tǒng)會產生嚴重的熱力失調。所以采用純量調節(jié)實際上是不可行的。(3) 理論上，采用量調節(jié)時，系統(tǒng)始終在最小流量下運行，可以大幅度實現(xiàn)節(jié)能，但要求必須能連續(xù)改變循環(huán)水泵的流量，需要使用調速泵。(4) 采用帶混合裝置的供暖系統(tǒng)其相對流量比的變化速度要小于不帶混合裝置的。當室外溫度為-8時，帶混合裝置時的相對流量比為0.69，系統(tǒng)的水力失調度小。故帶混合裝置的供暖系統(tǒng)可優(yōu)先采用量調節(jié)。圖2-2(a) 直接連接系統(tǒng)量調節(jié)供、回水溫度曲線1130/95/70熱水供暖系統(tǒng)網路供水溫度曲線295/70熱水供暖系統(tǒng)網路供水溫度曲線3130/95/70熱水供暖系統(tǒng)混水后供水溫度曲線4130/95/70網路和用戶的回水溫度曲線595/70網路和用戶的回水溫度曲線圖2-2(b) 直接連接系統(tǒng)量調節(jié)相對流量比曲線圖1不帶混合裝置的相對流量變化曲線2帶混合裝置的相對流量變化曲線2.3.3 間歇調節(jié)當室外溫度升高時，不改變網路的循環(huán)水量和供水溫度，而只減少每天供暖小時數(shù)，這種供熱調節(jié)方式稱為間歇調節(jié)8。間歇調節(jié)可以在室外溫度較高的供暖初期和末期，作為一種輔助的調節(jié)措施9。當采用間歇調節(jié)時，網路的流量和供水溫度保持不變，網路每天工作總時數(shù)n隨室外溫度的升高而減少。它可按下式計算： h/d (2-33)式中，tw是間歇運行時的某一室外溫度，；tw是開始間歇調節(jié)時的室外溫度（相應于網路保持的最低供水溫度），。當采用間歇調節(jié)時，為使網路遠端和近端的熱用戶通過熱媒的小時數(shù)接近，在區(qū)域鍋爐房的鍋爐壓火后，網路循環(huán)水泵應繼續(xù)運轉一段時間。運轉時間相當于熱媒從離熱源最近的熱用戶流到最遠熱用戶的時間。因此，網路循環(huán)水泵的實際工作小時數(shù)，應比由式(2-33)的計算值大一些。2.4 本章小結本章簡述了熱水供熱系統(tǒng)的三種基本調節(jié)方式：質調節(jié)、量調節(jié)和間歇調節(jié)，分析討論了上述3種調節(jié)方式的優(yōu)缺點。舉例對質調節(jié)和量調節(jié)進行了計算，并給出了調節(jié)曲線。通過分析找出了量調節(jié)和間歇調節(jié)的弊病，可見單一的調節(jié)方式并不能達到理想的調節(jié)效果。 第3章 直接連接系統(tǒng)的分階段調節(jié)方式分析第3章 直接連接系統(tǒng)的分階段調節(jié)方式分析3.1 直接連接系統(tǒng)的分階段調節(jié)方式本節(jié)論述直接連接熱水供暖系統(tǒng)中分階段調節(jié)的三種方式：分階段改變流量質調節(jié)、分階段量調節(jié)和質調節(jié)以及分階段質量調節(jié)和質調節(jié)，分別給出每種調節(jié)方式的水溫和流量計算公式。舉例計算并繪出圖表，說明分階段調節(jié)的特點。3.1.1 分階段改變流量的質調節(jié)(1) 分階段改變流量質調節(jié)方式下的供、回水溫度計算公式分階段改變流量的質調節(jié)，是將整個供暖期按照室外溫度的高低分成幾個階段，在室外溫度較低的階段中，系統(tǒng)循環(huán)流量保持為設計流量；在室外溫度較高的階段中，系統(tǒng)流量保持為較小的流量10。在每一個階段內，系統(tǒng)的循環(huán)流量保持不變，按照質調節(jié)方式進行供熱調節(jié)。即令 (3-1)式中，j是相對流量比的數(shù)值。對無混裝置的直接連接的熱水供熱系統(tǒng)，將上式代入式(2-15)、(2-16)，得到其供、回水計算公式如下 (3-2) (3-3)(2) 階段點的劃分在這種調節(jié)方式中，可根據需要將采暖期分為若干個階段。通過改變循環(huán)水泵的運行及組合方式來達到改變循環(huán)流量的目的，可以采用兩種方案：第一種選泵方案是選用幾組(臺)不同規(guī)格的循環(huán)水泵，其中一組(臺)循環(huán)水泵的循環(huán)流量按設計值的100%考慮，另外一組(臺)或幾組(臺)按分階段改變流量的小流量階段的要求來選擇。第二種選泵方案是選用多臺相同規(guī)格的水泵。通過改變并聯(lián)運行泵的臺數(shù)，來改變流量9。由于水泵揚程與流量的平方成正比，水泵的電功率與流量的立方成正比，這種調節(jié)方式節(jié)約電能效果較為顯著。因此，分階段改變流量的質調節(jié)的供熱方式，在區(qū)域鍋爐房熱水供熱系統(tǒng)中，得到較多的應用。對直接連接的供暖用戶系統(tǒng)，采用此調節(jié)方式時，應注意不要使進入供暖系統(tǒng)的流量過少。通常不少于設計流量的60%，即=60%。如流量過少，對雙管供暖系統(tǒng)，由于各層的重力循環(huán)作用壓頭的比例差增大，引起用戶系統(tǒng)的垂直失調。對單管供暖系統(tǒng)，由于各層散熱器傳熱系數(shù)k值變化程度不一致的影響，也同樣會引起垂直失調。(3) 算例分析下面通過具體算例的計算，對上節(jié)所述調節(jié)方式組合進行詳細分析。沈陽市某供熱系統(tǒng)，其設計供、回水溫度分別為95/70，室內計算溫度=18，室外計算溫度=-26，選用m-132型散熱器，取b=0.3。根據式(3-2)和式(3-3)在不同室外溫度下供、回水溫度及相對流量比的數(shù)值，如表3-1所示。表3-1 分階段改變流量質調節(jié)供、回水溫度系統(tǒng)型式設計參數(shù)無混水裝置的供暖系統(tǒng)95/70()()()-20-17-14-11.6 -9.81.00.950.860.80.751.01.01.01.01.0/0.759591.686.582.380.1/82.27067.164.962.361.4/57.2 續(xù)表3-1系統(tǒng)型式設計參數(shù)無混水裝置的供暖系統(tǒng)95/70()()()-4.23.250.60.40.350.750.750.7571.556.552.751.543.241.0該調節(jié)方式下熱水供暖系統(tǒng)的水溫調節(jié)曲線如圖3-1所示。 圖3-1 分階段改變流量的質調節(jié)供、回水溫度曲線195/70分階段改變流量質調節(jié)供水溫度曲線295/70分階段改變流量質調節(jié)回水溫度曲線分析水溫調節(jié)公式、水溫曲線圖3-1及表3-1，網路的供、回水溫度隨室外溫度的變化有如下規(guī)律：(1) 根據公式 = (3-4)可得到分階段點的室外溫度tw=-15，相對流量比由1.0變化到0.75。在該點網路的供水溫度升高，回水溫度降低，供回水溫差增大，供回水溫差增大的倍數(shù)與成反比。(2) 在小流量階段，與質調節(jié)相比，同一室外溫度下，供水溫度升高的數(shù)值與回水溫度降低的數(shù)值是相等的。(3) 將式(3-2)和式(3-3)兩個等式相加、變形，有 (3-5)該式與式(2-25)是相同的，即在同一室外溫度下，無論采用質調節(jié)還是分階段改變流量的質調節(jié)，散熱器的熱媒平均溫度相等，與所處的調節(jié)階段也無關。分階段改變流量的質調節(jié)方式在每一個階段內，循環(huán)流量保持不變，系統(tǒng)水力工況保持了相對的穩(wěn)定；在室外溫度較高的階段內，系統(tǒng)循環(huán)流量小于設計流量，減少了循環(huán)水泵的耗電量1。但是，采用分階段改變流量的質調節(jié)，與純質節(jié)相比，由于流量減少，網路的供水溫度升高，回水溫度降低，供、回水溫差增大但從散熱器的放熱量的熱平衡來看，散熱器的平均溫度應保持相等，因而供暖系統(tǒng)供水溫暖度的升高和回水溫度的降低的數(shù)值，應該是相等的。3.1.2 分階段量調節(jié)和質調節(jié)在第2.3節(jié)中分析了質調節(jié)和量調節(jié)的優(yōu)缺點：量調節(jié)節(jié)能率大，但在相對流量較小時，會引起系統(tǒng)的水力失調；質調節(jié)不會產生水力失調，但循環(huán)水泵始終在最大流量下運行，消耗電能較多。為了避免上述現(xiàn)象，分階段量調節(jié)和質調節(jié)，是將整個供暖期按照室外溫度的高低分成兩個階段，在室外溫度較低的階段中采用量調節(jié)，在室外溫度較高階段中采用質調節(jié)。(1) 分階段量調節(jié)和質調節(jié)方式下的供、回水溫度計算公式 第一階段量調節(jié)階段當室外溫度較低時，按量調節(jié)方式進行調節(jié)，該階段系統(tǒng)的供水溫度tg保持不變(等于設計供水溫度tg)，相對流量y，供、回水溫度及流量計算公式如下： (3-6) (3-7) (3-8) 第二階段質調節(jié)階段當室外溫度較高時，按質調節(jié)方式進行調節(jié)，該階段系統(tǒng)相對流量比，供、回水溫度及流量計算公式如下：(3-9) (3-10)=(3-11)式中，y是分階段點相對流量比的數(shù)值。(2) 分階段點的劃分合理地確定y的數(shù)值，可充分發(fā)揮量調節(jié)和質調節(jié)的長處。當y取較大的值時，節(jié)能率小； y取值太小，又容易引起水力失調，通常可y以取0.5-0.8之間的值，本節(jié)在算例分析中暫取y= 0.61進行計算。(3) 算例分析仍以第3.3.1節(jié)中算例進行分析，根據式(3-6)、(3-7)、(3-8)、(3-9)、(3-10)和式(3-11)，可得到在不同室外溫度下供、回水溫度及相對流量比的數(shù)值，如表3-2所示。表3-2 分階段量調節(jié)和質調節(jié)供、回水溫度及相對流量比系統(tǒng)型式設計參數(shù)無混水裝置的供暖系統(tǒng)95/70（）()()-20-17-14-11.6-9.8-4.23.251.00.950.860.80.750.60.40.31.00.780.610.610.610.610.610.6195959588.785.173.858.049.77064.557.455.954.349.241.737.4該調節(jié)方式下熱水供暖系統(tǒng)的水溫調節(jié)曲線如圖3-2(a)所示，流量變化曲線如圖3-2(b)所示。圖3-2(a) 分階段量調節(jié)和質調節(jié)供、回水溫度曲線1分階段量調節(jié)和質調節(jié)供水溫度曲線2分階段量調節(jié)和質調節(jié)回水溫度曲線圖3-2(b) 分階段量調節(jié)和質調節(jié)相對流量比曲線根據水溫計算公式、水溫曲線圖3-2(a)及表3-2數(shù)據分析，可得：根據供暖熱負荷供熱調節(jié)的基本公式(2-14)及式(3-4)，可得到分階段點的室外溫度=-21。當-21時，供、回水溫度均隨室外溫度的升高而降低，供回水溫差減小。分階段量調節(jié)和質調節(jié)方式充分發(fā)揮了質調節(jié)和量調節(jié)的長處，避免了它們的弊端。在量調節(jié)階段中，供水溫度保持不變，循環(huán)水量不斷減小，充分節(jié)約了循環(huán)水泵的電能；在質調節(jié)階段中，系統(tǒng)水力工況保持了相對的穩(wěn)定，由于該階段循環(huán)水泵運行流量小于設計流量，在一定程度上也減少了循環(huán)水泵的耗電量。3.1.3 分階段質量調節(jié)和質調節(jié)分階段質量調節(jié)和質調節(jié)也是將整個供暖期按室外溫度的高低分成兩個階段。在室外溫度較低的階段，系統(tǒng)采用質量流量綜合調節(jié)；在室外溫度較高階段，系統(tǒng)采用質調節(jié)。(1) 分階段質量調節(jié)和質調節(jié)方式下的供、回水溫度計算公式 第一階段質量調節(jié)階段在質量調節(jié)階段，相對熱負荷比大于相對流量比的數(shù)值，熱水網路的相對流量比等于供熱的相對熱負荷比。該階段供、回水溫度及流量計算公式如下：(3-12)(3-13)(3-14) 第二階段質調節(jié)階段在質調節(jié)階段，相對熱負荷比小于相對流量比的數(shù)值，熱水網路的相對流量比等于。該階段供、回水溫度及流量計算公式如下：（3-15）（3-16）=（3-17）式中，是分階段點相對流量比的數(shù)值。(2) 階段點的劃分當取較大的值時，節(jié)能率小；取值太小，又容易引起水力失調，通?？梢匀?.5-0.8之間的值，本節(jié)在算例分析中暫取= 0.75進行計算。(3) 算例分析仍以第2.3.1節(jié)質調節(jié)中的算例進行分析，根據式(3-12)、（3-13）、（3-14）、(3-15)、(3-16)、(3-17)，可得到在不同室外溫度下的供、回水溫度及相對流量比數(shù)值，如表3-3所示。表3-3 分階段質量調節(jié)和質調節(jié)供、回水溫度及相對流量比 系統(tǒng)型式設計參數(shù)無混水裝置的供暖系統(tǒng)95/70()()()-20-17-14-11.6-9.8-4.23.251.00.950.860.80.750.60.40.31.00.950.860.80.750.750.750.759591.589.584.882.271.556.548.57066.564.559.857.251.543.238.5該調節(jié)方式下熱水供暖系統(tǒng)的水溫調節(jié)曲線如圖3-3(a)所示，流量變化曲線如圖3-3(b)所示。圖3-3(a) 分階段質量調節(jié)和質調節(jié)供、回水溫度曲線1分階段質量調節(jié)和質調節(jié)供水溫度曲線2分階段質量調節(jié)和質調節(jié)回水溫度曲線圖3-3(b) 分階段質量調節(jié)和質調節(jié)相對流量比曲線分析水溫調節(jié)公式、水溫曲線圖3-3(a)及表3-3數(shù)據，可得:(1) 根據供熱調節(jié)基本公式 (3-18)可得到分階段點=-15。(2) 結合供暖熱負荷供熱調節(jié)的基本公式(2-14)很容易得出，在第一個調節(jié)階段中，-=-，即系統(tǒng)運行供回水溫差等于設計供回水溫差。(3) 隨著室外溫度的升高，網路和供暖系統(tǒng)的供、回水溫度隨之降低，當 -15時，供回水溫差隨室外溫度減小。分階段質量調節(jié)和質調節(jié)方式，在質量調節(jié)階段中，供回水溫差保持不變，系統(tǒng)的循環(huán)水量隨著采暖熱負荷的減小而不斷減小，節(jié)約了循環(huán)水泵的電能；在質調節(jié)階段中，系統(tǒng)水力工況保持了相對的穩(wěn)定，且循環(huán)水泵運行流小于設計流量，在一定程度上也減少了循環(huán)水泵的耗電量9。3.2 本章小結本章主要分析了三種直接連接系統(tǒng)分階段供熱調節(jié)方式：分階段改變流量質調節(jié)、分階段量調節(jié)和質調節(jié)以及分階段質量調節(jié)和質調節(jié)方式下的水溫計算公式。通過算例分析得出了水溫變化曲線，分析了三種調節(jié)方式的特點，指出了各自的優(yōu)缺點。第4章 間接連接系統(tǒng)的集中調節(jié)第4章 間接連接系統(tǒng)的集中調節(jié)4.1 概述所謂間接連接，是指一級網和二級網用換熱器連接起來，為關聯(lián)的兩個的閉環(huán)系統(tǒng)。一、二級網分別肩負著熱源熱量的輸送和向用戶供熱的任務，一級網的熱力站，可視為二級網系統(tǒng)的熱源，兩者相互聯(lián)系又具有相對獨立的水力工況。因此，間接連接系統(tǒng)具有適應性強、運行可靠、調節(jié)方便、失水率小等特點，在我國已被廣泛采用11。間接連接熱水供暖系統(tǒng)中，一、二級網分別采取不同的調節(jié)方式，會有不同的溫度調節(jié)曲線11，可以實現(xiàn)的一、二級網調節(jié)方式組合主要有以下4種。各種調節(jié)方式組合的編號及名稱如下：.一級網質調節(jié)，二級網質調節(jié).一級網分階段改變流量質調節(jié)，二級網質調節(jié).一級網分階段量調節(jié)和質調節(jié)，二級網質調節(jié).一級網分階段質量調節(jié)和質調節(jié)，二級網質調節(jié)4.2 間接連接系統(tǒng)調節(jié)的基本公式在某一室外溫度下，如果忽略管網沿程熱損失以及換熱器的熱損失，則一級網的供熱量、換熱器的換熱量、二級網的得熱量三者之間應是相等的關系12，即 (4-1)式中，為一級網的循環(huán)流量，kg/h；是二級網的循環(huán)流量，kg/h；是熱水的質量比熱，=4187j/(kg)；是換熱器的傳熱系數(shù)，w/(m2)；是換熱器的換熱面積，m2；為換熱器的傳熱溫差，；為一級網運行供水溫度，；為一級網運行回水溫度，；為二級網運行供水溫度，；為二級網運行回水溫度，。設帶上標“”的符號表示在供暖室外計算溫度下的各種參數(shù)，而不帶上標“”的符號表示在某一室外溫度 ( )下的各種參數(shù)。相應下的供暖熱負荷與供暖設計熱負荷之比為相對供暖熱負荷比，用表示，相應下的運行流量與供暖設計流量之比為相對流量比，用表示，則可得 (4-2)整理之后得： (4-3)式中，為水-水換熱器的相對傳熱系數(shù)比，即在某一