供热负荷分阶段质量调节方法.pdf

1、10申请公布号CN102003736A43申请公布日20110406CN102003736ACN102003736A21申请号201010600306222申请日20101222F24D19/1020060171申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号72发明人姜永成方修睦郑瑞芸吴洁清74专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人杨立超54发明名称供热负荷分阶段质量调节方法57摘要供热负荷分阶段质量调节方法，它涉及一种热水供热系统的调节方法，供热调节技术领域。本发明的目的是为了解决热网传统质调节方法中输送能耗高，传统量调节容易出现的热网失调等技术问

2、题，提供一种满足用户调节要求，且能耗较低的供热负荷分阶段质量调节方法。主要步骤计算出室外临界温度，将供热分为三个调节阶段根据供热负荷逐渐提高供水温度，保持最小运行流量；量调节运行，保持供水温度为设计值不变，根据回水温度改变系统运行流量；随着供热负荷逐渐减小，室外温度高于室外临界温度时，此时进入供热末期，系统流量减少至最小运行流量，系统运行方式重新变为质调节，直至供暖期结束。本发明方法的节能效果显著。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图2页CN102003748A1/2页21一种供热负荷分阶段质量调节方法，其特征在于所述调节方法的具体过程为步

3、骤一、计算出室外临界温度TW0，将供热分为三个调节阶段根据室外临界温度TW0将供热系统的整个供暖期按照供热负荷大小不同分为三个调节阶段初期、中期和末期；其中初期和末期的室外温度大于室外临界温度TW0，而中期的室外温度小于室外临界温度TW0；利用公式1，令供水温度等于设计供水温度，即TGTG，式中则可计算得出唯一的未知量再根据相对负荷比公式计算出此负荷对应的室外温度TW，即为系统临界温度TW0；式中TS05TGTH2TN用户换热器的设计平均计算温差TJTGTH用户的设计供回水温差相对热负荷比，表示实际运行负荷与设计负荷的比值；最小流量与设计流量之比；G表示热网循环流量，单位为T/H；公式1、2中

4、带的均表示在设计条件下的参数，不带的表示在运行条件下的参数；TG表示热网供水温度，单位为；TH表示热网回水温度，单位为；TN表示室内设计温度，单位为；B表示散热器传热公式中的系数，通常取03；步骤二、根据设计流量、综合阻力数确定供热系统最小运行流量根据供热系统的设计流量及实际的综合阻力数确定供热系统的最小运行流量GMIN，此值约为额定设计流量GMAX的40，即GMINGMAX04；步骤三、质调节运行在供暖初期供热系统按照质调节运行，运行流量为既定的最小运行流量GMIN，供水温度随室外温度变化而变化，供水温度TG、回水温度TH调节如上述公式1、2所示；步骤四、根据供热负荷逐渐提高供水温度TG，保

5、持最小运行流量GMIN步骤五、判断室外温度TW是否是低于室外临界温度TW0，如果是，则执行步骤六，否则，返回至步骤三；步骤六、量调节运行随着供热负荷的增加，质调节的供水温度达到系统的最大供水温度TGMAX，此时进入供暖中期，改变系统的调节手段为量调节；步骤七、保持供水温度为设计值不变，根据回水温度改变系统运行流量保持供水温度恒定为系统设计供水温度，即最大供水温度TGMAX；根据公式3、4所示流量调节规律改变系统流量；回水温度TH与系统流量G调节规律如公式3、4所示权利要求书CN102003736ACN102003748A2/2页3步骤八、判断室外温度是否是高于室外临界温度TW0，如果是，则执行

6、步骤三，否则，返回至步骤六；随着供热负荷逐渐减小，室外温度高于室外临界温度TW0时，此时进入供热末期，系统流量减少至最小运行流量GMIN，系统运行方式重新变为质调节，再进入步骤三，供暖末期与初期的调节手段相同，如此循环，直至供暖期结束。权利要求书CN102003736ACN102003748A1/6页4供热负荷分阶段质量调节方法技术领域0001本发明涉及一种热水供热系统的调节方法，供热调节技术领域。背景技术0002目前，传统的供热调节技术主要有00031质调节。在进行质调节时，只改变供热系统的供水温度，而用户的循环水量保持不变。同时循环水泵输送能耗高，不利于节能。00042量调节。在进行量调节

7、时，只改变供热系统的网路流量，而供水温度保持不变。在运用此调节方法时，在网路流量减小到一定值时，管路中水的流动状态将偏离阻力平方区使流量分配比例发生变化，热网出现水力失调，且摩擦阻力系数增大，不利于节能。00053分阶段改变流量的质调节。此调节方法按室外温度高低分成几个阶段，每个阶段中，系统的循环水量保持不变，按改变网路供水温度的质调节进行供热调节。虽然，此调节方法相比于传统质调节有所改进，但是水泵只能在分段的恒定频率下运行，仍然有较大的节能空间。发明内容0006本发明的目的是为了解决热网传统质调节方法中输送能耗高，传统量调节容易出现的热网失调等技术问题，提供一种满足用户调节要求，且能耗较低的

8、供热负荷分阶段质量调节方法。本发明所述“质量调节”是指“质调节”和“量调节”。0007本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是0008本发明所述的供热负荷分阶段质量调节方法的具体过程为0009步骤一、计算出室外临界温度TW0，将供热分为三个调节阶段0010根据室外临界温度TW0将供热系统的整个供暖期按照供热负荷大小不同分为三个调节阶段初期、中期和末期；其中初期和末期的室外温度大于室外临界温度TW0，而中期的室外温度小于室外临界温度TW0；0011利用公式1，令供水温度等于设计供水温度，即TGTG，式中则可计算得出唯一的未知量再根据相对负荷比公式计算出此负荷对应的室外温度TW，即为系统临界温度T

9、W0；001200130014式中TS05TGTH2TN用户换热器的设计平均计算温差0015TJTGTH用户的设计供回水温差说明书CN102003736ACN102003748A2/6页50016相对热负荷比，表示实际运行负荷与设计负荷的比值；0017最小流量与设计流量之比；G表示热网循环流量，单位为T/H；0018公式1、2中带的均表示在设计条件下的参数，不带的表示在运行条件下的参数；TG表示热网供水温度，单位为；TH表示热网回水温度，单位为；TN表示室内设计温度，单位为；B表示散热器传热公式中的系数，通常取03；0019步骤二、根据设计流量、综合阻力数确定供热系统最小运行流量0020根据供

10、热系统的设计流量及实际的综合阻力数确定供热系统的最小运行流量GMIN，此值约为额定设计流量GMAX的40，即GMINGMAX04；0021步骤三、质调节运行0022在供暖初期供热系统按照质调节运行，运行流量为既定的最小运行流量GMIN，供水温度随室外温度变化而变化，供水温度TG、回水温度TH调节如上述公式1、2所示；0023步骤四、根据供热负荷逐渐提高供水温度TG，保持最小运行流量GMIN0024步骤五、判断室外温度TW是否是低于室外临界温度TW0，如果是，则执行步骤六，否则，返回至步骤三；0025步骤六、量调节运行0026随着供热负荷的增加，质调节的供水温度达到系统的最大供水温度TGMAX，

11、此时进入供暖中期，改变系统的调节手段为量调节；0027步骤七、保持供水温度为设计值不变，根据回水温度改变系统运行流量0028保持供水温度恒定为系统设计供水温度，即最大供水温度TGMAX；根据公式3、4所示流量调节规律改变系统流量；0029回水温度TH与系统流量G调节规律如公式3、4所示003000310032步骤八、判断室外温度是否是高于室外临界温度TW0，如果是，则执行步骤三，否则，返回至步骤六；0033随着供热负荷逐渐减小，室外温度高于室外临界温度TW0时，此时进入供热末期，系统流量减少至最小运行流量GMIN，系统运行方式重新变为质调节，再进入步骤三，供暖末期与初期的调节手段相同，如此循环

12、，直至供暖期结束。0034本发明的有益效果是0035本发明方法具有输送能耗低，使热网运行稳定的优点。本发明较之传统的质调节能显著的降低系统的输送能耗，下面举例说明0036当水泵输送流体的物理参数不变，密度相似系数也不变时，水泵消耗的功率与转速的三次方成正比，即与流量的三次方成正比，如下式说明书CN102003736ACN102003748A3/6页600370038式中P，N，G分别代表循环水泵的功率、转速和流量。0039注公式5见工程流体力学泵与风机化学工业出版社P2680040由5式看出减少系统的运行流量将显著的降低系统的输送能耗。0041定流量运行时0042在常规设计中循环水泵容量的选择

13、是按照其最大负荷再加上一定的余量后确定，而且在设备选型时又难以选到与设计参数完全一致的水泵，因此水泵的实际安装容量往往偏大，一般循环泵的额定负荷只占设备容量的6080。0043循环水泵按照定流量工况运行，即供热系统采用质调节运行时，实际运行流量按照水泵的最小流量运行，一般约为额定流量的40。0044变流量运行时0045质调节运行供水温度上升到最高值时，系统改为量调节运行，流量会在最小流量和最大流量之间进行调节，最小流量一般约为40。则运行的流量变化范围在循环泵额定负荷的4080之间，量调节运行的流量平均值为循环水泵额定负荷的60。0046节能计算0047节电率按照GB12497三相异步电动机经

14、济运行强制性国家标准实施监督指南中的计算公式进行计算00480049式中KI节电率，PI节电功率，PL额定负荷下水泵电机的输入功率，PE水泵电机标牌的额定功率，水泵年运行平均流量，QN水泵年运行额定流量。0050则质调节阶段节能率为00510052量调节阶段节能率为00530054分阶段质量调节综合节能率为0055KZLKIZP1KILP270056式中P1为采用质调节运行的时间占整个供暖期时间的百分比，说明书CN102003736ACN102003748A4/6页70057P2为采用量调节运行的时间占整个供暖期时间的百分比，P1P210058在供热系统中热网循环水泵电耗的费用是非常可观的，以

15、某热力公司的实例进行节能计算。东北某城市集中供热小区总供热面积为1000万M2，系统为定流量运行，实际记录的总运行流量为15267M3/H。运行4台水泵，水泵的扬程为65M、流量为3846M3/H、电机额定功率为800KW。电动机选择10KV电压供电，电价按照普通工业电价0747元/KWH，供热时间按照180天进行计算，定流量运行需要的年电费粗略计算为005907474800180241032653万元0060如果采用分阶段质量调节运行，质调节阶段按设计流量的40计算，量调节阶段系统平均流量按设计流量60计算，设计供回水温度按95/70考虑，计算得出室外临界温度约为14，查供热工程有关数据可知

16、，量调节阶段约为70天，则P10611，P20389，分阶段质量调节的综合节能率为0061KZLKIZP1KILP2088100611066670389079760062节约的电费为006310326530797682368万元0064显然本发明方法的节能效果是非常显著的。附图说明0065图1为本发明所述方法的运行流程图，图2是本发明所述方法的分阶段质量调节原理示意图。图中坐标轴1表示室外温度的变化，其正方向表示温度越来越低；坐标轴2示意温度、流量等，其正方向表示量越来越大；曲线3表示供水温度曲线，曲线4表示回水温度曲线，曲线5表示供热系统循环流量曲线，11表示室外临界温度TW0，31表示临界

17、供水温度TG0，41表示临界回水温度TH0，51表示系统临界流量G0。具体实施方式0066具体实施方式一如图1和2所示，本实施方式所述的供热负荷分阶段质量调节方法的具体过程为0067步骤一、计算出室外临界温度TW0，将供热分为三个调节阶段0068根据室外临界温度TW0将供热系统的整个供暖期按照供热负荷大小不同分为三个调节阶段初期、中期和末期；其中初期和末期的室外温度大于室外临界温度TW0，而中期的室外温度小于室外临界温度TW0；0069利用公式1，令供水温度等于设计供水温度，即TGTG，式中即为定值，则可计算得出唯一的未知量再根据相对负荷比公式计算出此负荷对应的室外温度TW，即为系统临界温度T

18、W0；00700071说明书CN102003736ACN102003748A5/6页80072式中TS05TGTH2TN用户换热器的设计平均计算温差0073TJTGTH用户的设计供回水温差0074相对热负荷比，表示实际运行负荷与设计负荷的比值；0075最小流量与设计流量之比；G表示热网循环流量，单位为T/H；0076公式1、2中带的均表示在设计条件下的参数，不带的表示在运行条件下的参数；TG表示热网供水温度，单位为；TH表示热网回水温度，单位为；TN表示室内设计温度，单位为；B表示散热器传热公式中的系数，通常取03；0077步骤二、根据设计流量、综合阻力数确定供热系统最小运行流量0078根据供

19、热系统的设计流量及实际的综合阻力数确定供热系统的最小运行流量GMIN，此值约为额定设计流量GMAX的40，即GMINGMAX04；0079步骤三、质调节运行0080在供暖初期供热系统按照质调节运行，运行流量为既定的最小运行流量GMIN，供水温度随室外温度变化而变化，供水温度TG、回水温度TH调节如上述公式1、2所示；0081步骤四、根据供热负荷逐渐提高供水温度TG，保持最小运行流量GMIN0082步骤五、判断室外温度TW是否是低于室外临界温度TW0，如果是，则执行步骤六，否则，返回至步骤三；0083步骤六、量调节运行0084随着供热负荷的增加，质调节的供水温度达到系统的最大供水温度TGMAX，

20、此时进入供暖中期，改变系统的调节手段为量调节；0085步骤七、保持供水温度为设计值不变，根据回水温度改变系统运行流量0086保持供水温度恒定为系统设计供水温度，即最大供水温度TGMAX；根据公式3、4所示流量调节规律改变系统流量；0087回水温度TH与系统流量G调节规律如公式3、4所示008800890090步骤八、判断室外温度是否是高于室外临界温度TW0，如果是，则执行步骤三，否则，返回至步骤六；0091随着供热负荷逐渐减小，室外温度高于室外临界温度TW0时，此时进入供热末期，系统流量减少至最小运行流量GMIN，系统运行方式重新变为质调节，再进入步骤三，供暖末期与初期的调节手段相同，如此循环

21、，直至供暖期结束。0092本发明将整个供暖期按照供热负荷大小不同分为三个时期初期、中期和末期，其中初期和末期的室外温度大于室外临界温度TW0，在初期和末期，热网循环流量不变保持恒定，供、回水温度不断增加；而中期的室外温度小于TW0，热网循环流量逐渐增大，供水温度说明书CN102003736ACN102003748A6/6页9保持恒定，回水温度逐渐增大。0093以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的专利保护范围。说明书CN102003736ACN102003748A1/2页10图1说明书附图CN102003736ACN102003748A2/2页11图2说明书附图CN102003736A