集中供热二次网节能控制方法研究

集中供热二次网节能控制方法研究

作者：张倩

来源：《科学与财富》2017年第36期

摘要：我国的供热系统已经被完善，越来越多的城市之中的人可以享受到极为优质的供热体验，大部分城市的供热方法都是集中供热，虽然集中供热可以确保供热工作的稳定性，但是热网的组织性使被改变，大量的热能被消耗，控制方法的不合理之处影响了集中供热的效果，在其二次网系统之中，可以通过应用节能控制技术来优化供热模式，提升总体供热效率，而二次网的供热流程比较复杂，节能控制工作实施难度偏高，本文根据对集中供热工作的了解，对控制二次网的可靠节能方法进行分析。

关键词：集中供热；二次网；节能控制方法；节能型供热

在当前的城市基础装置建设工作之中，供热系统始终处于关键地位，尤其是北方城市之中的供热系统，如果供热工作没有被充分完善，北方居民就会在冬季遭受严寒带来的极大痛苦，在开展供热工作时，大部分地区都会直接采用集中供热的基本模式，而供热工作带来的能量消耗问题已经被基础设施建设者重视起来，通过优化供热网来达到节省能量的工作目的。而二次网受到的影响也相对较多，如果没有将其与相关系统之间的联系工作做好，节能目的也就无法达到，本文对针对这一供热关键部位的节能控制方法展开探讨。

1 集中供热工作中可用的节能方法

1.1 通过连接系统来达到节能供热的目的

在集中供热体系之中，直连连接各个系统是比较常见的情况，当热蒸汽、热水从热源位置流出之后，可以在一次管网之中继续流通，直至留给供热客户，流过管网的末端之后，一部分热量会损失，再经由二次网系统之中的回水管到能够流回到热源位置，以此实现循环供热。

在供热事业发展的初期阶段，直接连接由于结构简单花费也不多所以应用比较广泛。但是也存在着补水率相对较大的缺点，因此长时间的使用直接连接会导致供热系统的供热能力不足，并且影响其经济性能。所以直接连接的应用范围变小，目前仅限于使用在小型的低温热水供热系统中。

压力控制法。把间接连接管网的换热站当作热源，间接连接管网的每个二次网都相当于一个独立的直接连接管网。与直接连接管网相同的是二次网的调节过程中对控制点位置及设定值大小的选择，不同的是对二次网供水温度的控制。

1.2 通过优化管网的基本模式来达到节能供热的目的

从管网的角度也可以实现系统优化的工作目的，将直接连接的方法应用到管网系统之中。优选压差控制点，在用户的最远位置设置压差控制点，利用位置优势来达到节能目的，但是要考虑到不同的供暖用户的资用压头之间存在的差异。还可以通过调节热原的总体流量，通过控制热源流量来对供水压差工作施加影响，在调节循环泵的流量时，可以应用变频设备。在能量调节环节之中，要控制好供水压力，使其保持不变，逐渐减缓转速，还需要控制压力控制点的设定值与设定值。

1.3 充分利用水泵装置

供热系统的换热站中的能量消耗问题比较严重，在日常的换热站运行环节之中，电能消耗、热能消耗以及系统泄漏问题均是待解决的能耗控制问题。换热站是二次网应用的的主要热源，换热器装置会给补水泵以及循环水泵装置提供动力支持，节流是相对比较传统的节能控制系统的方法，在一些使用时间比较长的供热管道系统以及泵站之中经常会遇到，但是随着二次网的建设规模扩大，能耗控制效果也别削弱，系统的稳定性也变得更差，还新增了电量浪费的问题。基于集中供热系统的供热特点，离心泵作为核心机械和设备，其热媒补充以及热水传递工作都存留了可优化的空间。

2 二次网内部可以采用的节能控制方法

为了达到供热节能的效果，本文采用二次网供、回水温度控制方案；通过调节一次网的电动调节阀进而对二次网供水温度进行控制。通过调节二次网循环水泵变频频率进而对二次网回水温度进行控制。两个通道之间有一定的耦合作用，二次网供、回水温度之间的耦合系统结构图如图1所示：

在保证用户舒适度的前提下，如果室外温度改变，那么对一次网流量进行调整，随着一次网流量的改变二次网供水温度必然在其影响下发生变化，分析二者之间的关系对于更好的控制二次网供水温度是非常重要的，按照热平衡方程可知，对于换热器而言，流入的净热量等于一次网流入的热量减去二次网流出的热量。

集中供热系统二次网供、回水温度控制方案应将以下因素考虑在内：由于供水温度控制与回水温度控制之间有强耦合关系，因此要对其进行解耦确定解耦控制方案供水温度的稳定通过控制一次网电动阀的开度来保证，回水温度的稳定通过控制变频水泵进而调节二次网流量来保证由于供热系统具有时变性、非线性、滞后性等特性，应采用先进控制方法进行控制。

目前传统的控制方法都是设计解耦补偿器来抵消耦合对象产生的不利影响，最后使系统输出变成单回路控制，也就是先进行解耦，解耦后在分别进行控制。不同的是，本文设计的解耦控制器是将解耦补偿器和控制器综合在一个控制器中，同时实现解耦和控制。控制系统结构图2 如所示。

目前解耦方法有很多，主要包括对角阵解耦、前馈补偿解耦、反馈解耦等。设计一个解耦控制系统实际上就是设计一个控制器对控制回路与控制变量间的耦合作用进行解除，当控制器与控制变量实现一对一的控制就达到了完全解耦。

由于二次网供、回水温度之间存在非线性强耦合作用，给供热调节带来很大困难，因此实现其供热通道的解耦对于集中供热系统的高效运行以及节能控制至关重要。

3 结束语

集中供热系统给其所在的现代化城市带来能源浪费问题已经逐渐严重化，如果不及时采取可靠的节能控制方法，调整供热系统的其他部分与二次网之间的关系，其造成的能源浪费问题将直接给现代城市带来不良影响，本文对回水温度这种影响因素也进行了考虑，确保节能控制系统模型的总体合理性，还对已有节能控制系统中存在的设计缺陷进行了分析，以此来确保控制体系的全面性，从本文的分析之中可以了解到，控制系统拥有的自适应能力与对回水温度的控制效果极为重要，开设供暖系统的节能控制时要确保这部分内容的优化程度。

参考文献：

[1]李妍昕，冯哲愚，徐凯，祝艺丹，李海斌， & 王春青. （2017）. 长春市集中供热管网系统节能评价研究. 供热制冷（2）， 21-23.

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[3]孙绍凯. （2015）. 集中供热二次网能耗管控系统的研究. （Doctoral dissertation，青岛理工大学）.

[4]张德华. （2016）. 集中供热二次网智能管控系统研究. （Doctoral dissertation，青岛理工大学）.