基于熱計量的集中供熱節(jié)能互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺

劉悅

感知城市（天津）物聯(lián)網(wǎng)科技股份有限公司 天津 300384

本文提出了基于熱計量的集中供熱節(jié)能互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺，對供熱網(wǎng)絡(luò)進行分析。通過對二次網(wǎng)絡(luò)末端的實時數(shù)據(jù)分析，探討了各加熱節(jié)點的運行情況，并對各加熱節(jié)點進行了相應(yīng)的調(diào)整，從而使系統(tǒng)達到平衡[1]。

1 監(jiān)控平臺

1.1 監(jiān)控平臺說明

新的供熱系統(tǒng)通常設(shè)計為雙管變流量系統(tǒng)，散熱器前裝有溫控閥，室內(nèi)管道內(nèi)裝有熱計量裝置。地板輻射供暖系統(tǒng)的室內(nèi)溫度控制通常由入口主控制閥和室內(nèi)溫度控制器完成，熱計量裝置安裝在室內(nèi)管道中。此外，熱計量裝置的數(shù)據(jù)可通過集中抄表系統(tǒng)實時傳輸?shù)街醒胗嬎銠C，通過中央計算機的分析程序，能實時顯示供熱系統(tǒng)的運行狀態(tài)，運行控制人員能對系統(tǒng)進行相應(yīng)的調(diào)整。熱計量節(jié)能監(jiān)測平臺如圖1所示。

在定流量系統(tǒng)中，由于終端狀態(tài)在整個供暖期不會改變，所以每個終端區(qū)域的流量在供暖期將保持穩(wěn)定。因此，靜態(tài)平衡閥應(yīng)安裝在系統(tǒng)末端的每個熱入口。

1.2 監(jiān)控平臺的工作原理

系統(tǒng)在獲取各戶熱表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，根據(jù)流量和熱量自動顯示供熱區(qū)域各熱入口的流量和熱量?；诖?，換熱站工作人員可先按極端先一般的原則調(diào)整最大和最小流量熱入口的平衡閥，在供熱系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，采用熱計量抄表系統(tǒng)，重新獲得熱力入口的流量和熱分布規(guī)律。若各入口數(shù)據(jù)不滿足平衡要求，則需要重復(fù)上述調(diào)整過程，直到加熱系統(tǒng)各熱入口的流量基本相同。此時，可觀察室內(nèi)溫度是否過熱，若發(fā)生過熱，可調(diào)整換熱站的一次管網(wǎng)側(cè)，最終達到節(jié)能的目的。

2 監(jiān)控平臺應(yīng)用實例

2.1 實例介紹

實驗項目位于某市A小區(qū)，區(qū)內(nèi)有12棟高層建筑。同時，該區(qū)為熱計量區(qū)，熱計量表安裝在每個用戶的末端，并對這些熱計量儀表進行遠程抄表，抄表頻率為每天至少一次。建筑物之間安裝靜態(tài)平衡閥，實現(xiàn)兩級安裝，一級安裝在建筑物前，一級安裝在區(qū)域建筑物內(nèi)。換熱站二次管網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)為變流量循環(huán)系統(tǒng)。采用變頻泵，信號為壓差信號，泵出口沒有平衡閥。同時，在二次網(wǎng)板式換熱器的出口處安裝熱計量表，數(shù)據(jù)可遠程讀取并同時上傳到系統(tǒng)。在換熱站一次管網(wǎng)中設(shè)置平衡閥和電動調(diào)節(jié)閥，控制采用具有氣候補償控制功能的控制器，同時安裝熱量表測量整個換熱站的輸入熱量。對整個居民區(qū)增加相應(yīng)的能源控制管理系統(tǒng)，可對終端所有計量器具的數(shù)據(jù)進行上傳和分析，并輸出相關(guān)報告。同時，可實現(xiàn)對遠程小區(qū)水力平衡的分析，并給出相應(yīng)的調(diào)整策略。由于散熱器溫控閥安裝在項目末端，因此在工程試驗前，將采暖期任意兩天的流量偏差作為比較，并對系統(tǒng)進行水力失調(diào)度試驗[2]。

本供熱管網(wǎng)能量平衡監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)是基于終端用戶的不穩(wěn)定和管網(wǎng)阻力的變化，使二次管網(wǎng)處于不平衡狀態(tài)，該不平衡狀態(tài)在一定的時間內(nèi)保持穩(wěn)定，這種不平衡會造成管網(wǎng)能源浪費。因此，在每個用戶的終端使用安裝好的熱量表作為傳感器，每個傳感器的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳輸給系統(tǒng)。通過對熱平衡邏輯的分析，得到了二次管網(wǎng)節(jié)點的相應(yīng)平衡數(shù)據(jù)結(jié)果。根據(jù)這一結(jié)果，可將系統(tǒng)調(diào)整到理想狀態(tài)，將熱計量與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，達到供熱系統(tǒng)的節(jié)能效果。

2.2 實例結(jié)果分析

系統(tǒng)調(diào)試前后的運行如圖2所示，調(diào)試前水力失控達±20%，調(diào)試后水力失控降至±10%，調(diào)試后系統(tǒng)運行相對穩(wěn)定。

對靜態(tài)平衡閥的調(diào)試，目前的調(diào)試方法主要有比例調(diào)試法、回水溫度調(diào)試法或這兩種方法的結(jié)合。對于這三種調(diào)試方法，一般的操作人員不清楚末端所需流量。根據(jù)本能源控制管理系統(tǒng)的設(shè)計思想，首先，能源系統(tǒng)將二級管網(wǎng)末端的所有建筑作為一個整體，決定了各建筑應(yīng)配置的流量，并根據(jù)系統(tǒng)中傳感器采集的數(shù)據(jù)，能得到實際運行值和偏差。在此基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)和控制，使調(diào)節(jié)更具有方向性。二次管網(wǎng)末端流量平衡，有效控制過熱用戶流量，減少了總流量。將水力失控從0.8-1.2調(diào)整到0.9-1.1后，實驗項目總流量降低6%，用戶端過冷過熱現(xiàn)象進一步消除，從而達到節(jié)能效果[3]。二次管網(wǎng)末端的平衡調(diào)節(jié)，使一次管網(wǎng)的氣候補償器的使用更加有效，將二次管網(wǎng)側(cè)視為一個整體，調(diào)節(jié)二次管網(wǎng)加熱溫度是一種有效可行的方法。同時，一次管網(wǎng)的流量控制更加準確。調(diào)試前A區(qū)平均熱耗指標(biāo)為27.6w/m2，調(diào)試后為24.1w/m2，節(jié)能率為13%。換熱站二次管網(wǎng)循環(huán)水泵在調(diào)試前每天耗電692kw·h，調(diào)試后每天耗電417kw·h，節(jié)能率約40%。

3 結(jié)語

近年來，隨著城市化進程的加快，集中供熱得到了快速發(fā)展。然而，由于自身原因，集中供熱也被人們所垢病。因此，熱計量設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用帶動了供熱系統(tǒng)的研究，利用熱計量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)運行情況，特別是管網(wǎng)平衡數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)問題并進行適當(dāng)調(diào)整，對管網(wǎng)的良性運行起到積極作用，最終實現(xiàn)供熱節(jié)能。