JFK 集中供暖分時(shí)分溫控制技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用

孟祥偉

（山西三建集團(tuán)有限公司，山西 長治 046000）

1 產(chǎn)生背景

自國家“十三五”以來，人們始終把改善民生作為國家的頭等大事來抓。供暖質(zhì)量關(guān)乎每個(gè)人的生活，與傳統(tǒng)集中供暖方式相對(duì)比，新型采暖方式更符合國家政策要求，更適應(yīng)現(xiàn)代家庭需求，更深得人心。因此，該項(xiàng)技術(shù)的立項(xiàng)尤為重要。此項(xiàng)技術(shù)實(shí)施后，可明顯改善能源利用率極低，熱能浪費(fèi)嚴(yán)重現(xiàn)象，可靈活調(diào)整室內(nèi)溫度，降低住戶采暖費(fèi)用等，居住環(huán)境明顯改觀，更加符合人們對(duì)現(xiàn)代生活品質(zhì)——舒適、健康、綠色、環(huán)保的追求。

“十三五”期間，國家大力推進(jìn)節(jié)能減排技術(shù)系統(tǒng)集成應(yīng)用，大力發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源，支持基于互聯(lián)網(wǎng)的能源創(chuàng)新，推動(dòng)建立城市智慧能源系統(tǒng)，鼓勵(lì)推動(dòng)供熱系統(tǒng)、供冷系統(tǒng)、照明體系等優(yōu)化升級(jí)，本小區(qū)采用的供暖方式與智慧能源、節(jié)能減排國家政策相呼應(yīng)，既符合現(xiàn)行國家倡導(dǎo)的四新技術(shù)應(yīng)用的號(hào)召，也契合綠色施工的指導(dǎo)思想。所以，該項(xiàng)技術(shù)極需落地投產(chǎn)，變?yōu)樯a(chǎn)力，造福人類。

2 JFK 集中供暖分時(shí)分溫控制系統(tǒng)原理

JFK 集中供暖分時(shí)分溫控制系統(tǒng)是遵循“樓棟計(jì)量、按戶分?jǐn)偂钡脑瓌t，結(jié)合通斷時(shí)間面積法的一種新型供熱計(jì)量管理系統(tǒng)。它是在原有集中供暖技術(shù)上，進(jìn)行了優(yōu)化和整合——集現(xiàn)階段的計(jì)量技術(shù)、智能控制技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)控制技術(shù)。

在該系統(tǒng)中，必須設(shè)置監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)溫度傳感器檢測的室內(nèi)溫度和氣候補(bǔ)償曲線以及供水溫度等參數(shù)，計(jì)算出建筑換熱站此時(shí)的需熱量、供水溫度及流量，監(jiān)控中心通過GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)將這些計(jì)算值設(shè)定成指令傳送給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥所在的控制箱內(nèi)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥會(huì)改變閥門開度來調(diào)節(jié)供水流量。以滿足室內(nèi)溫度的條件下，盡量減小閥門開度，減少熱量供給；控制箱內(nèi)管網(wǎng)流量、壓力、溫度、閥門開度等參數(shù)也同時(shí)會(huì)傳到監(jiān)控中心，其中的循環(huán)水泵的運(yùn)行狀態(tài)和換熱站的換熱量會(huì)根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過自控調(diào)節(jié)，使得供給的熱量與所需熱負(fù)荷相匹配，不僅達(dá)到滿足用戶的供熱量，而且還能大幅減少能源浪費(fèi)。

3 節(jié)能效率測算分析

該技術(shù)應(yīng)用于本小區(qū)的整個(gè)采暖期（從第1 年11 月15 日至第2 年3 月15 日），現(xiàn)分24h 持續(xù)不變流量供暖和分時(shí)分溫供暖兩種方式供熱計(jì)算，以下為本小區(qū)的耗能對(duì)比計(jì)算分析：

按單棟住宅，整個(gè)采暖期按135d 計(jì)算：Q常=135×24×Q1=3240Q1

整個(gè)小區(qū)計(jì)算：Q常=7×3240Q1=22680Q1

整個(gè)采暖期內(nèi)，凡遇到23℃以上天氣室內(nèi)不考慮供熱，按10d 考慮，總供熱期按125d 計(jì)算。同時(shí)，白天供暖時(shí)間控制在10h，晚上供暖時(shí)間控制在14h，Q2按2/3Q1計(jì)算，白天按Q2，晚上按Q1計(jì)取。

Q分=14×（135-10）×Qv+10×Q2×（135-10）=1750Q1+1250Q2=2583Q1

整個(gè)小區(qū)計(jì)算：Q分=7×2583Q1=18083Q1

Γ節(jié)=（Q分-Q常）/Q常=20.2%

由此得出結(jié)論：在該住宅小區(qū)內(nèi)，使用分時(shí)分溫供暖比常規(guī)供暖有效節(jié)約能源約20.2%，可見一定程度緩解了日常常見的能源浪費(fèi)嚴(yán)重，供暖期周圍環(huán)境差，冬季霧霾天氣頻次多，人們對(duì)生活環(huán)境堪憂等現(xiàn)象，大幅提升了人們的生活幸福指數(shù)。

4 實(shí)際應(yīng)用

本工程供熱主干管采用￠200 焊接鋼管，在熱力主入口處安裝手動(dòng)閥門，無法起到實(shí)時(shí)控制效果。而采用JFK 集中供暖分時(shí)分溫控制技術(shù)后，需配套安裝供水系統(tǒng)和供電、監(jiān)控等系統(tǒng)，方可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物耗能的實(shí)時(shí)監(jiān)控與記錄。

組織施工前，我們周密計(jì)劃，啟動(dòng)各系統(tǒng)安裝時(shí)，做到提前規(guī)劃、提前預(yù)算，參考現(xiàn)場位置布局，大膽使用BIM 深化設(shè)計(jì)技術(shù)，科學(xué)綜合布置各種管線。包括各道采暖主立管及支管的根數(shù)和走向、坡度等；各種電纜、電線支座布置與管線走向，運(yùn)用協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，將所有信息（包括建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、通風(fēng)）等，繪制在一個(gè)模型內(nèi)讀取。通過從全局進(jìn)行繪制，充分保證對(duì)系統(tǒng)的理解和把控準(zhǔn)確性。除此之外，還要求在各樓層的管道井內(nèi)，選擇每個(gè)單元的管道井內(nèi)，離采暖立管最近位置，科學(xué)布置供電系統(tǒng)的線路和控制模塊，選擇最不利監(jiān)控流量變化的位置的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上安裝監(jiān)測監(jiān)控設(shè)施，實(shí)時(shí)實(shí)地監(jiān)控流量使用情況。

在某省某市某住宅小區(qū)的七棟住宅樓中每一樓層管道井內(nèi)，通往樓層的東西兩戶的供水支路上安裝有室溫控制閥，用其來對(duì)住戶散熱器進(jìn)行熱能流量通斷，來實(shí)現(xiàn)科學(xué)溫控。在某單元一層的管道井內(nèi)，統(tǒng)一安裝單元無線通信模塊，與東西兩戶室內(nèi)溫控器配套使用，在整個(gè)供暖周期內(nèi)，每一用戶的房間內(nèi)留有室內(nèi)溫控器，用于測量室內(nèi)溫度和用戶自設(shè)溫度，室內(nèi)溫控器將這兩個(gè)溫度以無線傳輸方式發(fā)送給室溫控制閥。同時(shí)室溫控制閥根據(jù)室內(nèi)實(shí)測溫度值與室內(nèi)溫控器設(shè)定值之差，來調(diào)節(jié)閥門的開啟角度，并通過相關(guān)計(jì)量管理軟件來記錄和統(tǒng)計(jì)室溫控制閥的接通時(shí)間。每棟號(hào)及每戶的供水管線安裝有電磁熱量表，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、記錄；每戶的回水管安裝有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，自主調(diào)節(jié)本系統(tǒng)內(nèi)的壓差。小區(qū)內(nèi)的供熱管線、供電設(shè)備等安裝成一體后，通過小區(qū)的主要熱力入口，要與市政集中供暖管網(wǎng)貫通，是不可或缺的一步；本小區(qū)內(nèi)四百余戶的累計(jì)接通時(shí)間、及各用戶熱量表的實(shí)測值乘以各用戶采暖面積得出的各戶熱量值，來分?jǐn)傉麠澖ㄖ目偀崃俊?/p>

最終與市政集中供暖管網(wǎng)貫通后，才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)供暖系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。在系統(tǒng)終端，利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，監(jiān)控中心的中央機(jī)房連網(wǎng)實(shí)現(xiàn)樓宇自控及遠(yuǎn)程監(jiān)控，終端計(jì)算機(jī)安裝的監(jiān)控軟件顯示，發(fā)現(xiàn)本小區(qū)住戶——2 號(hào)樓一單元10 層?xùn)|戶的室內(nèi)溫控器終端給出有調(diào)整溫度的命令。

系統(tǒng)顯示屏上，將每一棟號(hào)每一單元每一用戶的所有的信息，形成網(wǎng)狀系統(tǒng)圖，顯示得清晰明了。例如，本小區(qū)2 號(hào)樓的進(jìn)樓主熱力管材質(zhì)規(guī)格，第一單元的10 層?xùn)|戶，入戶管道的材質(zhì)、長度、位置、使用時(shí)間、流量大小、管道井的位置、其主立管的編號(hào)、供熱流量、室內(nèi)溫度、調(diào)節(jié)閥的開度及日期等信息的顯示一覽無余。管理者打開監(jiān)控軟件內(nèi)任務(wù)欄，即可顯示出有執(zhí)行命令。系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)系統(tǒng)用戶的不同需求，經(jīng)過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件計(jì)算，得出現(xiàn)有流量比過去增大或減少多少值，需要將調(diào)節(jié)閥啟閉多少度，依次通過無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)發(fā)送給2 號(hào)樓的樓棟調(diào)配器命令，使其流量增加；隨后中心通過無線模塊再將命令傳送給2 號(hào)樓一單元10 層?xùn)|戶的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥命令。在計(jì)算機(jī)精確計(jì)算下，實(shí)時(shí)調(diào)整開閉狀態(tài)。同時(shí)循環(huán)水泵的運(yùn)行狀態(tài)和換熱站的換熱量會(huì)根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，不斷調(diào)整其供水量。形成了聯(lián)動(dòng)的有機(jī)運(yùn)行整體。從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫控系統(tǒng)的精確管控，真正做到分溫分時(shí)控制。

5 節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)

該節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)為全自動(dòng)智能調(diào)控系統(tǒng)，采用中央機(jī)房連網(wǎng)實(shí)現(xiàn)樓宇自控及遠(yuǎn)程監(jiān)控。設(shè)置監(jiān)控中心，主要監(jiān)控主機(jī)1 臺(tái)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器1 臺(tái)，打印機(jī)若干、監(jiān)控軟件若干、樓棟管理器若干、樓棟適配器若干、單元適配器若干、樓棟熱量表若干、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥若干、無線通訊模塊若干等。該監(jiān)控系統(tǒng)，使用戶能夠迅速且準(zhǔn)確地控制供暖設(shè)備，減少能源消耗、減少運(yùn)營成本。并使客戶能夠通過供熱系統(tǒng)傳回的數(shù)據(jù)自動(dòng)捕獲用戶的能源浪費(fèi)信息，從而使用戶的能源使用效率達(dá)最優(yōu)化，使系統(tǒng)中設(shè)備運(yùn)行保持最佳狀態(tài)。

通過GPRS 的方式將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行模瑫r(shí)監(jiān)控中心對(duì)無線溫度采集器傳輸來的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和查詢統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)的參數(shù)改變必須由管理員權(quán)限登陸后修改，用來改變控制器的控制方式，通過點(diǎn)擊按鈕切換室內(nèi)溫度控制和回水溫度控制方式。當(dāng)“控制方式”為室內(nèi)溫度控制時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)“防凍室溫”調(diào)節(jié)入戶電動(dòng)閥門的開度，當(dāng)“控制方式”為回水溫度控制時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)“防凍回溫”調(diào)節(jié)入戶電動(dòng)閥門的開度。

系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行功能的同時(shí)，還配有調(diào)試用的手動(dòng)操作功能、參數(shù)設(shè)定功能。①觸摸屏顯示所有功能、參數(shù)信息、報(bào)表、故障提示等；②控制柜對(duì)機(jī)電動(dòng)閥門進(jìn)行一體化控制，直接室內(nèi)溫度，控制電動(dòng)閥門的開度，以及二次供水溫度及其他輔件進(jìn)行控制；③設(shè)置自動(dòng)/手動(dòng)操作功能，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)操作互為備用，自由切換；四個(gè)或更多時(shí)間段，周六日模式，節(jié)假日模式設(shè)定功能以滿足分時(shí)分溫的要求。

顯示屏上顯示為“室內(nèi)溫度低”，為室內(nèi)溫度最低警戒溫度設(shè)定，控制器在在運(yùn)行過程中檢測實(shí)際的室內(nèi)溫度，如果當(dāng)前室內(nèi)溫度低于設(shè)定的室內(nèi)溫度低，控制器會(huì)控制電動(dòng)閥向提高室內(nèi)溫度的方向調(diào)節(jié)，以改變室內(nèi)溫度。

當(dāng)顯示屏上顯示“回水溫度低”，為回水溫度的最低警戒溫度設(shè)定，控制器在運(yùn)行過程中檢測實(shí)際的回水溫度，如果當(dāng)前回水溫度低于設(shè)定的回水溫度低，控制會(huì)控制電動(dòng)閥向提高回水溫度的方向調(diào)節(jié)，以提供回水溫度高于最低警戒溫度。用戶可以設(shè)置0～100 的數(shù)值，根據(jù)自己的供暖情況去修改。

6 結(jié)語

綜上所述，JFK 集中供暖分時(shí)分溫控制技術(shù)相較過去常用暖氣片、地暖等供暖方式，實(shí)現(xiàn)了能源智能化，故障報(bào)警聯(lián)動(dòng)化、監(jiān)控預(yù)警常態(tài)化、使用功能人性化等理想愿景。明顯減少周邊空氣污染，改善工作、學(xué)習(xí)、生活環(huán)境，造福人民群眾，居住環(huán)境使人體感覺更加舒適，提供溫馨的活動(dòng)空間，縮減生活成本，提高人民生活幸福指數(shù)。

該技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先水平，目前，已在實(shí)際工程中得到成功應(yīng)用，由于其優(yōu)越性突出，經(jīng)分析其更加適合各類型公共場所使用，例如學(xué)校、醫(yī)院、博物館、體育館、文化館等場所，能充分凸顯其分區(qū)域、分對(duì)象、分溫度供暖的優(yōu)越性，以滿足各種人群、場所、工作對(duì)象的用熱需求。該技術(shù)對(duì)文化教育、醫(yī)療、體育、娛樂等事業(yè)的快速高效發(fā)展，具有不可低估的促進(jìn)作用，除此之外，該項(xiàng)技術(shù)大面積的推廣使用于各項(xiàng)特大中型公共建筑，具有更廣闊的市場，相信在未來，能夠創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，同時(shí)為環(huán)保事業(yè)和資源的合理利用以及實(shí)現(xiàn)國家可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。