供熱無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的搭建策略

段 豪

（太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030001）

引言

能源緊張問(wèn)題是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展中面臨的主要問(wèn)題之一，而供熱過(guò)程中能源消耗量較大，相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)在建筑采暖方面的能源消耗是同緯度國(guó)家的三倍，這說(shuō)明供熱系統(tǒng)在節(jié)能方面存在不足。在今后的供熱發(fā)展中，需要遵循節(jié)能減排目標(biāo)，對(duì)能源消耗問(wèn)題進(jìn)行有效控制。為了盡量降低能源消耗，提高供暖效果，可以對(duì)用戶(hù)的供熱需求進(jìn)行具體調(diào)查研究，采取對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行合理監(jiān)測(cè)的方法，了解各類(lèi)環(huán)境因素對(duì)供熱質(zhì)量的影響，在此基礎(chǔ)上對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制，以滿(mǎn)足用戶(hù)供熱需求，同時(shí)減少不必要的能源浪費(fèi)。

1 搭建無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必要性分析

目前，各個(gè)供熱企業(yè)已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到節(jié)能減排的重要性，但所采取的供熱手段較為滯后，還有很多供熱環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生能源損耗問(wèn)題。其中，最顯著的問(wèn)題是不能做到對(duì)熱量的合理分配，存在熱用戶(hù)室溫高低不一，溫差過(guò)大的現(xiàn)象。有一部分熱用戶(hù)的室內(nèi)溫度無(wú)法滿(mǎn)足采暖需求，而一部分熱用戶(hù)的室內(nèi)溫度過(guò)高，甚至出現(xiàn)開(kāi)窗通風(fēng)的現(xiàn)象，這將造成更大的熱量損失，屬于能源浪費(fèi)的一種表現(xiàn)。從某一層面來(lái)講，采暖消耗除了與建筑物的保溫性能有關(guān)，還與供熱系統(tǒng)的熱量分配和管理水平有關(guān)。要想最大化利用熱量，需要加強(qiáng)對(duì)熱用戶(hù)供熱需求的實(shí)際調(diào)研工作，并且找出平衡能源消耗和滿(mǎn)足用戶(hù)采暖需求的關(guān)鍵點(diǎn)。在前期的發(fā)展中，有部分供熱企業(yè)將供回水的溫度作為變量，獲取室內(nèi)溫度的函數(shù)曲線關(guān)系圖，并根據(jù)每年的曲線關(guān)系圖對(duì)供熱方案進(jìn)行修改，此種室溫分析手段雖然能夠起到一定的溫控作用，但忽視了建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、保溫材料性能等因素對(duì)曲線關(guān)系圖的影響，導(dǎo)致熱用戶(hù)的滿(mǎn)意度較低?；诖祟?lèi)問(wèn)題，需要將室內(nèi)溫度作為判斷供熱質(zhì)量的主要數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)室內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析供熱質(zhì)量，并根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)對(duì)供熱運(yùn)行管網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)整，提高用戶(hù)滿(mǎn)意度的同時(shí)，還可在一定程度上降低采暖能耗。因此，搭建無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)一些典型用戶(hù)的室溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行提取，將其作為供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)的參考依據(jù)是提高供熱質(zhì)量和降低采暖能耗的重要手段。

2 無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，系統(tǒng)搭建方法為通過(guò)在用戶(hù)居住空間內(nèi)裝設(shè)無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)儀的方式，對(duì)各個(gè)具有代表性的室內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，之后借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳，并同步到通訊終端，由通訊終端和GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到中心服務(wù)器，最后利用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)實(shí)時(shí)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析和處理，形成能夠?yàn)楣嵯到y(tǒng)運(yùn)行提供參考的專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)。供熱企業(yè)根據(jù)反饋的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)對(duì)影響采暖質(zhì)量和室內(nèi)溫度的相關(guān)因素進(jìn)行分析。

考慮到室溫?cái)?shù)據(jù)的可參考性，在選擇監(jiān)測(cè)用戶(hù)時(shí)，需要根據(jù)距離熱源的遠(yuǎn)近，分別選擇距離熱源最近、最遠(yuǎn)和中間的樓宇，并選擇不同的樓層進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)于冷山用戶(hù)和中間層用戶(hù)也需加設(shè)無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)儀。在本次研究中，選擇了室外溫度在-7℃，室內(nèi)采暖標(biāo)準(zhǔn)為18℃的小區(qū)，共涉及監(jiān)測(cè)用戶(hù)60戶(hù)，具體設(shè)置數(shù)量如下頁(yè)表1所示。

表1 無(wú)線室溫檢測(cè)儀的分布與安裝

該小區(qū)的樓宇朝向?yàn)槟媳背?，熱源為遠(yuǎn)距離集中供熱，由中間換熱站進(jìn)行熱量分配。系統(tǒng)搭建完成，并且對(duì)相應(yīng)設(shè)備調(diào)試后，進(jìn)行室溫收集。為了研究室溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是否有效，將其與當(dāng)年的采暖溫度統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比，證明該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取的室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度較高，能夠被作為供熱系統(tǒng)管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)試的參考依據(jù)。此外，還隨機(jī)抽查了6戶(hù)，采用已經(jīng)調(diào)試過(guò)的溫度計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫，使其與無(wú)線室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，二者誤差在0.3℃以下，其誤差值符合室溫監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的要求[1]。

3 無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用效果

3.1 在熱力平衡調(diào)節(jié)中的應(yīng)用

節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要建立在滿(mǎn)足用戶(hù)采暖需求且能保證熱力平衡的基礎(chǔ)之上。前期所采用的節(jié)能減排策略，雖然在一定程度上降低了能源損耗，但對(duì)供熱質(zhì)量的影響不可忽視，尤其是在采取量調(diào)控制措施時(shí)，是通過(guò)減少管網(wǎng)循環(huán)水量的方式對(duì)管網(wǎng)供熱溫度進(jìn)行調(diào)試。這種狀況下，當(dāng)管網(wǎng)中的循環(huán)水量較少時(shí)，很容易出現(xiàn)水力失衡以及熱力失衡問(wèn)題，這將嚴(yán)重影響供熱質(zhì)量。其中熱力失衡問(wèn)題的影響較為深遠(yuǎn)，主要表現(xiàn)為室內(nèi)溫度過(guò)低的用戶(hù)會(huì)降低對(duì)供熱質(zhì)量的滿(mǎn)意度，導(dǎo)致供熱企業(yè)的社會(huì)形象受損，很可能危及供熱企業(yè)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展。另外，室內(nèi)溫度過(guò)高的用戶(hù)產(chǎn)生的能源損失問(wèn)題也是不可忽視的。因此，急需采取有效的措施進(jìn)行供熱管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)，降低熱力失衡問(wèn)題的發(fā)生率。本文所研究的無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可對(duì)典型用戶(hù)的室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取，為供熱管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)提供直觀可靠的數(shù)據(jù)信息。通過(guò)對(duì)中距離用戶(hù)、遠(yuǎn)距離用戶(hù)和近距離用戶(hù)室內(nèi)平均溫度進(jìn)行對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)，中距離用戶(hù)室內(nèi)平均溫度要高于遠(yuǎn)距離和近距離用戶(hù)的平均室內(nèi)溫度，其溫差在1.5℃左右，這證明該小區(qū)存在一定的熱力失衡問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)對(duì)熱力失衡問(wèn)題的有效控制，可通過(guò)對(duì)供熱管網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)來(lái)適當(dāng)提升遠(yuǎn)距離用戶(hù)和近距離用戶(hù)的室內(nèi)溫度。進(jìn)行熱力管網(wǎng)調(diào)節(jié)后，再次對(duì)中距離、遠(yuǎn)距離和近距離用戶(hù)室內(nèi)溫度進(jìn)行采集，并計(jì)算出平均溫度值進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)后的熱力得到了有效平衡，其溫差值僅為0.5℃，與熱力平衡標(biāo)準(zhǔn)要求相符。

3.2 在換熱站耗能控制中的應(yīng)用

通過(guò)無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所反饋的溫度信息來(lái)看，該小區(qū)的平均室溫高于22℃，與室內(nèi)采暖溫度18℃相比，相差4℃，這這證明該換熱站具有更大的節(jié)能空間。但實(shí)際上要求室內(nèi)平均溫度要高出標(biāo)準(zhǔn)采暖溫度值，在同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)效益、資源效益和用戶(hù)需求的基礎(chǔ)上，可采取遞進(jìn)降低能耗的方式，能耗的降低必定會(huì)引起室溫的改變，降低能耗的同時(shí)，應(yīng)派遣專(zhuān)門(mén)的人員到該小區(qū)進(jìn)行走訪，了解用戶(hù)對(duì)采暖溫度的滿(mǎn)意度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)用戶(hù)反應(yīng)明顯的情況下，應(yīng)及時(shí)停止降低能耗的行為，并適當(dāng)提高室內(nèi)溫度，盡可能找出同時(shí)符合能源節(jié)約要求和用戶(hù)采暖需求的平衡點(diǎn)[2]。

另外，考慮到室外溫度變化對(duì)室內(nèi)溫度值的直接影響，換熱站要想達(dá)成降低能耗的目標(biāo)，也需對(duì)室外溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)室外溫度值確定熱負(fù)荷要求，對(duì)供熱管網(wǎng)中的循環(huán)水量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，當(dāng)室外溫度升高時(shí)，熱負(fù)荷需求便會(huì)降低，此時(shí)則可適當(dāng)減少供熱管網(wǎng)中的循環(huán)水量，使室內(nèi)溫度得到有效調(diào)節(jié)。在特定情況下，也可通過(guò)控制供水溫度來(lái)達(dá)成供熱管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)目標(biāo)。在無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用下，可為供熱管網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)工作提供十分可靠的數(shù)據(jù)參考，有助于找到能源節(jié)約和供熱質(zhì)量的平衡點(diǎn)，是保障供熱管網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。

3.3 在其他方面的應(yīng)用

由于無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以做到對(duì)室內(nèi)溫度信息的實(shí)時(shí)反饋，當(dāng)室內(nèi)溫度值出現(xiàn)異常時(shí)，相關(guān)人員可以直接根據(jù)參數(shù)異常顯示的區(qū)域進(jìn)行供熱管網(wǎng)的故障排查，有助于提高供熱管網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

搭建無(wú)線室溫實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可為供熱管網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)和換熱站的能耗控制提供可靠的參數(shù)依據(jù)，能夠在一定程度上達(dá)成能耗控制目標(biāo)，并同時(shí)保障供熱質(zhì)量。可以認(rèn)為，無(wú)線室溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是反饋供熱質(zhì)量的主要依據(jù)，對(duì)室溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有助于不斷完善換熱站的供熱調(diào)節(jié)方案，使供熱管網(wǎng)的運(yùn)行控制水平得到顯著提升，進(jìn)一步增強(qiáng)供熱系統(tǒng)的供暖質(zhì)量。