地大熱能清潔能源：在我國的供熱行業(yè)里, 按面積收費改為計量收費為發(fā)展趨勢。實行計量收費是以室內供暖系統(tǒng)可以把戶室進行劃分再分別進行控制為基礎, 這就必須改造傳統(tǒng)室內上供下回的單管順流式供熱方式。

利用單管順流方式供熱存有一個跨越式的系統(tǒng), 跨越式系統(tǒng)是在順流式系統(tǒng)的散熱器前供水水管與回水水管間增加跨越管, 散熱器上裝設恒溫閥, 利用熱分配表計熱用量。每組散熱器安裝恒溫閥以后, 因為恒溫閥技術性能與用戶行為條件, 流經散熱器流量會不斷發(fā)生變化, 要解決該問題, 必須在每棟樓熱力入口位置增加壓差控制閥或流量控制閥, 控制裝置的選擇要結合戶內系統(tǒng)流量變化特征來進行。

計算機模擬及模擬數學模型

由于進入室內進行測量及調節(jié)工作相當的困難, 因此, 可以通過編寫跨越式系統(tǒng)模擬軟件, 利用模擬軟件來模擬不同工況。首先, 要先確定計算模擬參數, 為讓模擬結果更接近于實際供暖工程, 要合理確定計算機模擬模型參數。室內溫度為18攝氏度, 供水溫度為85攝氏度, 回水溫度則為60攝氏度左右, 散熱器進流系數為30%, 又因散熱器與旁通管的閉合環(huán)路自然循環(huán)壓頭較小, 幾乎達不到散熱器支路壓力降的2%, 所以, 將其忽略不計。為方便分析, 用戶調節(jié)狀態(tài)只有關和開兩種。供熱系統(tǒng)熱力入口里含有串聯管路和并聯管路, 并聯管路總的阻力數的二次方根倒數可以用并聯管路阻力數二次方根倒數和來表示, 串聯管路總阻力數可以運用各串聯管路阻力數和來表示。由于用戶的自調節(jié)導致系統(tǒng)水力特征發(fā)生變化, 就需要運用管道特性方程來進行計算。

計算機的模擬分析

單管跨越式系統(tǒng)可分為異程式系統(tǒng)和同程式兩種系統(tǒng), 為證實計算機模擬切實可行, 建立了同程式系統(tǒng)模擬實驗臺, 通過比較計算機模擬結果和實驗結果, 就能夠考慮計算機模擬可行性。實驗過程中運用壓力表和水銀壓差計測量壓差, 運用浮子流量計測量立管和散熱器的流量。進行測試之前先利用重量法矯正浮子流量計, 實際測試時利用調整控制閥的開度使系統(tǒng)阻力發(fā)生連續(xù)不斷的改變, 來模擬供暖用戶的自調節(jié), 由于供暖系統(tǒng)總流量非常的大, 所以, 測量立管阻力元件的兩端壓差變化就需運用U型管式水銀壓差計, 分析系統(tǒng)總流量的真實變化情況。利用實驗模擬同計算機模擬系統(tǒng)在相同的工況下測試結果比照。通過對比計算機系統(tǒng)和實驗模擬系統(tǒng)在相同調節(jié)工況的測試結果可以得出, 計算機模擬得出的結果與實驗的結果近乎相同, 證明計算機模擬是切實可行的。為分析取暖用戶調節(jié)熱力特性和水力特性, 制定跨越式系統(tǒng)軟件, 并采取熱力入口定壓差、定流量和單根立管定流量控制方式, 再進行各種控制方式的比較。

不同控制方式比較

先比較熱力入口的定流量控制和定壓差控制, 實際比較結果發(fā)現, 首先, 通過取暖調節(jié)用戶數量和相對立管的流量統(tǒng)計, 可以體現用戶調節(jié)致使立管流量發(fā)生的變化;其次, 通過熱力入口的定壓差控制可以清晰的得出用戶調節(jié)致使立管流量變化很小, 即便立管全都關閉, 立管流量變化最大也會低于原有流量五分之一;最后, 運用的是熱力入口定流量控制。通過觀察實際測量結果, 可以得出控制熱力入口定流量情況下, 其它立管用戶調節(jié)給未調節(jié)立管流量帶來的變化很大, 這種模擬結果現象最大變化是五分之一。然而實際情況, 取暖用戶不會全部進行調節(jié), 散熱器也不能都處于關閉狀態(tài), 因此, 流量變化應該更小, 站在工程角度方面分析, 可以將未調節(jié)立管流量視為不變。因為用戶調節(jié)不會給其它立管帶來較大影響, 全面考慮經濟因素, 最好不在每根立管上裝設流量控制閥。分析結果同時顯示, 熱力入口的定壓差和定流量控制方式效果相同, 在系統(tǒng)處于定流量的前提下, 其它立管用戶調節(jié)給未調節(jié)立管的流量具有較大影響。如果其它立管用戶都將散熱器關掉, 對最遠處立管流量具有影響, 可以依次考察系統(tǒng)里含有8根立管、6根立管及4根立管。每根立管均有6個用戶, 計算結果如表1所示。

可以明顯的看出伴隨系統(tǒng)規(guī)模增加, 用戶調節(jié)給最遠端立管流量產生的影響越明顯, 但最大流量的改變仍不會超出原流量的23%。在實際生活當中, 用戶必然不會將所有的立管都進行調節(jié), 也不可能關掉散熱器, 所以, 實際流量的變化會低于23%, 在工程的角度來分析, 用戶調節(jié)給其它立管的影響是可以忽略不計。

(1) 對熱力入口定流量控制的單管跨越式系統(tǒng),流量的最大變化范圍為0～23%,考慮到實際情況,溫控閥不能全部關死及全部用戶調節(jié)的可能性較小,實際系統(tǒng)的流量變化更小,一定比例用戶調節(jié)(如30%的用戶調節(jié))將造成系統(tǒng)的流量變化在7%以內。所以,從工程角度考慮完全可以認為單管跨越式系統(tǒng)為準定流量系統(tǒng)。

(2) 對雙管系統(tǒng),由于該系統(tǒng)為變流量系統(tǒng),如在熱力入口裝設自力式流量控制閥,將使被控對象內部的各支路間出現較大的調節(jié)干擾,而裝設自力式壓差控制閥,既可吸收網路的壓力波動,又可以使被控對象內部各支路間的調節(jié)干擾減弱,因而應在熱力入口安裝自力式壓差控制閥,不可裝設自力式流量控制閥。

(3) 對于單管跨越式系統(tǒng),由于該系統(tǒng)為準定流量系統(tǒng),熱力入口安裝自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥,具有基本相同的效果。應從實際情況出發(fā),考慮二級管網的綜合情況以確定更為合理的控制方式。

由于我國供熱系統(tǒng)主要是采用集中供熱方式, 所以, 有必要在我國發(fā)展計量供熱技術。計量供熱技術能夠實現室溫可控, 熱量計量能夠給采暖收費提供可靠依據, 讓用戶清楚的制度自己用熱量, 進而結合自身實際情況, 合理科學的控制室內溫度, 在避免室內溫度過熱過程中, 還有效降低采暖費。