第七章 集中供热系统的运行调节

第七章集中供热系统的运行调节概述供热调节的基本原理及计算公式热水供暖系统集中供热调节方法第一节概述初调节供热调节（运行调节）一、初调节1．定义在系统投入运行初期进行的调节，称为初调节。为什么要进行初调节？在供热过程中，由于各种原因（设计、安装），各热用户的实际流量很难与设计流量相符，即靠近热源的用户流量过大，远离热源的用户流量过小。2．初调节的目的就是在供热系统正式投入运行之前，把各用户的实际流量调整到与设计流量基本相符。主要是解决：热力工况的水平失调（流量分配不均，冷热不均）。3．调节方式在各热用户入口处，用流量调节装置进行调节，如手动流量调节阀、平衡阀、调配阀及流量孔板等。一次性调节二、供热调节（运行调节）1．定义在供热过程中，对热水供热系统进行的运行调节，称为供热调节。为什么要进行供热调节？初调节只能解决各热用户平均室温的均匀性问题，但不能保证各热用户室温在整个供暖期都能满足设计室温要求。Q1--建筑物耗热量（热负荷）随tw↑tn↑；G↑tn↑；tg↑tn↑；Q1↑tn↓。),,,(1QtGtftgwn2．供热调节的依据供暖热负荷是集中供热系统最主要热负荷，甚至是唯一热负荷，因此，通常把Qn=f(tw)作为供热调节的依据。3．供热调节的目的使供暖用户的散热设备的散热量与用户热负荷的变化规律相适应，以防止出现室温过高或过低的现象。供热调节主要是解决：供热质量和供热经济性。经常性调节4．集中供热调节的方法⑴质调节：改变网路的供水温度⑵量调节：改变网路的循环水量⑶分阶段改变流量的质调节：把供暖期按室外温度分成几个阶段，在每个阶段流量不变，并改变网路供水温度。⑷质量--流量调节：根据供暖系统热负荷的变化，同时调节循环水量和供回水温度。⑸间歇调节：改变每天的供暖小时数⑹热量调节：热量计量调节第二节供热调节的基本原理及计算公式供暖调节的主要任务：是维持稳定的供暖房间室内计算温度tn。Q3Q2Q1tn一、设计条件下的热平衡方程式1．在下，建筑物供热设计热负荷2．在下，散热器向室内的散热量由于散热器属于自然对流放热，则所以)(1wnttVqQwt1Q)2()(.2nhgnjptttFKttFKQwt2QbnhgtttK)2(bnhgtttFQ12)2(3．在下，室外热水网路供给供暖热用户的供热量4．热水网路在稳定运行工况下，若忽略网路沿途热损失，可认为)(163.13600/)(3hghgttGttcGQwt3Q321QQQ二、实际运行中的热平衡方程式在保证室内计算温度tn条件下，可列出对任一室外温度tw与上述相对应的热平衡方程式，即321QQQ)(1wnttqVQ12()2ghbnttQFt3/36001.163()ghghQGcttGtt三、相对流量比与相对热负荷比为了便于分析与研究，引入相对热负荷比和相对流量比的概念。相对热负荷比（实际热负荷与设计热负荷之比）：相对流量比（实际流量与设计流量之比）：332211QQQQQQQGGG四、供暖系统供热调节基本公式假如供暖热负荷与室内外温差的变化成正比（即）,则实际上q是一个变数，q=f（湿度、风向、风速、太阳辐射等），取，是为简化问题。qqwnwnttttQQQ11qq综合上述公式，可得此式即为供暖系统供热调节的基本方程式。hghgbnhgbnhgwnwnttttGttttttttttQ1122式中分母的数值，均为设计工况下的已知参数。在某一tw下，要保持tn不变，则涉及三个联立方程，四个未知数，因此，需引入一个条件才能求解。所谓引进条件，就是选择调节方法。可能选择的主要调节方法有：hghgbnhgbnhgwnwnttttGttttttttttQ1122GQtthg,,,⑴改变网路供水温度（质调节），⑵改变网路流量（量调节），⑶分段流量的质调（质量-流量调节），每段的⑷每天供暖小时数（间歇调节），，1GggttconstG1GggtthghgbnhgbnhgwnwnttttGttttttttttQ1122第三节热水供暖系统集中供热调节方法质调节量调节分阶段改变流量质调节质量--流量优化调节间歇调节热量调节法一、质调节只改变网路供水温度，网路循环水量不变（=1）。特点：管理简单，操作方便；网路水力工况稳定；但电耗大。目前应用最多的一种调节方法。G1.无混合装置的直接连接的热水供暖系统将补充条件=1代入供暖调节基本方程式，可得hhggtt,G(3))((1)QttttttttQhghghghg(4))2(2(2)221/111bnhgnhgbnhgbnhgQttttttttttttQ③+④：④-③：式中--用户散热器设计平均温差；--用户设计供、回水温差。QtQtttjbsngg5.01/1QtQtttjbsnhh5.01/1)2(5.0nhgstttthgjttt由此可绘制水温质调节曲线。如图7-2中的曲线1和曲线3。)()(),()(whhwggtfQftfQf或或123tg,thtw2．带混合装置的直接连接的热水供暖系统喷射器或混合水泵⑴供暖用户供、回水温度hgtt21,QtQtttjbsng5.01/1QtQtttjbsnh5.01/1⑵网路供、回水温度①任一工况的混合比：②根据在设计工况下的流量平衡和热平衡方程式0GGuhGGGh0ghhhtcGGtcGcG)(010可得设计工况的混合比：在用户阻力系数S不变的情况下，，由此可得--网路与用户系统的设计供水温差。hgghtttGGu10uuQttQttjwbsn)5.0(1/11QtQttjbsn5.01/12gwtt1由此可绘制质调节水温曲线如图7-2中的曲线2和曲线3。)()(),()(2211wwtfQftfQf或或123tg,thtw二、量调节只改变网路供水量G，不改变网路供水温度tg。将代入供热调节基本方程式，可得量调节基本计算公式gbnhgnhtQttttt1/1)2(2QttttGhghgwnwnttttQ[例]已知热水供暖系统的供水温度为95/70℃，℃，℃，采用量调节，当℃时，求？特点：随tw↑，G↓↓,易引起供暖系统垂直失调；需采用变速调节，节省电能；目前很少采用。9wt18nt2wtGth和1/10.318(2)218(9570218)()9543.418(9)htC38.0)9(18)2(184.43957095G三、分阶段改变流量质调节在区域锅炉房热水供暖系统得到较多应用。特点：⑴综合质调节和量调节的优点。⑵节省电耗。调节方法：把供暖期按室外温度高低分成几个阶段，在较低的阶段，保持G最大；较高的阶段，保持G最小。在每个阶段G不变，按改变网路供水温度进行质调节，即令=constG供热规模较大的供热系统一般可分为三阶段改变循环流量：G=100%、80%、60%，对应的循环水泵扬程分别为100%、64%、36%，循环水泵电耗分别为100%、51.2%、21.6%供热规模较小的供热系统一般分两阶段改变循环流量：G=100%、75%靠多台水泵并联组合实现1.无混水装置的热水供暖系统QtQtttjbsng5.01/11QtQtttjbsnh5.01/122．有混水装置的热水供暖系统--网路与用户系统的设计供水温差。如图7-3中的曲线1和曲线3。QttQttjwbsn5.01/11QtQtttjbsnh5.01/12gwtt1123tg,thtw五、间歇调节在供暖初期或末期室外温度较高时，不改变网路的循环水量和供水温度，只改变每天的供暖小时数。每天工作的小时数n，可按下式计算：h/dtw--间歇运行时某一室外温度，℃；--开始间歇运行时的室外温度，℃。随tw↑,n↓。可作为在供暖初期和末期的一种辅助调节措施。wnwnttttn24wt六、间接连接热水网路的供热调节间接连接的热网，由于加热热媒是通过一级网路与换热器连接，而被加热热媒通过二级网路与散热器连接供热调节基本方程式分为一次网热平衡和二次网热平衡忽略管网热损失和换热器热损失Kh—换热器传热系数；Fh—换热器传热面积；G1—一次网流量。123,23,1hQQQQQhhhpQKFt3,1112QGC对于间接连接，常用的调节方式为：一级热网和二级热网都采用质调节；一级热网采用量调节，二级热网采用质调节。二级热网供回水调节公式1/10.5bgnsjtttQtQ1/10.5bhnsjtttQtQ一次网供热热平衡公式运行过程中，建筑物体积V，换热器传热面积Fh不变，近似认为热指标q、比热C不变换热器的传热系数Kh，主要取决于管内、管外的流体流速，对结构形式一定的换热器，流体流速与热媒和冷媒的流量有关，所以采用沙科洛夫推导的近似公式13,1hQQQ0.512hKGG一次网供热调节的基本公式换热器的传热温差采用算术平均温差计算，同对数平均温差相比，计算结果误差很小。121'''12nwhpnwttQGKttt0.512hKGG122ghpttt1212ghpghttttt一、二级热网都采用质调节121GG0.51212112'''1212ghnwghnwttttQGGGtttt'''110.50.52ghghttttQ'''220.50.52ghghttttQ一级网路采用量调节，二级网路采用质调节代入同学们，自己推导得出对应的调节公式'1121G0.51212112'''1212ghnwghnwttttQGGGtttt七、热量调节法热量调节法是通过热量监测装置，根据热用户的要求直接控制供热负荷和供热量，系统的循环水量要视管网地水力失调程度而定。实行热量调节，需在系统中安装流量计、供回水温度计和热量监测仪。在运行过程中，根据室外气象条件，给定每天(或每班)的供暖热负荷、累计供热量和供暖系统的运行时间即可。采用热量调节法，只要系统能按照给定的供热指标并在规定时间内运行，并且达到要求的累计热量，用户室温即可达到要求。qAQydwrwglQQB3600采用热量调节法，其供热调节曲线如图7-4所示。通过供热调节曲线图，可直接查取某一室外温度下的供回水温度(参考值)，实际供热量和概算耗煤量，从而为供暖系统实行量化管理提出了可靠的依据。