计算机监控系统在集中供热热网中的技术应用浅析

本文介绍了微机监控系统—天气驱动式专家供热控制系统的结构、功能、特点及应用效果。该系统集锅炉集中控制、气候补偿和分时分区控制三项技术于一体，主要通过监测热网运行的参数变化来分析热网的运行情况，并能保证供热系统安全稳定地运行，从根本上改善过量供热的问题，实现了按需供热，体现了热能利用效率的最大化，在北京市交管局培新街的集中供热网络中应用，节能效果显著。

1 引 言
             
      随着人类文明化程度的提高，资源匮乏初见端倪，环境污染日趋严重，可见节能减排已成为一种必然趋势。2007年10月颁布的《中华人民共和国能源法》中已将节约能源定为我国继计划生育、保护环境之后的第三个基本国策。在这种背景下，对现有锅炉进行节能改造，在热网中运用先进的微机监控系统，采用天气驱动式专家供热控制系统的控制方式可以使锅炉在高效率下运行，不仅可以节约能源，并且可以减少排放从而改善了环境，顺应国家提出节能环保政策的趋势。

2 系统原理
      本锅炉房主要承担10.2万平方米公寓、办公及住宅的供暖任务。现有2.8MW燃气热水锅炉三台，循环水泵4台，两用两备，扬程40m，流量150m3/h。
      结合锅炉房实际情况，根据业主要求，在不改变管网原有结构情况下，除了在管道上加传感器外，还配备一套供热自控系统，进行质调节［1］。即在不改变供热系统循环流量的前提下，通过改变网络的供水温度进行调节。系统原理图如图1-1所示：它所监测的主要参数有热网的供水温度、回水温度、烟气温度、供水压力、回水压力、供水流量等。
      基本公式
              Q1=Q2=Q3（1-1）
            Q1=qV（tn-tw）（1-2）
         Q2＝KF（■-tn）（1-3）
            Q3＝Gc（tg-th）（1-4）
      Q1——建筑物设计热负荷，W；
      Q2——散热器放出的热量，W；
      Q3——热水网路输送给供暖用户的热量，W；
      q——采暖体积热指标，W/m3℃；
      V——建筑物外部体积，m3；
      tg——供水温度，℃；
      th——回水温度，℃；
      tn——室内设计温度，℃；
      tw——室外设计温度，℃；
      K——散热器传热系数，W/m2℃；
      F——散热器散热面积，m2；
      G——热水网路质量流量kg/s；
      C——热水的质量比热；c=4.18kJ/kg℃。
      由公式（1-1）www.china-heating.com可知：供热系统要保证锅炉供热量与建筑物的需热量一致，才能基本满足供暖舒适要求。本供暖系统编程基本公式：
      Q1＝qV（tn-tw）＝?琢（18-?驻t-tw）（1-5）
      α——建筑物系数；
      18-?驻t——编程室温；
      由公式（1-5）可知，如果供热建筑物已定，则建筑物系数α已定，建筑物的热负荷只与编程室温和室外温度有关。
      其中，编程室温主要与建筑物使用功能和使用特点有关。比如，办公楼与居民楼供热需求就大相径庭，办公楼晚上6：00到早上7：00这一时间段，几乎可以停止供暖，只要保证管路不结冰就可，但是居民楼必须保证24小时连续供暖，而居民楼不同的供暖时段其热量的供应也是不均匀的，如零点至凌晨5点这一时段，热量的供应就应适当的减小。这就是所谓的分时分区供暖。
      另外一个影响因素就是室外温度tw，由于天气的变化，太阳的辐射，风力的变化，导致室外温度tw是逐时变化的，此时要求锅炉的供热量随着tw的变化而调整，这就是通常所讲的气候补偿。
      校正公式［1］：
      tg=tn+■（tg′+th′-2tn′）（■）1/（1+B）+■（■）（1-6）
      th=tn+■（tg′+th′-2tn′）（■）1/（1+B）-■（■）（1-7）
      其中，tn、tw、tg、th分别是室内设计温度、室外采暖设计温度、设计供水温度、设计回水温度；tn′、tw′、tg′、th′分别是运行时室内温度、室外温度、实际供水温度、实际回水温度；B为散热器指数。
      对于本系统，供暖供水管上没有装温度传感器，所以只能读回水温度进行校正，即对公式（1-7）进行计算，得出设计回水温度。
        本系统的控制过程见下面的简图。

3 系统主要特点
      根据不同的热负荷需求调节锅炉负荷，实现锅炉智能化运行，