張起民

摘要：城市供熱網(wǎng)絡(luò)具有復(fù)雜性和封閉性的特點(diǎn)，其管理一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，特別是在用戶數(shù)量快速增長(zhǎng)的情況下，供熱設(shè)備也隨之改進(jìn)和更新，為城市供熱管理、建立供熱網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了許多困難。為保證最佳管理效果，必須積極采用智能控制方式。這是新時(shí)期城市熱網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的必然選擇，可以減少投資，提高人力資源管理的效率，使城市熱網(wǎng)的服務(wù)水平也大大提高，對(duì)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有很大的幫助。因此，智能控制城市熱網(wǎng)的研究、推廣和應(yīng)用至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：城市供熱網(wǎng);智能化控制

引言

城市熱網(wǎng)運(yùn)行階段消耗的能源量非常大，采用不科學(xué)的管理方法，勢(shì)必造成大量的能源損失和浪費(fèi)，導(dǎo)致成能源消耗量的增加。不論從城市熱網(wǎng)運(yùn)營(yíng)成本還是城市可持續(xù)發(fā)展角度來(lái)看，均不利于城市經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。本文討論和分析了城市熱網(wǎng)管理現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，探討了智能控制的有效應(yīng)用策略，以全面提高城市熱網(wǎng)管理水平實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)，促進(jìn)城市供熱網(wǎng)更好地服務(wù)于城市居民。

1城市熱網(wǎng)管控現(xiàn)狀

如今，城市供熱網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上主要分為一次水直接供熱和二次水間接供熱。散熱器有兩種：暖氣和鍋爐。最初，單一蒸汽用于城市的直接供暖，但由于安全漏洞和高能量損失，新的熱網(wǎng)絡(luò)不再使用。直接熱水供暖具有投資少、熱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但也存在安全性差、穩(wěn)定性差、維護(hù)率高和長(zhǎng)期利用率低等缺點(diǎn)。目前，新的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)通常不僅僅在某些情況下使用，大多數(shù)現(xiàn)有的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)正在重建或計(jì)劃重建。熱交換站是間接二次加熱方法的核心。它用于通過(guò)熱交換器將蒸汽或鍋爐熱水的熱量直接傳遞給用戶的二次/低水。冷熱設(shè)備的控制管理由原來(lái)員工現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制切換為自動(dòng)控制，不占用冷熱設(shè)備，換熱器一體化、集中、遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2城市集中供熱智能系統(tǒng)背景分析

2.1熱負(fù)荷預(yù)測(cè)

城市集中供熱系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行通常取決于幾個(gè)因素，如建筑物的類型、豎井/結(jié)構(gòu)、二次熱力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、室內(nèi)空間的供暖方式等。如果這些因素控制不當(dāng)，將會(huì)影響供熱系統(tǒng)的實(shí)際承載能力，需要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)控制這些因素。首先，熱負(fù)荷預(yù)測(cè)保證了集中導(dǎo)熱的順利進(jìn)行，該方法比傳統(tǒng)方法取得了更好的效果。到目前為止，已經(jīng)使用了以下方法來(lái)估計(jì)熱負(fù)荷，即指數(shù)平滑法、時(shí)間序列分析法等。二是城市供熱系統(tǒng)本身是一個(gè)內(nèi)容較多、不確定性和非線性并存的系統(tǒng)，應(yīng)采取措施保證預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性，加強(qiáng)治理。

2.2供暖系統(tǒng)問(wèn)題

目前，城市熱智能集中化存在一些問(wèn)題。重點(diǎn)是內(nèi)部人員不足，缺乏專業(yè)培訓(xùn)，缺乏技術(shù)技能、扎實(shí)的理論知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，不能及時(shí)解決系統(tǒng)中的問(wèn)題，直接影響系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。如果換臺(tái)出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，會(huì)給人們的生活和工作帶來(lái)巨大的不便。此外，很難改善對(duì)城市供暖系統(tǒng)的控制，因?yàn)椴僮鲉T沒(méi)有及時(shí)采取措施有效解決問(wèn)題，這導(dǎo)致所述設(shè)備錯(cuò)過(guò)最佳維護(hù)時(shí)間。為了解決城市供熱系統(tǒng)控制和管理中存在的問(wèn)題，必須采取科學(xué)的、可操作的措施。

3直供熱管網(wǎng)供熱站設(shè)計(jì)

3.1無(wú)高層建筑的熱用戶

對(duì)于沒(méi)有高層建筑的熱力用戶，應(yīng)保持30m以上的恒壓，以保證熱力用戶的最低要求，滿足整棟建筑的供熱需求。當(dāng)城市地區(qū)有許多老社區(qū)時(shí)，終端散熱器通常是傳統(tǒng)的鑄鐵散熱器。另外，計(jì)算鑄鐵暖氣片的耐壓能力時(shí)，要考慮到老小區(qū)內(nèi)部供暖管網(wǎng)的老化。為了確保管網(wǎng)的安全，用戶建筑物后墻上的管道壓力應(yīng)保持在30～38m，以防止排空。根據(jù)高溫用戶壓降假設(shè)，配水站二次管網(wǎng)熱水管壓力設(shè)定為45m，回水管壓力設(shè)定為33m。此設(shè)置旨在能夠滿足所有熱用戶的需求。通常，熱力站是由一次管網(wǎng)和二次管網(wǎng)通過(guò)換熱器進(jìn)行熱交換，以達(dá)到用戶所需的溫度。其中，一次供水管網(wǎng)通過(guò)調(diào)節(jié)閥流入換熱器，在換熱器內(nèi)發(fā)生熱交換后流入一次管網(wǎng)。二次循環(huán)水管網(wǎng)經(jīng)過(guò)濾器流入循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)循環(huán)泵輸送至換熱器，提高水溫，以滿足用戶需求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中還需要考慮管道的管徑，管道直徑是根據(jù)每個(gè)用戶計(jì)算出的流量的總和來(lái)確定的。在熱水管網(wǎng)的主干線及其沿程的比摩阻中，主干線是管網(wǎng)中平均比摩阻最小。根據(jù)熱水管網(wǎng)干線各管段的計(jì)算流量和從相關(guān)表中選取比摩阻數(shù)值，可以得出干線各管段管徑及對(duì)應(yīng)的實(shí)際比摩阻數(shù)值[1]。

3.2有高層建筑的熱用戶

對(duì)于有高層建筑的熱力用戶，如果維持30m以上的恒定壓力，來(lái)滿足整個(gè)建筑居住者的采暖需求，則無(wú)法保證熱力用戶的最低要求。因此，遇到此類建筑時(shí)，必須采取對(duì)策，劃分高層建筑的區(qū)域，防止供暖管道排空。當(dāng)面對(duì)建筑物內(nèi)部的防空措施時(shí)，供熱站不需要考慮這個(gè)問(wèn)題，但是當(dāng)面對(duì)沒(méi)有設(shè)置防倒空措施時(shí)，供熱站通常需要考慮這個(gè)問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，供熱站通常采用閥門(mén)前壓力調(diào)節(jié)，防止放空。假設(shè)建筑物高度為54m，為達(dá)到閥前調(diào)壓閥的最小值，保證閥前調(diào)壓閥正常工作，調(diào)節(jié)彈簧的顯影壓力應(yīng)調(diào)至57m。另一方面，還必須考慮閥前壓力調(diào)節(jié)的意外情況并關(guān)閉閥。為保證高層建筑的回流壓力在60m以上，根據(jù)要求，二次熱配站回流必須關(guān)閉，水管壓力設(shè)置為67m。對(duì)于靠近或靠近一次管網(wǎng)的熱用戶，應(yīng)在供水管線上加裝減壓閥，以防止供水管線因壓力過(guò)大而破裂。高位熱用戶，需在后管區(qū)加裝前置閥調(diào)壓閥[2]。

4城市供熱系統(tǒng)智能控制措施

4.1智能化供熱原理

智能供熱的原理體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先，隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)供暖行業(yè)的要求越來(lái)越高，必須采取相應(yīng)的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化控制和管理?！爸悄芑薄肮芸亍钡年P(guān)鍵是平衡系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的熱平衡，進(jìn)一步減少資源浪費(fèi)問(wèn)題，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)然，要使供暖系統(tǒng)的智能化管理順利進(jìn)行，還必須對(duì)熱平衡進(jìn)行調(diào)整控制。系統(tǒng)與環(huán)境之間的熱交換總和等于熱量總和，等于換熱站提供給用戶的熱量總量減去熱源提供給換熱站的熱量，也是物理學(xué)中的熱平衡方程。其次，在實(shí)際工作過(guò)程中，公式可能存在一定的差異。簡(jiǎn)單的說(shuō)，供熱站提供的熱量和建筑物實(shí)際使用的熱量是不一樣的，尤其是無(wú)人值守的，需要檢查兩者的相對(duì)平衡，保證城市集中供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行[3]。

4.2量調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用

量調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用是城市集中供熱管網(wǎng)控制協(xié)調(diào)的重要技術(shù)，主要涵蓋集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行的各個(gè)階段。因?yàn)樵诔鞘姓郊泄釙r(shí)，集中供暖的質(zhì)量和效果也隨著外界溫度的變化而變化，所以需要通過(guò)量調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用來(lái)控制各個(gè)供暖階段的供暖溫度，使供暖效果最大化。集中供熱系統(tǒng)在建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中，成本投入和消耗都比較大，所以為了最大限度地發(fā)揮工作效果，降低成本，集中供熱企業(yè)不可避免地需要調(diào)整供暖溫度。主要分為兩個(gè)階段。第一階段為初冷期，此時(shí)外界溫度相對(duì)適宜，居住者的取暖要求不高，因此公司必須在此階段進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。另一個(gè)階段是冬末春初，氣溫開(kāi)始回升，但人們的取暖需求還是比較高的，天氣變化也比較頻繁。此時(shí)，相關(guān)人員必須調(diào)整加熱溫度和時(shí)間，注意外部溫度的變化[4]。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長(zhǎng)，人民群眾的供熱需求也在逐年增加，對(duì)供熱企業(yè)提出了新的要求，為此，必須利用高新技術(shù)手段。供暖系統(tǒng)的智能化管控不僅提高了供暖效果，而且彌補(bǔ)了傳統(tǒng)管理工作的不足，切實(shí)為廣大用戶的工作和生活帶來(lái)了方便，最終加快了城市化進(jìn)程的步伐

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參考文獻(xiàn)：

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[3]李光明，趙立強(qiáng)，高遠(yuǎn)謀.城市供熱監(jiān)控與智能化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息通信，2016（9）：58-60.

[4]呂傳玉.DRN節(jié)能閥在公共建筑集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2008（19）：46-47.

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