1、供水溫度分棟調(diào)節(jié)供熱室內(nèi)系統(tǒng)參數(shù)的研究哈爾濱工業(yè)大學(xué)趙華劉立旺摘 要：根據(jù)建筑自身的用熱規(guī)律對(duì)建筑物供暖系統(tǒng)入口處參數(shù)的調(diào)節(jié)稱為分棟調(diào)節(jié)。為了保證各用戶 室內(nèi)溫度的恒定，綜合考慮用戶的可調(diào)性來(lái)確定合理的供熱參數(shù)，即供水溫度和供回水溫差。本文以 三層建筑為算例，針對(duì)大部分既有建筑的單管順流式系統(tǒng)的調(diào)節(jié)進(jìn)行研究，主要關(guān)注的目標(biāo)是房間的 垂直失調(diào)，即上下層房間的冷熱不均及偏離室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度的情況。用MATLAB軟件編寫程序，得出合理的供熱參數(shù)。關(guān)鍵詞：分棟可調(diào)供熱參數(shù)垂直失調(diào)房間溫度偏差1 概述上個(gè)世紀(jì)末，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人們對(duì)于舒適度要求的提高和世界能源價(jià)格的沖擊等眾多因 素影響，人們才逐漸的認(rèn)

2、識(shí)到我們現(xiàn)有的集中供熱技術(shù)存在嚴(yán)重的問(wèn)題，尤其是能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。與 發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)城鎮(zhèn)建筑單位面積供暖能耗是同緯度國(guó)家的 23倍1。供暖能耗偏高的主要原因?yàn)?：1建筑保溫不良。2供熱系統(tǒng)集中調(diào)節(jié)的參數(shù)不適合個(gè)體建筑，部分建筑供水溫度過(guò)高低），冷熱不均，部分過(guò)熱，導(dǎo)致熱量損失。3供熱系統(tǒng)集中調(diào)節(jié)的溫差大，室內(nèi)單管系統(tǒng)失調(diào)。室內(nèi)系統(tǒng)采用大流量、小溫差會(huì)有所改善。4集中供熱系統(tǒng)總的供熱參數(shù)不能隨氣候變化及時(shí)調(diào)整。5部分鍋爐房效率太低，部分外網(wǎng)保溫不當(dāng)，造成熱損失。因此降低我國(guó)建筑供暖能耗的關(guān)鍵，就是改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫以降低建筑物供暖耗熱量2;善集中供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，以避免各種局部過(guò)熱造成的熱損

3、失。分棟調(diào)節(jié)建筑物的供水溫度，改善集中供熱調(diào)節(jié)，將熱源調(diào)節(jié)改變?yōu)槎嗉?jí)調(diào)節(jié)，對(duì)合理輸配熱 能、避免局部過(guò)熱造成的損失、滿足用戶的舒適性要求是必要的。目前我國(guó)大量應(yīng)用的單管系統(tǒng)出現(xiàn)局部過(guò)熱現(xiàn)象有如下原因3:供水溫度過(guò)高、部分房間散熱器面積過(guò)大、某根立管或某棟建筑溫差過(guò)大。為了解決由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)和調(diào)節(jié)不當(dāng)導(dǎo)致局部過(guò)熱造成 的熱損失問(wèn)題，提出在樓的熱入口采用換熱或混水。在樓內(nèi)實(shí)行“大流量、小溫差、低水溫”的供熱 方式，使每棟樓可在不同的供熱參數(shù)下運(yùn)行，以有效減少由于散熱器面積不匹配、建筑內(nèi)局部熱源、 系統(tǒng)流量不均等原因造成的失調(diào)現(xiàn)象，提高集中供熱系統(tǒng)的熱效率。2分棟調(diào)節(jié)下供熱參數(shù)對(duì)室內(nèi)溫度的影響2.

4、1最小回水溫度的確定以M-132型散熱器為例，通過(guò)文獻(xiàn)4，傳熱系數(shù)表達(dá)式如下所示：根據(jù)能量守恒定律(1-1與式(1-2相等，則聯(lián)立以上兩式得:(1-4散熱器散熱量實(shí)際即為散熱器入口熱媒溫度和流過(guò)散熱器流量 也的函數(shù)。根據(jù)式(1-4分別編程繪出散熱器散熱量與熱媒的流量和入口供水溫度的關(guān)系曲線如圖1所示。Wq重?zé)嵘?00025002000 )15001000050100150200250300流量 G( kg/h)tg=95 Ctg=80 Ctg=65 Ctg=40 C5000圖1流量對(duì)散熱量的影響從散熱器工況圖中可以看出，散熱量對(duì)供水的溫度的變化總是敏感的，隨著流量的增大而逐漸減 少。供水溫度高

5、時(shí)散熱器的調(diào)節(jié)性能好。隨著溫度的降低，調(diào)節(jié)曲線越來(lái)越平緩，說(shuō)明調(diào)節(jié)性能變 差。換言之，從調(diào)節(jié)的特性角度講，通過(guò)散熱器的流量越小，調(diào)節(jié)性越好，當(dāng)通過(guò)散熱器的流量大于 設(shè)計(jì)流量的20%以后，不同供水溫度的散熱器的調(diào)節(jié)曲線趨于平行，變化率基本相同。但不利的一面 是：隨著流量的減小，散熱量相應(yīng)減小，為滿足房間熱負(fù)荷，流量減小必然加大散熱面積，從而使散 熱器的使用的經(jīng)濟(jì)性變差。從水力穩(wěn)定性和熱力失調(diào)度的角度講，由于散熱量與流量的關(guān)系表現(xiàn)為一 簇上拋的曲線，而散熱量與供水溫度卻始終保持較好的線性相關(guān)性，因此，通過(guò)散熱器的流量在一定范圍內(nèi)變化對(duì)散熱量的影響較供水溫度的影響小。表1供水溫度為95 C時(shí)參數(shù)表d

6、Q/dG4.863.572.732.161.931.751.58G100120140160170180190Q2525260726702720274027582774th73.2976.3278.6080.3881.1481.8382.45 t21.7118.6816.4014.6213.8613.1712.55由上表可以看出，隨著散熱器流量的增加，回水溫度逐漸升高，供、回水溫差逐漸減小，散熱量相對(duì)于流量的比值 dQ/dG越來(lái)越小，也就是說(shuō)散熱量對(duì)流量變化的敏感度變小，此時(shí)采用流量來(lái)調(diào)解溫度的可控性較差。用戶個(gè)體調(diào)解的手段就是通過(guò)溫控閥來(lái)改變流量，從而調(diào)節(jié)室溫。采用“大流量、小溫差、低水溫”的

7、運(yùn)行方式時(shí)，流量要受到一定的限制。若定義dQ/dG2時(shí)為“調(diào)節(jié)失效”，則在供水溫度為95C時(shí)，最高回水溫度為 80.7 C,最小供、回水溫差為14.3 C。同理可以得到在不同的供水溫度下的最高回水溫度，和最小供、回水溫差：表2不同供水溫度下的最高回水溫度和溫差tg9590858075706560th.max80.776.371.967.4062.958.553.9549.7 tmin14.313.713.112.6012.111.511.0510.3tg55504540353025th.max45.341.136.732.728.624.621 tmin9.78.98.34.16.45.44以

8、一個(gè)普通的三層建筑為例，采暖形式為上供下回單管順流式系統(tǒng)圖2上供下回單管順流式系統(tǒng)假設(shè)三層建筑各層熱負(fù)荷相等，均為可，即 J，以哈爾濱地區(qū)為例，由于哈爾濱地區(qū)供暖期較長(zhǎng)，室外計(jì)算溫度與開(kāi)始供暖溫度的差值較大，故相比之下更容易體現(xiàn)內(nèi)在規(guī)律。按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)室外計(jì)算溫度為目=-26 C,室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為 目=18C。總供回水溫度 目為95C ,不同回水溫度 (16（17式（1-5、（1-6、（1-7中，!、（i=1、2、3為未知數(shù)，但對(duì)于某一室外溫度來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)已知數(shù)。因此上述方程中的未知量遞推求解，即可以解出0、弓（i=1、2、3。計(jì)算結(jié)果分別繪制在圖3 （a、3 （b、3 （c中，分別為不

9、同回水溫度取80.7 C、80C、75 C、70C時(shí)的室內(nèi)溫度情況。C度溫內(nèi)室18.4018.35 -18.3018.25) 18.20 -18.1518.1018.0518.0017.95-30-25-20-15-10-50室外溫度(C)a） 一層18.03518.03018.025.tg=95 C,th=80.7 C).c18.02018.01518.01018.00518.000 -17.995-30”tg=95 C ,th=80 C一一 tg=95 C ,th=75 C .一 tg=95 C ,th=70 C-25-20-15-10室外溫度C)-50b )二層18.0218.0017.

10、98 -17.96 -17.94 -17.92 -)17.90 -17.88 -17.8617.84 -17.8217.8017.7817.7617.74 -17.7217.70c度溫內(nèi)室tg=95 C (th=80.7 C) tg=95 C (th=80 C)tg=95 C (th=75 C) tg=95 C (th=70 C)*-30-25-20-15-10室外溫度(C)-5 、圖3 (b、圖3(0可以看出，下層用戶和標(biāo)準(zhǔn)層用戶的室內(nèi)溫度隨室外溫度的升高而升高，而上層用戶的室內(nèi)溫度隨室外溫度的升高而降低。標(biāo)準(zhǔn)層和底層用戶比起來(lái)，室內(nèi)溫度偏 差較小，當(dāng)回水溫度低的時(shí)候室內(nèi)溫度偏差最大。17.

11、7018.4018.3518.3018.2518.2018.1518.1018.0518.0017.9517.9017.8517.8017.75tg=95 C,th=80.7 C 一一tg=95 C ,th=80 C tg=95 C ,th=75 Ctg=95 C ,th=70 C-30-25-20-15-10-505室外溫度（C）圖4不同回水溫度條件下室內(nèi)溫度隨室外溫度變化曲線從圖4可以看出，相同供水溫度不同回水溫度情況下，回水溫度越低即供回水溫差越大，室內(nèi)溫度 偏差最大，也就是垂直失調(diào)越嚴(yán)重，因此為了避免垂直失調(diào)，每棟樓的入口處應(yīng)盡量采用大流量、小 溫差、低水溫的運(yùn)行方式。對(duì)于傳統(tǒng)垂直單管

12、順流式室內(nèi)系統(tǒng)的來(lái)說(shuō)，其調(diào)節(jié)是通過(guò)控制散熱器的進(jìn)流量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)對(duì) 散熱器熱特性和調(diào)節(jié)特性的分析可知，散熱器在大流量小溫差時(shí)的調(diào)節(jié)特性是很差的。因此，對(duì)于單 管系統(tǒng)，旁通管必須保證一定大小的過(guò)流量，保持散熱器有較大的進(jìn)出口溫差；但另一方面，散熱器 進(jìn)出口溫差也不能太大，因?yàn)榧哟筮M(jìn)出口溫差是靠減少散熱器的進(jìn)流量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，過(guò)小的散熱器進(jìn)流 量又會(huì)引起散熱器的散熱量的明顯減少，使室溫達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，對(duì)一定散熱器而言，隨進(jìn)出口溫差 的增大，其可調(diào)性逐漸增強(qiáng)。與此同時(shí)，既可保證散熱器的調(diào)節(jié)性，又不引起散熱量明顯減少的散熱 器進(jìn)出口溫差大小應(yīng)為 1015 C 5。因此最佳的分棟調(diào)節(jié)的供熱參數(shù)的范圍如下表

13、：tg9590858075706560th.max80.776.371.967.4062.958.553.9549.7th.min8075706560555045tg55504540353025th.max45.341.136.732.728.624.621th.min403530252015103結(jié)論本文針對(duì)目前集中供熱計(jì)量收費(fèi)改革面臨的困難，提出分樓計(jì)量、樓內(nèi)按面積分?jǐn)偟姆桨福⑨槍?duì)目前集中供熱由于各種失調(diào)造成的局部過(guò)熱導(dǎo)致的熱損失進(jìn)行了分析，給出了分棟調(diào)節(jié)時(shí)供暖參數(shù)的最佳范圍，并認(rèn)為在樓內(nèi)實(shí)行大流量、小溫差低溫供熱，在樓外管網(wǎng)實(shí)行小流量、大溫差。在目前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和管理?xiàng)l件下，這可能是解決我國(guó)集中供熱系統(tǒng)能源利用率低下的一種有效的和可行的方式。參考文獻(xiàn)(1譚月，高宗仁供暖分戶計(jì)量的現(xiàn)狀及節(jié)能性分析青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào).2004, 25(3:52-55(2李兆堅(jiān)，江億，燕達(dá).住宅間歇供暖模擬分析J .暖通空調(diào)，2004，34 (