设为首页 设为首页加入收藏 加入收藏 | 网站导航 |官方微博


气候补偿系统在供热系统中的应用

广东万和热能科技有限公司 廖永章 乔中利



摘 要 本文介绍了气候补偿器在供热系统中的应用及工作原理,通过质调节方式具体计算分析了采用气候补偿器时,增加室内温度变化对供暖出水温度的修正,对于中小型冷凝锅炉配合二次供热系统自动调节用户供、回水温度,使系统实现自动补偿,达到节能的目的。

关键词 气候补偿系统;质调节;供热系统;中小型燃气锅炉


0 引言

供热系统中末端用户的热负荷并不是恒定不变的,而是会随着室外条件的变化而变化,室外温度的变化很大程度上决定了建筑物耗热量的大小,也决定了能耗的高低。对于这种室外温度变化所导致的耗热量变化,目前技术上比较成熟的做法是增加气候补偿器,通过感知不同的室外温度来调节采暖供水温度,以达到室内温度的稳定。而实际上,建筑物的耗热量不仅仅与室外温度有关,还与室内温度、人体散热、电器散热、室外阳光、室外风速等因素有关,但这些因素中,最主要的是室外温度和室内温度。


1 气候补偿器及系统原理

气候补偿器是一种自动控制节能产品,可根据室外温度的变化情况及用户设定的不同时间的室内温度,自动控制供水温度。但由于室外温度变化的同时,室内温度也在发生变化,仅仅根据室外温度的变化控制供水温度是不够的,决定耗热量的因素是室内外温度差而不是室外温度变化值。因此有必要引入室内温度作为自动控制的补偿值。

以单位、企业、居民的室内采暖为供热目的的供热运行基本调节方式有三种:

1)质调节:采暖期内保持二次网运行流量不变,随着室外温度的变化,用调节供回水温度的方式,达到用户室温基本恒定目的的调节方式。

2)量调节:采暖期内保持二次网供、回水温度不变,随着室外温度的变化,用调节供水流量大小的方式,达到用户室温基本恒定目的的调节方式。

3)间歇调节:采暖期内保持二次网的运行流量和供水温度都不变,运行一段时间后停运一段时间,随着室外温度的变化,调节运行和停运时间,反复操作,达到用户室温基本恒定目的的调节方式。


2 气候补偿系统对供水温度的调节

本文以质调节的调节方式为例介绍了供热调节的理论依据。在供热系统稳定工况下,当忽略管网沿程热损失和其他热损失,并忽略室外风速和风向以及太阳辐射热的变化,即假设供暖热负荷与室内外温差的变化成正比,则热网供热量等于供暖用户系统散热设备的放热量,也等于供暖建筑物的耗热量。


            Q1=Q2=Q3      (1)

式中:

Q1—建筑物供暖热负荷,W;

Q2—散热器散热量,W;

Q3—网路输热量,W。

根据此定义,有如下供暖热负荷供热基本公式:

设计工控(t′w)下,仍有:

                                (5)

相应的公式为:

 

对于散热器用户,令运行工控(tw)下热负荷Q与设计工况(t′w)下热负荷Q′之比为λQ,则有:

(9)

令运行工况下流量G与设计工况下流量G′之比为φG,则有:

(10)

综合上述公式可得出:

对于质调节,φG=1作为补充条件带入公式(9)内,得到质调节理论公式:

 

式中:

q—建筑物的体积供暖热指标,W/(m3·℃);

ν—建筑物的外部体积,m3;

K—散热器在设计工况下的传热系数,W/(m2· ℃);

F—散热器的散热面积,m2;

c—热水的质量比热,c=4187J/(kg·℃);

G—供暖热用户的循环水量,kg/h;

tp—散热器内的热媒平均温度,℃;对于整个供暖系统来说,可近似地认为tp=(tg+th)/2;

tg、th—运行期任意室外日均温度下的二次热网供、回水温度,℃;

tw—运行期任意室外日均温度,℃;

tg′、th′—二次水设计供、回水温度,℃;

tn′—室内计算温度,℃;

tw′—室外计算温度,℃;

A、B—散热器的散热指数。

由于室外温度变化相对较慢且供热系统存在较大的滞后性,如果按照传统的气候补偿调节二次供水温度,不能迅速响应用户对热量需求的变化以及用户用热高峰所带来时间性热负荷的变化。同时,室外温度传感器受光照、冷风等客观环境因素的影响容易发生剧烈变化,从而导致锅炉负荷变化剧烈,造成能源浪费。引入室内温度设定参数,可根据时间热负荷、环境变化、锅炉负荷变化等特点自行设定室内温度,提高可调节性。将二次侧设计供、回水温度代入公式(12)、(13),二次供水温度tg变为室外温度tw与室内温度设定tn这两个参数相关的函数。在调节时运行人员可根据实际测量的户内温度同室内温度设定参数进行比较和修改,方便运行人员摸清供热运行规律。另外,此调节方法非常适用于纯公建用户,可以满足分时段不同室内温度设定的要求。

例如:青海格尔木市,室内计算温度为20℃,室外计算温度为-13℃,设计供回水温度分别为60℃、40℃,取B=0.41,则1/(1+B)近似等于0.71,取tw为15℃~-13℃之间的整数带入公式计算并列表,得出如下表格:


把计算出的数据带到图中,得到如下曲线图:


以格尔木某商场某日温度控制曲线为例说明气候补偿系统的运行情况。系统可自动计算求出恰当的供、回水温度,在营业时间和非营业时间绘制出不同时段、独立运行的室外温度补偿经验曲线(即室外温度,用户供、回水温度,室外管网流量关系曲线),按照设定的曲线自动控制外网供水温度,使采暖用户系统的供热量满足采暖用户的要求。



3 中小型燃气锅炉气候补偿系统

图4为中小型燃气锅炉气候补偿系统温度调节的系统原理图。系统分为一、二次系统(此系统在许多中小型燃气锅炉中应用广泛),在一次侧设置有一次循环泵、电动三通阀,二次侧设置有供水温度传感器Tg、回水温度传感器Th、在室内外分别设置室内温度传感器Tn和室外温度传感器Tw。一次侧接锅炉出水,锅炉根据回水温度值调整输出负荷,以实现出水温度稳定。当室内外温度差值发生变化时,布置在建筑室外的温度传感器将室外温度信息传递给气候补偿器,根据其中固有不同情况的调节关系曲线,通过PID自整定,输出到电动三通阀。改变一次锅炉热水通过板式换热器的热流量Qb,换热方程如下:

Q=KAΔtm                                 (14)

式中:

Q—冷流体吸收或热流体放出的热流量,W;

K—传热系数,W/(m2·℃);

A—传热面积,m2

Δtm—平均传热温差,℃。

根据方程可知,对于同一板换而言,假设传热面积与传热系数是常数,则一次侧热流量发生变化,导致传热温差与供水温度Tg发生变化,从而改变锅炉机组的输出负荷,达到节能运行的目的。



4 结语

气候补偿器控制系统出水温度调节引入室内温度控制因素,通过锅炉总控系统,按照预设温度曲线运行,适应采暖末端由于室内外温差变化所引起建筑耗热量的变化;尤其适合具有分时段要求不同室内温度特点的纯公建用户。当然,这种气候补偿出水温度曲线是理论上的,而实际调整还要与实际运行状况、室外温度、室内实际温度进行对比,加入修正系数,在运行过程中不断调节运行曲线,达到最佳效果。

(参考文献略)


 
 


  
 
网友评论

  [   该文章尚无评论   ]



 

   发表评论

昵  称:       匿名
评  论:

 
  
 
 

 

  热门文章

 

  最新文章

 
 
 

《壁挂炉月刊》编辑部 地址:北京市丰台科技园航丰路1号时代财富天地大厦2309-2310室 邮编:100070
电话:010-63820620 传真:010-63854409转8021 E-mail:bglyk@163.com 联系人:刘小姐
工作QQ:发行部756223364 设计部156604687 1962149373
版权所有:壁挂炉月刊网 京ICP备09086826号
Copyright 2007-2012 bglyk.com . All Right Reserved