第十一章 热水供热系统的集中运行调节第十一章 热水供热系统的集中运行调节 11-1 概述\uf06c运行调节是指当热负荷发生变化时, 为实现按需供热 而对供热系统的流量供水温度等进行的调节热, 而对供热系统的流量、 供水温度等进行的调节。 热水供热系统的热用户, 主要有供暖、 通风、 热水供应和生产工艺用热系统等。 这些用热系统的热负荷不是恒定的, 如果供暖通风热负荷随室外气象条件: (主要是室外气温) 变化, 热水供应和生产工艺随使用条件等因素而不断变化。 为保证供热质量, 满足使用要求, 并使热能制备和输送经济合理, 就要对热水供热系统进行供热调节。热第十一章 热水供热系统的集中运行调节 根据供热调节地点不同, 供热调节可分为集中调节、 局部调节和个体调节三种调节方式。\uf06c 集中调节—在热源处进行调节;\uf06c 集中调节在热源处进行调节;第十一章 热水供热系统的集中运行调节\uf06c 局部调节—在热力站或用户入口处调节;\uf06c 个体调节—直接在散热设备 (如散热器、 暖风换热器等) 处进行调节。机、 对于仅有采暖热负荷的热用户, 可采用集中调节,而对于具有多种热负荷(如供暖 通风 生活热水) 往往采用以集中调节为主, 局部调节为辅的综合调节。第十一章 热水供热系统的集中运行调节集中供热调节的方法, 主要有以下几种:1. 量调节——改变网路的循环水量(很少单独使用)2. 质调节—改变网路的供水温度, 流量不变3. 分阶段改变流量的质调节;4. 间歇调节—改变每天供暖小时数;5. 质量—流量混合调节—即同时改变网路供水温度和流量。\uf06c\uf06c\uf06c\uf06c\uf06c 11-2 供暖热负荷供热调节的基本公式供暖热负荷调节的主要任务: 维持供暖房屋的室内设计温度。根据第一篇供暖工程各章所述, 在供暖室根据第篇供暖程各章所外计算温度为, 散热设备采用散热器时,则有如下的热平衡方程:第十一章 热水供热系统的集中运行调节在供暖1\uf0a22\uf0a23\uf0a2QQQ\uf03d\uf03d1\uf0a2()nw\uf0a2Qq V t\uf0a2t\uf03d\uf02d(11-1)(11-2)wt\uf0a2 2\uf0a22(())jQQKF t\uf0a2KF ttt\uf03d\uf02d(11-3)第十一章 热水供热系统的集中运行调节3\uf0a2()/36004187 ()/3600 1.163 (\uf03d)g\uf0a2h\uf0a2gh\uf0a2gh\uf0a2QGc t\uf0a2tG t\uf0a2 \uf0a2tG t\uf0a2 \uf0a2t\uf03d\uf02d\uf03d\uf02d\uf02dp j\uf0d7n(11-4) 式中1 Q\uf0a2Q\uf0a22QQ\uf0a2— 建筑物的供暖设计热负荷, W;—在供暖室外计算温度 下—在供暖室外计算温度 下, 散热器放出的热量, W;—在供暖室外计算温度下, 热水网路输送给供暖热用户的热量, W;—建筑物的体积供暖热指标, 即建筑物每1m3外部体积在室内外温度差为1℃时的耗热量,w/m3·℃;—建筑物的外部体积, m3;—供暖室外计算温度, ℃;—供暖室内计算温度, ℃;散热器放出的热量W;t\uf0a2第十一章 热水供热系统的集中运行调节wtwt\uf0a23q\uf0a2Vwt\uf0a2nt —进入供暖热用户的供水温度, ℃; 如用户与热网采用无混水装置的直接连接方式(如图8—10a), 则热网的供水温度; 如用户与热网采用混水装置的直接连接方式(如图8—10b、 c、 d), 则\uf074 \uf03e;—供暖热用户的回水温度, ℃; 如供暖热用户与热网采用直接连接, 则热网的回水温度与供暖系统的回水度等温度相等, 即;—散热器内的热媒平均温度, ℃;—供暖热用户的循环水量, kg/ h;c —热水的质量比热, G; 4187J/ kg·℃;—散热器在设计工况下的传热系数, w/m2·℃;—散热器的散热面积,。Fmht\uf0a2第十一章 热水供热系统的集中运行调节'gt''1gt\uf074 \uf03d''1gt2ht\uf074\uf0a2\uf0a2\uf03dp jt\uf0a2\ue000G\uf0a2K\uf0a22 散热器的放热方式属于自然对流放热, 是温差的函数,它的传热系数具有的几何条件限制的, 如就整个供暖系统来说, 可近似的形式, 其中b是由散热器nt\uf02d()bpKa t\uf03d() /2p j\uf0a2\ue000g\uf0a2h\uf0a2ttt\uf03d\uf02b12\uf0a2 \uf03d()2g\uf0a2h\uf0a2bnttQaFt\uf02b\uf02d\uf02d(11-5)地认为:, 则式(11-3) 可改写为:第十一章 热水供热系统的集中运行调节带 “′”上标符号表示在供暖室外计算温度种参数, 若对某一室外温度相对应的热平衡方程。 即:QQQ\uf03d\uf03d下的各状况下, 可列出与上面wt\uf0a2wwtt\uf0a2\uf03e1231()nwQqV tt\uf03d\uf02d12()2ghbnttQaFt\uf02b\uf02d\uf03d\uf02d(11-6)(11-7)(11-8) (11-9)若令在运行调节时, 在对流量比G\uf03d工况下相对热负比, 相, 则:31.163 ()ghQG tt\uf03d\uf02dwt/QQ Q\uf0a2\uf03d/G G\uf0a2312QQQQQQQQQQ\uf03d\uf03d\uf03d\uf0a2\uf0a2\uf0a22\uf0a2\uf0a23\uf0a2(11-10)第十一章 热水供热系统的集中运行调节1同时认为 qq\uf0a2\uf03d , 则11\uf0a2nwnw\uf0a2ttQQQtt\uf02d\uf03d\uf03d\uf02d(11-12)综合上述公式, 可得:ttQtt\uf03d\uf0a2\uf02d11(2 )t(2 )tbghnghnwbnwg\uf0a2h\uf0a2ng\uf0a2h\uf0a2ttttGtttt\uf02b\uf02b\uf02d\uf02d\uf02d\uf02d\uf03d\uf03d\uf03d\uf02d\uf02d\uf02d(11-13) 公式(11-13) 是供暖热负荷供热调节的基本公式。式中分母的数值, 均为设计工矿下的已知参数。式中有四个未知数,、、、, 只有三个方程, 故需引入一个条件, 即调节方式。 如:a) 改变网路的供水温度(质调节) ;gthtQG第十一章 热水供热系统的集中运行调节b) 改变网路流量(量调节) ;c) 同时改变网路的供水温度和流量(质量-流量调节) ;d) 改变每天供暖小时数(间歇调节) 。 11-3 直接连接热水供暖系统的集中供热调节一、 质调节在进行质调节时, 只改变供暖系统的供水温度, 而用户的循环水量保持不变, 即用户的循环水量保持不变, 即1) 对于无混合装置的直接连接的热水供暖系统, 将 此补充条件=1代入热水供暖系统供热调节的基本公式(8—13), 可求出质调节的供、 回水温度的计算公式。=1。GG第十一章 热水供热系统的集中运行调节。G110.5(2 )t Q0.5()bggng\uf0a2h\uf0a2ng\uf0a2h\uf0a2tttttt Q\uf074\uf02b\uf03d\uf03d\uf02b\uf02b\uf02d\uf02b\uf02d℃(11-14)110.5(2 )t Q0.5()bhhng\uf0a2h\uf0a2ng\uf0a2h\uf0a2tttttt Q\uf074\uf02b\uf03d\uf03d\uf02b\uf02b\uf02d\uf02d\uf02d℃(11-15) 2)对带混合装置的直接连接的热水供暖系统, 外网供水温度 , 回水温度 。 见图8-1, 则有,。(11-18)1\uf0742 \uf0742ht\uf074 \uf03d0hGGG\uf03d\uf02b0/huGG\uf03d由混水前后焓不变有:0 1\uf074 \uf0a2 \uf0a20\uf0a2()h h\uf0a2 \uf0a2h\uf0a2 \uf0a2gcGcG tGG t c\uf02b\uf03d\uf02b第十一章 热水供热系统的集中运行调节由此可得设计工况:1g\uf0a2g\uf0a2h\uf0a2tutt\uf074\uf0a2\uf02d\uf0a2 \uf03d\uf02d(11-19)任意工况下, uu\uf0a2\uf03d , 因用户阻力不变且入口处1()()gghgg\uf0a2h\uf0a2tu tttuQ tt\uf074\uf03d\uf02b\uf02d\uf03d\uf02b\uf02d(11-21)压力不变, 则有: 图11-1 带混水装置的直接连接供暖系统与热水网路连接示意图第十一章 热水供热系统的集中运行调节图11-1 带混水装置的直接连接供暖系统与热水网路连接示意图 (11-22)℃(11-23)11(0.5)bgns\uf0a2w\uf0a2j\uf0a2tt Qtt Q\uf074\uf02b\uf03d\uf02b \uf044\uf02b \uf044\uf02b\uf044110.5bhhns\uf0a2j\uf0a2ttt Qt Q\uf074\uf02b\uf03d\uf03d\uf02b \uf044\uf02d\uf044式中:1\uf0a2w\uf0a2g\uf0a2tt\uf074\uf044\uf03d\uf02d— 网路与用户系统的设计供水温度差, ℃。依据质调节基本公式、 水温曲线及例题11-1的分析,依据质调节基本公式水温曲线及例题网路的供、 回水温度随室外温度的变化有如下规律:第十一章 热水供热系统的集中运行调节的分析1) 随wt 升高,gt 、ht 降低,)bnt\uf02dghttt\uf044 \uf03d\uf02d下降;2) 由于(p j\uf0d7ka t\uf03d为指数函数, 曲线呈向上凸形状;3)亦随之降低。 在某一室外温度tw下, 散热器的相对平均计算温差比与相对热负荷比。随着室外温度的升高, 散热器的平均计算温差 调节特点:1) 便于热电厂供热升高,降低, 充分利用低位热能;2) 由于 不变, 在G3) 质调节, 当存在生活用热、 通风负荷时, 要求≥70℃, 否则不能保证热水供水温度和通风吹冷风;升高, 流量大, 循环水泵功耗大;) 质调节当存在生活用热t通风负荷时要求wtgt第十一章 热水供热系统的集中运行调节4) 比较方便简单易实施。Gwtgt 二、 分阶段改变流量的质调节\uf06c分阶段改变流量的质调节, 是在供暖期中按室外温度高低分成几个阶段, 在室外温度较低的阶段中保持设计最大流量中, 保持设计最大流量; 而在室外温度较高的阶段中, 保持较小的流量。 在每一阶段内, 网路的循环水量始终保持不变, 按改变网路供水温度的质调节进行供热调节。而在室外温度较高的阶段第十一章 热水供热系统的集中运行调节 三、 间歇调节间歇调节: 当室外温度升高时, 不改变网络的循环水量和供水温度, 而只减少每天供暖小时数, 这种供热调节方式称为间歇调节。调节方式称为间歇调节。应用: 间歇调节可以在室外温度较高的供暖初期和末期, 作为—种辅助的调节措施。第十一章 热水供热系统的集中运行调节具体:(11-34)24nwnw\uf0a2\uf0a2ttntt\uf02d\uf03d\uf0b7\uf02d/h d 8-4 间接连接热水供暖系统的集中供热调节对于间接连接系统为保证供暖用户水利稳定性, 多采用质调节, 而热网的、换热器热力特性。1 热水网络采用质调节1.热水网络采用质调节此时, 根据网路供给热量的热平衡方程式, 得出:1G\uf03d取决于一级网路调节方式和1\uf0742 \uf074第十一章 热水供热系统的集中运行调节yi12121\uf0a22\uf0a21\uf0a22\uf0a2yiyiQG\uf074\uf074\uf074\uf074\uf074\uf074\uf074\uf074\uf02d\uf02d\uf03d\uf03d\uf02d\uf02d(11-35)由换热器热平衡方程, 可得:tQKt\uf044\uf03d\uf0a2\uf044(11-36) —水-水换热器的相对传热系数比;—在设计工况下, 水-水换热器的对数平均温差, ℃;℃ (11-37)Kt\uf0a2\uf04412\uf0a212\uf0a2(\uf074)(\uf074)lng\uf0a2h\uf0a2g\uf0a2h\uf0a2ttttt\uf074\uf074\uf0a2\uf02d\uf02d\uf02d\uf0a2\uf044\uf03d\uf0a2\uf02d\uf02d第十一章 热水供热系统的集中运行调节—在运行工况下, 水-水换热器的对数平均温差, ℃;()()ghtttt\uf074\uf044\uf03d\uf02dt \uf0441212lnght\uf074\uf074\uf074\uf02d\uf02d\uf02d\uf02d℃(11-38)对于管壳式水-水换热器的相对传热系数比K如下:0.5yi0.5erKGG\uf03d\uf0b7(11-39) 整理可得出:121\uf0a22\uf0a2ghg\uf0a2h\uf0a2ttQtt\uf074\uf074\uf074\uf074\uf02d\uf02d\uf03d\uf03d\uf02d\uf02d(11-41)第十一章 热水供热系统的集中运行调节(11-42)1212(\uf074)(\uf074)lnghghttQttt\uf074\uf074\uf02d\uf02d\uf02d\uf03d\uf02d\uf0a2\uf044\uf0b7\uf02d通过联立求解, 即可确定热水网路采用质调节的相应供、 回水温度值。1\uf074和2 \uf074 11-5 供热综合调节供热综合调节: 对具有多种热负荷的热水供热系统, 通常是根据供暖热负荷进行集中供热调节, 而对其它热负荷则在热力站或用户处进行局部调节其它热负荷则在热力站或用户处进行局部调节。 这种调节称作供热综合调节。本节主要阐述目前常用的闭式并联热水供热系统(见图11-5) , 当按供暖热负荷进行集中质调节时,对热水供应和通风热负荷进行局部调节的方法。热网集中质调节,网路供、 回水温度曲线见图11-6。这种第十一章 热水供热系统的集中运行调节℃(指采暖部分) , 此时170\uf074 \uf0b3 图11-5 闭式并联热水系统示意图第十一章 热水供热系统的集中运行调节图 11-5 闭式并联热水供热系统示意图 图11-6第十一章 热水供热系统的集中运行调节图 11-6(a) 并联闭式热水供热系统供热综合调节水温曲线示意图;(b) 各热用户和网路总水流量图 1.热水用户系统的调节(最不利工况是采暖初期) 。(11-51)第十一章 热水供热系统的集中运行调节121\uf0a2\uf0a22\uf0a2\uf0a21ryi r\uf0b7rrQG\uf074\uf074\uf074\uf074\uf0b7\uf0b7\uf02d\uf03d\uf03d\uf02d对于采暖期(1rQ \uf03d ) , 在某一\uf074\uf074\uf0b7\uf02d\uf03d\uf0a2\uf0a2\uf0a2\uf0a2\uf02dt\uf044\uf03d\uf0a2\uf0a2\uf044wt下热平衡得:1221ryi r\uf0b7rrrQG\uf074\uf074\uf0b7\uf03d(11-52)11rrQKt\uf03d(11-53)0.5yi r\uf0b7KG\uf03d(11-54) 整理方程如下:(11-55)121\uf0a2\uf0a22\uf0a2\uf0a21ryi r\uf0b7rG\uf074\uf074\uf074\uf074\uf0b7\uf0b7\uf02d\uf0b7\uf03d\uf02d第十一章 热水供热系统的集中运行调节0.5yi r\uf0b71212(\uf074)(\uf074)1lnrrtlrr\uf0a2\uf0a2rlttGtt\uf074\uf074\uf0b7\uf0b7\uf02d\uf02d\uf02d\uf0b7\uf03d\uf02d\uf044\uf02d(11-56)在上两式中,yi r\uf0b7和G2 r\uf074\uf0b7为未知数, 通过试算和迭代可以确定。 1.对通风用户系统同理可联立:21\uf0a2\uf0a2\uf0a22\uf0a2\uf0a2\uf0a21tt\uf074\uf074\uf074\uf074\uf0b7\uf0b7\uf03d\uf02b\uf02d℃(11-61)第十一章 热水供热系统的集中运行调节1\uf0a2\uf0a2\uf0a22\uf0a2\uf0a2\uf0a211\uf0a2\uf0a2\uf0a22\uf0a2\uf0a2\uf0a22\uf074tttG\uf074\uf074\uf074\uf074\uf0b7\uf0b7\uf02d\uf03d\uf02d\uf02d(11-62)在整个采暖期流出空气加热器的网路回水温度见图11-6(b) , 可知热网的总流量最大值发生在初期。 分析得出:1) 多种热用户共存时, 网路的设计流量是由调节方案 来确定2) 当℃时很低情况下0\uf0a2\uf0a2t\uf0a22) 当℃时,很低情况下, 就需采用间歇调节。补充内容:就需采用间歇调节第十一章 热水供热系统的集中运行调节\uf06c 间接连接供热系统的集中调节与局部自动调节(即集、 散式) 的方法。\uf06c 1) 集中调节: 保证热量, 供水温度大于70℃;保证每个用户入口足够的压差与热网关键点的压力值。\uf06c 2) 局部采用自动控制系统进行调节。70\uf074\uf0a2\uf0a2 \uf03cwt 11-6 多热源并网运行的供热调节多热源并网技术是国外供热先进国家为节约能源、降低系统运行成本、 提高经济效益, 在综合运用水泵降低系统运行成本、 提高经济效益, 在综合运用水泵调速技术和控制技术的基础上发展起来的一项先进的热水管网运行技术。 它与单热源供热调节有着很大的差异。 多热源并网技术的核心内容是在保证用户供热质量的前提下, 实现各热源的供热量能按需要进行自由调度。 本节介绍一种简单易行的多热源枝状管网的运行调节方程及其调节曲线。第十一章 热水供热系统的集中运行调节 一 并网运行的技术调节\uf06c 多热源并网供热系统实现经济运行时, 各热源的供热量需根据其经济性和热负荷的变化进行合理的调度安量需根据其经济性和热负荷的变化进行合理的调度安排, 因此各热源的供热范围和管网中的流量会随时随地发生变化, 是一个变流量的供热系统。第十一章 热水供热系统的集中运行调节 图11-7AC第十一章 热水供热系统的集中运行调节B11-7 多热源枝状管网示意图以图11-7所示的供热系统为例, 若图中热源A为燃煤热电厂, 供热能力较大约占总供热能力的60%; 热源B为燃煤锅炉房, 热源C为燃油锅炉房。 在整个供热季内对用户的供热量是一定的。要做到经济运行, 各热源的供热量显然应按以下原则进行调度; \uf06c(1) 热源A应作为基本热源, 尽量满负荷运行,负荷未满前其他两个热源不应投入运行;(2) 热源A满负荷后, 首先投入调峰热源B。热源 满负荷后热源A保持满负荷工作, 热源B根据用户负荷的变化调整供热量, 补足热源A供热不足的部分;(3) 当热源B也达到满负荷时, 最后投入热源C, 此时热源A和热源B保持满载同时作为基本热源,而热源C则成为调峰热源。\uf06c第十一章 热水供热系统的集中运行调节首先投调峰热源\uf06c 为了 实现上述调度,并网运行应具备以下技术条件:\uf06c(1) 各热源应执行统一的水温调节曲线, 供热调节的方式应便于各热源间的负荷调配;(2) 建立全网统一协调的水力工况, 各热源协调的定压补水系统, 统一的静压力线, 与水力工况相适应的管网和设备选型(包括管网、 设备的承压能力, 循环水泵的扬程等) ;(3) 具有简便的负荷调配手段, 例如热源全部采用调速循环水泵等;\uf06c第十一章 热水供热系统的集中运行调节\uf06c\uf06c (4) 具有较高的自动化水平, 如可靠的全网计算机监控系统、循环水泵(加压泵) 扬程控制装置、 补水泵控制装置、 热力站(用户入口) 用户供热参数的实时控制装置等。 二 并网运行的水温调节曲线\uf06c 并网运行要求各热源均按统一的水温调节曲线供热。