能量平衡法及其在地板辐射采暖控制系统中的应用研究

摘要

随着人们对室内环境热舒适性要求的提高,和全社会节能工作的大力推广,集中供热系统的运行调节问题成为了现阶段备受关注的焦点。但是由于集中供热系统供热面积大、影响因素多、非线性严重等特点,加之我国在这方面的研究起步较晚,导致现阶段缺少行之有效的集中供热系统运行调节自动控制手段。
　　针对以上问题,本研究提出了一种全新的集中供热系统自动控制调节方法——能量平衡法,该控制方法以采暖系统的热平衡关系为控制基础,系统向用户实际提供的热量为反馈变量,设定温度下散热末端向室内散出的热量为参考输入,通过调节系统中热媒的流量及温度,对供热系统进行控制调节,能量平衡法最大的特点是无需在建筑室内安装温度传感器等装置便可以实现对室内温度的有效控制,省去了在建筑内安装传感器的布线问题。本研究通过理论研究和系统实测两方面验证该控制方法的可行性,同时讨论其控制过程、控制效果及使用优势。
　　首先,本文详细分析介绍了能量平衡法的控制对象、控制原理及实现途径;进而给出了能量平衡法自动控制系统的构成,其中包括硬件设备组成和软件程序设计流程两方面;接下来分别针对无混水的直接连接供热系统和有混水泵的直接连接供热系统,给出了相应的能量平衡法控制实施方案,在方案中,详细讨论了系统的硬件设备安装连接方式和整体控制思想。
　　以哈尔滨工业大学市政环境工程学院地板辐射采暖系统为示范工程,对其进行了以能量平衡法为基础的自动控制工程改造。通过对改造过程的详细介绍说明了能量平衡法适合在原有采暖系统自动控制改造时使用;通过对改造后系统的运行实测分析和改造前后建筑室内温度对比,讨论了能量平衡法的控制过程,同时证明了该控制方法的可行性。但是由于地板辐射采暖系统的热惰性较大,导致系统达到稳定的时间较长。
　　通过对改造前后采暖系统能耗的分析计算,验证了能量平衡法自动控制系统的节能效果,结果表明,使用该方法对采暖系统进行自动控制,可以有效降低系统水泵运行能耗60％以上。
　　最后,针对现有能量平衡法自动控制系统运行过程中存在的问题及地板辐射采暖系统热惰性较大的特点,本文提出了控制逻辑改进方案。通过对改进前后控制逻辑的对比分析,证明了使用改进后的控制逻辑可以从根本上解决系统运行过程中混水泵调节过快的问题。

目录

能量平衡法及其在地板辐射采暖控制系统中的应用研究

ENERGY-BALANCE METHOD AND ITS APPLICATION ON RADIANT FLOOR HEATING SYSTEM

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究发展现状

1.3 主要研究内容

第2章 能量平衡法基本原理分析

2.1 能量平衡法控制对象

2.2 能量平衡法控制原理

2.3 能量平衡法实现过程的关键问题分析

2.4 本章小结

第3章 能量平衡法自动控制系统

3.1 能量平衡法自动控制系统硬件设备

3.2 能量平衡法自动控制系统软件程序

3.3 不同采暖连接方式下能量平衡法自动控制系统的实施方案

3.4 本章小结

第4章 能量平衡法自动控制改造工程实例

4.1 工程概况

4.2 系统的能量平衡法自动控制改造

4.3 系统控制思想分析

4.4 本章小结

第5章 改造工程系统实测分析

5.1 系统控制逻辑中待定常数的确定

5.2 系统运行过程数据分析

5.3 系统改造前后建筑室内温度对比分析

5.4 系统节能效果分析

5.5 系统控制逻辑改进方案

5.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢