基于室温调节的热水供热管网动态水力和热力工况研究

摘要

在供暖建筑中，根据居住者的需要进行供热量的调节，不仅可以满足居住者个性化的室温需求，而且可以在一定程度上节约供热能耗。在有规律的负荷变化和无规律的室温调节的情况下，供热系统如何在保证节能的前提下满足用户变室温的需求，给供热系统的设计和运行带来新的研究课题。本文以室温可调的供热系统为研究对象，在用户热负荷动态变化和供暖房间室温调节的条件下围绕供热系统动态水力和热力工况展开研究。
　　本课题首先研究热水在管路中流动的水温延迟变化规律，建立供热管路径向和轴向的二维热平衡模型，得出管路内水温分布规律，并基于该模型研究管路入口流量和温度变化时其出口水温的延迟变化规律，分析管长、流量和公称直径对出口水温延迟变化的影响。以哈尔滨地区5个用户枝状供热管网为例，在热源出水温度和流量均变化的条件下揭示各用户供水温度较热源出水温度的延迟变化规律。
　　依据热网供热量应动态地适应用户的用热需求，提出热网适用的动态调节控制方法，在用户无自调节的前提下对热网动态水力工况进行模拟，结果表明：用户热负荷减小时热网供回水的动水压线均变缓，且供水的动水压线下移。为适应用户动态热负荷的变化，各调节阀调节幅度并不大。
　　建立典型供暖房间的围护结构动态传热模型、散热器动态换热模型、温控阀调节模型，并基于房间空气动态热平衡联立各模型求解，在给定室温设定值前提下计算房间室温和散热器热水流量的动态变化规律，研究结果表明：当室温设定值恒为设计室温时，在温控阀的作用下室温可达到用户的要求；当室温设定值较低而导致温控阀一直关至最小时，温控阀失去调节作用，不能达到用户的要求。
　　对于采用分户水平单管跨越式和分户水平双管同程式的两种建筑内系统，给定室温设定值规律，基于温控阀作用下供暖房间热平衡模型得出各房间的散热器供回水温度和流量的变化规律，基于系统各环路水力平衡得出温控阀的调节特性和建筑自调节时其流量和阻抗的变化规律，为后文研究用户自调节时热网的水力工况奠定基础。
　　以用户自调节时建筑系统的流量和阻抗变化规律为变量，研究用户自调节时外网的动态水力工况变化规律，得出调节用户对非调用户的影响，结果表明：当采用分户水平单管跨越式系统时，调节用户对非调用户的影响可忽略不计；当采用分户水平双管同程式系统时，调节用户对非调用户的影响取决于自调节用户的位置，当最近端用户自调节时对非调用户的影响最小，而最远端用户自调节对非调用户的影响最大。
　　最后，基于前文的理论模型和提出的热网调控方法，对用户自调节时热网的水力工况进行实验研究，并与实验台热网的模拟结果进行对比，计算值与实验测量值吻合较好，可验证计算模型的准确性。

目录

基于室温调节的热水供热管网动态水力和热力工况研究

Research on Dynamic Hydraulic and Thermal Regime of Heating Network Based on Indoor Temperature Regulation

摘 要

Abstract

目 录

Contents

第1章 绪 论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的背景与意义

1.3 国内外在该方向的研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 热网调节时动态热力工况研究

2.1 供热系统概况

2.2 长管段出水温度延迟变化规律

2.3 供热管网各用户延迟供水温度

2.4 本章小结

第3章 热网调控时动态水力工况研究

3.1 供热管网水力工况模型

3.2 热网变流量运行时水力特性分析

3.3 热网的动态控制方法

3.4 热网动态水力工况计算和分析

3.5 本章小结

第4章 变室温供暖房间动态特性研究

4.1 房间模型概述

4.2 数学模型建立

4.3 求解计算过程

4.4 供暖房间动态特性计算和分析

4.5 本章小结

第5章 分户水平式系统动态水力和热力工况研究

5.1 建筑内供热系统概况

5.2 数学模型建立

5.3 分户水平单管式系统动态水力和热力工况分析

5.4 分户水平双管式系统动态水力和热力工况分析

5.5 本章小结

第6章 用户自调节时外网动态水力工况研究

6.1 分户水平单管跨越式系统

6.2 分户水平双管同程式系统

6.3 用户自调节时系统水力工况的实验研究

6.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

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致 谢

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