计量供热系统运行节能性研究与水力工况预测

摘要

近年来，随着集中供热事业的发展，计量供热系统凭借着其自动化程度高、用户用热可调的特点，逐渐被广泛应用。采用计量供热方式后，一方面解决了以往按面积分摊费用所产生的各种问题，另一方面由于热用户可根据自身的用热需求来调整供热量，可以调动用户的节能意识和积极性，最终实现了按需供热。虽然计量供热系统可以通过用户的调节来实现节能目的，但是热源热网如何进行相应的控制，使之既能保证用户对热量的可调性，又能减少运行能耗、提高系统运行经济性成为了需要研究的问题。
　　本文根据间接连接式计量供热系统的用户调节规律，采用稳态传热的研究方法，考虑到了热指标和散热面积实际值与设计值的差异，对供热系统基本热平衡方程进行了修正。然后基于修正后的热平衡方程，对二次网建立了主动质量并调—被动量调节的调节模型并求解。针对一次网高参数的运行特点，以一次网的锅炉热损失、管网散热损失和循环水泵电耗三者构成的系统总能耗最小为目标函数，使用遗传算法对供水温度和流量进行优化，从而得到优化的一次网运行调节曲线。由于水力平衡是实现系统运行调节的基础，本文建立了计量供热系统的水力工况预测模型。该模型利用蒙特卡洛方法来模拟用户的主动调节，通过图论理论来计算相应的水力工况参数，从而得到管网中各个位置发生水力失调的概率并提出相应的解决方式。最后，以某地区含有计量供热系统的集中供热系统为研究对象，计算并对比分析了综合调节方式与全面调节方式作用下的采暖季系统总能耗。通过对计量供热系统的研究表明，所提出建立的主动质量并调—被动量调节方式不仅满足了用户用热的可调性，而且由于降低了系统流量，减少了循环水泵的电耗。根据所建立的—次网的优化调节模型，采用遗传算法计算得到了合理的运行参数。从参数变化规律上可以得知，使一次网能耗最低的最佳运行曲线本质上仍属于质量并调方式。计量供热系统的水力工况变化情况与调节用户的数量、分布及系统的运行调节方式有较大关系。调节用户的数量越多，水力工况越不稳定，且随着用户的调节，系统最不利用户位置将发生改变。调节用户分布在管网后端对水力平衡影响较分布在前端大，主动质量并调—被动量调节方式对系统的水力平衡仅有轻微的影响。对于计量供热系统而言，与传统二次网质调节、一次网分阶段变流量的质调节的综合调节方式相比，主动质量并调—被动量调节配合一次网优化调节的全面调节方式具有较大的节能效益，适宜在计量供热系统中推广应用。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内计量供热系统的研究现状

1．2．2 国外计量供热系统的研究现状

1．3 国内计量供热系统研究中存在的不足

1．4 本文主要研究内容与技术路线

1．4．1 主要内容

1．4．2 技术路线

2 二次网的运行调节与优化

2．1 二次网运行调节模型

2．1．1 二次网基本热平衡方程及其修正

2．1．2 二次网调节模型的建立

2．1．3 调节方式的选择

2．2 调节模型的求解

2．3 二次网调节模型的优化

2．4 算例分析

2．5 本章小结

3 一次网的优化运行调节

3．1 一次网优化运行模型的建立

3．1．1 一次网能耗模型的建立

3．1．2 优化运行模型的建立

3．2 一次网优化运行模型的求解

3．2．1 GA算法简介

3．2．2 GA算法的控制参数

3．2．3 基于GA算法的优化模型求解

3．3 算例分析

3．3．1 模型参数的确定

3．3．3 计算结果

3．4 本章小结

4 计量供热系统的水力工况预测

4．1 计量供热系统的循环水泵控制

4．2 热网水力工况计算模型的建立

4．2．1 热网水力工况计算的基本原理

4．2．2 图论理论的应用

4．2．3 水力工况计算模型的建立

4．2．4 水力工况计算模型的求解

4．3 计量供热系统的水力工况预测

4．3．1 蒙特卡洛方法的应用

4．3．2 水力工况预测模型的建立

4．3．3 水力工况预测模型的求解

4．4 算例分析

4．5 本章小结

5 计量供热系统的能耗分析

5．1 能耗分析模型的建立

5．1．1 用户耗热量的计算

5．1．2 水泵电耗计算模型

5．2 两种运行调节方式的系统能耗对比

5．2．1 综合调节的系统能耗

5．2．2 全面调节的系统能耗

5．2．3 两种调节方式的系统能耗对比

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

附录