基于通断调节计量供热系统的动态特性模拟分析

摘要

本文主要采用仿真模拟的方法，对末端通断调节系统的热力特性和水力特性进行研究，探寻从个体到用户群的流量变化规律。并从节能和有效室温控制的角度出发，提出一种根据采暖房间实际热负荷需求来控制通断阀开启时间长度的计算思路。
　　论文主要进行了如下工作:建立末端通断调节计量供热系统各部件的物理模型和数学模型，并进行稳态验证。提出一种能够实现散热量与负荷实时匹配的“模型预测控制法”:基于气象预报数据和状态空间法的建筑热过程动态模型，进行房间室温、热负荷及散热器散热量的预测，根据房间热负荷和散热器散热量的实时大小比较，确定每个通断周期内的开阀时间长度。基于单房间模型，分析房间位置和气候条件等外在因素对采暖房间的室温变化、通断阀开关及散热器散热量的影响，并从通断调节的控制周期和调阀模式两方面出发，分析系统的通断控制特性，探寻合适的控制周期。针对多层住宅的典型住宅小区，分析从个体用户到多用户的整体流量变化情况，并对通断阀的开阀时间和开阀周期进行优化，探寻能够稳定热网流量的控制方法。
　　论文的主要结论是:本文提出的“模型预测控制法”能够将室温波动控制在设定温度±0.5℃内;进行作息调节的通断控制系统在长期关阀后，室温的升高比较缓慢，应考虑热用户的用热需要，提前开阀对房间进行预热;通过按楼层错开通断阀的开启时间能有效地避免通断阀的同开同关，减小用户群的流量波动幅度。
　　本文的成果将有助于理解通断调节计量供热系统的热力和水力变化规律，以及促进通断控制技术的发展，为通断调节计量供热系统的设计提供了一点思路和参考依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国外研究现状

1．3 国内研究现状

1．3．1 末端通断调节系统的发展

1．3．2 通断调节计量供热技术的研究

1．4 论文主要工作

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法

第2章 通断调节计供热系统动态模型的建立与验证

2．1 房间室温模型

2．2 散热器模型

2．2．1 散热器微元模型

2．2．2 散热器集总模型

2．3 通断阀模型

2．3．1 通断阀控制原理

2．3．2 通断阀控制方法

2．4 模型验证

2．5 本章小结

第3章 动态控制特性主要影响因素模拟分析

3．1 模拟房间简介

3．2 模拟分析通断控制特性的影响因素

3．2．1 不同控制周期对室温变化和阀门开关的影响

3．2．2 不同末端调节方式对室温变化和阀门开关的影响

3．2．3 房间位置对房间温度和阀门开关的影响

3．2．4 天气对房间温度和阀门开关的影响

3．3 本章小结

第4章 通断调节供热系统水力特性案例分析

4．1 模拟系统简介

4．2 单个用户的日流量变化

4．2．1 恒温调节模式下的日流量变化

4．2．2 作息调节模式下用户的室温的日流量变化

4．3 单元楼总的流量变化

4．4 开阀时间优化设计

4．4．1 周期内开阀时间优化设计

4．4．2 开阀周期优化设计

4．5 本章小结

5．1 研究结论

5．2 问题与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢