计算机供暖监测系统的研制与应用

来源:岁月联盟 作者:佚名 时间:2010-08-24
摘要  本文针对当前供暖系统的现状,研制了一种机供暖监测系统,并将该系统应用于实际工程,对测试结果进行了温度、供热面积热指标和节能分析。
  
关键词  监测系统 面积热指标 热负荷

  随着城市建设的日益和环境保护意识的不断增强以及节能的要求,城市集中营供热系统的规模在不断扩大,供热面积不断增加,供热系统的运行调节与管理了变得更加复杂。因此采用先进的计算机应用技术对供热系统实行实时状态监测、指导系统运行具有十分重要的意义。它不但可以及时检测系统参数、调节热网[1],而且能够健全运行档案、实行量化管理,从而提高系统设备的运行效率,减少能耗,改善供暖质量。
  
一、计算机供暖监测系统
  
  1.系统组成 
  监测系统主要由工控机(微机监测仪)、流量传感器、测温元件和信号线等组成。如图1所示,工控机接受A/D转换器转换后的数字信号和计数器频率信号,进行计算、转换,实现各种参数的显示和计算;测温无件测量并输出温度信号,进行计算、转换,实现各种参数的显示和计算;测温元件测量并输出温度信号;流量计输出流量信号。
  
                   图1 计算机供暖监测系统示意图
  
  2.工作原理
  当流体流经安装在管道里的涡轮时,即流经涡轮叶片与管道之间的间隙时,由于流体的冲击作用,将使涡轮发生旋转。在测量范围内,涡轮旋转的转数与流体的容积流量呈近似线性关系,也就是涡轮的转速与流量成正比。涡轮的旋转通过磁电转换器变换成电脉冲,而这信号的脉冲数与涡轮的转速也成正比[2]。此脉冲信号经前置放大器放大后,经过信号调理电路,以CTC(Counter Timer Circuit)作为流量的频率计数器,再经过密度修正后,通过STD(Standard)总线送入工控机进行计算。同时,由铂电阻温度计经过TB系列温度变送器转换,送出温度模拟信号,经信号调理电路,进入带有光电隔离的"A/D"转换器,在此完成模拟信号到数字信号的转换,数字信号送入工控机。工控机中装有在UCDOS平台上开发的供热系统监测软件(C语言编程),在工控机中进行瞬时热量、累计热量等参数的计算,然后通过打印机打印输出。
  
  3.功能
  系统主要包括总貌图、温度计、参数表、趋势图、控制台、备份、变量表、文件、报表、查询等功能块。它能实现供回水温度、室内外温度、循环水量、瞬时热量和累计热量等参数的实时监测,根据需要打印温度、流量、热量变化趋势图,还可存贮,调用数据,以便查询、研究。
  
二、应用
  
  该监测系统在北京建筑工程学院(热力站供暖系统)和北京育新小区(锅炉心供暖系统)进行了实际应用与测试,下面对测试结果进行分析。
  
  1.室内外气温和热负荷分析[3]
  由图2、3可以看出,对于热力站供暖系统,二次网的供回水温度波动较小,但室内温度波动较大且与室外温度的变化趋势基本保持一致。这是因为一次网的供水温度由热力公司控制,在一段时间内或某一天其值基本保持恒定,而一、二次网的流量波动很小,所以,二次网的供回水温度波动较小,系统的供热量也基本不变(瞬时热量变化较小)。而对用户来说,当室外温度降低,热负荷增加,如供热量不变,室内温度降低;反之亦然。
  锅炉房供暖系统的供回水温度波动较大,因为工作人员会根据室外气象条件的变化来调节锅炉的出水温度,决定什么时候启炉,什么时候停炉以及开几台炉,所以供水温度基本上是随着室外温度的变化而变化的(存在时间滞后),瞬时热量变化也较大写室外温度降低,用户热负荷增加,工作人员调节锅炉燃烧状态。提高供水温度,增加供热量。即工作人员根据室外气温的变化,调节供热量以满足用户热负荷的变化。所以锅炉房供暖系统的用户室温比热力站供暖系统波动小。
       
                图2 北建工1#热力站参数变化趋势图(2000.3.8)
       
                  图3 育新小区参数变化趋势图(2000.1.22)
  
  2.供暖面积热指标分析
  由表1可以看出,在整个采暖期中,北建工1#热力站供暖系统有育新小区供暖系统平均供热指标(对应-9℃下)为72.5w/m2和44.1 w/m2,而实际需要的供热指标(-9℃下)为55.3 w/m2和41.1 w/m2,为节约能源和减少污染,供暖面积热指标可控制在45w/m2左右。
  

  3.节能分析
  由表1可以看出,育新花园小区和北京建筑工程学院1#热力站在整个采暖期中的供热量都比实际需要的供热量高,他们的室内平均温度分别为19.3℃、23.45℃,比室内设计温度18℃高,导致有些用户由于室温太高而昼夜开窗,从而造成大量热量的浪费,所以如果让室内平均温度维持在18℃,则相应所需的供热量分别为132502.95GJ、28126.68GJ,如此即可分别节能6.93%、23.78%,由此可见,如果以监测系统量化管理为依据,实行按需供热,可以节约大量的能源。
  
                  1999-2000采暖季供热量统计表  表1
 育新小区北建工(1#)
   采暖期室内平均温度tap(℃ )19.323.45
   采暖期室外平均温度tap(℃ )0.530.53
   采暖天数(days)138134
   采暖面积(m241820067943
   采暖期总供热量(GJ)142362.936901.17
   实际供热指标(tap28.646.9
   实际供热指标(-9℃)44.172.5
   tap为18℃时需供热量(GJ)132502.9228126.68
   实际需供热指标(tap26.635.8
   实际供热指标(-9℃)41.155.3
   节能百分数6.93%23.78%

三、结论
  
  1.采用机监测系统对供热系统进行实时状态监测,可以指导系统运行,减小室内温度波动,提高舒适度;
  2.在采暖的大部分时间里,供暖系统的实际供热量指标比实需供热指标高得多[4],特别是在采暖期的末期尤为明显。由面积热指标分析可以知道,对于北京地区,平均采暖面积热指标可控制在45w/m2左右。
  3.节能分析,育新小区和北京建筑工程学院1#热力站可分别节能6.93%、23.78%。由此可见,如果以监测系统量化管理为依据,实行按需供热,可综合节能15%左右。
  
  

  
  1.石兆玉,供热系统运行调节与控制,清华大学出版社,1994
  2.刘耀浩,空调与供热的自动化,天津大学出版社,1993.8
  3.陈红兵,热水供暖系统的监测与量化管理[北京建筑工程学院硕士学位],2000
  4.李德英、陈红兵、邵宗义,热力站供暖系统实行量化管理问题的探讨,全国暖通空调制冷2000年学术年会文集。

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