开发应用数据模型实现物业小区供热系统自动管理优化

王福民　田洪霞　倪瑞庆　崔明辉　王军

摘 要：居民小区经过多年的建设和改造，供热管网最初的流量分配发生了很大变化，易出现住户室温冷暖不均的问题。该文通过探讨利用系统管理、自动调控、合理调整系统结构的方式实现供热系统优化运行，达到节约能源消耗，提高供热质量的目的。

关键词：小区供热 数据开发 模型

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0177-02

1 物业小区供热系统分析及目标确定

1.1 物业小区供热系统现状分析

馨苑小区座落在河北省霸州市南孟镇西四公里处，是华北油田华隆综合服务处管理的一个综合性生活小区，采暖面积共240308 m2。一直采用集中热水供暖方式，小区锅炉房基本上处于小区中间地带，热水通过两条干线、十条支线及若干条分支线送到用户。采暖燃料主要使用天然气。

在我们对供暖系统改造前，小区在供热方面上主要面临以下问题。

（1）供暖热源问题：小区在采暖期的大部分时间为地热和采暖锅炉联合供热状态。2012年以前，小区供暖主要采用的是分阶段改变流量的质调节供暖方式，但当时由于缺乏必要的调控手段，只能依靠职工凭经验对锅炉进行手动调节，随意性较大，无法及时、准确地控制锅炉出口温度，从而不能很好地依据天气的变化情况来合理调整供热量，造成能源的浪费，成本相对来说过高。

（2）供热管网的流量分配不合理问题：馨苑小区经过多年的建设和改造，尤其是近几年新居民楼的建造、小区内旧平房的拆除、部分区域管线的更换，导致供热管网最初的流量分配发生了很大变化，从系统整体来看，流量分配已经严重失调，出现了冷暖不均的问题。同时，由于流量失调，管网部分区域管压偏大，极易造成日趋老化的供热管线出现穿孔现象。

（3）对地热的合理利用缺乏定量指导。未能合理地利用地热资源。

1.2 物业小区供热系统优化运行目标的确定

通过对小区供热系统状况分析，我们认为可以通过系统管理、自动调控、合理调整系统结构的方式来节约能源消耗，提高供热质量。为此，我们明确供热系统改造总目标：（1）小区用户室温稳定在16～20 ℃之间，用户对供暖服务满意率保持在95%以上。（2）节约供热成本40万元（以2001-2002年度供热成本为基数）。（3）供热系统与环境温度监测系统相结合，保证系统水温与当时的环境温度下所需的出口水温一致，误差不大于1 ℃。

2 具体实施措施

我们主要采取了以下的措施来提高物业小区供热系统的运行效率，实现供热系统的自动管理、优化运行。

2.1 供热热源的合理选择及自动调控

（1）供热热源的合理选择。馨苑小区锅炉房原有的供热热源为1台7 MW锅炉、四台2.8 MW锅炉与地热资源实行联合供暖。我们经过多方论证，于2012年安装两台型号为WNS7-1.0/115/70-Y（Q）的全自动燃气热水锅炉，仍旧采用锅炉与地热资源实行联合供热的方式。新型号锅炉的采用更便于实现我们对锅炉运行的自动控制。在结合本地区的气温变化趋势后，我们对采暖期地热的供能状况和锅炉的用气情况进行了预测。并作出用能、用气分布图以供运行参考。

（2）供热热源的自动调控。针对地热井具有排量与压力稳定的特点，我们在采水方面使用变频调速技术，可以方便地通过调节地热水排量的方式来调控输出热能。

对于锅炉燃烧的调控，我们则通过建立以数据模型为核心的自控系统，利用计算机来实现自动化管理。

①自控系统功能简述。

系统工作原理：

使供热系统随时处于经济运行状态，减少系统运行的人为干扰，基本实现全过程的自动控制。此系统为DCS系统，见下表：

②自控系统的多种功能

我们通过建立数据模型采用的自控系统具有以下功能

1）检测功能；2）控制功能；3）显示功能；4）数据处理功能；5）报警功能；6）数据画面传送功能。

③自控系统实际应用情况

我们于2012年采暖期开始将此自控系统应用于供暖。从而变原先员工手动调节供热温度为系统自动调节

为使用户的散热设备的放热量与用户热负荷的变化相适应，以防止供热时用户发生室温过高或过低现象，我们通过应用自控系统对锅炉的燃烧实现自动管理。

其中，数据模型中的燃烧负荷计算如下。

在供热系统正常运行时，自控系统通过采集系统温度和室外温度进行比例差值运算，计算出待调锅炉的热负荷调节值，并通过PLC输出模块控制比例调节仪无极调节执行器SQM-10/11来调节控制燃烧器的出力，使燃烧器功率随室外温度发生改变而改变，以达到最佳供热。

司炉工在操作站可实现手/自动无扰切换，通过计算机控制启炉、停炉。另外，自控系统还能对锅炉出口压力、出口温度、燃气压力等主要参数进行高低限和熄火报警，实现自动连锁保护。

经过采暖期的试运行，这一数据模型基本适合馨苑小区采暖系统。

在采暖试运行期，我们还加强了对管网中部分典型用户的有效监测，并对这些监测资料进行计算机分析，根据分析结果找出运行方式中存在的问题，及时对管网和系统的运行参数进行调整，使小区供热状况得到了明显改善。

2.2 供热管网的适时调整，实现系统优化运行

（1）调节管网结构，减少水力损失。我们对小区的供热用户及管网进行了详细调查，摸清各类建筑物的采暖面积、设计参数及供热管网的流程。并对各条干线、支线、分支线进行了水力、热力计算，结合在采暖期间用超声波流量计对各节点每个支线流量进行的测量，进行数据对比后，我们对供热系统中结构不合理的方面进行了整改：供热管网部分区域水力损失过大，已不能满足运行要求。按照实际情况，在管网适当位置上加设加压泵站，提高本区用户的动水压力曲线，弥补管路水力损失；改变管网某些区域的管路接口，从而使用供热得到满足。

依照此表来实现对整个供热系统的调整，并将此表作为对供热管网和系统的运行参数进行调整的重要依据。在部分区域管网我们还加装了自力式流量控制器，利用新技术产品来保证流量调节的有效性以及提高管网各部分流量的稳定性，此项工作还起到了缓解供热管网系统部分区域管压偏大的作用。

3 自控系统运行效果

经过两个采暖期的实际运行，馨苑小区以数据模型为核心的供热系统实行自动管理、优化运行，取得了以下成果：

使供热范围内不同区域间的供热温度得到平衡，冷暖不均现象得到了改善，整个采暖期用户室内温度基本上在规定温度范围内，供热用户满意率始终保持在95%以上。

缓解了供热系统中部分区域管压偏大的现象，降低了日趋老化的供暖管线易出现穿孔的潜在危险性，延长了供热管道的实际使用年限，由此相应的减少了供暖管网的维护费用，节能效果明显，当年采暖期：供热用气量由应用前的360立方/天减少到310立方/天（用气178方+地热折算气量132方），加上在此期间新增供热面积所耗热量，年可节约燃料50万方以上；锅炉用水由实施前的45000方/采暖期减到24000方/采暖期，节水21000方；节约锅炉药品约3吨，节约用电39600度。合计减少成本40万元以上。

由于锅炉操作自控系统的采用，大大降低了司炉工人的劳动强度，并且由于自控系统中具有的严格报警功能，极大地提高了锅炉运行过程中的安全系数。

为整个供热系统的运行、调节、管理而制定的一系列规章制度的日趋完善，锅炉燃烧自控系统技术的逐步成熟以及与生产实践相结合程度的不断提高，这些对于我处在其他辖区锅炉房进行经验推广具有很好的借鉴指导意义。

参考文献

[1] 杨可耕，赵凤香.加强供暖运行调节管理节约能源[J].区域供热，2007（3）：23-27.

[2] 贺连娟，蔡颖.供热工程[M].治金工业出版社，2008：286.

[3] 钱申贤.燃油燃气锅炉技术管理手册[M].中国建筑工业出版社，2006.endprint

摘 要：居民小区经过多年的建设和改造，供热管网最初的流量分配发生了很大变化，易出现住户室温冷暖不均的问题。该文通过探讨利用系统管理、自动调控、合理调整系统结构的方式实现供热系统优化运行，达到节约能源消耗，提高供热质量的目的。

关键词：小区供热 数据开发 模型

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0177-02

1 物业小区供热系统分析及目标确定

1.1 物业小区供热系统现状分析

馨苑小区座落在河北省霸州市南孟镇西四公里处，是华北油田华隆综合服务处管理的一个综合性生活小区，采暖面积共240308 m2。一直采用集中热水供暖方式，小区锅炉房基本上处于小区中间地带，热水通过两条干线、十条支线及若干条分支线送到用户。采暖燃料主要使用天然气。

在我们对供暖系统改造前，小区在供热方面上主要面临以下问题。

（1）供暖热源问题：小区在采暖期的大部分时间为地热和采暖锅炉联合供热状态。2012年以前，小区供暖主要采用的是分阶段改变流量的质调节供暖方式，但当时由于缺乏必要的调控手段，只能依靠职工凭经验对锅炉进行手动调节，随意性较大，无法及时、准确地控制锅炉出口温度，从而不能很好地依据天气的变化情况来合理调整供热量，造成能源的浪费，成本相对来说过高。

（2）供热管网的流量分配不合理问题：馨苑小区经过多年的建设和改造，尤其是近几年新居民楼的建造、小区内旧平房的拆除、部分区域管线的更换，导致供热管网最初的流量分配发生了很大变化，从系统整体来看，流量分配已经严重失调，出现了冷暖不均的问题。同时，由于流量失调，管网部分区域管压偏大，极易造成日趋老化的供热管线出现穿孔现象。

（3）对地热的合理利用缺乏定量指导。未能合理地利用地热资源。

1.2 物业小区供热系统优化运行目标的确定

通过对小区供热系统状况分析，我们认为可以通过系统管理、自动调控、合理调整系统结构的方式来节约能源消耗，提高供热质量。为此，我们明确供热系统改造总目标：（1）小区用户室温稳定在16～20 ℃之间，用户对供暖服务满意率保持在95%以上。（2）节约供热成本40万元（以2001-2002年度供热成本为基数）。（3）供热系统与环境温度监测系统相结合，保证系统水温与当时的环境温度下所需的出口水温一致，误差不大于1 ℃。

2 具体实施措施

我们主要采取了以下的措施来提高物业小区供热系统的运行效率，实现供热系统的自动管理、优化运行。

2.1 供热热源的合理选择及自动调控

（1）供热热源的合理选择。馨苑小区锅炉房原有的供热热源为1台7 MW锅炉、四台2.8 MW锅炉与地热资源实行联合供暖。我们经过多方论证，于2012年安装两台型号为WNS7-1.0/115/70-Y（Q）的全自动燃气热水锅炉，仍旧采用锅炉与地热资源实行联合供热的方式。新型号锅炉的采用更便于实现我们对锅炉运行的自动控制。在结合本地区的气温变化趋势后，我们对采暖期地热的供能状况和锅炉的用气情况进行了预测。并作出用能、用气分布图以供运行参考。

（2）供热热源的自动调控。针对地热井具有排量与压力稳定的特点，我们在采水方面使用变频调速技术，可以方便地通过调节地热水排量的方式来调控输出热能。

对于锅炉燃烧的调控，我们则通过建立以数据模型为核心的自控系统，利用计算机来实现自动化管理。

①自控系统功能简述。

系统工作原理：

使供热系统随时处于经济运行状态，减少系统运行的人为干扰，基本实现全过程的自动控制。此系统为DCS系统，见下表：

②自控系统的多种功能

我们通过建立数据模型采用的自控系统具有以下功能

1）检测功能；2）控制功能；3）显示功能；4）数据处理功能；5）报警功能；6）数据画面传送功能。

③自控系统实际应用情况

我们于2012年采暖期开始将此自控系统应用于供暖。从而变原先员工手动调节供热温度为系统自动调节

为使用户的散热设备的放热量与用户热负荷的变化相适应，以防止供热时用户发生室温过高或过低现象，我们通过应用自控系统对锅炉的燃烧实现自动管理。

其中，数据模型中的燃烧负荷计算如下。

在供热系统正常运行时，自控系统通过采集系统温度和室外温度进行比例差值运算，计算出待调锅炉的热负荷调节值，并通过PLC输出模块控制比例调节仪无极调节执行器SQM-10/11来调节控制燃烧器的出力，使燃烧器功率随室外温度发生改变而改变，以达到最佳供热。

司炉工在操作站可实现手/自动无扰切换，通过计算机控制启炉、停炉。另外，自控系统还能对锅炉出口压力、出口温度、燃气压力等主要参数进行高低限和熄火报警，实现自动连锁保护。

经过采暖期的试运行，这一数据模型基本适合馨苑小区采暖系统。

在采暖试运行期，我们还加强了对管网中部分典型用户的有效监测，并对这些监测资料进行计算机分析，根据分析结果找出运行方式中存在的问题，及时对管网和系统的运行参数进行调整，使小区供热状况得到了明显改善。

2.2 供热管网的适时调整，实现系统优化运行

（1）调节管网结构，减少水力损失。我们对小区的供热用户及管网进行了详细调查，摸清各类建筑物的采暖面积、设计参数及供热管网的流程。并对各条干线、支线、分支线进行了水力、热力计算，结合在采暖期间用超声波流量计对各节点每个支线流量进行的测量，进行数据对比后，我们对供热系统中结构不合理的方面进行了整改：供热管网部分区域水力损失过大，已不能满足运行要求。按照实际情况，在管网适当位置上加设加压泵站，提高本区用户的动水压力曲线，弥补管路水力损失；改变管网某些区域的管路接口，从而使用供热得到满足。

依照此表来实现对整个供热系统的调整，并将此表作为对供热管网和系统的运行参数进行调整的重要依据。在部分区域管网我们还加装了自力式流量控制器，利用新技术产品来保证流量调节的有效性以及提高管网各部分流量的稳定性，此项工作还起到了缓解供热管网系统部分区域管压偏大的作用。

3 自控系统运行效果

经过两个采暖期的实际运行，馨苑小区以数据模型为核心的供热系统实行自动管理、优化运行，取得了以下成果：

使供热范围内不同区域间的供热温度得到平衡，冷暖不均现象得到了改善，整个采暖期用户室内温度基本上在规定温度范围内，供热用户满意率始终保持在95%以上。

缓解了供热系统中部分区域管压偏大的现象，降低了日趋老化的供暖管线易出现穿孔的潜在危险性，延长了供热管道的实际使用年限，由此相应的减少了供暖管网的维护费用，节能效果明显，当年采暖期：供热用气量由应用前的360立方/天减少到310立方/天（用气178方+地热折算气量132方），加上在此期间新增供热面积所耗热量，年可节约燃料50万方以上；锅炉用水由实施前的45000方/采暖期减到24000方/采暖期，节水21000方；节约锅炉药品约3吨，节约用电39600度。合计减少成本40万元以上。

由于锅炉操作自控系统的采用，大大降低了司炉工人的劳动强度，并且由于自控系统中具有的严格报警功能，极大地提高了锅炉运行过程中的安全系数。

为整个供热系统的运行、调节、管理而制定的一系列规章制度的日趋完善，锅炉燃烧自控系统技术的逐步成熟以及与生产实践相结合程度的不断提高，这些对于我处在其他辖区锅炉房进行经验推广具有很好的借鉴指导意义。

参考文献

[1] 杨可耕，赵凤香.加强供暖运行调节管理节约能源[J].区域供热，2007（3）：23-27.

[2] 贺连娟，蔡颖.供热工程[M].治金工业出版社，2008：286.

[3] 钱申贤.燃油燃气锅炉技术管理手册[M].中国建筑工业出版社，2006.endprint

摘 要：居民小区经过多年的建设和改造，供热管网最初的流量分配发生了很大变化，易出现住户室温冷暖不均的问题。该文通过探讨利用系统管理、自动调控、合理调整系统结构的方式实现供热系统优化运行，达到节约能源消耗，提高供热质量的目的。

关键词：小区供热 数据开发 模型

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0177-02

1 物业小区供热系统分析及目标确定

1.1 物业小区供热系统现状分析

馨苑小区座落在河北省霸州市南孟镇西四公里处，是华北油田华隆综合服务处管理的一个综合性生活小区，采暖面积共240308 m2。一直采用集中热水供暖方式，小区锅炉房基本上处于小区中间地带，热水通过两条干线、十条支线及若干条分支线送到用户。采暖燃料主要使用天然气。

在我们对供暖系统改造前，小区在供热方面上主要面临以下问题。

（1）供暖热源问题：小区在采暖期的大部分时间为地热和采暖锅炉联合供热状态。2012年以前，小区供暖主要采用的是分阶段改变流量的质调节供暖方式，但当时由于缺乏必要的调控手段，只能依靠职工凭经验对锅炉进行手动调节，随意性较大，无法及时、准确地控制锅炉出口温度，从而不能很好地依据天气的变化情况来合理调整供热量，造成能源的浪费，成本相对来说过高。

（2）供热管网的流量分配不合理问题：馨苑小区经过多年的建设和改造，尤其是近几年新居民楼的建造、小区内旧平房的拆除、部分区域管线的更换，导致供热管网最初的流量分配发生了很大变化，从系统整体来看，流量分配已经严重失调，出现了冷暖不均的问题。同时，由于流量失调，管网部分区域管压偏大，极易造成日趋老化的供热管线出现穿孔现象。

（3）对地热的合理利用缺乏定量指导。未能合理地利用地热资源。

1.2 物业小区供热系统优化运行目标的确定

通过对小区供热系统状况分析，我们认为可以通过系统管理、自动调控、合理调整系统结构的方式来节约能源消耗，提高供热质量。为此，我们明确供热系统改造总目标：（1）小区用户室温稳定在16～20 ℃之间，用户对供暖服务满意率保持在95%以上。（2）节约供热成本40万元（以2001-2002年度供热成本为基数）。（3）供热系统与环境温度监测系统相结合，保证系统水温与当时的环境温度下所需的出口水温一致，误差不大于1 ℃。

2 具体实施措施

我们主要采取了以下的措施来提高物业小区供热系统的运行效率，实现供热系统的自动管理、优化运行。

2.1 供热热源的合理选择及自动调控

（1）供热热源的合理选择。馨苑小区锅炉房原有的供热热源为1台7 MW锅炉、四台2.8 MW锅炉与地热资源实行联合供暖。我们经过多方论证，于2012年安装两台型号为WNS7-1.0/115/70-Y（Q）的全自动燃气热水锅炉，仍旧采用锅炉与地热资源实行联合供热的方式。新型号锅炉的采用更便于实现我们对锅炉运行的自动控制。在结合本地区的气温变化趋势后，我们对采暖期地热的供能状况和锅炉的用气情况进行了预测。并作出用能、用气分布图以供运行参考。

（2）供热热源的自动调控。针对地热井具有排量与压力稳定的特点，我们在采水方面使用变频调速技术，可以方便地通过调节地热水排量的方式来调控输出热能。

对于锅炉燃烧的调控，我们则通过建立以数据模型为核心的自控系统，利用计算机来实现自动化管理。

①自控系统功能简述。

系统工作原理：

使供热系统随时处于经济运行状态，减少系统运行的人为干扰，基本实现全过程的自动控制。此系统为DCS系统，见下表：

②自控系统的多种功能

我们通过建立数据模型采用的自控系统具有以下功能

1）检测功能；2）控制功能；3）显示功能；4）数据处理功能；5）报警功能；6）数据画面传送功能。

③自控系统实际应用情况

我们于2012年采暖期开始将此自控系统应用于供暖。从而变原先员工手动调节供热温度为系统自动调节

为使用户的散热设备的放热量与用户热负荷的变化相适应，以防止供热时用户发生室温过高或过低现象，我们通过应用自控系统对锅炉的燃烧实现自动管理。

其中，数据模型中的燃烧负荷计算如下。

在供热系统正常运行时，自控系统通过采集系统温度和室外温度进行比例差值运算，计算出待调锅炉的热负荷调节值，并通过PLC输出模块控制比例调节仪无极调节执行器SQM-10/11来调节控制燃烧器的出力，使燃烧器功率随室外温度发生改变而改变，以达到最佳供热。

司炉工在操作站可实现手/自动无扰切换，通过计算机控制启炉、停炉。另外，自控系统还能对锅炉出口压力、出口温度、燃气压力等主要参数进行高低限和熄火报警，实现自动连锁保护。

经过采暖期的试运行，这一数据模型基本适合馨苑小区采暖系统。

在采暖试运行期，我们还加强了对管网中部分典型用户的有效监测，并对这些监测资料进行计算机分析，根据分析结果找出运行方式中存在的问题，及时对管网和系统的运行参数进行调整，使小区供热状况得到了明显改善。

2.2 供热管网的适时调整，实现系统优化运行

（1）调节管网结构，减少水力损失。我们对小区的供热用户及管网进行了详细调查，摸清各类建筑物的采暖面积、设计参数及供热管网的流程。并对各条干线、支线、分支线进行了水力、热力计算，结合在采暖期间用超声波流量计对各节点每个支线流量进行的测量，进行数据对比后，我们对供热系统中结构不合理的方面进行了整改：供热管网部分区域水力损失过大，已不能满足运行要求。按照实际情况，在管网适当位置上加设加压泵站，提高本区用户的动水压力曲线，弥补管路水力损失；改变管网某些区域的管路接口，从而使用供热得到满足。

依照此表来实现对整个供热系统的调整，并将此表作为对供热管网和系统的运行参数进行调整的重要依据。在部分区域管网我们还加装了自力式流量控制器，利用新技术产品来保证流量调节的有效性以及提高管网各部分流量的稳定性，此项工作还起到了缓解供热管网系统部分区域管压偏大的作用。

3 自控系统运行效果

经过两个采暖期的实际运行，馨苑小区以数据模型为核心的供热系统实行自动管理、优化运行，取得了以下成果：

使供热范围内不同区域间的供热温度得到平衡，冷暖不均现象得到了改善，整个采暖期用户室内温度基本上在规定温度范围内，供热用户满意率始终保持在95%以上。

缓解了供热系统中部分区域管压偏大的现象，降低了日趋老化的供暖管线易出现穿孔的潜在危险性，延长了供热管道的实际使用年限，由此相应的减少了供暖管网的维护费用，节能效果明显，当年采暖期：供热用气量由应用前的360立方/天减少到310立方/天（用气178方+地热折算气量132方），加上在此期间新增供热面积所耗热量，年可节约燃料50万方以上；锅炉用水由实施前的45000方/采暖期减到24000方/采暖期，节水21000方；节约锅炉药品约3吨，节约用电39600度。合计减少成本40万元以上。

由于锅炉操作自控系统的采用，大大降低了司炉工人的劳动强度，并且由于自控系统中具有的严格报警功能，极大地提高了锅炉运行过程中的安全系数。

为整个供热系统的运行、调节、管理而制定的一系列规章制度的日趋完善，锅炉燃烧自控系统技术的逐步成熟以及与生产实践相结合程度的不断提高，这些对于我处在其他辖区锅炉房进行经验推广具有很好的借鉴指导意义。

参考文献

[1] 杨可耕，赵凤香.加强供暖运行调节管理节约能源[J].区域供热，2007（3）：23-27.

[2] 贺连娟，蔡颖.供热工程[M].治金工业出版社，2008：286.

[3] 钱申贤.燃油燃气锅炉技术管理手册[M].中国建筑工业出版社，2006.endprint