热计量在供热系统变频调节中的分析

牛建军　张　航

(华润置地(太原)有限公司，山西 太原　030000)



热计量在供热系统变频调节中的分析

牛建军张航

(华润置地(太原)有限公司，山西 太原030000)

主要对供热系统中的热计量作了全面介绍，重点研究分供热系统变频调节的热计量情况，建立了供热系统的模型，应用Matlab对计算分析，通过分析热计量供热系统具有的特性，得出了最终的分析结果。

供热系统，热计量，变频调节

0　引言

我国社会经济快速发展，人民生活水平进一步提高，从而伴随供热事业尤其是集中供热得到了很大的发展与进步，而随着能耗的增加，我国的不可再生资源大量的开发，资源利用率低下，导致我国的能源产量和能耗量都排在世界第二位。为此，如何高效的利用资源并满足人们的需求，已经成为全社会所面临的严峻的考验。

我国的供热需求不断的加大，在面临能源紧缺的背景下，加上人们生活品质的要求不断的提高，从而加速形成了热量商品化。为此，对于新建项目采用热计量供热，已成为今后供热中的一个趋势。近些年，通过国内外对热计量的不断研究，发现原有的供热系统能源浪费明显，从而导致供热品质不好，舒适度不高。如今，要解决这些问题就需要对原有的供热系统进行整改，配置温控计量设备，利用热计量技术，并落实国家热计量收费政策，满足用户的热舒适的同时，也将极大提高人们按需取热的节能意识。

1　热计量概念

热计量指的是对集中供热热源、换热站供热量及建筑用户用热量进行统计计量。

室内热平衡基本原理是保持供暖建筑的室内温度恒定，即热源供给的热量、散热器散出的热量、建筑物失去的热量这三种热量相等，计算公式如下：

Q1=Q2=Q3。

Q1=qvv∫(tn-tw)dτ。

Q2=KF∫(tp·j-tn)dτ/β1β2β3β4。

Q3=Gc∫(tg-th)dτ。

式中：Q1——建筑供暖热负荷，J；

Q2——散热设备放出的热量，J；

Q3——供暖系统供给建筑的热量，J；

qv——建筑体积供暖热指标，W/(m2·℃)；

v——建筑外部体积，m3；

G——供暖循环水量，kg/m3；

tn——建筑室内温度，℃；

tw——建筑室外温度，℃；

tg——散热设备内的供水温度，℃；

tp·j——散热器内部热水的平均温度，℃；

th——散热设备内的回水温度，℃；

τ——计量仪表采样周期，s；

F——散热设备外表面积，m2；

β1,β2,β3,β4——散热设备相关系数，由设备参数可查得；

c——热水质量比热，kJ/(kg·℃)；

K——散热设备传热系数，W/(m2·℃)。

1.1用户热量分摊的方法

热计量表是对供热系统进行监测和管理并对热量结算点的热量测量的装置。热量结算点指的是热力公司通过计量表等装置来计量的热量值与用户直接贸易结算的地方。

按照不同的热计量方式，可在供热系统中的三个地方放置计量装置，即锅炉房内、换热站处和建筑楼栋处。这三处热计量的介绍如表1所示。

表1　供热计量形式

1.2计量供热系统的热计量装置——热计量表

热计量表主要由三部分组成(见表2)。

表2　热计量表的组成及各部分的作用

热计量表是对总热量、瞬时流量、总流量、供回水水温、功率、供回水温差及工作时长等一系列参数进行计量测算。

在计量供热系统中，系统的末端为了满足住户调节的温度，供热系统的流量就会发生变化，这个变化即流量的变化必然需要自动控制设备系统进行动态的控制，而这种控制的装置即为气候补偿器。

1.3气候补偿器及气候补偿技术

气候补偿器工作原理。气候补偿器是安装在直接连接式的供热系统热源处或换热站处，气候补偿器的应用对局部调节非常有效。

气候补偿技术会感应室外气温的变化调节供水温度，从而改变了供热量，满足了住户的需热量，达到节能效果。气候补偿器的控制系统及工作原理如图1和图2所示：温度传感器把室外的逐时的温度传至气候补偿器，气候补偿器会对这种温度信息进行分析计算，通过计算结果调节电动三通阀开度，使得供热系统的供、回水混合比改变，从而改变热源的供热量，满足用户的要求。

通过这种自动的调节方式，改变了原来由于人为管理水平不足导致能源浪费问题，这种动态的调节方式节能效果十分显著。

2　基于Matlab对供热系统量调节的热计量分析

本文通过对供热系统在设定的不同的供回水温度下，基于Matlab软件根据室外温度的变化，计算出流量的变化情况。

对于计量系统，散热器内流体的平均温差通常取对数平均温差，这样计算出来的平均温差更为准确。

3　结果分析

随着室外气温tw的升高在逐渐减小。

表3　散热器内热水工况

从上述的结果中可以看出，室外温度tw较低时，可以通过散热器的流量调节对室内温度进行调节。而当室外气温tw较高时，散热器内微小的流量变化会引起室内温差2 ℃～3 ℃的变化。这种情况容易造成散热器上的温控阀发生频繁的震荡，导致温控阀调节工况不稳定。

[1]李雅玲.节能技术在集中供热系统改造工程中的应用[D].北京:清华大学,2012.

[2]徐宝萍,付林,狄洪发.计量供热系统变流量影响因素分析[J].暖通空调,2008,38(2):113-116.

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[4]孙春华.热计量建筑用热模式与耗热量特性研究[D].重庆:重庆大学,2012.

The analysis on the heat metering systems in heating system of frequency adjustment

Niu JianjunZhang Hang

(ChinaResourcesLand(Taiyuan)Limited，Taiyuan030000，China)

The paper has the full introduction of the heat metering in the heat supply system, mainly researches the heat metering in the frequency adjustment of the heat supply system, establishes the model for the heat supply system, undertakes the calculation and analysis by adopting Matlab, and concludes the final analysis results by analyzing the features of the heat metering heat-supply system.

heat supply system, heat metering, frequency adjustment

1009-6825(2016)08-0152-02

2016-01-08

牛建军(1973- )，男，工程师；张航(1989- )，男，硕士，助理工程师

TU833

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