供热运行调节曲线计算与应用

1新疆维泰热力股份有限公司员工技术培训资料《供热运行调节曲线的计算与运用》编写及讲解：韩学祥目录一、供热运行调节曲线的质调节理论公式（一）质调节理论公式（二）质调节理论公式计算数值的表格和图形二、二次供热运行调节曲线的确定及特殊情况下的公式调整（一）热负荷的确定（二）供、回水温度的确定（三）供水流量的确定（四）流量公式的应用和对供热负荷、供回水温度、流量的关系分析（五）二次供热运行调节曲线的计算及绘制（六）流量修正后的二次供热运行调节曲线的应用及计算公式（七）供热区域内各用户热指标不一致时运行改善措施（八）实际室温比标准室温高时多耗的热量和幅度分析三、热源供热运行调节曲线的计算（一）热源热负荷的确定（二）热源供回水温度的确定（三）热源供水流量的确定（四）热源运行曲线的计算前言2供热运行调节曲线是供热企业指导供热运行的重要技术文件，对企业、对用户的供热质量有着重大影响，与企业的经济运行密切相关，所以，供热企业的相关技术人员、生产管理人员、操作人员、维护人员都应掌握其计算方法。研究企业工艺装备和用户采暖情况对其产生的影响。相关责任人员要根据实际情况对其进行完善修正，使其更好地发挥指导生产运行，保障供暖质量，减少能源消耗等方面的作用。一、供热运行调节曲线的质调节理论公式供热运行的几种调节方式以单位、企业、居民的室内采暖为供热目的的供热运行大体有五种调节方式，其中基本的有三种：（1）质调节：采暖期内，保持二次网运行流量不变，随着室外温度的变化，用调节供回水温度高低的方式，达到用户室温基本恒定为目的的调节方式叫做质调节。（2）量调节：采暖期内，保持二次网供（回）水温度不变，随着室外温度的变化，用调节供水流量大小的方式，达到用户室温基本恒定为目的的调节方式叫做量调节。（3）间歇调节：采暖期内，运行时二次网的运行流量和供水温度都不变，但运行一段时间后再停运一段时间，随着室外温度的变化，调节运行时间和停运时间，反复上述方式，达到用户室温基本恒定为目的的调节方式叫做间歇调节。（4）分阶段改变供水流量的质调节（5）分阶段改变供水温度的量调节以下我们主要对质调节的供热运行调节方式进行分析、讨论：（一）、质调节理论公式tg=t’n+12（t’g+t’h-2t’n）(’’’nwnwtttt)1/1+B+12（t’g-t’h）(’’’nwnwtttt)’’’’’’1/1,, ’’’’1()()2122Bnwnwgnghnghnwnwtttttttttttttt（）（t）-式中：tg、th——运行期任意室外日均温度下的二次热网供、回水温度，℃；tw——运行期任意室外日均温度，℃；t’g、t’h——二次水设计供、回水温度，℃；t’n——室内计算温度，℃；t’w——室外计算温度，℃；B——散热器的散热指数。3上述理论公式可以应用到一次网、二次网（含散热器采暖系统、地辐射采暖系统。其中，有些地辐射系统的供热水是由散热器系统的供热水换出来的，称为三次水）。上述理论公式应用到二次网时，因按规范设计的散热器采暖系统散热量较理论值有较大幅度的提高，所以在实际应用时要进行修正，否则会造成室温偏高的结果，也就是能源浪费，供热设备利用效率降低，供热成本提高。清华大学、国内一些供热企业、设计院等在很多年前就发现了这些问题，并研究发布了修正公式，在这里就不介绍了，有兴趣的同事、朋友可自行查阅、学习。（二）、质调节理论公式计算数值的表格和图形我们看质调节理论公式，供水温度和回水温度的计算都分成三部分：第一部分是t’n，即室内计算温度（过去设计时取18℃，现乌鲁木齐市政府规定居住建筑为不低于20℃），供回水温度计算时都相同。第二部分是12（t’g+t’h-2t’n）(’’’nwnwtttt)1/1+B，即任意室外平均气温下所对应的供回水温度的中间值与室内计算温度的差值，供水、回水计算时都相同。第三部分是12（t’g-t’h）(’’’nwnwtttt)即任意室外平均气温下所对应的供回水温度与其中间值的温差值，供水计算时为正值，回水计算时为负值，可简称为“半温差”。（1）质调节理论公式的表格把理论公式中涉及的参数按室内外计算温度和设计供回水温度以及B带到理论公式里，并带入不同的tw就可以计算出tw对应的供、回水温度。例如：乌鲁木齐前些年的室内计算温度为18℃，室外计算温度为-22℃，设计供回水温度分别为95℃、70℃，我们取B=0.41，则1/1+B近似等于0.71，我们取tw为18℃至-22℃之间的整数带入公式计算并列表，得出如下表格：质调节理论公式的表格表达形式：日均气温℃1817161514131211109供水温度℃1823.0126.3129.1931.8334.3036.6438.9041.0743.18回水温度℃1822.3925.0627.3229.3331.1732.9034.5236.0737.554日均气温℃876543210-1供水温度℃45.2347.2349.1951.1052.9854.8356.6558.4460.2161.96回水温度℃38.9840.3541.6942.9844.2345.4546.6547.8248.9650.08日均气温℃-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11供水温度℃63.6865.3867.0768.7370.3872.0173.6375.2376.8278.40回水温度℃51.1852.2653.3254.3655.3856.3957.3858.3659.3260.27日均气温℃-12-13-14-15-16-17-18-19-20-21-22供水温度℃79.9681.5183.0484.5886.1087.6089.1090.5992.0793.5495.00回水温度℃61.2162.1463.0463.9564.8465.7366.6067.4668.3269.1670.00（2）质调节理论公式的图形我们把质调节理论公式计算出的数据带到图中去，找到相应的坐标位置，用平滑曲线连接，得出如下曲线图：质调节理论公式的图形表达形式：（见下页）5按照国家相关规定：室外平均气温在5℃以上时，可以不供暖，但为何这样规定，我未见到相关的解释，但我分析可能与下列因素有关：（1）日照因素：白天有太阳时，阳光照射到的地方温度较高，通过窗户、墙壁、屋顶等室内可以补充些热量。（2）人体因素：人的体温约在36℃左右，可以向室内补充些热量。（3）用能设备、器具因素：室内的用电、用火设备、器具（如电视、电灯、电饭锅、煤气灶、加热后的水、饭菜都可以向室内补充些热量）（4）散热因素：室外平均气温在5℃以上时，与室内计算温度的温差已经较小，温差小时，散热的速度也慢，即使是没有热量补充，室温的下降也是很缓慢的；但只要室内有人生活，室外有阳光照射，就能够补充些热量。按照平均气温在5℃以上不供暖的规定，供热图标中相对应的数值、曲线就可以省略了，这就是我们常见的供热图表。二、二次供热曲线的确定及特殊情况下的公式调整6（一）二次网（换热系统）热负荷的确定一套换热系统（有时是一座换热站或一套换热机组，下同），通过二次网把热输送至各用热户。首先要确定输多少热，我们直观的可以想到，若输热少了，用热户室温不达标，用热权益得不到保障，必然造成投诉增多，热费难收的局面；若输热多了，又造成能耗升高，公司经济效益下降的局面。在单位时间里所输送的热量，我们称之为热负荷。热负荷可用Q来表示，单位为KW或MW。热负荷的确定原则是在采暖系统无大问题时，保证热用户室温达标（或室温达到预期）的基础上尽量的减少富裕供热量，因此，热负荷的确定是需要持续改进的一项工作。一般来讲，确定热负荷的方法有以下几种：1.根据建筑物的设计热负荷确定：换热系统供热范围内所有采暖建筑物的设计热负荷相加，得出总的热负荷，再加上估算的二次管网热损失（一般取2%左右），初步确定，试供后再调整，适用于初次供热的区域。2.根据前一采暖期的热负荷确定：根据前一采暖期的热负荷，考虑供热面积增减情况，前一采暖期的供热效果等因素，确定热负荷，适用于前一采暖期已供热的区域。3.根据经验热指标确定热负荷：根据采暖建筑物的类型（如厂房、住宅、商场、办公楼等）和本地该类建筑的经验热指标，确定热负荷，试供后再调整。Q=q.A10-3式中：Q采暖计算热负荷，单位为kw；q采暖计算热指标，单位为W/m2；A采暖建筑物的建筑面积，单位m2无论用哪种方法确定热负荷，都应在供热过程中密切关注供热效果，误差较大时应及早调整，以保证供热质量或节约能源。（二）供回水温度的确定供回水温度的确定必须以保证供热质量为原则，同时要有利于节约能源。以前，对用散热器采暖的非节能建筑，设计为供水95℃，回水70℃（室外计算温度下的数值），但在各地的供暖运行中，发现按此温度供暖，用户室温偏高较多，能源消耗较大，现乌鲁木齐地区非节能建筑的采暖供回水温度大多采用80℃/55℃左右，我公司采用的是83℃/58℃，从供暖效果上看，很多换热系统的供回水温度还有下降的余地。对用散热器采暖的节能建筑，国家标准（GB50736-2012）规定宜按75℃/50℃连7续供暖进行设计，且供水温度不宜大于85℃，供回水温差不宜小于20℃。从以往供热的经验上看，对节能50%的节能建筑可用供水温度75℃、回水温度50℃进行试供，根据供暖效果再进行调整。个人认为，在常用流量下，若散热器采暖系统靠供水端的室温普遍偏高，说明供水温度偏高；若靠供水端的室温若普遍偏低，说明供水温度偏低。若采暖系统靠回水端的室温普遍偏高，说明回水温度偏高；若靠回水端的室温普遍偏低，说明回水温度偏低。所以，供回水温度的确定原则是同时满足供水端和回水端的室温都在标准内（或合适的范围内）。因为供水从换热系统输送到各热用户后，供水温度基本一致。近供水端的散热器的散热量对流量变化不敏感，所以确定合适的供水温度就非常重要，而近回水端的散热器的散热量对流量变化就比较敏感，因为流量大时，循环就快，进入到末端散热器的水温就相对高些，散热量就大，所以回水温度的高低在很大程度上是由循环水量所决定的。对地辐射采暖系统，国家行业标准（JGJ142-2004）规定的比较宽松：“民用建筑供水温度宜采用35-50℃，供回水温差不宜大于10℃”。我公司现采用的是供水温度50℃，回水温度40℃。排除因庭院管网问题所造成的部分末端建筑物采暖效果差外，个人判断对设计节能50%的节能建筑还是合适的。（三）供水流量的确定在能够保证供热效果的前提下，二次网的供水流量应该尽量小些，这样可以降低二次网循环泵的电耗、在有变频调节的循环泵上，流量与循环泵运行功率的三次方成正比，即流量增加10%，功率增加33.3%，流量减少10%，功率减少27.1%。在工频运行的循环泵上，流量靠阀门调节来增减，循环泵的运行功率一般会随流量的增减而小幅度的增减，增减的幅度可通过该泵的性能曲线图查到。对用散热器采暖的非节能建筑，国家规定流量为2.4-3.0L/m2，我公司大多采用的是3.0L/m2，但有些换热站采用3.0L/m2的循环流量时，有些用户采暖系统水循环不动或不够，不得不加大循环流量。若在确定了计算热负荷和供回水温差后，可以用公式来计算，如下：G=3.6’’  ()–ghQCtt上式中：G——供水流量，单位为t/hQ——供热计算热负荷，单位为KWC——水的比热容，单位为KJ/Kg·℃。可取C=4.1868KJ/Kg·℃t’g——室外计算温度下热网供水温度，单位为℃8t’h——室外计算温度下的热网回水温度，单位为℃我们还可以把公式中的3.6和C相除，得到另一个常数，我们暂时把它叫做C1吧：C1=3.6C=3.64.1868=0.8598≈0.86代入上面的公式：G=’’ 0.86 –ghQtt为了表达方便，我们把这个公式命名为供热运行流量公式，简称为流量公式。在这里要特别强调一点，若使用小型锅炉直接供热，确定的流量不能比锅炉的额定流量小太多，以免损坏锅炉，引发安全事故。（四）流量公式的应用和对供热负荷、供回水温度、流量的关系分析1.流量公式