集中供暖系统节能运行控制技术的优化研究

【摘要】：冬季供暖燃烧大量化石燃料，能源消耗大，并且会造成较严重的环境污染，存在较大的节能减排的空间。随着节能和供暖品质要求的提高，供暖节能技术越来越先进多样。集中供暖实行集中管理，热用户使用方便，并且能够降低环境污染程度，节约能源。近年来，我国集中供暖发展迅速，但许多集中供暖系统存在自动化水平低、管网漏水、水力失调严重、供暖品质差、浪费严重等现象，集中供暖自动控制及节能优化势在必行。 本文针对目前集中供暖存在的主要问题，以潍坊学院为例，通过对现有节能技术的研究，综合考虑了系统的平衡，提出了一套集中供暖节能方案。通过建立供暖监控平台，利用科学的计算模型对系统进行合理的调节控制，优化供暖状态，提高供暖质量，降低运行成本。经过进一步研究，提出了一种热负荷计算模型，为热负荷精确调节提供依据。 本方案针对潍坊学院不同建筑物供暖用热特点，提出了分时分区的调节控制方案，根据不同时段不同建筑物内温度需求，将室内温度划分为供暖温度及防冻温度，节省大量热量；集中供暖系统是一个非线性时变系统，存在较大的滞后性。根据经验调节热负荷往往无法满足人们的用热需求或造成大量热量浪费。本文认真研究了热负荷计算方法，在现有围护结构传热稳态计算及动态计算方法的基础上提出了热负荷动态计算模型，结合流量计算，为系统热负荷调节提供了科学的依据；系统研究了热负荷调节方式，针对量调节热负荷精确调节，减少水力失调现象，设计了热负荷调节装置。为保证系统稳定运行，避免调节装置开关动作过于频繁，系统采用温度补偿控制，允许用户室内温度有一定的变化范围；系统水力调节采用多循环泵并联方式，通过循环泵变频调节对供回水总流量进行调节，大大减少了电力损耗。 在硬件方面，本文采用西门子可编程控制器作为现场控制装置的核心，采用两台工控机作为上位机监控中心，对供暖系统进行全面监控，实现系统运行状况的监测与远程控制。通信网络采用有线+无线的灵活组网方式，人机界面采用触摸屏实现现场的监控，采用组态软件进行组态设计。 通过一段时间的运行表明，系统的节能效果明显，有效的改善了供暖水力失调等现象，满足了热用户的用热需求，提高了供暖品质。 【关键词】：集中供暖 节能优化 热负荷计算 分时分区控制 变频控制
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU995
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 集中供暖节能技术现状11-12
• 1.1.1 集中供暖概述11
• 1.1.2 集中供暖发展与现状11-12
• 1.2 课题研究的背景及意义12-13
• 1.2.1 集中供暖主要节能技术12-13
• 1.2.2 课题研究意义13
• 1.3 本课题主要的研究内容及课题的章节安排13-15
• 1.3.1 本课题主要的研究内容13-14
• 1.3.2 本课题的章节安排14-15
• 第2章 集中供暖节能改造方案15-21
• 2.1 系统总体方案15-16
• 2.1.1 潍坊学院供暖系统主要问题15
• 2.1.2 方案论证15-16
• 2.2 供暖改造方案16-20
• 2.2.1 全网监控平台17-18
• 2.2.2 变频节电18
• 2.2.3 锅炉房改造18
• 2.2.4 热负荷计算18-19
• 2.2.5 分实分区供暖控制19
• 2.2.6 热负荷调节19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 热负荷计算21-41
• 3.1 热负荷计算研究现状及研究意义21-22
• 3.2 建筑物热负荷计算影响因素22
• 3.3 热负荷计算模型22-41
• 3.3.1 围护结构非稳定传热量计算22-30
• 3.3.2 围护结构稳定传热计算30-32
• 3.3.3 玻璃窗日射得热计算32-33
• 3.3.4 室内热扰得热计算33-36
• 3.3.5 冷风渗透耗热量计算36-37
• 3.3.6 气候补偿与分时分区控制37-39
• 3.3.7 节能效果分析39-40
• 3.3.8 本章小结40-41
• 第4章 热负荷调节41-51
• 4.1 供暖调节基本原理41-42
• 4.2 量调节在系统中的应用42-46
• 4.2.1 局部量调节43-44
• 4.2.2 集中量调节变频调速控制44-46
• 4.3 水力计算46-49
• 4.4 水力失调49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 节能监控系统组成及运行原理51-59
• 5.1 监控中心51-52
• 5.2 锅炉房及泵房优化节能控制系统组成52-55
• 5.2.1 锅炉房节能控制系统52-53
• 5.2.2 循环泵节能控制系统53-54
• 5.2.3 供热管网智能监控系统54-55
• 5.3 节能监控系统通信网络55-56
• 5.4 监控系统人机界面56-57
• 5.4.1 触摸屏组态界面56
• 5.4.2 监控中心组态界面56-57
• 5.5 本章小结57-59
• 第6章 节能运行效益分析59-61
• 6.1 潍坊学院供暖现状及节能效益59-60
• 6.2 社会效益与环境效益分析60
• 6.3 本章小结60-61
• 第7章 总结与展望61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-69
• 在学期间主要科研成果69
• 一、发表学术论文69
• 二、其他科研成果69

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