基于热计量的集中供热节能互联网监控平台

刘悦

感知城市（天津）物联网科技股份有限公司 天津 300384

本文提出了基于热计量的集中供热节能互联网监控平台，对供热网络进行分析。通过对二次网络末端的实时数据分析，探讨了各加热节点的运行情况，并对各加热节点进行了相应的调整，从而使系统达到平衡[1]。

1 监控平台

1.1 监控平台说明

新的供热系统通常设计为双管变流量系统，散热器前装有温控阀，室内管道内装有热计量装置。地板辐射供暖系统的室内温度控制通常由入口主控制阀和室内温度控制器完成，热计量装置安装在室内管道中。此外，热计量装置的数据可通过集中抄表系统实时传输到中央计算机，通过中央计算机的分析程序，能实时显示供热系统的运行状态，运行控制人员能对系统进行相应的调整。热计量节能监测平台如图1所示。

在定流量系统中，由于终端状态在整个供暖期不会改变，所以每个终端区域的流量在供暖期将保持稳定。因此，静态平衡阀应安装在系统末端的每个热入口。

1.2 监控平台的工作原理

系统在获取各户热表的基础数据后，根据流量和热量自动显示供热区域各热入口的流量和热量。基于此，换热站工作人员可先按极端先一般的原则调整最大和最小流量热入口的平衡阀，在供热系统稳定的情况下，采用热计量抄表系统，重新获得热力入口的流量和热分布规律。若各入口数据不满足平衡要求，则需要重复上述调整过程，直到加热系统各热入口的流量基本相同。此时，可观察室内温度是否过热，若发生过热，可调整换热站的一次管网侧，最终达到节能的目的。

2 监控平台应用实例

2.1 实例介绍

实验项目位于某市A小区，区内有12栋高层建筑。同时，该区为热计量区，热计量表安装在每个用户的末端，并对这些热计量仪表进行远程抄表，抄表频率为每天至少一次。建筑物之间安装静态平衡阀，实现两级安装，一级安装在建筑物前，一级安装在区域建筑物内。换热站二次管网循环系统为变流量循环系统。采用变频泵，信号为压差信号，泵出口没有平衡阀。同时，在二次网板式换热器的出口处安装热计量表，数据可远程读取并同时上传到系统。在换热站一次管网中设置平衡阀和电动调节阀，控制采用具有气候补偿控制功能的控制器，同时安装热量表测量整个换热站的输入热量。对整个居民区增加相应的能源控制管理系统，可对终端所有计量器具的数据进行上传和分析，并输出相关报告。同时，可实现对远程小区水力平衡的分析，并给出相应的调整策略。由于散热器温控阀安装在项目末端，因此在工程试验前，将采暖期任意两天的流量偏差作为比较，并对系统进行水力失调度试验[2]。

本供热管网能量平衡监测系统的设计与实现是基于终端用户的不稳定和管网阻力的变化，使二次管网处于不平衡状态，该不平衡状态在一定的时间内保持稳定，这种不平衡会造成管网能源浪费。因此，在每个用户的终端使用安装好的热量表作为传感器，每个传感器的数据通过物联网技术传输给系统。通过对热平衡逻辑的分析，得到了二次管网节点的相应平衡数据结果。根据这一结果，可将系统调整到理想状态，将热计量与互联网相结合，达到供热系统的节能效果。

2.2 实例结果分析

系统调试前后的运行如图2所示，调试前水力失控达±20%，调试后水力失控降至±10%，调试后系统运行相对稳定。

对静态平衡阀的调试，目前的调试方法主要有比例调试法、回水温度调试法或这两种方法的结合。对于这三种调试方法，一般的操作人员不清楚末端所需流量。根据本能源控制管理系统的设计思想，首先，能源系统将二级管网末端的所有建筑作为一个整体，决定了各建筑应配置的流量，并根据系统中传感器采集的数据，能得到实际运行值和偏差。在此基础上，对系统进行调节和控制，使调节更具有方向性。二次管网末端流量平衡，有效控制过热用户流量，减少了总流量。将水力失控从0.8-1.2调整到0.9-1.1后，实验项目总流量降低6%，用户端过冷过热现象进一步消除，从而达到节能效果[3]。二次管网末端的平衡调节，使一次管网的气候补偿器的使用更加有效，将二次管网侧视为一个整体，调节二次管网加热温度是一种有效可行的方法。同时，一次管网的流量控制更加准确。调试前A区平均热耗指标为27.6w/m2，调试后为24.1w/m2，节能率为13%。换热站二次管网循环水泵在调试前每天耗电692kw·h，调试后每天耗电417kw·h，节能率约40%。

3 结语

近年来，随着城市化进程的加快，集中供热得到了快速发展。然而，由于自身原因，集中供热也被人们所垢病。因此，热计量设备的大规模应用带动了供热系统的研究，利用热计量数据分析系统运行情况，特别是管网平衡数据分析，发现问题并进行适当调整，对管网的良性运行起到积极作用，最终实现供热节能。