城市集中供暖系统节能及换热站控制系统的设计研究

郭长春

摘要：我國现如今在各方面都在飞速发展，热计量技术现阶段已经取得了较大的进步，而对于保障住宅供暖系统当中的节能方面具有极为重要的意义，本文将针对城市集中供暖节能设计以及换热站控制系统设计研究进行简要阐述，概括说明集中供暖系统节能的基本需求，对于集中供暖住宅系统节能方面的要求进行简要分析，希望对我国今后在供暖方面具有一定的帮助。

关键词：集中供暖;节能减排;控制系统;换热站系统

引言：集中供暖具有节能、不扰民、供暖效果好以及减少污染等特点逐渐被广大城市所运用。但是，飞速发展的城市集中供暖并没有将节能效果发挥的淋漓尽致，和其他西方发达国家相比较，我国各单位建筑面积整体采暖能源消耗方面要比相同条件下其他国家高出两倍以上。所以，我国集体供暖采暖系统目前依旧处在较为严峻的形式之下。

一、城市集中供暖节能设计

选择科学合理的供暖形式。共用立管分户独立循环是我国目前大部分地区都在采用的供暖形式，这种形式一般会先建立一个供回水总管，在总管的基础之上逐渐建立各个用热点。而通常为了节省空间以及保证安全，此类管道通常会运用地下填埋的形式进行铺设。为了保护管道系统，需要将埋地管道的出处铺设一层保温材料以及垫层，这肯定会将建筑物的建设成本增加，在某种程度上同样会影响建筑物的高度。通过建设各项支线用户，对于广大用户来说，维修也会较为方便。在供暖系统改造的方面，对于现在正在使用的供热系统，可以运用以下形式，在原有的系统之上进行改造，如若需要将供水管道进行更新的时候，可以改造成为共用立管分户独立循环系统。而原来的系统可以依据现实情况，改造成为单管跨越式的供暖系统。如若原系统运用的是地面辐射系统，运用垂直双管的铺设形式，则需要保障原系统不会变更，这样便可以将对于环境的影响降到最小，保护周围居民不会受到影响。

分户热计量通常需要严格遵循原定的路线以及技术，就是以整栋楼为目标来设置热量表，以此来作为供暖公司与终端公司结算时候的重要依据。在面对整栋楼的热量结算当中，经过分户热量计的设置，可以为整栋楼内部所有住户热量提供依据。通过设置这个装置，一方面可以保障供暖费可以平摊到每一位用户身上，另一方面可以经过设置热能表，更为直观的掌握供暖系统运行调节水平以及保温程度，对于是否失调方面，同样具有极为明显的作用。

在双管系统之中，经过调节阀来调节温度，可以让供暖系统的压力值始终保持在标准以内，对于实现供暖系统高效、低能耗等方面具有重要的意义。在面对广大用户家中温度控制方面，可以在散热器上安装恒温控制阀门，在恒温控制阀门的控制下，进入热散器的水量将会得到控制，进而起到温度控制的作用。

二、换热站控制系统设计研究

（一）系统设计以及工作原理

控制站整体可分为控制系统以及液晶显示操作终端。液晶屏幕的主要功能便是对所有工作现场实时监控画面、收集数据并且将部分相关参数数据进行输入。而控制系统通常会运用性价比极高的PLC，PLC主要是由I/O模块、背板以及CPU模块等其他零部件组成，系统将其他多种通讯接口进行结合，这样可以在各个通讯网络之间自由切换且运用。而现场PCL控制站其核心功能便是针对供热沿线以及每个换热站当中任何一个设备运营状态进行数据采集以及不定时监控，而且需要根据当时的天气环境以及相关设备负荷变化，将提前设置好的换热站循环泵、调节阀以及补水泵进行自动化调整，这样将会让换热机组完全实现自动化控制。如若有通讯网络可以作为主体，现场的监控系统便可以将正在工作的供热相关数据传送至调度中心，此外，同样可以收到由调度中心传来的部分调度指令[1]。

这里对于换热站控制系统工作原理做出较为详细的工作介绍。这是由供热站当中的若干台热水锅炉烧成的高温且高压的热水，经由一次热网将热水送至其他换热站内部，其他分站经一次热网处理后的高温高压热水经由平板换热器，把其中的热能传输进二次热网当中的循环水，再经过二次热网进行防水，最终把热能输送到广大用户的家中，而冷却后的水，将再次输入至二次热网中回水管当中。二次热网当中循环水经过换热站当中水泵的操作下，可以让谁循环流动或者反复使用。

（二）换热站系统优化设计

换热站是把供热公司处理后温度较高的蒸汽或者水逐渐转换为七十到八十度左右的热水，将其输送至用户家中。换热站当中运营情况将对广大用户家中的供热质量有着直接的影响。较为传统的换热站其设计的形式比较侧重于循环水泵当中的设计，而循环水泵是将换热站中水压或者水进行输送的设备，这主要是为了消除供暖系统当中阻力而进行设置的。供暖系统内部助力具体有三个部分，依据水循环位置的变化可分成室外管内部阻力、换热站内部阻力以及用户内部阻力。在这三种阻力当中对于供暖系统形成较大影响的便是内部阻力，太大的阻力将对导致水压降低，让系统内部水循环速度大幅度减缓[2]。

（三）换热站系统供暖形式

换热站混水系统不光能给广大用户提供流量大且温度低的地暖循环水，还能充分满足散热器对于温度的需求。混水供暖系统可以根据回水压力的区别来分成供水压力不足情况下混水形式、回水压力不足的情况之下混水形式以及基本形式。基本形式通常被应用在最为广泛的供暖形式，对于回水压力与供水正常供暖系统，可以在回水管道与供水管道之间增添混水管道，并且在混水管道上面将混水泵进行安装并进行调节。基本形式当中换热站混水供暖系统对于管道直径有着极高的标准，需要依照相关标准进行选择。供水压力不够情况之下混水形式对于二次侧供水压力不够的供暖系统，需要把循环水泵在二次供水管道之上进行安装，以此来加强二次供水中的压力，并且一次供水管道、回水管道之间的混水管道之上对安装的调节阀同时进行调节。

（四）补水泵循环泵以及冷凝泵原理

通过混水压力变送器把电流信号传输进PLC，再经过PLC进行计算，将设定值以及反馈值之间进行比较，一旦压力值达到标准的指标时，PLC将会发送信号来启动补水泵，当压力数值达到上限的数值时，PLC将会发布指令将补水泵工作进行停止，而当补水水箱的水位低于保护数值的时候，补水泵将会发出警告指令，提醒补水箱内部缺少水量[3]。

经过回水压力变送器和供水压力变送器将电流信号分别传输到PLC当中，经过PLC计算，反馈的压差数值与供水压差数值进行比较，一旦低于标准设定数值的时候，PLC输出电压信号数值传送到变频器，循环泵频率将会成线程进行激增，转速逐渐加快，一旦相关数值高于原设定数值的时候，PLC内部同样会将输出电压信号传输到变频器内部，循环泵的频率将会呈线性式递减，转速将会降低，当数值接近于标准设定值的时候，循环泵将会呈恒速进行工作。

冷凝水当中的磁翻板液位计把电流信号数值传输进PLC，经过PLC进行计算，所反馈的数值和设定值之间进行比较，一旦水箱未到达标准设定上限数值的时候，PLC计算出的信号值则会将冷凝泵执行自动启动，而水位到达标准下限数值的时候，PLC计算出的信号值将会对冷凝泵下达停止的指令。

结论：综上所述，我国集中供暖住宅系统在节能减排方面的设计，需要保障水方面的平衡性以及稳定性，需要不断提升供暖管网的热能力输送效率。在节能方面设计的过程当中，需要精准把握这其中的重点要点，通过集体供暖形式各方面的设计，做好热计量和温度之间调控，进而将我国集体供暖节能系统实现，保证我国广大民众在寒冷的天气当中具有良好的生活环境。

参考文献：

[1]张春雨.探讨城市集中供暖的节能技术途径[J].智能城市，2020，6（18）：134-135.

[2]连慧敏.城市集中供暖的节能技术途径分析与研究[J].四川水泥，2020（07）：127+129.

[3]张显亮.城市集中供暖系统节能及换热站控制系统的设计[J].科学中国人，2017（20）：46.