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从事智能建筑系统方案、设计规划(包括方案创意、初步设计、深化施工图设计),已完成设计作品:廊坊(香港)嘉仕丽数码、北京奥体中心、内蒙古体育馆、内蒙古广播电视传媒信息大楼、内蒙古博源大酒店、内蒙古电子信息职业技术学院等. 资料共享:http://yunpan.cn/cfYFAHYabFBQ4 (提取码:41fa) 楼宇自控资料:http://yunpan.cn/cfYFHxd7jcMLR (提取码:dd78)

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热计量与控制方案  

2014-04-30 00:35:57|  分类: 原创 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  • 简介:当前我国建筑保温隔热和气密性差,供暖系统热效率低下,单位采暖面积的能耗为国外相同气候下发达国家的3倍。除建筑能耗外,热力计量没有相应的控制有关。
  • 关键字:热计量,控制方案

前言

  随着市场经济的发展,建筑采暖采用热能作为花钱购买的必需品,从节约能耗出发,降低运行商和使用者的不必要的能源支出,做出如下方案。

  但是作为分户热计量和控制为一个全新的话题。它涉及管理、收费方式、产品、技术等诸多问题。同时作为技术型企业推广国外及国内的先进热力计量经验也是我们的责任。

一、热计量与温控

  我区地域辽阔,房屋建筑巨大,其中住宅建设占居住建设的92%,而且仍呈上升趋势。建筑的快速增长是以资源和高能耗作为换取代价的,除土地资源外,建筑的能耗的增长是住宅发展的一大限制因素。

  当前我国建筑保温隔热和气密性差,供暖系统热效率低下,单位采暖面积的能耗为国外相同气候下发达国家的3倍。除建筑能耗外,热力计量没有相应的控制有关。

  只有热计量表而无相应的室内温控手段,实际达不到节能的目的,而仅仅是为了收费,这实际偏离了建筑节能的根本目的。可笑和令人惋惜的是作为节能的低温辐射供暖系统,在我国大部分地区及我区根本无温度控制阀,用户只有通过开窗、或手动减小回水阀的开启度来达到降温的目的,室内温度多少用户不知,舒适度更无从谈起。这对于供暖单位及用户是极不公平的。

  我们的房屋就同一台没有温控器的烤箱,能制热但不能达到节能和我们所需要的舒适温度(自动温度控制)

  温控的除了减低能源消耗外,另外提高了住宅的舒适性,提高供热质量。

二、国外应用情况及我国现状

  在欧美洲,从20世纪70年代经历石油危机以来,十分重视建筑节能工作,并制订有关的法规和相应的配套技术措施。供热系统一般均为变流量系统,其调节及控制技术先进,控制手段完善,设备质量高。

  通常在一次管网所提供的热力站换成二次采暖热水和民用生活用水。在热力站二次水系统中均装有变频水泵、压差控制器、电动调节阀、气候补偿器以及回水温度限制器等设备。有一套完整的成熟的供热系统模式。

  可喜的是,在我国部分地区天津、北京及上海等发达地区也做了大量的有效工作,在居住建筑建立了适合国情的热计量示范工程,比如天津的凯丽花园、北京回龙观小区等。在此过程中也得到国外丹佛斯、西门子、霍尼韦尔等公司的参与。

三、热计量方法与元件

  目前欧美国家按户计量的方法,有以下三种情况:

  1、直接测量从用户从供暖系统中使用的能量。也是我国在示范园区使用的方法。

  2、测定用户散热设备的散热量来确定的用户的使用能量。

  3、依据测定用户的热负荷来确定用户的使用能量。

  热计量仪表:

  3.1热量表

  热量表由热水流量计、一对温度传感器和一个积分仪组成。仪表安装在供水或回水管上,并将温度传感器分别安装在供回水管上,一段时间内用户消耗的热量为所供热的水的流量与供回水的焓差的乘积对时间的积分,热量表就是利用这个原理进行计费。

  热量表依据流量计测量的方法不同分为:电磁及超声波式、机械式和压差式。其中机械式有耗电少、抗干扰性好、安装维护方便和价格低廉的优点,因此现在应用的比较多,如法国和德国,机械式流量计的比例高达90%,但是机械式的表在水中杂质较多时精度会受到较大的影响。超声波式的特点是量程大、计量精度较高、压损较少,但是易受管壁锈蚀程度、水中泡沫或杂质含量、管道震动的影响,价格较机械式贵很多。

  3.2温控元件

  用户室内的温度控制,可根据散热部的不同采用不同的温控组件。散热器采用恒温阀;低温辐射采暖用热电阀及温控器控制。

  3.2.1、恒温阀

  适用于散热器或低温辐射采暖,一套完整的恒温阀由温度传感器和控制阀体构成,是具有反比例特性的控制元件。其中依据感温包的不同分为气体温包、液体温包、石蜡温包。

不同类型恒温阀参数表

项目类型

气体温包

液体温包

石蜡温包

时间常数(分钟)

14

20

25

自由热利用率(%

90

85

75

迟滞性(℃)

0.40.5

0.20.3

0.91.0

温度控制稳定性

稳定

稳定

容易飘移

节能效果

最高

较高

较低

使用寿命(年)

20

20

5

技术水平

丹佛斯专利

先进

淘汰技术

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  丹佛斯恒温传感器-RTC系列

  液体温包

  具有温度限制功能、防冻功能

  温度范围:常用型8-28

  节能型8-21

  防盗配件可防止私自拆卸

  丹佛斯恒温传感器-RTDInova系列

  气体温包

  具有温度限制功能、防冻功能

  温度范围:6-26

  外形设计时尚,流畅,获得GoldenInstaller大奖

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  3.2.2、热电阀与温控开关

  适用于地板辐射供暖系统,其中热电阀由热力驱动器和控制阀体组成,同温控器一起构成辐射供暖控制系统。使用时温控器安装在房间内墙墙壁上,用电缆线与热电驱动器连接。热电驱动器用螺母连接在阀门上。当室内温度达到温度控制器设定的温度时,热电驱动器内正温度系数热敏电阻开始工作,加热热膨胀装置使阀门关闭,反之,室内温度降低,温控器断开,驱动器降温,膨胀装置收缩,阀门打开。

  地板采暖系统室温控制方式.

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四、热计量采暖控制方案

  目前的分户型热力供给主要分为以下三种:

  1、供暖型

  2、供暖及蓄热式生活热水型

  3、供暖及即热性生活热水型

  而我国一般多采用13类,故仅对13类做出方案

  适合热计量的住宅供热系统形式

  适合热计量的供热采暖系统应该具备的条件

  (1)调节功能即系统必须具有可调性,用户可以根据需要分室控制温度。无论手动调节还是恒温调节,可调系统是热计量的前提。

  (2)与调节功能相应的控制装置。这是保证调节功能实现的必要条件。由于室内系统的调节,原有的定流量系统成为变流量系统,系统工况变化较大。若不采取相应的控制措施,将无法满足用户需要。

  (3)每户按热计量功能。每户用热量应可计量,用户按用热量计量收费,调动用户自身的节能意识。

  符合以上几个条件,适合热计量的室内采暖系统形式大体分为两种:一种是沿用传统的垂直的上下贯通的:单管式""双管式"系统;另一种是适应按户设置热量表形成的共用的供回水立管和分户独立系统相结合的新形式。

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  改造方案

  计量温控方案1-垂直式单管系统

  改造旧有顺流式单管系统为跨越式单管系统、带温控阀的可调节系统,是旧系统改造极易可行的一种方式。一般有两种形式:一种加两通温控阀,一种加三通温控阀。这种系统的热计量设备是在一栋楼或小区的总入口处设楼用热量表,在每个散热器上设蒸发式或电子式热分配表。

  计量温控方案2-垂直式双管系统

  由于双管系统存在的垂直热力失调原因,过去往往只应用于4层及以下采暖系统。由于双管系统本身具有可调节性,因此只在每组散热器入口处安装温控阀就可以了。这种系统的热计量装置和垂直式单管系统的相同,即一栋楼或小区的总入口处设楼用热量表,在每个散热器上设蒸发式或电子式热分配表。需要指出的是,由于温控阀的阻力较大,因此在安装温控阀后可以很好的克服垂直热力失调,双管系统应用不再受层数的限制。

  新建及改建计量温控方案3

  适应按户设置热表的共用的供回水立管和分户独立系统相结合的形式

  共用的供回水立管和分户独立系统相结合的形式是指每户是相对独立一个系统,每户的供回水管和共用的供回水立管相连,在每户入口的总供回水管处设一户用热量表来进行热计量。户内的采暖系统形式有地板辐射采暖、散热器采暖等形式,其中散热器采暖形式主要有水平并联式和水平串连式两种。

  设计及施工应根据实际末端的散热部、供水温度,以及从投资、运行的经济性与其功能多方面综合考虑,选择最优方案。

  3.1散热器,热源集中式热力站

  在每户入口的总供回水管处设一户用热量表来进行热计量,户内安装温控阀就可以了,也可采用分水器进行分区域控制。

  3.2地热管,热源集中式热力站-高温水

  对于新建小区需安装区域换热器降温至70℃~60℃进入住宅,否则出现管材提前老化,造成泄漏,无法修复。

  对于改建的无安装换热机组的小区,各户也可采用混水阀(三通、二通阀)进行,屏蔽泵、压差旁通阀、降温到使用温度处理。

  在每户入口的总供回水管处设一户用热量表来进行热计量,户内安装采用分水器、压差旁通阀、热电阀或自力式温控阀进行分区域控制,也可采用每户在分水器前安装热电阀或自力式温控阀进行分户控制。

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1—分水器
2
—热电驱动器
3
—房间温控器
4
—接线中心
5
—三通混水阀

五.适合热计量的室外供热系统及其控制

  由于按热量收费,主动调节温控阀以节省热量将成为热用户的自觉行为,由此产生的室内系统的变化,使采暖系统由原来的定流量系统成为了变流量系统。外网若仍采用原有的定流量控制方式,显然不能满足需要,必须进行相应改进。

  1.适合热计量的室外供热系统形式

  由于我国以往供暖系统为定流量系统,所以传统常规室外供热系统多采用集中式热力站,有时一个小区只设一个热力站、小区热力站的规模从540m2不等。而在集中供热发达的北欧,多采用建筑入口设小型组装式热力站的形式。两种形式相比较,集中式热力站初投资低、便于集中管理。但是当用户流量变化很大时,虽然用户间相互干扰可以通过入口加差压控制器消除,同时还可以通过对主循环泵的调速,控制最远端用户压差维持不变,但泵的工作点将在很大范围内变化,致使泵的效率大为降低。建筑入口设小型组装式热力站的形式初投资较高,但运行费用较低,调节灵活。同时增加了系统的稳定性,减小了用户间的相互影响,如末端漏水、相互干扰等问题。

  2.适合热计量的室外供热控制方式

  由于不同系统形式的特点不同,所以采取什么样的控制方式要具体问题具体分析。在实施按热计量收费,室内系统可以分两类:一类是有共用立管且户内为双管系统,另一类是带跨越管的垂直单管系统或者是有共用立管且户内为带跨越管的水平单管系统,在温控阀调节后,这两类系统对总流量的影响是不相同的。

  对于第一类系统,在入口定压差的情况下,是理想的变流量系统,外网应采用相应变流量控制方式,即在采用质调节的同时,应采用控制水泵转速的方法,使供热系统实现无级变流量运行。控制水泵变频调速的方式有很多,较合适的方式有两种,一种是控制最不利环路供回水压差恒定;另一种是控制热力站进出口压差恒定。当流量变化很大时,前者调速节能效果较后者要好,而后者更易实现。

  第二类系统,系统的总流量基本不变,因此要求定流量,只进行质调节。一般可以在用户入口加流量限制器,保证系统定流量,满足用户要求,而对于分散的小型热力站,由于系统小,所以只要二次循环泵定流量运行就可保证用户要求。


本文写于2007年,产品丹佛斯。

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