论文部分内容阅读
摘要：文章结合工程实例，介绍了分时段供热控制器及热网监控系统的设计思路、功能和实施效果，包括针对公用建筑的分时供温调节和针对民居供暖的温差控制以及气候补偿调节。经过实际运行，分时段供热控制器及热网监控系统在保证舒适供热效果的同时，起到了很好的节能效果。
关键词：分时段供热；控制器；热网监控系统；分时控温调节
中图分类号：TU833 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）22-0033-02
每到冬季采暖期，北方各地的热力企业在保证居民温暖过冬的同时，也存在着耗能量大、利用率差、运营成本高等诸多问题，造成大量的能源浪费。传统的集中供热模式中，供热单位对每个用户的实际室内温度和实际用热情况并不了解，只是采用单一的集中供热模式，热效率低、运行成本大。采用分时段供热控制器及热网监控系统软件，可以针对性地根据普通民居和公用建筑，通过分时段温度调节，保证居民正常生活供热的同时，利用气候补偿功能及时调整二次供水温度，从而保证供热效果，提高服务质量，减少能源损耗和人工劳动强度，降低运行管理成本，并能创造供需和谐、舒适节能的供热效果。
1 总体设计
首先以一座公用建筑（购物中心）的公用建筑节能分时段调控和一座负责50栋居民楼供热的换热站分时段气候补偿调节热网监控系统为例。
（1）网络环境建设。由用户联系当地通信运营商（中国移动），光纤专线接入Internet，设有固定IP。
（2）监控中心设置一台数据服务器、两个操作员站。数据通讯服务器加装网络防火墙，同时包括路由器、打印机及服务器机柜等网络外围设备。
（3）操作站配有UPS电源，断电后自动接换到UPS供电系统，一旦重新受电，UPS供电系统能自动恢复正常工作而无需运行人员任何干预。UPS规格要求为2K在线2小时。
（4）监控中心编制系统控制软件两套，一套为公用建筑节能分时段调控软件，另一套为分时段气候补偿调节热网监控系统软件。监控中心软件通过GPRS无线通讯网络从本地采集热网室温的各种变量信息，并将这些数据保存在通用数据库中，用来生成各种表格、曲线等。通过公用建筑节能分时段调控软件可将公用建筑分为“有人”和“无人”两个大时间段来进行温度控制；即可通过分时段气候补偿调节热网监控系统软件将换热站内的各项温度、压力流量数据进行采集、监测，通过室外温度曲线和气候补偿功能来调整二次供水的温度，以达到舒适供暖、节能运行的效果。
2 系统构成
2.1 针对公用建筑调控的现场检测仪表
在购物中心每个采暖进口的供回水主管道上分别安装热电阻温度传感器2只、电动调节阀1个、GPRS传输模块、分时段供热控制器1套（负责数据采集和通讯），可就地显示和控制。公建内设室温远传温度计8支，数据采集控制箱安装在距离采暖进口最近适宜位置。
2.2 针对民居换热站的现场检测仪表
换热站内需要在一次网供回水、二次网供回水管道上加装温度、压力、流量仪表，室外温度、一次网回水侧安装电动调节阀，分时段供热控制箱内置GRPS传输模块，将电动调节阀状态、温度、压力等各项数据全部远传至监控中心热网监控系统。
2.3 分时段供热控制器的重要技术参数及功能
分时段供热控制器作为连接监控仪表和通讯设备的数据处理、运算、采集、控制、显示和操作单元，能够实现对公用建筑的温度控制和换热站的分时供温调节，并配合网络通讯。分时段供热控制器带有触摸式操作屏，通过显示屏操作可以实现画面选择、参数修改和在线编程等，显示屏在控制箱正面开孔安装。分时段供热控制器在网络通讯中断下仍可以完全独立地实现本地控制并保存数据，此时的室外温度值以最近一次监控中心下达的数据为准，也可以由现地的室外温度传感器采集。分时段供热控制器实时采集、分析、上传站内的工况数据，自动比较设定值从而发出报警信息等等，可完全自动控制调节，并能接收监控中心发来的指令，使整个热网始终处于高效、稳定、节能、安全的最佳运行状态。
3 监控中心的软件功能
3.1 分时段供热控制器及公用建筑节能分时段调控软件
公建节能调控软件通过分时段供热控制器，可将24小时分成12个温度段来控制阀门开度。白天工作的时间段（06∶00～20∶00）保证室内正常供暖达到18℃±2℃，晚上下班之后至第二天早上（20∶00～06∶00）关闭电动调节阀到低温运行，保证室内温度在10℃±2℃，保证管道不冻，待第二天上班前升温。分时段供热控制器也现地自动运行，也可有监控中心通过GPRS无线方式对阀门开度进行分时段设定。采用此方式时，供热管理人员掌握白天和晚间两个大温度段的开度预设范围，然后再在满足用户室内温度的前提下，逐渐将开度调整到最下开度。同时，监控中心形成“室外温度—供水温度—室内温度—阀门开度”对应关系表（曲线），可作为以后分时段开度预设的执行文档。
3.2 分时段供热控制器及分时段气候补偿调节热网监控系统软件
分时段气候补偿调节热网监控系统软件负责协调热网、换热站及主要设备的运行。负责水温、水压、供水温度、气候补偿曲线的调节拟定，热网调控方案的确定，系统故障检测与诊断、数据采集与报警、自动对换热站的电动调节阀下达开关指令，确保热量的均匀分配。使整个供热系统达到自动运行、统一指挥、节能降耗的理想运行效果。分时段供热控制器在接受并执行监控中心所下达各项指令的同时，亦可实现自动控制。当网络出现问题或有其他情况发生时，各换热站控制器将根据不同运行情况及天气变化自动调整运行模式，可在中心远程控制和自动运行之间自由切换。
分时段气候补偿调节热网监控系统软件根据室外温度的变化和当地供热负荷曲线，决定二次侧的供水温度。分时段供热控制器输出信号调节电动调节阀的开度，从而改变一次侧的流量，实现二次侧供水温度的质调节和一次侧流量的量调节。室外温度信号由调节中心通过通讯网络下达。通过改变二次循环泵供回水差压给定值调节循环泵变频的输出，改变循环泵的转速，通过调节补水泵变频器的给定值改变二次回水的定压值。室外温度、二次供水温度应成反比例曲线，但当白天气温上升、阳光充足的时候和夜晚人们休息活动减少的时候，可将二次供水温度按12个时间段控制减温调整，在保证舒适的同时节约能源。
4 结语
分时段供热控制器及热网监控系统，充分利用换热站已有的调节阀和流量计量仪表，对各换热站的流量进行统一的、宏观的分配，同时可随供暖季的不同时段、每天不同的时间点随时调节供热流量的分配，方法简单，节能效果显著，同时节省投资。
参考文献
[1] 闫秋会，赵建会，张联英.供热工程[M].北京：科学出版社，2008
[2] 上海市智能建筑试点工作领导小组办公室.智能建筑工程设计与实施[M].上海：同济大学出版社，2004.
[3] 郑宇军，杜家兴.SQL Server+Visual C#2005专业开发精解[M].北京：清华大学出版社.
[4] 曹玉强，沈金安.节能型智能供热控制系统[J].工业仪表与自动化装置，2002，（4）.
[5] 王亦昭，刘雄.供热工程[M].北京：机械工业出版社.
[6] 于海生.计算机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2007.
作者简介：李利武（1968—），男，河北唐山人，唐山市热力总公司高级工程师，研究方向：暖通工程。
关键词：分时段供热；控制器；热网监控系统；分时控温调节
中图分类号：TU833 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）22-0033-02
每到冬季采暖期，北方各地的热力企业在保证居民温暖过冬的同时，也存在着耗能量大、利用率差、运营成本高等诸多问题，造成大量的能源浪费。传统的集中供热模式中，供热单位对每个用户的实际室内温度和实际用热情况并不了解，只是采用单一的集中供热模式，热效率低、运行成本大。采用分时段供热控制器及热网监控系统软件，可以针对性地根据普通民居和公用建筑，通过分时段温度调节，保证居民正常生活供热的同时，利用气候补偿功能及时调整二次供水温度，从而保证供热效果，提高服务质量，减少能源损耗和人工劳动强度，降低运行管理成本，并能创造供需和谐、舒适节能的供热效果。
1 总体设计
首先以一座公用建筑（购物中心）的公用建筑节能分时段调控和一座负责50栋居民楼供热的换热站分时段气候补偿调节热网监控系统为例。
（1）网络环境建设。由用户联系当地通信运营商（中国移动），光纤专线接入Internet，设有固定IP。
（2）监控中心设置一台数据服务器、两个操作员站。数据通讯服务器加装网络防火墙，同时包括路由器、打印机及服务器机柜等网络外围设备。
（3）操作站配有UPS电源，断电后自动接换到UPS供电系统，一旦重新受电，UPS供电系统能自动恢复正常工作而无需运行人员任何干预。UPS规格要求为2K在线2小时。
（4）监控中心编制系统控制软件两套，一套为公用建筑节能分时段调控软件，另一套为分时段气候补偿调节热网监控系统软件。监控中心软件通过GPRS无线通讯网络从本地采集热网室温的各种变量信息，并将这些数据保存在通用数据库中，用来生成各种表格、曲线等。通过公用建筑节能分时段调控软件可将公用建筑分为“有人”和“无人”两个大时间段来进行温度控制；即可通过分时段气候补偿调节热网监控系统软件将换热站内的各项温度、压力流量数据进行采集、监测，通过室外温度曲线和气候补偿功能来调整二次供水的温度，以达到舒适供暖、节能运行的效果。
2 系统构成
2.1 针对公用建筑调控的现场检测仪表
在购物中心每个采暖进口的供回水主管道上分别安装热电阻温度传感器2只、电动调节阀1个、GPRS传输模块、分时段供热控制器1套（负责数据采集和通讯），可就地显示和控制。公建内设室温远传温度计8支，数据采集控制箱安装在距离采暖进口最近适宜位置。
2.2 针对民居换热站的现场检测仪表
换热站内需要在一次网供回水、二次网供回水管道上加装温度、压力、流量仪表，室外温度、一次网回水侧安装电动调节阀，分时段供热控制箱内置GRPS传输模块，将电动调节阀状态、温度、压力等各项数据全部远传至监控中心热网监控系统。
2.3 分时段供热控制器的重要技术参数及功能
分时段供热控制器作为连接监控仪表和通讯设备的数据处理、运算、采集、控制、显示和操作单元，能够实现对公用建筑的温度控制和换热站的分时供温调节，并配合网络通讯。分时段供热控制器带有触摸式操作屏，通过显示屏操作可以实现画面选择、参数修改和在线编程等，显示屏在控制箱正面开孔安装。分时段供热控制器在网络通讯中断下仍可以完全独立地实现本地控制并保存数据，此时的室外温度值以最近一次监控中心下达的数据为准，也可以由现地的室外温度传感器采集。分时段供热控制器实时采集、分析、上传站内的工况数据，自动比较设定值从而发出报警信息等等，可完全自动控制调节，并能接收监控中心发来的指令，使整个热网始终处于高效、稳定、节能、安全的最佳运行状态。
3 监控中心的软件功能
3.1 分时段供热控制器及公用建筑节能分时段调控软件
公建节能调控软件通过分时段供热控制器，可将24小时分成12个温度段来控制阀门开度。白天工作的时间段（06∶00～20∶00）保证室内正常供暖达到18℃±2℃，晚上下班之后至第二天早上（20∶00～06∶00）关闭电动调节阀到低温运行，保证室内温度在10℃±2℃，保证管道不冻，待第二天上班前升温。分时段供热控制器也现地自动运行，也可有监控中心通过GPRS无线方式对阀门开度进行分时段设定。采用此方式时，供热管理人员掌握白天和晚间两个大温度段的开度预设范围，然后再在满足用户室内温度的前提下，逐渐将开度调整到最下开度。同时，监控中心形成“室外温度—供水温度—室内温度—阀门开度”对应关系表（曲线），可作为以后分时段开度预设的执行文档。
3.2 分时段供热控制器及分时段气候补偿调节热网监控系统软件
分时段气候补偿调节热网监控系统软件负责协调热网、换热站及主要设备的运行。负责水温、水压、供水温度、气候补偿曲线的调节拟定，热网调控方案的确定，系统故障检测与诊断、数据采集与报警、自动对换热站的电动调节阀下达开关指令，确保热量的均匀分配。使整个供热系统达到自动运行、统一指挥、节能降耗的理想运行效果。分时段供热控制器在接受并执行监控中心所下达各项指令的同时，亦可实现自动控制。当网络出现问题或有其他情况发生时，各换热站控制器将根据不同运行情况及天气变化自动调整运行模式，可在中心远程控制和自动运行之间自由切换。
分时段气候补偿调节热网监控系统软件根据室外温度的变化和当地供热负荷曲线，决定二次侧的供水温度。分时段供热控制器输出信号调节电动调节阀的开度，从而改变一次侧的流量，实现二次侧供水温度的质调节和一次侧流量的量调节。室外温度信号由调节中心通过通讯网络下达。通过改变二次循环泵供回水差压给定值调节循环泵变频的输出，改变循环泵的转速，通过调节补水泵变频器的给定值改变二次回水的定压值。室外温度、二次供水温度应成反比例曲线，但当白天气温上升、阳光充足的时候和夜晚人们休息活动减少的时候，可将二次供水温度按12个时间段控制减温调整，在保证舒适的同时节约能源。
4 结语
分时段供热控制器及热网监控系统，充分利用换热站已有的调节阀和流量计量仪表，对各换热站的流量进行统一的、宏观的分配，同时可随供暖季的不同时段、每天不同的时间点随时调节供热流量的分配，方法简单，节能效果显著，同时节省投资。
参考文献
[1] 闫秋会，赵建会，张联英.供热工程[M].北京：科学出版社，2008
[2] 上海市智能建筑试点工作领导小组办公室.智能建筑工程设计与实施[M].上海：同济大学出版社，2004.
[3] 郑宇军，杜家兴.SQL Server+Visual C#2005专业开发精解[M].北京：清华大学出版社.
[4] 曹玉强，沈金安.节能型智能供热控制系统[J].工业仪表与自动化装置，2002，（4）.
[5] 王亦昭，刘雄.供热工程[M].北京：机械工业出版社.
[6] 于海生.计算机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2007.
作者简介：李利武（1968—），男，河北唐山人，唐山市热力总公司高级工程师，研究方向：暖通工程。