一種集中供熱系統(tǒng)動態(tài)水力平衡調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集中供熱系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種集中供熱系統(tǒng)動態(tài)水力平衡調(diào) 節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著節(jié)能要求、室溫達標要求和供暖精細化管理要求的進一步提高，對熱網(wǎng)水力 平衡調(diào)節(jié)科學性、合理性的需求愈來愈強烈，用戶室內(nèi)溫度達到18±2°C是供暖工作的國家 標準，而由于受供熱原理和現(xiàn)行管網(wǎng)布置方式的限制，供熱系統(tǒng)中各用戶的實際流量與設(shè) 計要求流量之間的不一致性依然存在，水力失調(diào)造成的近端過熱，遠端過冷現(xiàn)象不能得以 有效改善，不但降低了供熱系統(tǒng)的效率而且惡化了供熱質(zhì)量，同時，能耗和運行費用也大幅 度增加。
[0003] 目前，大多采用戶表法熱計量系統(tǒng)與水力平衡系統(tǒng)組合的方式配置集中供熱系 統(tǒng);其中，戶表法熱計量系統(tǒng)包括:熱量表、集中器、抄表系統(tǒng);水力平衡系統(tǒng)包括:各種平衡 閥、調(diào)試軟件。然而，雖然該方案采用平衡閥實現(xiàn)了系統(tǒng)水力平衡，但卻增大了系統(tǒng)的阻力； 此外，該方案中的戶表法熱計量系統(tǒng)、水力平衡系統(tǒng)是單獨設(shè)計，設(shè)計成本較高;且應(yīng)用兩 套系統(tǒng)，安裝各種流量平衡閥或壓差平衡閥，系統(tǒng)初投資非常大。有鑒于此，亟待另辟蹊徑 針對集中供熱系統(tǒng)水力平衡技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，在規(guī)避水力失調(diào)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，能夠有效 控制水力平衡產(chǎn)生的系統(tǒng)工作阻力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提出一種集中供熱系統(tǒng)動態(tài)水力平衡調(diào)節(jié)方法和裝置，以解決當前集中供 熱系統(tǒng)運行過程中的水力失調(diào)造成的室內(nèi)溫度冷熱不均以及由此造成的能源浪費問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種集中供熱系統(tǒng)動態(tài)水力平 衡調(diào)節(jié)方法。該方法包括:獲取集中供熱系統(tǒng)各末端用戶運行數(shù)據(jù)，獲取所述各末端用戶的 室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，獲取室外環(huán)境數(shù)據(jù)，獲取集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)總管供水溫度數(shù)據(jù);設(shè)定所述集 中供熱系統(tǒng)各末端用戶的目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài);根據(jù)各末端用戶的目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)及總管 供水溫度數(shù)據(jù)計算所述集中供熱系統(tǒng)的控制參數(shù)曲線，其中，控制參數(shù)曲線包括各末端用 戶電動二通閥控制參數(shù)曲線及集中供熱總管供回水壓差控制參數(shù)曲線或至少其中一種；以 及根據(jù)控制參數(shù)曲線控制所述集中供熱系統(tǒng)運行。
[0006] 進一步地，獲取集中供熱系統(tǒng)各末端用戶運行數(shù)據(jù)，獲取所述各末端用戶的室內(nèi) 環(huán)境數(shù)據(jù)，獲取室外環(huán)境數(shù)據(jù)，獲取集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)總管供水溫度數(shù)據(jù)，包括:所述集中 供熱系統(tǒng)各末端用戶運行數(shù)據(jù)包括但不限于各末端用戶的電動二通閥狀態(tài)數(shù)據(jù);所述各末 端用戶的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)包括但不限于室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)、室內(nèi)濕度數(shù)據(jù)、室內(nèi)風速數(shù)據(jù)其中的 一種或幾種；所述室外環(huán)境數(shù)據(jù)包括但不限于室外溫度數(shù)據(jù)、室外濕度數(shù)據(jù)、室外風速數(shù) 據(jù)、室外光照強度其中的一種或幾種。
[0007] 進一步地，設(shè)定所述集中供熱系統(tǒng)各末端用戶的目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)，包括:所述目 標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)為期望通過集中供熱系統(tǒng)運行達到的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，可以包括室內(nèi)溫度、 室內(nèi)濕度、室內(nèi)舒適度中的一種或幾種。所述目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)可以根據(jù)ASHRAE定義的熱 舒適度區(qū)間設(shè)定，也可以由用戶直接設(shè)定。由于ASHRAE定義的熱舒適度區(qū)間考慮的是大多 數(shù)用戶的平均值，而每個用戶習慣不同，實際舒適度范圍可能稍有差異。因此，預設(shè)目標室 內(nèi)環(huán)境可以根據(jù)用戶需求進行調(diào)節(jié)。
[0008] 進一步地，根據(jù)各末端用戶的目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)及總管供水溫度數(shù)據(jù)計算所述集 中供熱系統(tǒng)的控制參數(shù)曲線，包括:計算所述集中供熱系統(tǒng)各末端用戶的目標水流量;根據(jù) 所述各末端用戶目標水流量計算所述集中供熱系統(tǒng)的控制參數(shù)曲線。
[0009] 進一步地，所述計算所述集中供熱系統(tǒng)各末端用戶的目標水流量，其中，所述各末 端用戶的目標水流量為各末端用戶達到或保持在目標室內(nèi)環(huán)境所需的各末端用戶水流量。 所述各末端用戶目標水流量通過末端用戶換熱模型及房間供熱負荷模型計算得到。
[0010] 進一步地，根據(jù)所述各末端用戶目標水流量計算所述集中供熱系統(tǒng)的控制參數(shù)曲 線，包括： 建立所述末端用戶水流量與所述各末端用戶電動二通閥狀態(tài)、集中供熱總管供回水壓 差之間的關(guān)系模型，用函數(shù)可以表示為：
式中，
％所述集中供熱系統(tǒng)連接的所有末端用戶電動二通閥控制參
數(shù)
I示所述集中供熱系統(tǒng)總管供回水壓差： 為模型計算得到的每個末 端用戶水流量； 根據(jù)所述各末端用戶目標水流量、所述末端用戶水流量與所述各末端用戶電動二通閥 狀態(tài)、集中供熱供回水壓差之間的關(guān)系模型建立末端用戶電動二通閥控制模型，用公式表 示為： 控制向量為：
目標函數(shù)為：
約束函數(shù)為
i=l，2，...，N 式中，If為t時刻各末端用戶的水流量，￥|_為各末端用戶的目標水流量，為計算起 始時刻，禮為控制時間段，1為_到％+漏之間的任意時刻。
[0011] 為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種集中供熱系統(tǒng)動態(tài)水力 平衡調(diào)節(jié)裝置。該裝置包括:獲取單元，用于獲取集中供熱系統(tǒng)各末端用戶運行數(shù)據(jù)，獲取 所述各末端用戶的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，獲取室外環(huán)境數(shù)據(jù)，獲取集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)總管供水溫 度數(shù)據(jù);設(shè)定單元，用于設(shè)定所述集中供熱系統(tǒng)各末端用戶的目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài);第一計算 單元，用于根據(jù)各末端用戶的目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)及總管供水溫度數(shù)據(jù)計算所述集中供熱系 統(tǒng)的控制參數(shù)曲線，其中，控制參數(shù)曲線包括各末端用戶電動二通閥控制參數(shù)曲線及集中 供熱總管供回水壓差控制參數(shù)曲線或至少其中一種；以及控制單元，用于根據(jù)控制參數(shù)曲 線控制所述集中供熱系統(tǒng)運行。
[0012] 進一步地，獲取單元獲取的所述集中供熱系統(tǒng)各末端用戶運行數(shù)據(jù)包括但不限于 各末端用戶的電動二通閥狀態(tài)數(shù)據(jù);所述各末端用戶的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)包括但不限于室內(nèi)溫 度數(shù)據(jù)、室內(nèi)濕度數(shù)據(jù)、室內(nèi)風速數(shù)據(jù)其中的一種或幾種;所述室外環(huán)境數(shù)據(jù)包括但不限于 室外溫度數(shù)據(jù)、室外濕度數(shù)據(jù)、室外風速數(shù)據(jù)、室外光照強度其中的一種或幾種。
[0013] 進一步地，設(shè)定單元設(shè)定的所述集中供熱系統(tǒng)各末端用戶的目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)， 包括:所述目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)為期望通過集中供熱系統(tǒng)運行達到的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，可以包 括室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、室內(nèi)舒適度中的一種或幾種。所述目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)可以根據(jù) ASHRAE定義的熱舒適度區(qū)間設(shè)定，也可以由用戶直接設(shè)定。由于ASHRAE定義的熱舒適度區(qū) 間考慮的是大多數(shù)用戶的平均值，而每個用戶習慣不同，實際舒適度范圍可能稍有差異。因 此，預設(shè)目標室內(nèi)環(huán)境可以根據(jù)用戶需求進行調(diào)節(jié)。
[0014] 進一步地，第一計算單元包括:第一計算模塊，用于計算所述集中供熱系統(tǒng)各末端 用戶的目標水流量;其中，所述各末端用戶的目標水流量與所述目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)相對應(yīng)； 以及第二計算模塊，用于根據(jù)所述各末端用戶目標水流量計算所述集中供熱系統(tǒng)的控制參 數(shù)曲線，其中，所述集中供熱系統(tǒng)的控制參數(shù)曲線用于控制電動二通閥及總管供回水壓差 實現(xiàn)集中供熱系統(tǒng)的動態(tài)水力平衡。
[0015] 通過本發(fā)明，獲取集中供熱系統(tǒng)各末端用戶運行數(shù)據(jù)，獲取所述各末端用戶的室 內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，獲取室外環(huán)境數(shù)據(jù)，獲取集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)總管供水溫度數(shù)據(jù);設(shè)定所述集中 供熱系統(tǒng)各末端用戶的目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài);根據(jù)各末端用戶的目標室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)及總管供 水溫度數(shù)據(jù)計算所述集中供熱系統(tǒng)的控制參數(shù)曲線，其中，控制參數(shù)曲線包括各末端用戶 電動二通閥控制參數(shù)曲線及集中供熱總管供回水壓差控制參數(shù)曲線或至少其中一種；以及 根據(jù)控制參數(shù)曲線控制所述集中供熱系統(tǒng)運行。實現(xiàn)集中供熱系統(tǒng)準確的水力平衡調(diào)節(jié)， 解決了當前集中供熱系統(tǒng)運行過程中的水力失調(diào)造成的室內(nèi)溫度冷熱不均以及由此造成 的能源浪費問題，進而達到了更加節(jié)能的基礎(chǔ)上滿足了用戶的舒適度需求。
【附圖說明】
[0016] 構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理