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通断时间法计量供热系统特性与节能研究

王静婷  
【摘要】:近年来,能源短缺已经成为中国甚至全世界经济发展的一项重要的挑战,因为能源是人类生存和发展的前提,人类的衣食住行各方面都离不开能源,同时滥用能源所造成的环境问题也日益严重,所以如何高效、清洁的利用现有能源成为人们关注的一项重要课题。提高供热系统能效,按需供热,节约能源是降低我国北方城镇冬季能源消耗的重要方面。本文针对通断时间面积法计量供热系统的特性与节能进行研究。本文首先分析了热分摊原理和室温通断控制功能,研究了系统特点。在热量分摊的过程中,系统受到供回水温度、散热器形式和用户调节行为的影响。在室温通断控制下室温的变化基本能保持在用户需要的范围内,消除了以往系统过度供热导致室温过高的情况,保证了房间的热舒适度。这种系统分别在一次网、二次网与楼栋端都要求有相应的水力平衡设备,才能保证系统发挥出其自身特与在热分摊过程的合理性。系统可以用于单户成环的垂直双管系统和垂直单管跨越式系统。本文分析了民用建筑的热力特性和供暖房间的热平衡,建立了房间围护结构传热的数学表达式。建立了通断时间面积法计量供热系统中各部件物理模型和数学模型,系统部件包括管道、水泵、分水阀、散热器、通断控制元件和调节阀。建立了计量供热系统仿真物理模型和数学模型。针对室温通断控制器的高/常/低温度设定区间下的供热过程进行了动态仿真模拟研究,通过对供暖期内供热系统不同工况的模拟计算,获得了相应的室温变化状况、阀门开启时间和水泵能耗。结合热舒适指标,通过模拟发现室温设置过高会增加水泵能耗,但房间热舒适度也会有所提升,室温设置低虽然会减少水泵能耗,但是同时会降低房间热舒适度,而对常温设定区间的设定上限稍提高能达到房间热舒适度与水泵能耗的平衡点,即节约能源同时也保证的房间热舒适度。本文对通断时间面积法计量供热系统的几种不同工况进行了模拟,包括分类设定室温通断控制器温度、夜间设定高温度区间;模拟的供暖房间类型分为工作家庭、非工作家庭和有老人的非工作家庭三类。根据模拟结果,分析了室温通断控制器不同设定方式的运行效果。分析结果表明,房间温度设置过高会导致水泵能耗增加,设置过低导致房间热舒适度大幅度降低,温度区间设置过窄会导致阀门频繁起停,对水力平衡不利,运行效果应综合考虑能耗与房间热舒适性。


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