换热站室外温度补偿算法与实现

ｔｇ ＝ｔｎ ＋０５（ｔ′ｇ ＋ｔ′ｈ －２ｔｎ）珚Ｑ１１＋ｂ ＋０５（ｔ′ｇ －ｔ′ｈ）珚Ｑ，
Hale Waihona Puke （２）ｔｈ ＝ｔｎ ＋０５（ｔ′ｇ ＋ｔ′ｈ －２ｔｎ）珚Ｑ１１＋ｂ －０５（ｔ′ｇ －ｔ′ｈ）珚Ｑ，
（３）
根据式（２）、（３）即可进行用户侧的质调节．在进行
ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ
进行供暖系统供热调节的目的就是维持供暖房
间的室内温度稳定．当热水网路在稳定状态下运行
时，如果不 考 虑 管 网 的 沿 途 热 损 失，不 考 虑 室 外 风
速、风向的变化，特别是太阳辐射热变化的影响，那
么有式（１）成立［８］：
珚Ｑ
＝ ｔｎ －ｔｗ ｔｎ －ｔｗｎ
＝ （ｔｇ （ｔ′ｇ
＋ｔｈ －２ｔｎ）１＋ｂ ＋ｔ′ｈ －２ｔｎ）１＋ｂ
＝Ｇ珔 ｔｇ －ｔｈ ， ｔ′ｇ －ｔ′ｈ
（１）
其中：ｔｗｎ为供暖室外计算温度；ｔｗ 为实际供暖室外 温度；ｔｎ为供暖室内计算温度；ｔ′ｇ 为 ｔｗｎ下供暖用户 的供水温度；ｔ′ｈ 为 ｔｗｎ下供暖用户的回水温度；ｔｇ、ｔｈ 分别为室外温度为 ｔｗ 下供暖用户的供、回水温度；ｂ 是与散热器有关的指数，由散热器的型式决定；珚Ｑ为
第 ３２卷第 １期 ２０１９年 １月
烟台大学学报（自然科学与工程版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｔａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＥｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１９
文章编号：１００４８８２０（２０１９）０１００８４０５
ｄｏｉ：１０．１３９５１／ｊ．ｃｎｋｉ．３７１２１３／ｎ．２０１９．０１．０１５
第 １期
李 超，等：换热站室外温度补偿算法与实现
８５
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图 １ 带有温度补偿的换热站 Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓｏｆｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｓｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
冬季供热是我国北方地区取暖的重要方式，随 着国家经济建设水平的不断提高和人们生活水平的 日益提高，我国集中供热的规模也日益扩大，大有向 南方地区蔓延的趋势．供需之间的矛盾也开始逐渐 显现，主要 体 现 在 供 热 成 本、供 热 质 量 与 用 户 舒 适 度、收费之间的矛盾，并导致周围的环境恶化愈加严 重，所以改变以前粗放式的管理方式迫在眉睫．换热 站是把一次网得到的热量，自动连续地转换为用户 需要的采暖用水，是集中供热系统中不可或缺的组 成部分，换热站的运行好坏直接决定了供暖的效果 及能耗的高低［１－２］．国家大力提倡节能减排，也要求 对换热站的管理从粗放式管理向精细化管理方式转 变．由于室外温度变化起伏，没有固定规律可循，不 参照室外温度进行控制会导致用户室温过高或者过 低，控制系统的调节有一定滞后性［３－４］，换热站所带 供热面积越大滞后性越明显，如果不进行提前调节 会对用户的舒适度产生很大的影响，如何根据室外 气温现在及未来的变化来调整供热温度就显得尤为 重要 ． ［５－７］
１ 温度补偿的原理
温度补偿的工作原理是根据室外空气温度的变 化、未来天气预报的预报值和设定的时间段，选择合 适的调节曲线，自动调节一次网的有效供水流量来
控制二次网的供水温度，以满足用户侧热负荷的变 化要求，从而实现供暖系统供水温度的补偿，达到既 能节约能源又能保证用户舒适度的目的．
为了实现根据室外空气温度的变化及未来数小 时天气的变化来计算所需的供热量，应在供暖系统 换热站增加温度补偿控制模块，实现根据室外温度 和未来天气的变化实施按需供热，实现节能．带有温 度补偿的换热站示意图如图 １．当室外温度变化时， 为了保持室内温度的相对稳定，供暖用户的供水温 度也相应地发生变化．室外温度降低时，为了维持原 有的室内温度，供暖用户的供水温度应适当提高，此 时气候补偿控制模块会自动加大电动三通阀的开 度，使室外管网进入换热器的热水流量多一些，通过 换热器后，供暖用户的供水温度会升高；反之，气候 补偿控制模块将适当减小电动三通阀的开度，以达 到维持室内温度和节能运行的目的．
实际室外温度 ｔｗ 条件下热负荷与供暖室外计算温 度 ｔｗｎ条件下热负荷的比值称为相对供暖热负荷比； Ｇ珔为实际室外温度 ｔｗ 条件下供暖热用户的系统流 量与供暖室外计算温度 ｔｗｎ条件下供暖热用户的系 统流量的比值称为相对流量比．式（１）中，供暖室外
计算温度 ｔｗｎ条件下的参数 ｔｎ、ｔ′ｇ、ｔ′ｈ，以及设计工况 参数 ｂ，均为已知参数；式中未知量有 ４个 ｔｇ、ｔｈ、珚Ｑ、 Ｇ珔，但只能列 ３个联立方程，因此必须再有一个补充
条件，才能将所有参数解出．
供暖热用户 供 热 系 统 （二 次 侧 ）进 行 供 热 调 节
的主要方法是质调节，室外供热网络（一次侧）进行 供热调节的主要方法是量调节［９－１０］．在进行质调节
时，我们可设定热用户供热系统的循环流量不变，即
Ｇ珔＝１，代入式（１），可求出室外温度 ｔｗ 条件下，供暖 用户系统供、回水温度的计算公式：
２ 温度补偿算法分析
很多供热系统的温度补偿装置只考虑此时的室 外温度，而对未来几小时气温的变化不作考虑，致使 补偿装置的调节具有一定的滞后性．对此，我们在设 计温度补偿装置时不仅考虑此时室外温度值，同时 参考来自气象台的未来几小时的气温变化，从而使 温度补偿装置的调节及时而有效．
收稿日期：２０１８０５１３ 作者简介：李超（１９８３ ），女，山东菏泽人，硕士，副教授，主要研究方向：工业测控，ＰＬＣ应用．
换热站室外温度补偿算法与实现
李 超１，刘忠庆２
（１．烟台大学文经学院信息工程系，山东 烟台 ２６４００５；２．烟台肇毅电子科技有限公司技术部，山东 烟台 ２６４６７０）
摘要：在介绍温度补偿原理和补偿算法的基础上，结合烟台气候条件，提出改进的补偿算 法．改进的补偿算法考虑了未来 ２ｈ的温度变化情况，实践证明改进后的温度补偿算法能 使换热系统温控更稳定、调节更高效． 关键词：换热站；温度补偿；供热 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标志码：Ａ