建筑工程中有关集中供暖和供热的节能问题

袁帅

新疆德润热力有限公司        新疆乌鲁木齐市830000

摘要：集中供热系统作为北方地区重要的民生工程，给人们的生活和城市发展都带来重要的保障。为此，文章主要从集中供热系统智能化改造的意义入手。

关键词：建筑工程；集中供暖和供热；节能

前言

城市供暖作为当前能源消耗的重要一部分，优化供热系统以实现供热节能显得尤为重要。但是在传统的供热系统中，由于技术和设备的限制，导致很难满足节能要求，也使得集中供热系统运行效率低下，为此，想要充分摆脱这一困境，人们必须重视智能化技术在集中供热系统设计中的运用，构建全新的集中供热自动化系统，提高智能控制水平。

1集中供热系统智能化改造的重要意义

1.1实现供热负荷预测

在集中供热系统运行中，对系统负荷影响的因素比较多，例如室内室外温差、建筑结构、建筑种类、管网参数以及实际供热负荷等，并且每一种因素之间都不存在线性关系，一些甚至很难有效预测，比如天气变化无常以及管网突然故障等等。就现阶段而言，当前关于集中供热系统的负荷预报，通常都是使用传统预报方法和经验分析，包括知识平滑方法、回归式反洗方法以及时间序列分析等。而以往的预报方式要求给出由各种影响因素所构成的地热供暖负荷预测模型。但随着集中供热体系日趋复杂化，其中的非线性变动影响因素和时间变性并存，而除去有关供暖负荷的历史数据之外，在实际建模时也需要大量的历史数据支持，包括太阳辐射系数以及环境温度变化等，因此很难保证其完整性，有些时候甚至无法进行合理评价。所以，预测模型的精确程度将无法获得合理提高。若结合了以上因素，也使得以往的供热负荷预测方式无法满足现代化需求，而通过智能化系统的设计，能够有效解决这一困境，实现精准的供热负荷预测功能，也满足现代化集中供热系统的发展需求。

1.2满足集中供热系统优化调度

对于传统的供热系统来说，在调度优化中主要包括搜索算法、枚举法和启发式计算方法。集中供热系统调度优化是一项复杂的问题，如果通过传统的搜索算法，那么也会引发更加复杂的问题，使收敛速度降低，影响集中供热系统运行效率，此外，由于非线性最优化的方法是单点搜索，容易陷入局部最优解，从而很难得到全局最优解。所以，通过集中供热系统智能化系统设计，也可以有效解决这一问题，通过遗传算法的引入，利用随机化技术指导编码参数的高效搜索，与其他算法相比具有良好的应用优势，能够全面实现集中供热系统调度优化的目标。

2集中供热系统运行中存在的问题分析

（1）一级换热站一次侧蒸汽电动调节阀的控制机制老旧，以人工为主的分阶段调节方式难以有效保证调控的及时性与准确性，导致二次侧供水温度产生偏差。（2）一次侧采用手动蝶阀调节，此方式所产生的问题是二级换热站二次侧供水温度无法调控，由于温度的可控性欠佳，一级管网中各分支管的流量存在显著差异，热力分布缺乏均衡性，常伴随各换热站争抢热量的状况。（3）热水泵变频器并不具备变频功能；二级管网的耗电量指标为1.211~1.984W/m2，存在耗电量高的问题，不符合节能环保的集中供热系统运行理念。

3集中供热节能控制系统的设计与实践

3.1三级逆向调节

（1）末端空调设备节能控制技术。对末端空调设备的运行参数进行调节，优化末端空调设备的运行状态。重点调节对象包含送风量W1、热水量Ｇ3与新风量W2，均衡好各项参数的关系，提升室内供热舒适性。（2）二级换热站节能控制技术。以反馈信息为指导，从“质调节”和“量调节”两个方面着手，对二级换热站加以调节，涉及到的细分调节指标包含管网流量Ｇ2与供水温度tｇ2。（3）一级换热站节能控制技术。基本思路与前述提及的二级换热站节能控制技术类似，根据反馈信息调节一级换热站，将供水温度tｇ1与管网流量Ｇ1作为重点调节指标。根据前述分析可知，调节机制采取的是三级逆向思路，即从建筑末端的调节开始，向前两个层级推进，依次完成二级换热站、一级换热站的调节。为满足调节所需的参数要求，在换热站和建筑内配备多种类型的传感器；为提升调节的有效性，联合应用PLC控制器、执行器等装置。

3.2末端空调设备节能控制技术

新增变风量、变水量控制功能和新风量控制功能，两项功能的技术实现路径如下：（1）变风量、变水量控制功能。常规空调机组的风量或水量的调节主要以回风温度为依据，但回风温度与供热区域的真实温度存在差异，回风温度无法准确反映现场的真实温度状况，基于此参数进行调节后将存在室内供热富余或不足。为此，在供热区域均匀布设室内温度监测点，用于准确测定温度，进而根据区域特征温度优化控制空调机组，保证控制的有效性。（2）新风量控制功能。根据CO2的浓度评价建筑末端室内的空气品质，以浓度值为参考进行新风量的控制。经过系统测定后，获取供热区域回风口的CO2浓度ρ，结合所得数据进行动态调控，例如CO2浓度超过设定标准值时，开启新风阀，向室内注入足量的新风，将CO2浓度降低至许可范围内。

3.3一级/二级换热站节能控制技术

（1）供水温度精细化控制功能。以室外温度为参考，控制系统动态调节供水温度；充分关注二次侧管网供水温度，根据温度显示结果进行判断与调控，若实际供水温度超出许可范围，PLC控制器做出响应，按特定的幅度完成对换热器一次侧电动阀开度的调节操作，经过调节后，换热器接受到的热水流量发生改变，二次侧供水温度随之变化，最终将供水温度调节至许可范围内。（2）热水泵变频控制与台数控制功能。以管网流量的实际监测数据为准，由控制系统动态调控供回水干管压差，进而改变热水泵的运行台数以及每台设备的运行频率，管网总流量随之变化。若供回水压差与设定值的偏差超出许可范围，需要调节管网流量以实现对供回水压差的控制，例如PLC调节热水泵的运行台数及其频率。（3）水泵等时切换控制功能。单台水泵长期运行后负荷加重，装置稳定性降低，功能有效性受到影响。因此，需定期切换水泵，使水泵维持良好运行状态。水泵的切换基于水泵等时切换控制模块实现，其优势在于均匀分担各水泵的系统流量调节工作负荷，确保每台水泵均可正常运行。

3.4集中供热节能控制远程监控

节能控制目标的实现建立在传感器实时采集信息与反馈的前提下，监控是获取信息的关键途径，用B/S架构设计监控软件，由其远程监控供热系统的运行状态，获取具有参考价值的信息。（1）供热系统监测。实时监测供热系统，通过表格、曲线图等方式直观呈现监测信息，以便判断供热系统的运行状态；实现对系统运行参数的高效设定和运行管理设置。（2）能耗监测分析。监测对象包含用电量、热量和蒸汽量，汇总监测信息并以曲线图或柱状图的方式呈现；提供数据对比分析功能，例如对同一换热站在各时段的能耗、同一时段不同换热站的能耗做对比分析。分析指标丰富，涉及到二级管网耗电量、单位面积供热量等各项与能耗有关的信息。（3）设备管理模块。设定维护周期，根据设备的运行时间适时安排保养；汇总保养过程中的各项信息，生成维护日志；提供日志信息查询功能，可查看特定时间、特定设备的运行维护资料。（4）故障报警模块。若系统某处存在故障，及时产生故障报警提示，基于报警信息对存在故障的设备做屏蔽处理，避免对系统其他部分的运行造成不良影响。

结束语

针对建筑供热系统能耗高的问题，建筑企业需要探讨供热系统的节能降耗策略，注重智能化建设，通过自动化控制技术及各类高精度硬件设施的联合应用，保障建筑供热系统的服务品质，降低能源消耗。节能降耗任重道远，建筑企业需要持续探索，深化理论，优化方法，不断提高建筑供热系统的节能降耗水平。

参考文献：

[1]孙红艳,谢永辉.地源热泵节能环保技术在建筑施工中的优势分析[J].美丽中国，2019（5）：356.

[2]张拓,曹颖.采暖通风工程中节能环保技术的应用研究[J].中国房地产业,2019(8):39-40.