大学生创新创业创意-高温水网供热控能优化方案

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高温水网供热控能优化方案



作品内容简介

设计一种高温水网供热的优化方案，通过用户自主调节所需高温水的温度，或在外出时关闭供暖，从而实时动态调节高温供水的压力值和功耗值，进而降低高温水供热厂的供热能耗。主要通过压力调节阀、循环控制阀实现，另外通过物联网传递用户需求信息，处理计算之后由供热厂调整供热设备和加压设备的实际功率，减小功耗。

1 研制背景及意义

高温水网供热因其热媒温度高而热效率高，管径和散热器选择的数量均比热水采暖系统（低于100℃热水）少，可节省初投资费用，因而在为工厂和居民供热实践中受到欢迎。然而由于高温热水供热的单一性，不能灵活调节热力功率，故能耗较高，且存在优化空间。本设计方案从用户端采集数据，降低供热能耗，具有精准高效的特点。



图1 2013-2016年能耗对比图

2 设计方案 2.1 整体设计

高温供热管网的供热能力与管道设计有关，实际供热功率与供热面积和供水压力有关。而在实际使用时，由于新增用户导致中末端水压不足，因此需要提高供水压力。而这又将导致水力平衡调整难度加大，失调情况加剧，供热能耗增大，中后端热用户的满意度降低。

如何精准把握用户需求，从用户端上控制热力值是问题的根本所在。为此需要设计一种能够在用户端调节供热功率的的装置。

由于水压与供热和热水流速密切相关，故可从调节水压入手。另外对于部分低热需求用户，可采取额外热循环的方式降低供热功率。 2.2 压力调节

在每个用户家中安装水压调节阀，从而实现自主调节热水的流速，进而调节


热水的温度。



图2 压力调节阀

当用户需要提低热水温度，只需调节压力阀，使得水压减小。过不了多久，由于管道和散热片吸收水的热量，而水流流速变慢，高温热水的补充相对较慢，从而管道和散热片的温度降低，用户家中的供热功率也随之减小。又根据能量原理，供热厂可调低供热功率，减少能源消耗。 2.3 循环控制

通过调节水压可以适当减小供热功率，但水压不能过小，否则将难以保证水的流量在设计范围之内，造成危险。因此当用户需要更低的水温时，通过循环控制阀来实现。

高温供热水网是一个大的循环网络，通过在用户家中增设循环网络，增加循环次数，使得单位数量的热水重复使用，这样既降低了平均供热温度，又减小了平均供热功率。



图3 循环管网

具体实现方式是采用循环控制阀，必要时关闭阀门，使得热水只能在用户家中进行循环。 2.4 功率调节

因为热水网是一个大的循环系统，根据流速与压强的关系，由每个居民调节家中供热热水的压力值，可使得整个高温水网的主干管道中的水流流速发生变化。流速越快，说明用户的水热需求越大，因此通过使用流速传感器监测主干管道的热水流速确定总的热功率需求。这样可以精准调节供热功率，避免浪费，节约能耗。

3 可行性分析

高温水网供热的能耗逐年增加，其重要原因是用户需求的变化，使供热厂未能精准识别，而仅根据供热面积进行输送。本方案针对这一点进行优化，使用户能够自主调节，而后供热厂根据需求进行供热，能够有效避免能源浪费。此方案

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