1 熱源集中監控系統

 

熱源集中監控系統的應用主要是對熱源和熱網進行相應的控制管理，通過對熱源及熱網數據實現實時、動態的監測，以相關數據為基礎對熱源實現統一調度和集中化管理，提升了供熱系統工作目標的準確性，系統運行效率更高，實現整個供熱系統的最優化。

 

熱源集中監測系統主要是由管理層、網絡傳輸層和現場層三個部分組合而成。是以供熱企業調度為主要內容，將熱源廠中的各個數據參數進行實時監測，使供熱系統“長了眼睛”。從而對整個供熱企業和熱源廠之間的熱源系統集中管理、統一調度。具有高可用、高并發、靈活擴展等特性，可降低工作強度，提升自動化水平。方便快捷的分析查詢功能，對熱源運行情況分析提供了準確數據。

 

2 多能互補調控系統

 

多能互補調控系統,是能源在利用過程中,借助多種能源的轉換實現高效利用。在能源系統（源—網—荷—儲）縱向優化的基礎上,通過能源耦合關系對多種供能系統進行橫向上的協調優化,實現能源的梯級利用和協同調度。

能源是社會和經濟發展的動力和基礎。由于傳統化石能源日益枯竭,提高能源利用效率、開發新能源、加強可再生能源的綜合利用成為解決社會經濟發展過程中的能源需求增長與能源緊缺之間矛盾的必然選擇。

 

傳統的城市集中熱力網供暖、分戶供暖等供暖方式,不僅能源消耗大,而且帶來了嚴重的污染問題。目前,節能問題和環保問題,是國民經濟健康、和諧和可持續發展需要亟待解決的問題。多能互補供暖系統可以減少對常規能源的需求,可再生能源的利用使得煙塵等排放也相應地減少,實現了綠色環保要求。

 

所謂的多能就是多種能源,在該系統中可以選擇不同的運行模式,各能源設備都能獨立供暖,若是系統的能量不足又可以進行輔助供暖。多能互補供暖系統組成有供熱單元、蓄熱單元、用熱單元、控制單元和傳熱單元。供熱單元即熱源及輔助熱源等，蓄熱單元即儲熱和蓄熱裝置，用熱單元即供暖末端系統，控制單元即熱量(溫度)及時間控制系統等，傳熱單元即管道及附屬系統。多能互補供暖系統的控制單元,對于室溫的調節比較方便,室溫是穩定可靠的。可以采用各類能源作為輔助熱源,不同的能源進行互補,可以最大限度地發揮自身的優勢,而且可以減少能源的消耗量。利用了可再生能源,大幅度地減少了污染物的排放,有清潔的優點，系統中會有能量的流動轉移,能源是系統的輸入能量,用戶的耗能供暖是系統的輸出能量,系統的輸入和輸出能量達到一個動態平衡,保證該供暖系統的穩定性。

 

3 一網平衡管理系統

 

一網平衡管理系統旨在實現智能化控制管理，用物理學中的理論來解釋其主要目的就是在循環過程中保持熱量的收支平衡。即各換熱站和各個熱源提供的熱量在1個周期內保持總體平衡。或采用無人值守模式,即換熱站和熱源之間的熱量在無人操作的情況下盡可能地保持相對平衡,從而使供熱系統保持正常運行。供熱信息網了解到分布式輸配，通過熱媒在一次網中推至換熱站，改為換熱站在一次熱網中抽熱媒；

 

一網平衡管理系統的控制網絡主要包括通訊網和調度中心,將相關信息通過以太網提供給用戶,用來管理資源、顯示數據及發布內容等。而通訊網的主要任務是負責傳輸數據。在城市供熱過程中,將電廠、換熱站及鍋爐房等熱源的有關資料通過通訊網傳輸到調度中心,在調度中心對數據進行分析,最后將數據信息等資料發布給用戶。

 

4 無人值守換熱站

 

4.1 系統介紹

無人值守換熱站在智慧供熱系統中主要體現了對換熱站的節能控制，可通過本地手動、現場自動、遠程自動三種方式實現控制目標系統。

 

1) 本地手動控制

通過現場控制柜手動控制二次網循環泵的運行頻率和補水泵的啟動、停止，現場手動控制一次網電動調節閥的開度，人工調節適應末端用戶用熱需求。

 

2) 現場自動控制

利用PID算法，通過一次網電動調節閥控制二次網供水溫度；根據二次網最不利點供回水壓差作為反饋信號，循環泵采用變頻控制，實現二次網的變流量自動控制

 

3) 遠程自動控制

l 質量聯調：通過室外溫度變化等相關因素設定的負荷預測曲線，對系統進行氣候補償調節，滿足熱負荷變化需求，實現節能舒適運行。將一次側管網供水壓力、溫度，與室外環境溫度、一次側供回水目標溫度、壓力及末端用戶溫度建立數學模型，通過恒溫模型、動態溫度模型等，自動控制一次側電動調節閥開度，從而控制一次網流量以調節二次側供水溫度。

l 變頻調節：將二次側管網供回水壓力、溫度，與室外環境溫度、一次側供回水目標溫度、壓力建立數學模型，通過定壓模型、壓差模型等，自動控制二次側循環泵頻率和工變頻切換，調節二次側供水壓力或供回水壓差。

 

1.4.2 模塊組成

氣候補償器系統模塊、循環泵變頻控制系統模塊、自動定壓補水系統模塊、水箱液位檢測控制系統模塊、排水溝水位檢測控制系統模塊、聯鎖功能系統模塊、計量檢測系統模塊、視頻監控系統模塊、遠程管理模塊、其他擴展模塊。

 

 

5 分布式循環系統

 

傳統的供熱系統循環設計方法是在熱源處設計單泵或多泵并聯運行系統，用于克服熱源、熱網和熱用戶系統阻力而提供輸送熱媒所需要的動力。但在供熱系統的近端(靠近熱源處)熱用戶，形成了過多的資用壓頭，極易形成冷熱不均現象。

 

分布式循環系統一大技術特點就是“以泵代閥”調節流量。減少了熱媒輸送過程中的無效電耗，熱源循環泵只需要承擔熱源內部的水循環，熱用戶側分布式設置循環泵既承擔熱網循環泵的熱媒輸送功能，又承擔在熱用戶建立必要的資用壓頭的功能。熱媒在管道中“推著走”的方式，水量、熱量是由熱源推向供熱系統末端，必然造成近端循環流量過大、熱量過多的問題。分布式循環系統將其轉變為“抽著走”， 將熱源的水量、熱量抽取過來。這種抽取是在水泵自動調速的過程中采用“自助餐”式的調節方法進行，因此，水力失調、冷熱不均的問題將迎刃而解。實現零節流、零過流量、零過熱量的“三零目標”，是提高供熱系統能效的根本所在。

 

6 工藝及控制系統優化

 

智慧供熱的目標是智能供熱+工藝革新。所謂智能供熱，就是利用機器代替人進行智能行為供熱，即利用計算機、信息技術，將采集的信息進行歸納、分析、推理，而自動完成供熱的有關決策。云計算、大數據技術的廣泛應用，正在帶動各種管理信息系統向智能信息系統發展。智慧供熱的發展，促進了供熱工藝的變革。反過來，供熱工藝的革新，也必將大大推動智能供熱的深化。供熱工藝是“錦”，智慧供熱是“花”，只有供熱工藝和智慧供熱的同步發展。才能“錦上添花”。

 

7 公建樓棟控制系統

 

公共建筑因其特有的用熱規律采用分時分溫供熱間歇供暖調節方案，使公共建筑系統具備自主調控能力，實現用熱與供熱的協調。根據熱用戶的用熱情況，動態調整流量分配，以閥門開度作為輸出，以室內溫度作為控制目標，以目標溫度與室內溫度差值作為反饋。只給公共建筑（如辦公樓）中當時需要采暖時間供暖，其他時間暫時降低供暖參數。在節約熱量的同時，可進一步滿足熱用戶對熱舒適性的要求。

 

公建樓棟控制系統分為兩個部分：數據采集部分是在供、回水管線上安裝PT100熱電阻溫度變送器采集供、回水溫度，在公共建筑內安裝室內溫度采集器，同時將供、回水溫度信號、電動閥開度信號及室內溫度信號接入現場控制器。自動控制部分是在公共建筑內安裝分時分溫現場控制器，將采集來的模擬量信號轉變成數字量信號，內設的嵌入式軟件將采集來的數據與設定值對比分析，輸出 4～20 mA 電流信號控制電動閥開度，執行控制策略，控制室內溫度。

 

采用多點室溫采集技術，在每棟公共建筑內安裝多個室溫遠傳采集器，分別測量不同位置的溫度值，將溫度數據傳送分時分溫控制器。并建立自學習數據庫，數據庫包含室外溫度、室內溫度、閥門開度、供水溫度等實時數據。供熱信息網了解到為分析建筑圍護結構的熱惰性提供數據支持，分析該建筑溫度變化數據，擬合出隨時間變化的室溫變化曲線，將溫度信號做有效的平均計算，計算結果作為控制器調控依據，控制閥門開度，進而調控室內溫度。且可根據供熱負荷的變化實時調節熱源、熱力站熱量輸出。在保證供暖質量的前提下，實現了整個供暖系統的整體優化節能。

 

8 混水節能控制系統

 

在供暖系統中，按熱源與熱用戶的連接方式可以分為：直接連接的供暖系統（直連供暖系統），間接連接的供暖系統（間接供暖系統），直接連接的混水供暖系統（混水供暖系統）。直連供暖系統優點是投資小、運行簡單；缺點是供回水溫差小流量大、熱損失大、供暖面積不宜過大。間接供暖系統優點是系統穩定、易于水力平衡調節、一次網投資小等。缺點是換熱站投資大、熱損失大、維修成本高。混水供暖系統在實際供暖中不斷得到應用，優點表現在投資小、易于水力平衡調節、運行簡單，而且供暖更靈活，更能適應于供暖面積的變化。

 

混水節能系統的一次網回水與二次網回水連接在一起，采用混水系統時需調節連接管線上的閥門使二次網回水壓力與一次網回水壓力相等，使二次網部分回水返回到一次網中。利用一次網回水給二次網定壓補水，即利用一次網較高壓力的回水向二次網補水，達到給二次網系統定壓的目的。

 

混水供暖系統使用的一次網流量少，可減少一次網的電耗和管網散熱損失。一次網回水溫度越高，改造成混水供暖系統后，可節約的一次網流量越多。間接供暖系統改造成混水供暖系統后，減少了原二次網中換熱器的阻力損失，從而減少了循環泵運行的電耗，可節省大量運行費用。

 

9 二網平衡管理系統

 

二網平衡管理系統利用物聯網、云服務、大數據等先進技術，改變供給側節能的思路，從末端控制著手，根據每棟建筑的建筑年代、建筑特性、節能保溫效率、每戶家庭的面積、朝向、用熱習慣的不同，對每戶家庭熱供給進行調節控制，實現按需供熱，不浪費每一份熱。

 

系統一個智慧平衡閥（V形調節閥+電動執行器）、無線室溫采集器、數據采集器、采集集中器組成。在每一戶家庭的入戶管道上加裝基于LORA或NB-I0T的智慧平衡閥，每個智慧平衡閥都通過運營商網絡或局域網連接云端，向云端調度控制服務上傳數據，并響應指令，進行用熱調節。供熱信息網了解到有效實現根據該家庭的面積、朝向、天氣影響、甚至用戶行為習慣等參數，根據用戶實際用熱需求實時調節家庭用戶的熱供給，讓用戶在滿足室內舒適恒溫的基礎上充分節能。

 

智慧平衡閥具備調節流量亦平衡溫度的功能，根據采集熱用戶的進、回水溫度、溫差、閥門開度比例等參數，結合熱用戶所在換熱站的運行數據，例如二次網供溫、循環泵運行頻率，二次網供壓等數據，在云端進行運算，了解熱用戶的實時用熱情況，遠程調節閥門的開度，使不同樓層的用戶采暖室溫得以平衡，從而達到均衡采暖，提升熱用戶的體驗和感受，減少能耗的目的。并且相當程度上提升供熱公司針對熱用戶的服務功能，在實現更精細的用戶管理基礎上，大限度地減少人力成本。

二網平衡管理的系統應用對于提高采暖用戶的舒適度、節能減排、 提高供暖單位的經濟及社會效益具有重大意義。

 

10 供熱計量收費系統

 

供熱系統按戶計量是供熱發展的最終方向，是解決供熱收費困難和實現建筑節能的唯一出路。因為按照分戶計量收費體制于人們的個體利益緊密相關，而利益是驅動人們行為的原動力。室內按熱用量收費后，“熱”成為市場經濟中的一種普通商品。

 

溫度面積法熱計量收費系統依據行業標準《溫度法熱計量分攤裝置》JG/T362-2012進行設計，根據每戶的室內溫度和建筑面積，分攤建筑的總供熱量。在每戶主要房間相對統一位置的內墻上安裝2至3個室內無線溫度采集器，測量室內溫度并將溫度傳輸給熱分配器，熱分配器按照各戶的室內溫度結合供暖面積分攤整棟建筑的熱量。即“等面積、等熱量、等費用”原則，會調動熱用戶節能積極性，使熱用戶根據自己的需求來關閉、開啟、調節分戶供熱調節閥，來滿足熱用戶對室溫的需求，這將有利于減少無用熱量的消耗，同時，供熱企業也相應地根據用戶對用熱變化情況對供熱系統的供熱量進行調節，使用熱供應量與用戶用熱的需求相一致的狀態，已達到節能環保的目的。

溫度面積法熱計量系統分為不控閥系統、控閥系統、全無線系統，可根據不同客戶的需求進行定制設計。

 

11 分戶計量集控系統

 

分戶計量集控系統旨在分戶計量與總量集控協調運行，對每戶用熱量進行計量或分攤計量，分戶計量是為了實現熱量的商品化，鼓勵用戶的自主調節和行為節能，而用戶調節必然導致系統工況發生變化，這就要求系統做出反應。熱源的總量集中控制包括兩部分，一是根據室外溫度調節熱源的供水溫度，二是根據末端的用戶調節控制系統的運行，通過對其供熱量進行集中控制，實現熱用戶“按需取熱”，熱源“按需供熱”。

 

集控中心將每個熱用戶的信息進行可視化的收集分析，根據這些數據提供的分析結果，將必要的調控指令傳送至換熱站，或上送至熱源處。預先進行熱媒質調節或者量調節，以保證熱源或換熱站出力可滿足熱用戶側需求。理論上，當用戶流量調節適中，得熱量等于需熱量，此時，系統的總供熱量即所有用戶得熱量之和，供需達到平衡。二者協調運行，提高供熱質量和效果，節約能源。

 

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