实际运行的供热空调系统是一个十分复杂的网络,系统中任何一个调节装置的工作参数发生变化,必然引起管网之间流量的重新分配。而且在系统运行过程中,随着气候变化和用户使用情况的变化,其用户所需的热(冷)量是动态变化的,因此系统调节控制应适应这种变化。笔者设想利用现代控制理论和计算机模拟分析相集合,利用水力管网系统实际运行工况动态检测数据对系统的水力工况进行模拟分析,进而使用分析的数据对系统运行工况进行远程自动控制,这不仅可以提高调节的精度,避免人工调节的工作量,而且可以实现系统水力工况的动态控制。十分有利于系统的节能。
要实现自动控制,首先必须计算出控制值的大小即调节阀的开度。本文重点介绍利用集中供热空调系统水力工况计算机模拟分析软件确定系统调节控制值的新方法,并通过对实际投入运行供热系统,在不同气候条件,不同用户特点条件下的运行控制策略进行模拟分析,提出系统的控制方案。
1 水力工况的模拟方法
《复杂供热空调系统水力工况计算机模拟分析软件》运用节点质量流量平衡方程,回路压力平衡方程、图论理论与斯考德-恒斯雷试算迭代法建立数学模型而开发,计算机模拟时对独立回路的选择,性能特性曲线,热压值的计算、固定质量流量所在分支的处理按【文献3】提供的方法进行处理。
2 流量调节控制方法
对于一个新投入运行的供热空调系统,在各管网分支阻力已知的前提下,各用户入口实际的流量分配一定。因设计中受管径的限制和其它因素(如自然热压)的影响而存在不同程度的不平衡率,即用户的实际需流量和自然分配的流量不相同。这就必须采取流量调节的方法,使整个管网的回路压力平衡方程得到满足。本文采用的流量调节控制方法为固定流量法,即在进行网络解算时,将已知流量的用户分支作为固定流量分支,在网络解算过程中,固定流量分支不参与网络解算的迭代过程,使其流量保持不变。待网络解算结束,其他分支流量都计算出来后,再计算各固定流量分支的调节参数。
固定流量法一般与斯考德-恒斯雷配合使用。在网络解算的同时求出调节参数。
3 系统分析模型
以图1所示的住宅室内供暖系统为分析对象。假设其每个用户的供暖热负荷一致,均为Q=3488W,总热负荷41856W;室内设计温度tn=18℃,设计供水温度为95℃,回水温度为70℃,选用铸铁。立管总流量Gz=1440kg/h,每户入口的调节阀选用Danfoss公司的RTD一N型预调阀。

图1 分析模型--住宅室内供暖系统示意图
为便于电算分析,将所有管段以及的管段的始末节点进行了编号,计算各管段的阻力数,按要求建立原始数据的数据文件。进行系统模拟时,将每个用户按固定流量分支参与系统计算,其模拟结果反算出每个用户入口进入设计流量调节阀的预设压降。进而可以计算出每个调节阀的开度。
4 系统运行控制策略
在整个供暖期内,因室外气候条件的变化,如气候变暖时,用户所需的供热量减少,则用户入口的供水流量也相应减少。其控制方案可采用调节建筑物热力入口总压力和调整调节阀的开度以增大其压降值方法来实现。