一种集中供热系统动态水力平衡调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集中供热系统控制领域，具体涉及一种集中供热系统动态水力平衡调 节方法。
【背景技术】
[0002] 随着节能要求、室温达标要求和供暖精细化管理要求的进一步提高，对热网水力 平衡调节科学性、合理性的需求愈来愈强烈，用户室内温度达到18±2°C是供暖工作的国家 标准，而由于受供热原理和现行管网布置方式的限制，供热系统中各用户的实际流量与设 计要求流量之间的不一致性依然存在，水力失调造成的近端过热，远端过冷现象不能得以 有效改善，不但降低了供热系统的效率而且恶化了供热质量，同时，能耗和运行费用也大幅 度增加。
[0003] 目前，大多采用户表法热计量系统与水力平衡系统组合的方式配置集中供热系 统;其中，户表法热计量系统包括:热量表、集中器、抄表系统;水力平衡系统包括:各种平衡 阀、调试软件。然而，虽然该方案采用平衡阀实现了系统水力平衡，但却增大了系统的阻力； 此外，该方案中的户表法热计量系统、水力平衡系统是单独设计，设计成本较高;且应用两 套系统，安装各种流量平衡阀或压差平衡阀，系统初投资非常大。有鉴于此，亟待另辟蹊径 针对集中供热系统水力平衡技术进行优化设计，在规避水力失调现象的基础上，能够有效 控制水力平衡产生的系统工作阻力。
【发明内容】
[0004] 本发明提出一种集中供热系统动态水力平衡调节方法和装置，以解决当前集中供 热系统运行过程中的水力失调造成的室内温度冷热不均以及由此造成的能源浪费问题。
[0005] 为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种集中供热系统动态水力平 衡调节方法。该方法包括:获取集中供热系统各末端用户运行数据，获取所述各末端用户的 室内环境数据，获取室外环境数据，获取集中供热管网系统总管供水温度数据;设定所述集 中供热系统各末端用户的目标室内环境状态;根据各末端用户的目标室内环境状态及总管 供水温度数据计算所述集中供热系统的控制参数曲线，其中，控制参数曲线包括各末端用 户电动二通阀控制参数曲线及集中供热总管供回水压差控制参数曲线或至少其中一种；以 及根据控制参数曲线控制所述集中供热系统运行。
[0006] 进一步地，获取集中供热系统各末端用户运行数据，获取所述各末端用户的室内 环境数据，获取室外环境数据，获取集中供热管网系统总管供水温度数据，包括:所述集中 供热系统各末端用户运行数据包括但不限于各末端用户的电动二通阀状态数据;所述各末 端用户的室内环境数据包括但不限于室内温度数据、室内湿度数据、室内风速数据其中的 一种或几种；所述室外环境数据包括但不限于室外温度数据、室外湿度数据、室外风速数 据、室外光照强度其中的一种或几种。
[0007] 进一步地，设定所述集中供热系统各末端用户的目标室内环境状态，包括:所述目 标室内环境状态为期望通过集中供热系统运行达到的室内环境数据，可以包括室内温度、 室内湿度、室内舒适度中的一种或几种。所述目标室内环境状态可以根据ASHRAE定义的热 舒适度区间设定，也可以由用户直接设定。由于ASHRAE定义的热舒适度区间考虑的是大多 数用户的平均值，而每个用户习惯不同，实际舒适度范围可能稍有差异。因此，预设目标室 内环境可以根据用户需求进行调节。
[0008] 进一步地，根据各末端用户的目标室内环境状态及总管供水温度数据计算所述集 中供热系统的控制参数曲线，包括:计算所述集中供热系统各末端用户的目标水流量;根据 所述各末端用户目标水流量计算所述集中供热系统的控制参数曲线。
[0009] 进一步地，所述计算所述集中供热系统各末端用户的目标水流量，其中，所述各末 端用户的目标水流量为各末端用户达到或保持在目标室内环境所需的各末端用户水流量。 所述各末端用户目标水流量通过末端用户换热模型及房间供热负荷模型计算得到。
[0010] 进一步地，根据所述各末端用户目标水流量计算所述集中供热系统的控制参数曲 线，包括： 建立所述末端用户水流量与所述各末端用户电动二通阀状态、集中供热总管供回水压 差之间的关系模型，用函数可以表示为：
式中，
％所述集中供热系统连接的所有末端用户电动二通阀控制参
数
I示所述集中供热系统总管供回水压差： 为模型计算得到的每个末 端用户水流量； 根据所述各末端用户目标水流量、所述末端用户水流量与所述各末端用户电动二通阀 状态、集中供热供回水压差之间的关系模型建立末端用户电动二通阀控制模型，用公式表 示为： 控制向量为：
目标函数为：
约束函数为
i=l，2，...，N 式中，If为t时刻各末端用户的水流量，￥|_为各末端用户的目标水流量，为计算起 始时刻，禮为控制时间段，1为_到％+漏之间的任意时刻。
[0011] 为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种集中供热系统动态水力 平衡调节装置。该装置包括:获取单元，用于获取集中供热系统各末端用户运行数据，获取 所述各末端用户的室内环境数据，获取室外环境数据，获取集中供热管网系统总管供水温 度数据;设定单元，用于设定所述集中供热系统各末端用户的目标室内环境状态;第一计算 单元，用于根据各末端用户的目标室内环境状态及总管供水温度数据计算所述集中供热系 统的控制参数曲线，其中，控制参数曲线包括各末端用户电动二通阀控制参数曲线及集中 供热总管供回水压差控制参数曲线或至少其中一种；以及控制单元，用于根据控制参数曲 线控制所述集中供热系统运行。
[0012] 进一步地，获取单元获取的所述集中供热系统各末端用户运行数据包括但不限于 各末端用户的电动二通阀状态数据;所述各末端用户的室内环境数据包括但不限于室内温 度数据、室内湿度数据、室内风速数据其中的一种或几种;所述室外环境数据包括但不限于 室外温度数据、室外湿度数据、室外风速数据、室外光照强度其中的一种或几种。
[0013] 进一步地，设定单元设定的所述集中供热系统各末端用户的目标室内环境状态， 包括:所述目标室内环境状态为期望通过集中供热系统运行达到的室内环境数据，可以包 括室内温度、室内湿度、室内舒适度中的一种或几种。所述目标室内环境状态可以根据 ASHRAE定义的热舒适度区间设定，也可以由用户直接设定。由于ASHRAE定义的热舒适度区 间考虑的是大多数用户的平均值，而每个用户习惯不同，实际舒适度范围可能稍有差异。因 此，预设目标室内环境可以根据用户需求进行调节。
[0014] 进一步地，第一计算单元包括:第一计算模块，用于计算所述集中供热系统各末端 用户的目标水流量;其中，所述各末端用户的目标水流量与所述目标室内环境状态相对应； 以及第二计算模块，用于根据所述各末端用户目标水流量计算所述集中供热系统的控制参 数曲线，其中，所述集中供热系统的控制参数曲线用于控制电动二通阀及总管供回水压差 实现集中供热系统的动态水力平衡。
[0015] 通过本发明，获取集中供热系统各末端用户运行数据，获取所述各末端用户的室 内环境数据，获取室外环境数据，获取集中供热管网系统总管供水温度数据;设定所述集中 供热系统各末端用户的目标室内环境状态;根据各末端用户的目标室内环境状态及总管供 水温度数据计算所述集中供热系统的控制参数曲线，其中，控制参数曲线包括各末端用户 电动二通阀控制参数曲线及集中供热总管供回水压差控制参数曲线或至少其中一种；以及 根据控制参数曲线控制所述集中供热系统运行。实现集中供热系统准确的水力平衡调节， 解决了当前集中供热系统运行过程中的水力失调造成的室内温度冷热不均以及由此造成 的能源浪费问题，进而达到了更加节能的基础上满足了用户的舒适度需求。
【附图说明】
[0016] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理