计算机供暖监测系统的研制与应用

摘要：本文针对当前供暖系统的现状，研制了一种计算机供暖监测系统，并将该系统应用于实际工程，对测试结果进行了温度、供热面积热指标和节能分析。

随着城市建设的日益发展和环境保护意识的不断增强以及节能的要求，城市集中营供热系统的规模在不断扩大，供热面积不断增加，供热系统的运行调节与管理了变 得更加复杂。因此采用先进的计算机应用技术对供热系统实行实时状态监测、指导系统运行具有十分重要的意义。它不但可以及时检测系统参数、调节热网[1], 而且能够健全运行档案、实行量化管理，从而提高系统设备的运行效率，减少能耗，改善供暖质量。
一、计算机供暖监测系统
1 ．系统组成　
监测系统主要由工控机（微机监测仪）、流量传感器、测温元件和信号线等组成。如图1所示，工控机接受A/D转换器转换后的数字信号和计数器频率信号，进行 计算、转换，实现各种参数的显示和计算；测温无件测量并输出温度信号，进行计算、转换，实现各种参数的显示和计算；测温元件测量并输出温度信号；流量计输 出流量信号。


2 ．工作原理
当流体流经安装在管道里的涡轮时，即流经涡轮叶片与管道之间的间隙时，由于流体的冲击作用，将使涡轮发生旋转。在测量范围内，涡轮旋转的转数与流体的容积 流量呈近似线性关系，也就是涡轮的转速与流量成正比。涡轮的旋转通过磁电转换器变换成电脉冲，而这信号的脉冲数与涡轮的转速也成正比[2]。此脉冲信号经 前置放大器放大后，经过信号调理电路，以CTC（Counter Timer Circuit）作为流量的频率计数器，再经过密度修正后，通过STD（Standard）总线送入工控机进行计算。同时，由铂电阻温度计经过TB系列温 度变送器转换，送出温度模拟信号，经信号调理电路，进入带有光电隔离的“A/D”转换器，在此完成模拟信号到数字信号的转换，数字信号送入工控机。工控机 中装有在UCDOS平台上开发的供热系统监测软件（C语言编程），在工控机中进行瞬时热量、累计热量等参数的计算，然后通过打印机打印输出。

3 ．功能
系统主要包括总貌图、温度计、参数表、趋势图、控制台、备份、变量表、文件、报表、查询等功能块。它能实现供回水温度、室内外温度、循环水量、瞬时热量和 累计热量等参数的实时监测，根据需要打印温度、流量、热量变化趋势图，还可存贮，调用历史数据，以便查询、研究。
二、应用
该监测系统在北京建筑工程学院（热力站供暖系统）和北京育新小区（锅炉心供暖系统）进行了实际应用与测试，下面对测试结果进行分析。
1 ．室内外气温和热负荷分析 [3]
由图2、3可以看出，对于热力站供暖系统，二次网的供回水温度波动较小，但室内温度波动较大且与室外温度的变化趋势基本保持一致。这是因为一次网的供水温 度由热力公司控制，在一段时间内或某一天其值基本保持恒定，而一、二次网的流量波动很小，所以，二次网的供回水温度波动较小，系统的供热量也基本不变（瞬 时热量变化较小）。而对用户来说，当室外温度降低，热负荷增加，如供热量不变，室内温度降低；反之亦然。
锅炉房供暖系统的供回水温度波动较大，因为工作人员会根据室外气象条件的变化来调节锅炉的出水温度，决定什么时候启炉，什么时候停炉以及开几台炉，所以供 水温度基本上是随着室外温度的变化而变化的（存在时间滞后），瞬时热量变化也较大写室外温度降低，用户热负荷增加，工作人员调节锅炉燃烧状态。提高供水温 度，增加供热量。即工作人员根据室外气温的变化，调节供热量以满足用户热负荷的变化。所以锅炉房供暖系统的用户室温比热力站供暖系统波动小。


2. 供暖面积热指标分析
由表1可以看出，在整个采暖期中，北建工1#热力站供暖系统有育新小区供暖系统平均供热指标（对应-9℃下）为72.5w/m2和44.1 w/m2，而实际需要的供热指标（-9℃下）为55.3 w/m2和41.1 w/m2，为节约能源和减少污染，供暖面积热指标可控制在45w/m2左右。