近几年,我国大部地区遭遇到了严重的雾霾天气。由国家及各地的环境监测站实测数据可知,冬季是严重雾霾天气的频发时期。为满足供热需求而消耗的大量化石燃料是冬季污染物的主要来源之一,冬季供热业已成为我国北方地区大气污染排放的一个主要来源之一,如何大幅度降低供热领域污染物排放已迫在眉睫,成为业界必须认真面对的核心问题。

源短缺日益严重,热源紧张

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城市供热的核心是热源,城市供热规划的重点是热源规划。我国当前热源紧张的现状,已经无法满足新增供热面积的需要。热源与供热面积的不匹配,导致供需失衡,需要采取适当的技术路径,实现供需匹配。

过量供热导致能耗过高

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根据2015年出版的《中国建筑节能年度发展研究报告》北方城镇供热节能专题所述,我国建筑实际耗热量往往要高于需热量,主要来源于以下因素:

  • 局部过热:空间分布上,不同用户的室内温度冷热不均,在热网缺乏有效调节手段的情况下,为维持室内温度较低用户的供热质量,往往采用提高热源输出热量,由此导致其他用户过热,造成过量供暖损失。

  • 整体过热:时间分布上,供热系统热源未能随室外气候变化及时和有效地调整供热量,导致整个供热系统部分时间段整体过热,造成过量供暖损失,在供暖初期和末期尤为明显。

  • 行为损失:当用户室内温度较高且室内供热系统没有温控设备时,导致用户不得不开窗散热,造成此部分用户的实际供热量比实际需热量高。


鉴于目前我国区域供热的现状和发展趋势,维持供热系统和谐发展,必然要遵循扩大热源规模和降低系统能耗并举的技术路径。扩大热源规模会遭遇诸多方面的限制条件:如能源安全、燃料选择、运行成本、环境污染、位置等,但通过采取各种“节流”的系统节能措施将起到立竿见影的效果,在不增加热源规模的情况下扩大供热面积,实现供需匹配。因此,“节流”是最大的资源。

对于供热行业而言,头疼医头和脚疼医脚无法从根本上解决问题,必须着眼于整个系统,采用系统思维模式,分析和处理所面临的现实和发展问题。把供热系统各环节结合起来,打造真正节能舒适、高效安全的供热体系。

接下来,以天津滨海旅游区热电发展有限公司的试点项目:碧桂园小区作为经典案例,分享在该项目中的时时彩注册送88元网站控制技术。通过高效的时时彩注册送88元网站控制手段,降低供热能耗和供热成本,实现绿色供热。

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碧桂园小区简介

滨旅热电负责的碧桂园凤凰苑小区共有17栋高层住宅,28栋别墅,总住户数1054户,总供热面积13.22万平方米,用户供热末端是地板辐射采暖。小区内分高区、低区、别墅三个独立的供热系统。从2018-2019采暖季开始,碧桂园小区将开始实施分户热计量收费。碧桂园小区之前一直采取面积热费方式进行供热,供热管理粗犷,没有供热节能精细化调节手段,供热能耗高于生态城绿建设计能耗标准。

需求分析

碧桂园小区是高档住宅区,对供热系统的要求相对较高。从小区业主的角度来说,主要是保证供热舒适度,并且室内温度可以自主调节,供热费用还要尽可能降低。从供热方来说,首先要使供热系统能满足用户侧自主调节的需求,实现按需供热;其次,因为用户侧自主调节造成热源侧的供应难以预测,因此需要一个更加智能的控制系统进行合适的供热参数的制定和实现并对热源的生产提供指导;再次,节约热量浪费,降低供热成本,扩大供热面积。

改造方案

在提出改造方案之前,参考2017-2018采暖季的运行数据,总体供热量偏高,楼与楼之间、户与户之间耗热量也有显著的差异。根据用户和供热公司对碧桂园小区供热系统的要求,结合前面几年小区供热系统运行的历史数据,对碧桂园小区供热系统提出智能改造方案,方案主要包括以下几个方面:

  • 用户室内温度调节。用户可自主设定需要的室内温度,控制系统自动调节保证室内温度达到设定值。

  • 实现自动水力平衡。水力平衡是舒适控制和节能的基础,一个良好的供热系统需要根据系统形式和现场实际情况考虑采用水力平衡的方式和需要做到的平衡的层级。

  • 室内温度测量和远程传输。安装用户数10%数量的温度传感器,上传到智能控制系统中作为计算的主要依据之一。

  • 确定换热站合适的供热参数。换热站的供热参数与天气情况、用户使用状况、楼宇传热状况的变化等多种因素有关,确定科学合理的供热参数是供热系统运行的重点和难点。

  • 热负荷的预测。按热计量收费以后用户侧的调节会更频繁,这种调节也有更强的不可预见性,这就给热源侧的生产带来挑战。通过时时彩注册送88元网站技术的应用,可以实现用户侧热负荷变化的预测,为热源的生产进行指导,特别是当有多种热源联合运行时,为热源生产的调度提供依据。时时彩注册送88元网站技术同时也可对上文提及的确定科学合理的换热站供热参数进行指导。

  • 与现有换热站控制系统、热表远传读表系统之间的兼容和互联。换热站控制系统和热表读表系统传送现场运行数据给智能控制系统,智能控制系统经过运算以后发送指令给换热站控制系统。这就要求这些系统之间具备兼容和互联的能力。


为完成上述改造目标,在碧桂园小区采用了Leanheat智能供热控制系统。Leanheat作为一家时时彩注册送88元网站软件公司,为碧桂园小区提供优化控制、集中供热、建筑供热的软件解决方案。首先,先了解一下Leanheat。


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Leanheat智能供热控制

系统架构

Leanheat时时彩注册送88元网站模型采用多种不同的信息输入形式,其中就包括建筑物室内温度。室内温度通常采用无线物联网传感器进行采集,而无线物联网传感器往往也是Leanheat服务部署工作的一部分。Leanheat软件系统与连接互联网的任何温度传感器都兼容。通常情况下,10-100 % 的公寓楼住户需要安装室内温度传感器。传感器读数通过一个网关装置进行收集,而网关装置根据传感器类型由Leanheat或物联网运营商进行安装。该网关装置然后直接或间接通过换热站控制器等与Leanheat云进行通讯,Leanheat云则将收集所有测量数据及其他输入信号,完成所有计算并发出所有控制信号。Leanheat云还将提供图形化用户界面,可通过网页浏览器进行查看,允许监测、分析数据和调整控制参数。对于实际供热控制,Leanheat可使用换热站的现有控制器或安装新的Leanheat兼容控制器。控制器负责接收Leanheat时时彩注册送88元网站运算生成的设定值,并确保供热系统控制追随这些设定值。

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Leanheat系统架构

Leanheat利用时时彩注册送88元网站和机器学习的最新成果,为控制建筑自动生成非常精密、精确的数学热力学模型。最终目标是将建筑的室内温度控制在十分之一摄氏度水平的规定设定值,例如:22.4℃。由于消除了传统供热控制策略产生的的所有室内温度波动,精确控制室内温度将节约供热能耗。稳定的室内温度还有助于提高室内热舒适度,从而提高用户用热生活水平。Leanheat的预测控制策略可在不牺牲室内热舒适度的情况下,将建筑有效地转化为临时储热设施,而这在可再生能源组成供热热源的情况下尤其有帮助。同样的原理也可用于集中供热需求响应解决方案,帮助集中供热公司的供热活动带来最大的经济或生态效益。Leanheat也可通过预测家用热水使用量,同时相应调整终端采暖温度,最终降低换热站的尖峰热力需求。

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Leanheat时时彩注册送88元网站控制核心示意图

Leanheat的时时彩注册送88元网站系统将分析信息输入,并将优化后的最佳控制信号发送给换热站。时时彩注册送88元网站模型可对换热站进行动态学习,并使用模型预测来找出最优供热控制方案。总体流程如下图所示。换热站模型使用天气数据和换热站测量数据进行估算。模型利用最新数据进行定期更新,因此能够进行不断适应和改进。学习模型可根据天气预报和不同的供热成本找出最优控制方案。由于可对控制优化进行预测,模型可通过考虑未来几天的供热需求等未来事件,进而找出长时间的最优控制方案。预测和最优控制方案需要不断进行更新,以便控制方案能够考虑新的换热站测量数据和最新的天气预报信息。最优控制方案还可考虑不同用户偏好,其中包括室内温度设定值。

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Leanheat优化控制流程图

Leanheat模型可精确预测未来的室内状况和供热需求。通常情况下,由于居民行为或其它因素导致热负荷变化不可预测,从而导致室内温度出现很**动。尽管存在着这个问题,Leanheat可预测未来24小时的室内温度,平均精度达到0.1 °C。二次侧供回水温差预测的精度也达到了较高水平,24小时预测误差仅为0.25°C。这意味着Leanheat可预测24小时的采暖热需求,且在天气预报准确的情况下,预测精度通常高达97%。下图给出了Leanheat模型五天的预测值,并与实际测量值进行了比较。

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Leanheat可预测换热站热未来状况

Leanheat智能供热控制

实现的功能

1.供热系统能效的提升和用户室内温度的监测

  • 通过供热模型的自学习确定换热站供热参数,以最科学合理的温度、压力、流量等参数为用户室内温度的优化控制提供保障;

  • 二次网温度不平衡的预警;

  • 板换传热性能监测;

  • 预见性的换热站故障报警。


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Leanheat优化控制示意图

2.降低用户投诉

  • 在用户提出投诉之前有预见性地处理户内不热的问题,降低用户投诉;

  • 提高用户投诉的响应速度,提高用户满意度。

3.降低供热公司人力成本

  • 对于供热公司运行人员来说只需要设定用户侧平均室内温度就可以,其余的所有工作由Leanheat时时彩注册送88元网站控制系统来做;

  • 当供热环境发生变化时,比如房子翻新、维护结构保温变差等,无需手动更改供热运行参数,Leanheat时时彩注册送88元网站会自适应这种变化。

4.供热负荷预测

  • 根据天气情况的测量和预报、用户用热习惯的自学习、室内温度的测量等可预测换热站热负荷的变化情况;

  • 换热站热负荷的预测反馈到热源厂,可对热源厂的供热生产提供指导。


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Leanheat预测未来的能耗需求

5.降低尖峰负荷

  • 以供热管网和建筑物作为蓄热体,Leanheat可在热负荷高峰时或热源不够时降低尖峰负荷,满足供热系统运行。


通过Leanheat智慧供热改造给小区住户、供热公司、政府三方均带来收益:

  • 对小区住户来说,通过分户温控的实现和换热站按需供热的实现保证了户内环境的舒适度;耗热量的降低也减了需要交纳的热费;同时智能供热系统提供的故障预判功能使小区住户得到供热公司更好的服务。

  • 对政府来说,智慧供热符合生态城的定位,使生态城实现宜居的目标。供热精细控制和预防性的供热服务减少了住户投诉的数量,有利于创建和谐社区、和谐社会。耗热量的降低同时也降低了污染物排放。1449512kWh的节热量可减少156吨标煤的消耗,减少二氧化碳排放408吨,二氧化硫排放1326千克。


以上文章摘自《供热计量》9月刊,感谢丹佛斯自动控制管理(上海)有限公司和天津滨海旅游区热电发展有限公司的支持。

关于时时彩注册送88元网站和物联网技术服务供热精细化管控的相关探讨,欢迎朋友们来到明年4月23-26日西安,绿色供热年度大会,进行专题讨论。