1 水力工況的模擬方法
《復雜供熱空調系統水力工況計算機模擬分析軟件》運用節點質量流量平衡方程，回路壓力平衡方程、圖論理論與斯考德-恒斯雷試算迭代法建立數學模型而開發，計算機模擬時對獨立回路的選擇，性能特性曲線，熱壓值的計算、固定質量流量所在分支的處理按【文獻3】提供的方法進行處理十分有利于系統的節能
簡介： 介紹了利用集中供熱空調系統水力工況計算機模擬分析軟件確定系統水力工況調節控制值的新方法，并對實際投入運行供熱系統，在不同氣候條件，不同用戶特點條件下的運行控制策略進行了模擬分析，提出了系統的控制方案。設想利用現代控制理論和計算機模擬分析相集合，使用系統實際運行工況動態檢測數據對系統的水力工況進行模擬分析，實現系統的遠程自動控制。
關鍵字：集中供熱 管網 水力工況 動態模擬
目前，我國很多城市的集中供熱和空調系統的規模正不斷地擴大。如熱、電、冷產，區域集中供熱、供冷系統等。但隨著供熱、供冷規模的擴大，管網的水力工況將變得十分復雜，其水力失調問題將變得十分突出。從而使其供熱、供冷質量下降，出現不能滿足用戶要求的情況。對于一個設計合理的系統，一般可以通過初調節，使各用戶的流量達到設計值。但對于一個規模大管網復雜的系統，使用目前常用的方法（如阻力系數法、正常流量法、回水溫度法和經驗試湊法），由于受到各種條件的制約，存在準確度不高，需反復調試，工作量過大等問題。其效果不是很理想。因此有必要尋找一種準確有效的調節控制方法。
實際運行的供熱空調系統是一個十分復雜的網絡，系統中任何一個調節裝置的工作參數發生變化，必然引起管網之間流量的重新分配。而且在系統運行過程中，隨著氣候變化和用戶使用情況的變化，其用戶所需的熱（冷）量是動態變化的，因此系統調節控制應適應這種變化。筆者設想利用現代控制理論和計算機模擬分析相集合，利用水力管網系統實際運行工況動態檢測數據對系統的水力工況進行模擬分析，進而使用分析的數據對系統運行工況進行遠程自動控制，這不僅可以提高調節的精度，避免人工調節的工作量，而且可以實現系統水力工況的動態控制。十分有利于系統的節能。
要實現自動控制，首先必須計算出控制值的大小即調節閥的開度。本文重點介紹利用集中供熱空調系統水力工況計算機模擬分析軟件確定系統調節控制值的新方法，并通過對實際投入運行供熱系統，在不同氣候條件，不同用戶特點條件下的運行控制策略進行模擬分析，提出系統的控制方案。
1 水力工況的模擬方法
《復雜供熱空調系統水力工況計算機模擬分析軟件》運用節點質量流量平衡方程，回路壓力平衡方程、圖論理論與斯考德-恒斯雷試算迭代法建立數學模型而開發，計算機模擬時對獨立回路的選擇，性能特性曲線，熱壓值的計算、固定質量流量所在分支的處理按【文獻3】提供的方法進行處理。
2 流量調節控制方法
對于一個新投入運行的供熱空調系統，在各管網分支阻力已知的前提下，各用戶入口實際的流量分配一定。因設計中受管徑的限制和其它因素（如自然熱壓）的影響而存在不同程度的不平衡率，即用戶的實際需流量和自然分配的流量不相同。這就必須采取流量調節的方法，使整個管網的回路壓力平衡方程得到滿足。本文采用的流量調節控制方法為固定流量法，即在進行網絡解算時，將已知流量的用戶分支作為固定流量分支，在網絡解算過程中，固定流量分支不參與網絡解算的迭代過程，使其流量保持不變。待網絡解算結束，其他分支流量都計算出來后，再計算各固定流量分支的調節參數。
固定流量法一般與斯考德-恒斯雷配合使用。在網絡解算的同時求出調節參數。
3 系統分析模型
以圖1所示的住宅室內供暖系統為分析對象。假設其每個用戶的供暖熱負荷一致，均為Q＝3488W，總熱負荷41856W；室內設計溫度tn＝18℃，設計供水溫度為95℃，回水溫度為70℃，選用鑄鐵。立管總流量Gz＝1440kg/h，每戶入口的調節閥選用Danfoss公司的RTD一N型預調閥。
為便于電算分析，將所有管段以及的管段的始末節點進行了編號，計算各管段的阻力數，按要求建立原始數據的數據文件。進行系統模擬時，將每個用戶按固定流量分支參與系統計算，其模擬結果反算出每個用戶入口進入設計流量調節閥的預設壓降。進而可以計算出每個調節閥的開度。
4 系統運行控制策略
在整個供暖期內，因室外氣候條件的變化，如氣候變暖時，用戶所需的供熱量減少，則用戶入口的供水流量也相應減少。其控制方案可采用調節建筑物熱力入口總壓力和調整調節閥的開度以增大其壓降值方法來實現。
4.1 調整用戶入口調節閥的壓降設定值
本文模擬了熱力入口總壓力45 Kpa，用戶入口流量分別為80、90、100、110、120 kg/h時，系統用戶入口調節閥的預設壓降值。結果如表2所示。
表2 不同用戶流量時調節閥的預設壓降值（熱力入口總壓力45 Kpa）立管編號
分支號
用戶編號
不同用戶流量(kg/h)時調節閥的預設壓降值(Kpa)
80 kg/h
90 kg/h
100 kg/h
110 kg/h
120 kg/h
立
管
Ⅰ
12
用戶106
45376.4
44730.5
44008.6
43210.7
42336.9
13
用戶105
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43827.1
43003.1
42092.4
41094.9
14
用戶104
44132.2
43404.5
42591.1
41692.1
40707.5
15
用戶103
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41224.1
40239.5
16
用戶102
43145.0
42403.7
41575.1
40659.3
39656.3
17
用戶101
42997.0
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41607.1
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39908.3
立
管
Ⅱ
29
用戶206
32223.8
28084.3
23457.7
18344.1
12743.6
30
用戶205
31411.8
27180.9
22452.2
17225.8
11501.6
31
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16825.5
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32
用戶203
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33
用戶202
30007.8
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34
用戶201
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16004.1
10403.6
立
管
Ⅲ
46
用戶306
28924.5
23908.5
18302.5
12106.3
5320.1
47
用戶305
28112.5
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4078.1
48
用戶304
27680.3
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16885.0
10587.7
3690.7
49
用戶303
27212.3
22114.5
16417.0
10119.7
3222.7
50
用戶302
26708.5
21601.2
15893.0
9584.0
2674.1
51
用戶301
26584.5
21568.5
15962.5
9766.3
2980.1
分析結果表明：
（1）對于本文的分析模型在系統入口總壓力不變的條件下，隨著用戶需熱量的增大，調節閥的開度增大，阻力數減小，則調節閥的壓降設定值相應減小。
（2）在用戶入口流量相同的情況下，各用戶調節閥的壓降調節值不同，其值的大小取決于供暖系統的制式，自然熱壓的大小，入口總壓力的大小等因素。
4.2 建筑物熱力入口總壓力的調節
本文模擬了系統總壓差分別為30000Pa、40000Pa、50000Pa時系統進行調節后實際運行工況，其電算模擬結果（如表1）表明，通過減少系統入口總壓力，熱水供暖系統用戶入口調節閥的開度不變的情況下，用戶入口流量按等比規律降低。從而達到控制室溫的目的。
表1 不同熱力入口總壓力時用戶入口流量和調節閥的壓降值立管編號
分支號
用戶編號
熱力入口總壓力(30Kpa)
熱力入口總壓力(40Kpa)
熱力入口總壓力(50Kpa)
流量
調節閥壓降
流量
調節閥壓降
流量
調節閥壓降
立
管
Ⅰ
12
用戶106
88.9
29891.0
101.46
38979.2
112.7
48067.4
13
用戶105
88.2
29018.2
100.86
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112.1
46936.6
14
用戶104
87.5
28606.5
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37579.2
111.6
46551.8
15
用戶103
86.8
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111.1
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用戶102
86.1
27655.5
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45562.4
17
用戶101
85.4
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36643.5
110.0
45716.9
立
管
Ⅱ
29
用戶206
90.7
14255.3
103.11
18409.6
114.2
22564.6
30
用戶205
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33
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立
管
Ⅲ
46
用戶306
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95.5
11086.6
107.3
14004.0
5 結束語
為適應氣候和用戶用熱變化以及避免系統產生水力失調，對系統實施調節控制是系統運行管理中非常重要的內容。而實現系統的自動調節和控制一直是我們努力的方向。本文根據用戶用熱的要求，通過對實際投入運行熱水供暖系統的水力工況的進行數值模擬，得到的數據可作為自動控制系統的基礎數據。如根據計算得出的每個用戶入口進入所需流量時調節閥的預設壓降值，可通過DDC計算得出的各調節閥的開度，控制系統按其計算值進行調節，從而實現室溫的自動控制。
利用計算機動態模擬和自動控制相結合可以實現集中供熱和空調系統的實時調節和控制。它把管網作為一個整體，可以考慮多因素的影響，預測運行后的效果等。
參考文獻
（1） 賀平、孫剛編著· 供熱工程（新一版），北京 ：中國建筑工業出版社，1993年
（2） 王朝瑞編 · 圖論， 北京 ：高等教育出版社，1981年
（3） 馮小平 復雜熱水供熱網絡水力工況的計算機模擬分析 江南學院學報 1999.3 (第3期)
（4） 馮小平 裝有溫控閥的室內垂直雙管供暖系統 住宅科技 2000.7(第7期)
