摘要　　本文針對當前供暖系統的現狀，研制了一種計算機供暖監測系統，并將該系統應用于實際工程，對測試結果進行了溫度、供熱面積熱指標和節能分析。
　　
關鍵詞　　監測系統 面積熱指標 熱負荷

　　隨著城市建設的日益發展和環境保護意識的不斷增強以及節能的要求，城市集中營供熱系統的規模在不斷擴大，供熱面積不斷增加，供熱系統的運行調節與管理了變得更加復雜。因此采用先進的計算機應用技術對供熱系統實行實時狀態監測、指導系統運行具有十分重要的意義。它不但可以及時檢測系統參數、調節熱網^[1],而且能夠健全運行檔案、實行量化管理，從而提高系統設備的運行效率，減少能耗，改善供暖質量。
　　
一、計算機供暖監測系統
　　
　　1．系統組成　
　　監測系統主要由工控機（微機監測儀）、流量傳感器、測溫元件和信號線等組成。如圖1所示，工控機接受A/D轉換器轉換后的數字信號和計數器頻率信號，進行計算、轉換，實現各種參數的顯示和計算；測溫無件測量并輸出溫度信號，進行計算、轉換，實現各種參數的顯示和計算；測溫元件測量并輸出溫度信號；流量計輸出流量信號。
　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1　計算機供暖監測系統示意圖
　　
　　2．工作原理
　　當流體流經安裝在管道里的渦輪時，即流經渦輪葉片與管道之間的間隙時，由于流體的沖擊作用，將使渦輪發生旋轉。在測量范圍內，渦輪旋轉的轉數與流體的容積流量呈近似線性關系，也就是渦輪的轉速與流量成正比。渦輪的旋轉通過磁電轉換器變換成電脈沖，而這信號的脈沖數與渦輪的轉速也成正比^[2]。此脈沖信號經前置放大器放大后，經過信號調理電路，以CTC（Counter Timer Circuit）作為流量的頻率計數器，再經過密度修正后，通過STD（Standard）總線送入工控機進行計算。同時，由鉑電阻溫度計經過TB系列溫度變送器轉換，送出溫度模擬信號，經信號調理電路，進入帶有光電隔離的"A/D"轉換器，在此完成模擬信號到數字信號的轉換，數字信號送入工控機。工控機中裝有在UCDOS平臺上開發的供熱系統監測軟件（C語言編程），在工控機中進行瞬時熱量、累計熱量等參數的計算，然后通過打印機打印輸出。
　　
　　3．功能
　　系統主要包括總貌圖、溫度計、參數表、趨勢圖、控制臺、備份、變量表、文件、報表、查詢等功能塊。它能實現供回水溫度、室內外溫度、循環水量、瞬時熱量和累計熱量等參數的實時監測，根據需要打印溫度、流量、熱量變化趨勢圖，還可存貯，調用歷史數據，以便查詢、研究。
　　
二、應用
　　
　　該監測系統在北京建筑工程學院（熱力站供暖系統）和北京育新小區（鍋爐心供暖系統）進行了實際應用與測試，下面對測試結果進行分析。
　　
　　1．室內外氣溫和熱負荷分析^[3]
　　由圖2、3可以看出，對于熱力站供暖系統，二次網的供回水溫度波動較小，但室內溫度波動較大且與室外溫度的變化趨勢基本保持一致。這是因為一次網的供水溫度由熱力公司控制，在一段時間內或某一天其值基本保持恒定，而一、二次網的流量波動很小，所以，二次網的供回水溫度波動較小，系統的供熱量也基本不變（瞬時熱量變化較小）。而對用戶來說，當室外溫度降低，熱負荷增加，如供熱量不變，室內溫度降低；反之亦然。
　　鍋爐房供暖系統的供回水溫度波動較大，因為工作人員會根據室外氣象條件的變化來調節鍋爐的出水溫度，決定什么時候啟爐，什么時候停爐以及開幾臺爐，所以供水溫度基本上是隨著室外溫度的變化而變化的（存在時間滯后），瞬時熱量變化也較大寫室外溫度降低，用戶熱負荷增加，工作人員調節鍋爐燃燒狀態。提高供水溫度，增加供熱量。即工作人員根據室外氣溫的變化，調節供熱量以滿足用戶熱負荷的變化。所以鍋爐房供暖系統的用戶室溫比熱力站供暖系統波動小。
　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　圖2　北建工1#熱力站參數變化趨勢圖（2000.3.8）
　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3　育新小區參數變化趨勢圖（2000.1.22）
　　
　　2.供暖面積熱指標分析
　　由表1可以看出，在整個采暖期中，北建工1#熱力站供暖系統有育新小區供暖系統平均供熱指標（對應-9℃下）為72.5w/m²和44.1 w/m²，而實際需要的供熱指標（-9℃下）為55.3 w/m²和41.1 w/m²，為節約能源和減少污染，供暖面積熱指標可控制在45w/m²左右。
　　

3．節能分析
　　由表1可以看出，育新花園小區和北京建筑工程學院1#熱力站在整個采暖期中的供熱量都比實際需要的供熱量高，他們的室內平均溫度分別為19.3℃、23.45℃，比室內設計溫度18℃高，導致有些用戶由于室溫太高而晝夜開窗，從而造成大量熱量的浪費，所以如果讓室內平均溫度維持在18℃，則相應所需的供熱量分別為132502.95GJ、28126.68GJ，如此即可分別節能6.93%、23.78%，由此可見，如果以監測系統量化管理為依據，實行按需供熱，可以節約大量的能源。
　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　1999-2000采暖季供熱量統計表　 表1 　 育新小區 北建工（1#） 　　　采暖期室內平均溫度t_ap(℃ ) 19.3 23.45 　　　采暖期室外平均溫度t_ap(℃ ) 0.53 0.53 　　　采暖天數（days） 138 134 　　　采暖面積（m²） 418200 67943 　　　采暖期總供熱量（GJ） 142362.9 36901.17 　　　實際供熱指標（t_ap） 28.6 46.9 　　　實際供熱指標（-9℃） 44.1 72.5 　　　t_ap為18℃時需供熱量（GJ） 132502.92 28126.68 　　　實際需供熱指標（t_ap） 26.6 35.8 　　　實際供熱指標（-9℃） 41.1 55.3 　　　節能百分數 6.93% 23.78%

三、結論
　　
　　1．采用計算機監測系統對供熱系統進行實時狀態監測，可以指導系統運行，減小室內溫度波動，提高舒適度；
　　2．在采暖的大部分時間里，供暖系統的實際供熱量指標比實需供熱指標高得多^[4]，特別是在采暖期的末期尤為明顯。由面積熱指標分析可以知道，對于北京地區，平均采暖面積熱指標可控制在45w/m²左右。
　　3．節能分析，育新小區和北京建筑工程學院1#熱力站可分別節能6.93%、23.78%。由此可見，如果以監測系統量化管理為依據，實行按需供熱，可綜合節能15%左右。
　　
　　
參考文獻
　　
　　1．石兆玉，供熱系統運行調節與控制，清華大學出版社，1994
　　2．劉耀浩，空調與供熱的自動化，天津大學出版社，1993.8
　　3．陳紅兵，熱水供暖系統的監測與量化管理[北京建筑工程學院碩士學位論文]，2000
　　4．李德英、陳紅兵、邵宗義，熱力站供暖系統實行量化管理問題的探討，全國暖通空調制冷2000年學術年會文集。