集中供热系统仿真及多级调节研究.doc

集中供热系统仿真及多级调节研究目前,我国集中供热系统的能耗约占建筑总能耗的40%,降低集中供热系统能耗、提高集中供热系统能源效率是符合我国国情、落实我国节能减排政策的关键举措。我国现行的供热系统调节存在很多不足,调控装备不够完善,调控系统没有普及,能源利用率和系统运行效率不高。所以,为了提高集中供热系统的经济效益和社会效益,不仅要提高集中供热系统热源的效率,而且还需要在保证供热质量的前提下,提高集中供热系统运行效率。由于集中供热系统结构复杂多样,规模差距较大,干扰运行因素多,运行工况不稳定,这些原因都限制了通过对某一特定的集中供热系统实际运行数据的长期监控,并对集中供热系统实际运行数据的整理分析来获知某一特定的集中供热系统的热动态特性。而且要获得准确的系统运行数据需要完备的监测系统,在某些供暖单位是不可能实现的,会显著提高投资运行维护费用。因此利用计算机软件建立集中供热系统的动态仿真模型,进行系统仿真来获得系统的热动态特性可以解决这一难题,对不同的系统输入不同的参数即可。不仅节约了大量的时间和金钱,还可以获得系统特性参数,对指导供热系统的实际运行具有实际意义。本文重点研究了集中供热系统热动态特性以及在供暖期,室外温度变化时,几种不同的调节手段对集中供热系统运行参数以及室内热环境的影响,包括供回水温度,及耗热量。首先,本文基于质量和能量守恒的原理,采用木村建一提出的热容量质点系法,对集中供热系统各个部分进行合理的简化和假设,建立了建筑物动态数学模型、热源动态数学模型、换热器动态数学模型、散热器动态数学模型、管道的动态数学模型和混水节点的静态数学模型。其次,本文基于以上建立的数学模型,应用MATLAB/Simulink软件建立了关于集中供热系统各个组成的仿真模型,包括建筑物仿真模型、热源仿真模型、换热器仿真模型、散热器仿真模型、管道的仿真模型和混水节点的仿真模型。本研究以理论研究为基础,结合实际的集中供热系统,对其动态系统进行建模,运用Matlab/Simulink模拟仿真集中供热系统不同调节方法下的热力工况,并通过对比实测数据和仿真模拟结果,验证了模型的适用性。再次,根据建立的集中供热系统模型,仿真了室外温度变化条件下,整个供热系统各级的动态响应,包括对建筑物个体调节仿真、换热器处的调节过程仿真和热源处的调节过程仿真,仿真结果表明集中供热系统的各级调节可以达到不同的调节目标。最后,对集中供热系统分别在一级调节、二级调节、三级调节工况下的运行工况进行模拟仿真,对比分析供水温度、回水温度、室内空气温度、耗热量的变化势。