专利名称：供热管网精细调节系统及方法
技术领域：
本发明属于城市供热管网领域，特别涉及一种供热管网精细调节系统及方法，该系统使二级网系统与热用户家中的供热系统相分离，解决了二级网系统严重的失水问题；该系统不但二级网系统流量稳定，有利于水力平衡的调节和换热站设备的安全运行，而且热用户可以根据自己的用热需求，自主调控，真正实现了分户计量。
背景技术：
随着城市规模的不断发展，城市集中供热面积不断增大。“十二五”期间，东北、华北、西北地区大城市居民采暖除有条件采用可再生能源外基本实行集中供热，中小城市因地制宜发展背压式热电或集中供热改造，提高热电联产在集中供热中的比重。热网自动化 监控是供暖行业发展的必然趋势，而对温度的正确预测是实现自动化控制的关键。当前，供暖系统采用气候补偿技术，数据源是气象站时实温度，该方式存在以下缺点
1.集中供热的循环系统具有滞后性(热惰性)，导致供热曲线滞后于建筑热量需求曲线，这样就降低了房屋环境的舒适性，同时浪费大量的热量；
2.天气瞬时温度聚降或者聚升会导致供热系统瘫痪，影响热网的稳定运行，存在安全隐患；
3.天气温度信号传输存在掉线现象，导致供暖曲线与实际建筑曲线不符，影响了居民的供暖舒适性，导致部分居民报修、上访。“十二五”期间，北京市将推行5亿平米供暖面积的热计量改造。依据当前的集中供热系统，热计量安装使用后，因行为节能会造成二网流量的变化，进而导致二网系统水力失衡，这样会导致大量能量的浪费和热用户建筑环境舒适度的降低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种供热管网精细调节系统及方法的技术方案，该方案使二级网系统与热用户家中的供热系统相分离，解决了二级网系统严重的失水问题；该系统不但二级网系统流量稳定，有利于水力平衡的调节和换热站设备的安全运行，而且热用户可以根据自己的用热需求，自主调控，真正实现了分户计量。本发明的技术方案是
一种供热管网精细调节系统，包括一级管网、多个二级管网和多个三级住户管网以及监控服务器，所述一级管网和多个二级管网之间通过多个一级水-水热交换器分别相互热交换连接，二级管网和多个三级住户管网之间通过多个二级水-水热交换器分别相互热交换连接，监控服务器分别连接一级管网、多个二级管网和多个三级住户管网；其中，
所述一级管网包括锅炉、一级循环泵、一级补水泵、一级补水箱、多个加压泵；所述一级循环泵和并联的所述多个一级水-水换热器的一次管串接在锅炉循环水管路中，其中，一级循环泵的出水口连接锅炉循环水管进水管，一级循环泵的进水口连接一级水-水换热器一次管的出水口，多个加压泵分别串接在锅炉出水管到多个一级水-水换热器一次管的进水口之间，所述一级补水箱通过一级补水泵连接在一级循环泵的进水口，所述一级循环泵进水口与锅炉出水口之间跨接一条平衡管；
所述多个二级管网分别包括二级循环泵、二级补水泵和二级补水箱；所述二级循环泵和一级水-水换热器二次管串接在二级管网的循环水管路中，二级补水箱通过二级补水泵与二级循环泵的进水口连接，二级补水泵的出水口连接至一级水-水换热器二次管的进水口，多个二级水-水热交换器的一次管相互并联串接在二级管网的循环水管路中，其中，二级水-水热交换器一次管的进水口连接一级水-水换热器二次管的出水口，二级水-水热交换器一次管的出水口连接二级循环泵的进水口；
所述多个三级住户管网分别包括住户换热器和三级循环泵，所述住户换热器和三级循环泵相互串接通过管路与二级水-水热交换器的二次管路连接，在所述一级水-水换热器一次管的进水口和一级水-水换热器二次管的出水口分别设置有温度传感器，温度传感器信号传递至监控服务器。方案进一步是，所述的一级循环泵、三级循环泵分别是调频控制循环泵，所述二级循环泵是工频循环泵，所述二级管网的入户端设置有热计量装置，热计量装置中设置有无线接收器，所述三级住户管网设置有温度控制器，温度控制器中设置有无线发射器，温度控制器的调频信号与三级调频控制循环泵连接，调频信号通过无线发射器与热计量装置连接，热计量装置将数据信号通过网络传递至监控服务器。方案进一步是，所述平衡管上设置有阀门。一种供热管网精细调节方法所述方法是基于上述的一种供热管网精细调节系统实现的调节方法，包括建立一个预测的气温变化趋势模型步骤和根据气温变化趋势模型控制一级管网运行稳定的步骤；
所述建立一个预测的气温变化趋势模型步骤是获取下一天的天气数据，根据公式
权利要求
1.供热管网精细调节系统，包括一级管网，其特征在于，所述系统还包括多个二级管网和多个三级住户管网以及监控服务器，所述一级管网和多个二级管网之间通过多个一级水-水热交换器分别相互热交换连接，二级管网和多个三级住户管网之间通过多个二级水-水热交换器分别相互热交换连接，监控服务器分别连接一级管网、多个二级管网和多个三级住户管网；其中， 所述一级管网包括锅炉、一级循环泵、一级补水泵、一级补水箱、多个加压泵；所述一级循环泵和并联的所述多个一级水-水换热器的一次管串接在锅炉循环水管路中，其中，一级循环泵的出水口连接锅炉循环水管进水管，一级循环泵的进水口连接一级水-水换热器一次管的出水口，多个加压泵分别串接在锅炉出水管到多个一级水-水换热器一次管的进水口之间，所述一级补水箱通过一级补水泵连接在一级循环泵的进水口，所述一级循环泵进水口与锅炉出水口之间跨接一条平衡管； 所述多个二级管网分别包括二级循环泵、二级补水泵和二级补水箱；所述二级循环泵和一级水-水换热器二次管串接在二级管网的循环水管路中，二级补水箱通过二级补水泵与二级循环泵的进水口连接，二级补水泵的出水口连接至一级水-水换热器二次管的进水口，多个二级水-水热交换器的一次管相互并联串接在二级管网的循环水管路中，其中，二级水-水热交换器一次管的进水口连接一级水-水换热器二次管的出水口，二级水-水热交换器一次管的出水口连接二级循环泵的进水口； 所述多个三级住户管网分别包括住户换热器和三级循环泵，所述住户换热器和三级循环泵相互串接通过管路与二级水-水热交换器的二次管路连接，在所述一级水-水换热器一次管的进水口和一级水-水换热器二次管的出水口分别设置有温度传感器，温度传感器信号传递至监控服务器。
2.根据权利要求I所述的供热管网精细调节系统，其特征在于，所述的一级循环泵、三级循环泵分别是调频控制循环泵，所述二级循环泵是工频循环泵，所述二级管网的入户端设置有热计量装置，热计量装置中设置有无线接收器，所述三级住户管网设置有温度控制器，温度控制器中设置有无线发射器，温度控制器的调频信号与三级调频控制循环泵连接，调频信号通过无线发射器与热计量装置连接，热计量装置将数据信号通过网络传递至监控服务器。
3.根据权利要求I所述的供热管网精细调节系统，其特征在于，所述平衡管上设置有阀门。
4.供热管网精细调节方法所述方法是基于权利要求I所述的供热管网精细调节系统实现的调节方法，其特征在于，所述方法包括建立一个预测的气温变化趋势模型步骤和根据气温变化趋势模型控制一级管网运行稳定的步骤； 所述建立一个预测的气温变化趋势模型步骤是获取下一天的天气数据，根据公式 模拟一天的温度变化趋势，其中，Τβ是不同时间点的瞬时温 度，Tg是一天中最高温度，Td是一天中最低温度，α是不同天气、不同时间点的系数；所述根据气温变化趋势模型控制一级管网运行稳定的步骤是依据预测的气温变化趋势模型设置不同时间点的一级水-水换热器的一次管的进口温度，根据进口温度稳定锅炉运行。
5.根据权利要求4所述的供热管网精细调节方法，其特征在于，所述不同天气是指阴天、晴天和下雪天，所述不同时间点是指O至23点整点。
6.根据权利要求4所述的供热管网精细调节方法，其特征在于，所述α的范围值是O至 O. 5。
全文摘要
本发明涉及一种供热管网精细调节系统及方法，包括一级管网、多个二级管网和多个三级住户管网以及监控服务器，所述一级管网和多个二级管网之间通过多个一级热交换器分别相互热交换连接，二级管网和多个三级住户管网之间通过多个二级热交换器分别相互热交换连接，监控服务器分别连接一级管网、多个二级管网和多个三级住户管网；与传统供热系统相对比，本发明解决了供热系统的热惰性、气温聚升或聚降对供热系统安全稳定运行的冲击和气候补偿实测温度传输的掉线问题；二级网系统与三级分户供热系统之间加装水-水换热器，避免了由于热用户供热设备的失水造成的事故，分户供热系统采用小型变频循环泵，热用户可以根据自己的用热需求自主调控，真正实现分户计量。
文档编号F24D19/10GK102878611SQ20121043521
公开日2013年1月16日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者缐杰锋, 张培远 申请人:北京大龙供热中心