为什么要在换热站处调控？（三温理论之何处调控效果好）

一、常见的供热管网结构

1、热网组成

供热管网由热源、一次网、换热站（机组）、二次网、楼栋、热用户环节组成，

N个换热站/每热源

M个楼栋/每站

L个热用户/每楼栋

总热用户数等于N*M*L

一、热源处调控供热量的特点

1、热源处调控就是热源输出的热量（出水温度、或是流量）与热用户室温之间建立确定关系，每个热用户的室温都与热源的输出有关。

2、通常换热站一次网与二次网流量不变化或是分阶段变化。

3、换热站一次侧阀开度变化只用于实现一次网平衡（用配置适当的二次网供水温度实现平衡）。

4、在热源输出热量（出水温度、或是流量）的基础上，每个换热站依据人工经验改变的二次网供温使其供热量与热负荷对应。

5、锅炉热源常隶属于热企，热企可以按照热负荷需求实时调控；

6、热电联产热源属于电厂，常常是热企根据天气网预报，预测未来的供热量（出水温度或是流量）后提前向电企申请未来的热量。

7、有些热企采用全网均匀软件保证一次网平衡与二次网供热量修正，方法是使每个换热站的二次网供回水平均温度相等，换热站的差异性用供回水平均温度人工经验加权方式区别。

8、热电联产热源有流量、回温限制、而且热源输出的热量有5%左右的误差。

二、在热源处调控遇到的问题

热源出水温度或是输出热量直接对应热用户室温的一种调控方法。常有如下问题。

1、热源输出热功率（热量）不易计算

（1）热源输出的热功率N1=q1*S*（tn-tw），虽有公式，但不能准确计算。

（2）全网综合热指标q1不准确。

（3）天气预报给出的外温tw不准确、不完整（不包含随机热负荷与人工热负荷）。

（4）供热面积S不准确。

（5）室温tn不准确。

2、人工给定的二次网供温与热用户的热负荷需求不吻合。

3、热源出水温度与热用户室温之间的关系不确定。

4、供热半径大，换热站由远有近，热传递时间长，对每个热用户来说热负荷是同时变化，但是供热量不能同时供给。

5、热源的出水温度与外温之间的关系只能用人工经验积累获得。

6、供热区域太大，换热站的位置不同外温也不同。

7、每个换热站的一次网供温与二次网供温之间的关系很难保证二次网供温的变化满足热负荷需求，原因有2个，一个是供热运行参数引起的变化，另一个是一次供温与二次供温之间的关系本身就不正确。

8、统一的热源出水温度不能满足换热站的差异化需求

热源出水温度或是热量，要兼容不同的末端形式、不同的围护结构、不同的管网形式、不同位置的建筑物、不同的输送热滞后时间、不同热用户、不同的外温，同时满足各种不同情况下的最不利热用户的需求，实际上要同时满足这些需求是很难的。

9、热源处调控简单，但是责任重大，如果热源输出热量大于热负荷需求，使热源供热全区域的室温提高一度，将浪费巨大。室温升高1度，浪费多少热量？通常情况下。每天每万平米每度室温升高需要的热量约是0.8~1.2GJ之间，如果按照1GJ计算，500万平米室温升高1度的耗热量就是500GJ，30元/GJ，每天就是1.5万元。

10、热电联产热源

（1）一般情况下，热电联产热源输出热量的误差是5%，即使计算出未来时段的供热量，也不能输送。

（2）不能按照外温变化实时改变供热量。

（3）热企常采用计算加经验修正的方式确定未来时段的热功率或是热量，并偏于保守，因此造成热量浪费。

（4）供暖末期热源出水温度过高，热企没有办法调控热量，只能被动接受，导致热量浪费。

总结：

热源输出温度、流量或是热量直接调控热用户室温，要兼容不同的换热站，同时满足各种不同情况下的最不利热用户的需求是很难的，但是实际上现在的热源调控就是要满足这些需求，其代价就是增加热源输出热量，出现多余室温而浪费热量。

三、热用户入口处调控

1、热用户入口处调控的特点

（1）监测热用户入口回水温度的情况下，改变入户流量可以实现回温一致平衡。

（2）如果监测热用户室温的情况下，改变入户流量可以实现室温调控。

（3）调控范围只是一个热用户，实现了一户一策略，因此调控效果好。

（4）热用户数量多因此设备成本高、运维成本也高。

3、分户计量的公平问题

（1）热表法：热量相等室温不相等，或是室温相等热量不相等，需要人工修正供热量。

（2）通断面积法：通断时间相等，室温不相等，或是室温相等通段时间不相等，需要人工修正通段时间。

（3）温度面积法：而温度面积法是比较公平的一种，但是开窗降温是几乎无法解决的问题。

4、目前有些公司将温度面积法用于面积收费，原理上没有问题，但是否可以降低热量浪费，以及降低设备成本，还需要实践检验。

1、热用户入口处调控的问题

（1）二次网供热量不够时，近端热用户会抢水，引起二网稳定性问题。

（2）调控热用户室温过程中，户间流量会相互影响，会引起动态水力失调。

（3）换热站必须提供热量与流量的配合才能保证入户阀的正常运行。

2、分户计量的换热站与热源的调控问题

（1）分户计量系统的热负荷计算难度很大，不仅有外温热负荷、随机热负荷、还有人工热负荷（随机性很强）。

（2）在不知分户计量系统热负荷的情况下，换热站、热源输出的热量很难与热用户的需求吻合。

（3）分户计量系统的二次网流量与一次网流量都是变化的。

总结   

（1）热用户处调控更容易实现户间室温平衡与室温稳定，但由于每户都需要入户调控设备，因此设备数量巨大，设备成本与运维成本都很高。

（2）分户计量产生的人工热负荷导致供热运行中换热站与热源很难配合。

（3）热用户入口处调控是人工改变散热器散热量的调控（户阀平衡），将影响二网供温与室温之间的对应关系。

四、换热站（系统）处调控

1、换热站处调控的特点

（1）换热站（系统）处调控，其供热量与热负荷之间更容易配合，更易于节省热量，因为供热面积小，供热半径小、围护结构相同、末端形式统一，管网形式一致、供热范围内的外温基本相同。

（2）在调控失误的情况下，热量浪费是热源调控的近似 N 分之一（这里假设每个换热站供热面积相同）。

（3）分户计量与二网平衡都需要换热站给于流量与温度配合。

（4）换热站按需供热的调控中，一次网是自然平衡的。

2、换热站处调控的问题

现实中换热站自动调控的供热系统不是很多，常见原因是：

（1）当热源有回温上限、或是有流量下限限制时，热源与换热站之间不能有效联动。

（2）采用人工经验确定二网供温，常导致换热站输出热量与热负荷不匹配。

（3）热源热量不够时换热站之间抢水，导致换热站之间动态水力失调。

（4）调控过程中引起一次网流量波动，易引起一次网水力工况不稳定。

（5）在热源输出热量与热负荷不匹配时，换热站一次阀的开度范围常不够用。

（6）现有的调控技术没有把室温作为调控对象。

（7）二次网供温调节器不好用，容易引起水力波动。

三、为什么选择在换热站处调控？

1、热源处调控虽有简单、成本低的优点，但是有很多不易解决的问题，因此供热效果不好，室温波动大，浪费热量多，只能实现粗调控。

2、热用户处调控理论效果很好，但是设备成本、运维成本高，分户计量收费不易实现公平，换热站与热源配合分户计量系统运行有难度；

3、换热站处调控成本适中，但是调控效果比热源处调控好很多，因为供热面积小、末端统一、围护结构一致，实时性好，每站一调控策略，与热源处调控相比，换热站处调控是专有调控；

4、在分户计量不能实施，还是采用按照面积收费情况时，在换热站处调控是更好的选择。

5、虽然换热站处调控也有一些待解决的问题（源站联控与热负荷计算），但是在AI技术的支持下，这些问题正在被逐一化解。

总结：

（1）热源调控是满足各种换热站需求的兼容性调控，属于粗调控，为满足各种差异化条件，其结果就是浪费热量；

（2）换热站处调控，能够兼顾热源与分户计量的优点，属于细调控。

太原大四方节能环保股份有限公司的室温调控平台简介：

1、理论

基于大四方公司的三温理论：室温稳定性、室温一致性与室温准确性理论。

2、平台组成

（1）源控室温系统（热源处直控室温）

（2）站控室温系统（换热站处直控室温）

（3）楼栋间平衡系统（解决楼栋之间平衡，成本低、效果好）

3、平台技术指标

（1）室温稳定范围1度之内

（2）室温一致范围4度之内

（3）室温准确度0.1度之内

4、平台供热效果指标

大部分案例节热8%以上。