户内供热系统热计量改造项目系统分析

计费节能控制系统,可视化管理,实时监控,数据存储备份,故障告警

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04-05

北京海林节能设备股份有限公司

一、项目简介

2013年海林节能的丰台区热计量改造以嘉业大厦、益辰欣园以及紫峪家园为例,本项目为户内供热系统热计量改造及附加热源及管网热平衡改造,项目按基础资料计算本次热计量改造面积257865. 34m2, 热源节能及管网平衡改造面积257865.34m2,含17栋住宅建筑,4个燃气锅炉房,采暖用户共2500余户。项目建设内容包括:小区各住户内供热系统热计量改造、热源处气候补偿改造、热源处循环水泵变频改造及管网热平衡改造。

1、项目设计方案要求

(1)在楼栋及锅炉房热力回水口处安装热量表获取楼栋的采暖耗热数据。

(2)给用户配备室内温控器, 方便调节室温;在用户暖井的进水管上安装电热阀,控制入户流量; 通过计量控制器计算用户的采暖耗能。

(3)通过楼栋的数据采集箱采集最终用户数据,上传到数据中心,同时数据中心可以根据需要控制最终用户的采暖行为。

(4)数据中心根据热量表及用户采暖数据,根据有关政策和方法分摊费用。

2、主要实现功能

(1)可视化管理

在整个监控系统中,系统管理员通过计算机界面显示,可以直观地观察所有用户热能使用量、缴费信息、设定温度、室内温度等系统设计中规定的相关数据;一旦发生异常情况,系统可通过警告信息提示;

(2)实时监控

系统可昼夜监控记录辖区内各用户使用的情况并实时记录数据, 便于计费的及时性,同时方便客户查询审计;

(3)数据存储、备份

系统中可以采用多个监控计算机进行数据存储,监控计算机之间可以互相备份,通过软件自身拥有的冗余可以明显提高系统容量,还提高了系统的稳定性和可靠性。后台数据库采用MSSQL,在系统软件与数据库之间,通过三层架构,中间层用Microsoft MTS以提高数据库访问的性能;

(4)故障告警

系统各设备具有自动故障报警,同时可以声、光、界面变化发出警报,并提示故障地址及相应参数状态;

(5)个性化的报表

系统软件具有灵活的报表打印,系统提供多种报表样式供用户使用,同时用户可根据需求自定义表格;

(6)多种付费方式

根据需求,设置为预付费、后付费、月付费及季付费等多种模式;

(7)缴费管理

预付费管理、拒付费切断,有可控预付费管理功能。费用不足时提前报警,提示用户及时缴费;亦可自动将逾期不交费的用户实施关断禁用控制。对拒绝付费的用户进行管制,可以通过切断水阀来实现;

(8)防窃、防恶意消耗

根据运行参数进行数据分析,以判断是否正常使用,并及时提醒管理人员;

(9)权限设定

可设定5级以上的人员使用权限,系统管理员可以具体地设定每个级别的操作员的每一项权限;

(10)开放式接口

可与其他智能化系统共享数据、协调工作、联动控制;

(11)图形化操作界面

用户图形化系统操作界面,操作简便易行;

(12)分时段计费

根据客户需求按不同时段收费,如上班、加班、周末、节假日等。

3、系统特点

(1)集中采暖计费节能控制系统是集计费、节能、控制于一体的集中采暖系统。上述系统由一个中心控制室进行监控管理,监控管理权限可分级密码设定,同时可通过监控系统对热能使用情况进行统计分析,管理用户缴费等功能。电动阀门安装于各用户暖井的进水管道,计量控制器安装于电动阀门旁边,计量控制器可独立工作,具有数据存储功能。本系统软件支持网络远程传输,可以在远端通过以太网或互联网(根据网络带宽)进行监控或者控制。

(2)本系统计量控制器上的信号线是通过手拉手有线并联到相应区域的数据采集箱上,数据采集箱再通过GPRS无线网络把控制器上的数据传送到监控中心电脑上,大大提高了系统的传输稳定性能,系统设备安装简单,无需入户安装,采用性能稳定、先进的技术和设备, 构建一个具有完整性、先进性、安全性、可靠性、可扩展性和兼容性的计费节能控制系统。该系统具备24小时实时计量、控制、查询、检索、网络传送等功能,特别是对异常情况可进行报警、报警后处理与记录。其设计和施工过程严格按照相关的国家标准,系统各项性能指标均达到国内目前先进水平。

(3)本计费节能控制系统的实施,立足于长远、统一的规划,设计超前、技术先进、功能齐全、性能稳定、性价比高,使投资价值、使用价值、工程价值得当吻合,设计方案便于施工、维护及操作,预留开放标准接口,为今后发展、扩建等留有扩充的余地。保证了本监控系统的先进性、实用性、可靠性和经济性。

(4)如有非法盗用热能或恶意欠费情况发生,控制系统根据设定可切断热能供应,监控系统同时做下记录。

二、存在问题

在供热系统中,水力失调现象极为普遍,从而造成各热用户之间室内温度偏差较大、冷热不均等问题,用户投诉较多。为缓解供热系统水力失调问题,使用户满意,传统的做法是增大热网管径、增大循环泵的流量,采用 “大流量、小温差”供暖运行方式,因而又造成了能源极大浪费。因此,必须采取有效措施解决供热系统中水力失调问题。

1、水利失调形成的原因

(1)受热源设备的限制,供给的压力不足,或者因为系统的循环水量超过原设计值,使循环水泵的供给压力下降,导致水力失调。

(2)管网设计不合理,或者管网堵塞造成系统的压力损失过大, 超出了热源设备所提供的压力,导致水力失调。

(3)热网失水严重,超过了补水设备的补水能力,系统因缺水而不能维持需要的压力,导致水力失调。

(4)系统缺少合理分配水量的手段,为解决末端用户不热的问题而加大循环水量,因而增加了管网的压力损失造成系统压力不足,导致水力失调。

(5)供热管网新接入热用户或停运部分热用户,全网阻力特性改变,导致水力失调。

(6)热用户室内水力工况改变,比如随意增减散热器或开关阀门等,导致水力失调。

(7)随意调整网路分支阀门或用户入口阀门,导致水力失调。

2、水力失调解决办法

要彻底解决供热系统中的水力失调问题,必须在供热管网中安装适宜的水力平衡阀,进行科学的水力平衡调试。

自力式压差平衡阀是一种利用介质自身的压力变化进行自我控制而保持流经该被控系统介质压差不变的节能产品;也是一种不依靠外界动力而保持被控制系统压差恒定的水力工况平衡用阀,适用于供暖方式采用双管系统的压差控制,保证系统的压差基本不变,降低噪音,平衡阻力,消除热网的水力失调。分供水型(G)和回水型(H)两种,用于城镇供热(空调)的水系统中,保持被控系统(一个小区、一栋楼宇、一个单元、一个用户、一台设备……)的压差为定值,尤其适用于自主调节,分室控温,分户计量的变流量系统。

该阀为双阀瓣结构,阀杆不平衡力小,结构紧凑,用于供热 (空调)水系统中,恒定被控系统的压差。

三、改造方案

1、热源部分

现况热源为燃气锅炉,采暖系统为锅炉直供,循环水泵未做变频措施,锅炉房内无烟气冷凝热回收及气候补偿装置。供热管网由锅炉房出来经地下室和直埋进入建筑,两路采暖管线,管径均为DN200。采暖管网从地下分两路进入采暖建筑。分支均由建筑内部地下室进入。

改造内容:

(1)在楼栋地下室采暖总进口处安装静态水力平衡阀,并设关断阀门、压力表及温度计等附件。

(2)锅炉房内采暖供水总管上加装热量表,表前需加装除污器。

(3)在热力站内加装远程监控装置,将二次水热量表相关数据信息上传至供热单位管理平台,该装置需由厂商成套供货。

2、输配系统

供热调节的目的,一是使系统中各用户的室内温度比较适宜;二是避免不必要的热量浪费,实现热水采暖的经济运行。及时的运行调节可以保证锅炉等设备的高效运行,保证供应热量和实际需求负荷的良好匹配,防止热量过度供应。

运行调节方式如下:

(1)锅炉房内:

在锅炉房内供水总管上加装流量计,检测管网系统总瞬时流量、 总累积流量和总供热量。

(2)供热管网:

本工程供热管网运行调节通过在各分支处加装静态平衡阀。

A、此次改造锅炉房为直供系统,改造后初运行时应根据当年运行温度曲线图进行量调节,使其符合当年的运行温度。

B、为便于水力平衡调节,采暖供水管网上设置静态水力平衡阀, 改造后系统运行前应进行水力平衡调节。

C、为便于计量,锅炉采暖总供水管上设置热计量装置,与单元热量表联动,以便统计供热量。

3、室内系统

本采暖计费控制工程拓扑结构属于星型结构与网状结构并存,以集中监控计算机为中心点,室内的温控器与计量控制器由无线通讯,通过温控器室内温度和设定温度的温差来控制阀门的通或断。计量控制器通过手拉手有线连接到相应区域的数据采集箱,数据采集箱再通过GPRS数据网络把控制器采集的数据无线传送到监控中心电脑上,从而已达到监控、节能、计费等功能。网络数据传输由射频无线网完成,这样可以有效解决了建筑施工调试难的问题,无需入户安装。电源线路可为总线结构,即一条电源线连接所有用电设备,通过变压分别供应不同设备所需。

整个系统由监控计算机数据采集箱、计量控制器、控制阀、无线温控器、热能表等组成,以实现对用户热能使用情况的观察、缴费管理、记录及其查询等。

4、热计量改造

(1)热计量改造原理:

集中供暖计费节能控制系统要求:既要保证供暖企业的正常运营,也要考虑用户的合理需求,鼓励用户采用节能方法。即能够达到公开、公平、合理,同时要求成本低廉、施工方便、使用方便。

(2)举例说明:

按照热改后,规定的两步制收费方式,做如下设定:

1:基础热费,按面积收取,单价A1元/m2·采暖季。

2:计量热费,按能耗收取,单价A2元/KW·h

3:计费区域消耗的总能量值:Q总能耗

4:某用户供暖面积:Si

计算如下:

1:该用户需要缴纳的基本热费M1

M1= Si×A1元/m2·采暖季

2:该用户一个采暖季的能量当量

Wi=∫Si×t

其中:t,用户实际采暖时间

3:该用户需要缴纳的计量热费M2

M2=Q总能耗× A2 ×wi/∑wi

4: 该用户需要缴纳的费用M3

M3=M1+M2

5、亮点及主要特点

(1)控器使用无线传输及自组网技术,有效解决了既有建筑入户施工调试难的问题,无需入户改造。

(2)集监控供热状况及计量、计费、监控于一体,方便管理单位管理及收费,具备欠费预警及切断功能。

(3)以根据需求有效管理调节热供给,达到节能目的。

(4)网平衡及温度调节,达到舒适节能,提升供热质量。

(5)可以设定不同计费方式,可以统计不同阶段,不同建筑的热能损耗。

(6)管理单位可以通过监控系统,有效了解供热采暖质量,并根据需要设定用户温度。

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