系统工程供暖系统分析.docx
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系统工程供暖系统分析.docx
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系统工程供暖系统分析
二教供暖系统
影响一个房间供暖的因素有很多,例如锅炉大小、地沟暖气管道保护措施、房间空间的大小、房间是否是独立供暖、房间中暖气片的数量等等诸多因素。
我们小组对二教的供暖系统进行了分析,目的是找到二教供暖存在的问题并且进行解决。
一、二教供暖系统的现状
(一)、锅炉房
为二教提供热量的来源的就是锅炉,火车跑的快全靠车头带,教室暖不暖全靠锅炉带。
对于教室的温度锅炉起着至关重要的作用。
2007年11月2日,我校的清洁能源锅炉正式点火成功了,我校现拥有4台6吨供暖炉,这4台供暖炉足够保证二教的供暖,这四台供暖炉均来自山东泰安。
锅炉房管着全校的供暖,为了节省资源我校现在每天采取的是分时段供暖,每天白天供暖热量要比晚上提供的热量高。
(二)、地沟暖气管道
在一个供暖系统中地沟暖气管道是非常重要的一个环节,正是这个环节连接起了,供暖源与供暖终点地。
据调查如果地沟暖气管道没有保暖措施将会有40%左右的热量浪费在传输过程中,也就是说如果没有保温措施从锅炉出来的50℃的水到了教室可能只剩下30℃了,如果有保温措施热量的损失量将不会超过10%。
没有保温措施既浪费了资源有没有达到应有的效果。
通过对锅炉房与基建处的调查,我们发现学校为了节省资源与效率,在为二教铺设地沟暖气管道的时候就特意地沟暖气管道进行了保暖措施。
这样一来就可以有效的连接起二教与锅炉房。
(三)、二教的教室
分析供暖系统最终要的目的就是分析教室是否暖和。
以下是我们对二教不同教室不同时间进行的温度测量,由于教室太多我们选取了几个有代表性的教室进行了分析。
表1
日期
时间
地点
室内温度
室外温度
2010年12月04
08:
00
101
14℃
2℃
2010年12月06
10:
00
101
15℃
2℃
2010年12月08
15:
00
101
16℃
4℃
2010年12月10
08:
:
00
101
13℃
-1℃
2010年12月12
20:
00
101
12℃
-4℃
2010年12月14
16:
00
101
13℃
-4℃
2010年12月04
08:
00
103
15℃
2℃
2010年12月06
10:
00
103
17℃
2℃
2010年12月08
15:
00
103
16℃
4℃
2010年12月10
08:
:
00
103
13℃
-1℃
2010年12月12
20:
00
103
13℃
-4℃
2010年12月14
16:
00
103
13℃
-4℃
2010年12月04
08:
00
201
16℃
2℃
2010年12月06
10:
00
201
17℃
2℃
2010年12月08
15:
00
201
17℃
4℃
2010年12月10
08:
:
00
201
15℃
-1℃
2010年12月12
20:
00
201
14℃
-4℃
2010年12月14
16:
00
201
14℃
-4℃
2010年12月04
08:
00
203
17℃
2℃
2010年12月06
10:
00
203
17℃
2℃
2010年12月08
15:
00
203
19℃
4℃
2010年12月10
08:
:
00
203
16℃
-1℃
2010年12月12
20:
00
203
15℃
-4℃
2010年12月14
16:
00
203
14℃
-4℃
2010年12月04
08:
00
301
17℃
2℃
2010年12月06
10:
00
301
19℃
2℃
2010年12月08
15:
00
301
21℃
4℃
2010年12月10
08:
:
00
301
16℃
-1℃
2010年12月12
20:
00
301
16℃
-4℃
2010年12月14
16:
00
301
14℃
-4℃
二、影响供暖系统的因素
(一)、教室单位体积散热器的数量。
一个教室热量的主要来源就是散热器,还有一小部分来源于连接散热器的管道。
所以一个教室的温度高低主要来源于单位数量的散热器数量,以下是每个教室散热器的数量与面积
表2
教室名称
教室散热器数量
教室面积
教室名称
教室散热器数量
教室面积
101
4×25
102.1
102
4×25
102.1
103
4×25
102.1
201
4×18
102.1
202
4×18
102.1
203
4×18
102.3
204
4×18
102.1
205
4×18
124
206
4×16
124
207
3×16
101.5
301
4×17
102.1
302
4×17
102.1
303
4×17
102.1
304
4×17
102.1
305
4×17
124
306
4×16
124
307
3×15
101.5
401
4×15
102.1
402
4×15
102.1
403
4×14
102.1
404
4×14
102.1
405
4×15
124
406
4×15
124
407
3×13
101.5
501
4×16
102.1
502
4×16
102.1
503
4×16
102.1
504
4×16
102.1
505
4×18
124
506
4×19
124
507
3×17
101.5
下图分别为二教01教室、05教室、07教室的设计图
图1
(二)、教室的位置
一个教室的位置也决定着一个教室的温度高低,首先是能否照到太阳,那些可以照到的教室相对来说就会比照不到的要暖和一些。
二教的主门是朝东的,我们的所有上课的教室的窗户都是向西或向北的,所以上午所有的教室都照不到阳光,但是到了下午窗户朝西的教室就可以照到阳光了,温度就会有所提升。
可以照到阳光的教室是每层的05、06、07教室。
其次是要考虑教室离门的距离,二教的门口有一个大厅,这个大厅是一直到三层的,门口流量很大,所以大门基本上是开着的,冬天时冷空气就会进入大厅当中,使整个大厅温度变得很低。
这样一来靠近大厅的教室温度都会比较低,这当中包括101、102、102、201、202、203、301、302、303,影响效果会逐层降低。
(三)、教室是否独立
这对于二教来说基本上不会存在,二教是一个整体,每个教室之间都有联系,由于二教之间都有联系这样就可以提高一些温度。
三、二教供暖系统的分析
北京最新公布的公共场所室内温度为18℃,根据表1我们可以发现,二教的最高温度曾经打到过21℃,最低温度为12℃。
温差竟有9℃之多,有的教室平均温度为有的教室平均温度为。
这可以反映出,二教的温度不稳定波动大,每个教室的温度差异比较大。
以下分别分析二教温度不稳定波动大和不同教室温度差异大的原因。
最近北京室外温度变化比较大,一股冷空气就使的温度下降了近10摄氏度。
教室内温度也随之下降了很多。
影响散热器温度因素主要有两方面,第一个是上水温度与回水温度,第二个是水流的速度,我校的锅炉每天的是上水50摄氏度,回水45摄氏度,水流速度的控制正在研发之中。
当室外温度为4摄氏度时上水50摄氏度,回水45摄氏度可以使教室内温度为18摄氏度,但是当室外温度为7摄氏度时50℃的上水与45℃的回水温度就会使教室的温度有所升高,但是当室外温度为零下7摄氏度或更低时,教室的温度就会变得很低,有时甚至会到达写字时手都在抖。
如果要使教室温度比较稳定,没有较大幅度的变化,就应该使锅炉房,根据每天的温度对水温有所调整,当天气比较热时将水温适当降低,当天气温度变低时,根据降低的多少对水温进行调整。
计算一个教室应给有多少散热器,首先要先计算出瓦数(w),瓦是暖气的供暖量,多大瓦可以温暖多大面积的房间有计算依据,根据民用建筑供暖热指标测算参考数据我们查的学校40-80W/平方米。
国际化标准组织ISO规定:
确定散热器的传热系数K值的实验,应在一个长(4±0.2)m×宽(4±0.2)m×高(2.8±0.2)m的封闭小室内,保证室温恒定下进行,散热器应无遮挡,敞开设置。
散热器的传热系数是表示:
当散热器内热媒平均温度与室内空气温度的差为1℃时,每㎡散热面积单位时间放出的热量。
单位为W/㎡.℃。
散热量单位为W。
传热系数与散热量成正比。
影响散热器传热系数的最主要因素是热媒平均温度与室内空气温度的温差△T,散热器的材质、几何尺寸、结构形式、表面喷涂、热媒温度、流量、室内空气温度、安装方式、片数等条件都会影响传热系数的大小。
散热器性能检测标准工况(当△T=64.5℃时),即:
热媒进口温度95℃,出口温度70℃,空气基准温度18℃。
根据以上数据与公式我们可以计算出在一般情况下单位面积需要的散热器数量。
根据表2可以看得出以下几个规律。
每层的01、02、03、04教室的散热器数量大多是相同的,每层所有最后一个数字相同的教室面积基本上也都是相同的。
以教室的立体面积为定值分析散热器的数量,以每层的01教室为例,每个层的01面积基本上是相同的,高度也是相同的,可以确定下来每层的01立体面积基本是相同的。
每层的01也都是阴面,所以也不存在阳光的问题。
101教室的散热器数量位4×25,201教室散热器的数量为4×18,301教室的数量为4×17,401教室的散热器数量为4×15,501教室散热器的数量为4×16。
可以看出每个教室在面积相同的情况下散热器的数量是相差很大,由于一层到三层的01教室离大厅很近所以使得会偏冷一些,所以要多安装一些散热器,由于大厅对每层的影响是逐层递减的,所以每层01的散热器数量也是递减的。
但是四层的01与五层01的散热器数量是存在一定问题的。
根据表1我们还可以发现二层01教室的平均温度是低于其他层01教室的,,二层01教室靠近大厅,受大厅冷空气的影响会比较大,应该在多安装一些散热器。
通过表1我们可以看出101教室的平均温度要比103教室的平均温度低很多,201教室的温度同样比203教室的温度低很多。
101教室的散热器数量与103教室的是一样多的,201教室的散热器数量与203教室的散热器数量也是相同的。
一层与二层都处于大厅附近,受大厅的冷空气影响严重,靠近大厅越近影响就越严重,101与201相对于103与203来说受到的影响更大些,所以应该使01教室的散热器数量多于03教室。
一层、二层、三层的01到04都应逐次减少,但是二教的一层到三层01到04教室散热器数量是相同的,而不受大厅影响的四层却是01、02教室散热器数量多于03、04教室的散热器。
这样就使得每个教室的温度相差很多。
四、二教供暖系统的改进
(一)、计算机供暖系统概述
供暖节能改造工程中,系统的集中监控和集中管理,目的是根据实际原系统的运行状况,经计算机软件分析运算以后,合理的控制锅炉的燃烧时间和热交换效率,合理的控制调整一次水和二次水的热交换效率,24小时不同时间、不同温差、不同的系统状况,进行整个系统的准确调整,供暖期间(约120天)保证整个供暖系统在一个集中监控与集中管理的状态下运行。
目前计算机的集中监控与集中管理已经是每一个行业、每一个领域所面临的发展趋势,计算机监控与管理所带来的全面性、可控性、精确性和计算机本身的特殊的硬件存储功能为若干年以后进行数据的回查提供了很大的便利。
供暖是一个行业,“锅炉供暖”就是针对供暖行业里面的锅炉供暖系统与锅炉供热系统。
在供暖行业里计算机的应用是否可以提高锅炉供暖系统的运行效率是否可以合理的使用热交换效率,是运用计算机进行监控和管理的前提。
按一般的供暖常识,锅炉工在供暖期间的工作很简单,而且很人为的直观的根据室外天气的变化和回水的温度调节锅炉的供水温度,锅炉的输出效率很高,相对的系统的输出效率也很高,但是人为的控制是无法在供暖期间每时每刻根据实际的需求输出所需要的热量,用户家里的温度是一个重要的因素,室外温度的变化在一天中(早、中、晚)天气的变化就非常明显,在供暖期间天气变化更是有供暖初期、中期和末期之分。
因此,运用计算机集中监控和集中管理的运用可以说是很有必要的。
根据不同供暖面积、不同供暖系统的情况,需要24小时全天候采集室外不断变化的温度、需要采集供暖系统初端、中端和末端的用户家里的温度(此温度变化幅度不大)采集锅炉供、回水的温度,在不断变化的温度曲线中寻找中性点,使系统输出合理的热能。
系统改造完以后,计算机会对每一天的供暖情况,燃烧机的起停时间,锅炉所有的水温、压力,累计存储,随时可以调出供暖期间每一天的所需要的数据。
另外,系统报警功能强大,以集中—分支—集中的理念,首先集中搜寻错误数据,然后分支进行诊断,最后再集中所有分支诊断的结果进行输出报警。
(二)、供暖系统燃料节能
采用集中供暖监控系统,是节能、高效、可控、自动运行的有利保障,已受到越来越多的供热企业的重视。
它主要由中央监控中心、通讯网络、下位机控制器、传感器、执行机构等组成。
该系统具有实时检测与显示锅炉运行时的各个参数及主要供暖参数,具有方便的数据统计处理、数据管理与检索等辅助功能。
采用气候补偿装置,根据室外温度的变化,确定供热量,调节一次侧电动调节阀,实现按需供热,同时加以本文后叙的水泵变频调速系统,可使整个供暖系统在低能耗,低电耗的情况下,实现多需多供,少需少供,无需不供的科学运行方式。
设计思路:
改变传统供暖运行方式
在锅炉房内部,总出水与总回水管间加设一旁通管,其上加一电动碟阀控制水量,在满足室内温度要求前提下,根据室外温度的变化,调控混水与进锅炉加热水的比例,既回水总量的一部分进锅炉加热,且高温、恒定(整个供暖期),另一部分回水由旁通管与锅炉高温出水混合后直接进入外网循环,从而达到外网系统大流量小温差——缓解水利失调现象;锅炉内部小流量大温差——提高锅炉运行效率。
图2水循环示意图
图3系统运行示意图
电动碟阀的动作通过控制中心发出命令实现,控制系统将室外、室内温度,供、回水温度,锅炉出水温度采集并显示后,经过系统软件的计算,调控电动碟阀的开关幅度,动态、适时、科学地提供供暖温度,减少人工参与,弥补人为不足,在提供最及时、最佳的供暖质量前提下,节约能源消耗。
(三)、应用成本的比较
项目
运行特点
初期投资
运行费用
维护成本
集中供暖
不管房间内有人无人系统都要照常运行,无法调节,因此能耗大,水资源浪费严重
130-150元/㎡
21元/㎡
日常维护量较大人力物力成本高
水源(地源)热泵
利用电能运行,温度不能随意调整,采暖面积不能随意控制,无人取暖时设备仍需运行。
如整栋大楼有一个房间须供暖,其所有机组都须用电运行
150-200元/㎡建筑面积(包括打井费用)
对外宣传15-20元/㎡左右,实际费用远高于21元/㎡,如市委采用此方式供暖其费用远高于水暖
管道易老化,几年后主机更新昂贵;泵井易被流沙填满报废;投入专业人员操作和后期维护费用昂贵;地下水短缺使水位降低系统失灵
集中供暖+计算机系统改造
技术操作人员少,系统可自动调节,节省大量资源
150-200元/㎡
15-20元/㎡
日常维护量小,管理费用低
系统工程课程
论文(报告、案例分析)
院系物流学院
专业物流管理
班级08940712
学生姓名苏磊王睿晋常勇
任课教师张志勇
2010年12月15日
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