1、北京市中級專業(yè)技術(shù)資格評審申報論文 第-8-頁申報論文（中 級）題目：關(guān)于高校樓宇供暖分區(qū)分溫 控制系統(tǒng)單 位：姓 名：申報專業(yè)： 年 月 日摘 要(樣式：正文；字體：宋體；字號：小四或四號字；段落：1.5倍行距) 2008年相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國建筑能耗占全國能源消耗總量的30%，其中采暖空調(diào)約占全部建筑能耗的65%。由此可見，建筑為耗能大戶，為了經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展，必須把建筑節(jié)能放在重要位置。我國冬季需集體供暖的高等院校眾多，耗費資金巨大，部分高校每年供暖所消耗的能源費已占到全?？傮w能源經(jīng)費的50%。目前，我國一些高等院校冬季供暖未根據(jù)各種建筑使用的不同情況、室外溫度在一天內(nèi)的變化情況

2、進行調(diào)控。為此，筆者結(jié)合北京某高校實際情況，對高等院校冬季供暖能源消耗的基本狀況進行了分析。高等院校樓宇按供暖特點可分為三類: 第一類是教學樓、辦公樓、圖書館"體育館、實驗樓等，稱為公共樓宇，其特點是白天使用，夜間基本無使用。第二類是學生公寓樓，這類樓宇的特點是學生開學期間使用，而寒假期間基本不使用。第三類是學校職工及家屬住宅樓，住宅樓的特點是供暖期內(nèi)任何時候都必須保證供暖達標。高等院校冬季供暖的浪費現(xiàn)象主要表現(xiàn)在: 第一類樓宇夜間沒人使用也供暖，造成能源浪費；第二類樓宇在寒假封閉期間照常供暖，從而造成能源浪費；第三類樓宇的建設(shè)年代不同，管道有粗有細，暖氣片的組數(shù)有多有少，有的家屬樓

3、離換熱站較近，有的離換熱站較遠，房間的保溫效果也不同，為了保證所有的住宅樓供暖達標，致使一些樓宇供暖過熱。根據(jù)以上三種類型樓宇的特點，筆者認為應(yīng)該對高等院校集中供暖系統(tǒng)進行分時、分溫、平衡控制的自動化改造，建立節(jié)能供暖系統(tǒng)及監(jiān)管體系。改造后的節(jié)能供暖系統(tǒng)要實現(xiàn)按需供暖、均衡供暖、達標供暖，以達到節(jié)約能源、減少資金浪費的目的。采取集中監(jiān)控，運行人員在監(jiān)控中心對供暖系統(tǒng)的運行情況實行實時監(jiān)控，通過對下位機的參數(shù)設(shè)置，優(yōu)化系統(tǒng)的運行，使供暖系統(tǒng)的管理科學化、信息化。關(guān)鍵詞： 校園熱力網(wǎng)，節(jié)能，供熱調(diào)節(jié)，分區(qū)分溫控制目 錄摘 要.緒 論 .1一、高校樓宇供暖節(jié)能控制系統(tǒng)原理.2二、高校樓宇供暖節(jié)能控制

4、系統(tǒng)設(shè)計.32.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu).32.2現(xiàn)場控制器設(shè)計.4結(jié) 論.7參考文獻.8附 錄.6-8-緒 論 1 課題的背景隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展和社會的高度文明，環(huán)境和能源緊張的態(tài)勢也日益顯現(xiàn)，節(jié)能減排的壓力越來越大。這一矛盾已成為世界各國共同關(guān)注的焦點。在我國的東北、華北、西北等地區(qū)，建筑耗能在總能耗的比例中非常巨大。大部分民用建筑和工業(yè)企業(yè)都裝設(shè)了集中供熱系統(tǒng)和供暖設(shè)備，供熱工程是能源的消耗大戶，供熱工程的排放物也直接或者間接地影響著生態(tài)環(huán)境。各大院校一直把建設(shè)節(jié)約型校園作為當前的重要任務(wù)之一，不斷結(jié)合學校自身實際情況，在創(chuàng)建節(jié)約型校園的過程中注重從管理節(jié)能、觀念節(jié)能和科技節(jié)能入手，降低辦學成

5、本，提高辦學效益，為促進學校長期良性快速發(fā)展創(chuàng)造條件。高等學校集教學、科研和生活于一體，既是人口的高密度區(qū)，同時更是重要的能源消耗大戶。特別是近幾年來，高校規(guī)模的不斷擴張使能源消耗更是呈快速上漲趨勢。而在全國范圍內(nèi)打造節(jié)約型社會的今天，提倡高校節(jié)能，打造節(jié)約型校園勢在必行。2 課題研究的目的及意義校園熱力網(wǎng)有著集中供熱共同特點，同時又有著自己獨特的地方。校園建筑涉及面比較廣、數(shù)量大、形式也多樣且多為集中供暖。可以說校園熱力網(wǎng)涵蓋了集中供熱的基本問題。為了解決這種問題，對校園熱力網(wǎng)的研究是很有理論意義和現(xiàn)實意義的。我國冬季需集體供暖的高等院校眾多，耗費資金巨大，部分高校每年供暖所消耗的能源費已占

6、到全?？傮w能源經(jīng)費的50%。對高校的供暖系統(tǒng)進行改造，實現(xiàn)按需供暖、均衡供暖、達標供暖，以達到節(jié)約能源、減少資金浪費的目的。一、 高校樓宇供暖節(jié)能控制系統(tǒng)原理該供暖節(jié)能控制系統(tǒng)主要由控制器、電動調(diào)節(jié)閥和溫度傳感器組成。由控制器對采集到的溫度進行分析和處理，在此基礎(chǔ)上自動調(diào)節(jié)各電動閥門的開度，從而改變進入對應(yīng)樓宇的供水流量，使得近端用戶與遠端用戶供暖需求難以協(xié)調(diào)的問題得到有效解決。不僅保證了室內(nèi)溫度能夠控制在一個合適的范圍內(nèi)，而且避免了熱能的不必要浪費。該供暖節(jié)能控制系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)供暖溫度的調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)原理如下。由式(1-1)可知!當液體吸收或放出的熱量一定時，液體體積越大，液體的溫度變化就越

7、?。环粗?，體體積越小，液體的溫度變化就越大。 （1-1）式中，為液體吸收或放出的熱量；為液體的比熱容；為液體質(zhì)量;為液體密度為液體積；為液體溫度變化。式（1-1）對于供暖系統(tǒng)而言，當供暖釋放的熱量一定時，供水流量越大，供回水溫差越??；反之，供水流量越小，供回水溫差越大。而供水流量是由電動閥門控制的，當閥門開度為100%時，供水流量最大，當閥門開度變小時，供水流量相應(yīng)地減小。因此，通過檢測供回水溫差，便可知道當前供水流量偏大還是偏小，再對應(yīng)地增大或減小閥門開度就可以增加或減少供水流量，實現(xiàn)對供熱量的控制。二、 高校樓宇供暖節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)示意圖見圖2-1，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點為：圖

8、2-1 高校樓宇供暖節(jié)能控制系統(tǒng)示意圖1）在每座供暖樓宇中增設(shè)一個電動調(diào)節(jié)閥，以實現(xiàn)對每座樓宇供水流量的單獨控制%從而克服水平失調(diào)現(xiàn)象。2）在每座樓宇中安裝4個溫度傳感器，用以檢測室內(nèi)、外溫度及供回、水溫度，從而控制閥門開度，確保室溫穩(wěn)定。3）在每座樓宇中安裝一個現(xiàn)場控制器，對采集的信息進行分析并產(chǎn)生閥門控制信息，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能控制。2.2現(xiàn)場控制器設(shè)計圖2-2為樓宇供暖現(xiàn)場控制器結(jié)構(gòu)框圖?？刂破髦袉纹瑱C選用AT89C55，可完成供暖系統(tǒng)的溫度采集、智能調(diào)溫、數(shù)據(jù)存儲和顯示等控制。在系統(tǒng)中設(shè)置了時鐘電路，采用PCF8563芯片顯示系統(tǒng)日期和時間。為增強系統(tǒng)運行的可靠性和安全性，設(shè)置了外部存儲器

9、，采用X5045記憶存儲元件，保證系統(tǒng)運行參數(shù)不會因斷電而丟失。為方便現(xiàn)場參數(shù)設(shè)定和查看，還設(shè)置了鍵盤和液晶顯示電路，循環(huán)顯示供水溫度、回水溫度、閥門開度、日期和設(shè)定參數(shù)，其中，最主要的部分是溫度采集電路與閥門控制電路這兩部分。圖2-2現(xiàn)場控制器框圖現(xiàn)場控制器采用溫差控制法控制閥門開度，使用DS18b20數(shù)字溫度傳感器檢測溫度。其流程如圖2-3所示：圖2-3閥門控制流程圖首先，單片機讀取PCF8563時鐘芯片中的當前時間信息,判斷當前時間處于哪一個時段,提取數(shù)據(jù)存儲器中前一天相同時段的閥門開度，將此開度信息輸出給電動調(diào)節(jié)閥門控制電路。電動調(diào)節(jié)閥門由4-20mA電流控制，所以單片機發(fā)出的數(shù)字信號

10、需要由轉(zhuǎn)換電路變成電流信號。數(shù)字信號由單片機P1.0口進入數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLV5620變成模擬信號,模擬信號再由AD694芯片把電壓信號轉(zhuǎn)變4-20mA的電流信號并輸出給電動調(diào)節(jié)閥門,從而實現(xiàn)單片機對電動調(diào)節(jié)閥門的控制。然后，單片機與DS18b20通信得到當前的供回水溫度，在單片機內(nèi)部對兩個溫度進行差值計算得到實際溫差，比較實際溫差與設(shè)定溫差的大小，若實際溫差大于設(shè)定溫差，則說明供水流量不足，應(yīng)增大閥門開度，若實際溫差小于設(shè)定溫差，則說明供水流量過大，應(yīng)減小閥門開度。根據(jù)溫差的差值相應(yīng)增大或減小輸出的控制電流大小，從而使閥門開度改變相應(yīng)的百分比，調(diào)整進入樓宇的供水流量，實現(xiàn)熱能的充分利用和供暖效果的最優(yōu)化。除此之外，考慮到高校供暖的特殊性#在系統(tǒng)的控制流程中加入了一個節(jié)假日最低供暖模式。通過讀取時鐘芯片中的日期#判斷當前日期是否處于節(jié)假日，如果處于節(jié)假日則將閥門開度控制為大于等于一個最小值，在確保管道不會被凍裂的同時，最大限度地節(jié)能。結(jié) 論該節(jié)能系統(tǒng)在保證正常供暖情況下，可實現(xiàn)供暖節(jié)能。據(jù)2010年教育部統(tǒng)計結(jié)果，全國約有2300所高校，假設(shè)北方有供暖需求的高校有1000所，每一所高校都能夠?qū)崿F(xiàn)的節(jié)能，則總的節(jié)能效益是不言而喻的。并且，該節(jié)能系統(tǒng)不僅沒有以犧牲用戶的供暖需求為代價實現(xiàn)節(jié)能目的，反而保證了供