CN102865623B - 一种集中供暖公共建筑供热节能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及供暖节能技术领域，提供了一种集中供暖公共建筑供热节能控制方法，包括：计算当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷；计算所述当前时段能满足供暖需求的建筑物的等效面积的公共建筑房间所需的供水量；对管网中各管段以及总管网进行水力计算，并采用量调节方式，对供水干管采取循环泵、风机变频控制，对供水支路采用阀门开度控制；对热源进行功率控制。在本发明实施例中，根据室内外热扰计算得到建筑物所需实时热负荷，减少热量浪费，合理计算调节分配管网水力，根据计算合理选择合适管径的管段及合适扬程的循环泵，并可实现热负荷的分时分区域控制及按需供暖，真正实现集监管、计算、控制作用于一体。

Description

一种集中供暖公共建筑供热节能控制方法

技术领域

本发明属于供暖节能技术领域，尤其涉及一种集中供暖公共建筑供热节能控制方法。 

背景技术

目前，公共建筑的集中供暖系统大都存在着极大的浪费与热量分配不平衡现象,其主要缺点有：热源设计热负荷过大，管网过粗；系统自动化水平低，监控中心只是起到低层次的监测作用；以锅炉为热源的供暖系统中锅炉的运行主要依赖司炉工的经验来调节锅炉运行参数，没有科学合理的依据计算动态热负荷，并据此调节锅炉及管网运行参数，以换热站为热源的供暖系统供暖量过大，不能根据每个热用户的实际情况按需供热；不能根据室外气温变化及室内热扰变化及时调整热负荷，使热源在一天中始终运行在同一条件下，造成了热量与电力等能源的大量浪费；大多数的供热管网存在水力失调的问题，管网中流体流量计算方法不科学，调节方法落后单一，形成“近端热、远端冷”的现象，浪费了大量的电力。 

在目前供暖系统中，热负荷调节需要以热负荷计算为依据，国内的热负荷计算一般采用估算或稳态计算求得所需热负荷。 

热负荷体指标估算公式为Q₁'＝q_v·V_w(t_n-t'_w)，Q₁'为建筑物的供暖设计热负荷，V_w为建筑物的外围体积，t_n、t'_w分别为供暖室内计算温度与供暖室外计算温度，q_v为建筑物的供暖体积热指标。按体指标或面指标进行热负荷估算的误差过大，易造成热量长期大量浪费或供热量长期不足的现象。 

目前，出现了热负荷稳态计算，较准确的稳态计算方法是建立稳态热负荷计算模型，即按照公式q_H＝q_HT+q_INF-q_IH计算房间所需热负荷，q_H表示折合到单位建筑面积上单位时间内建筑物所需热负荷，q_HT、q_INF、q_IH分别表示折合到单位建筑面积上单位时间内通过建筑围护结构的传热量、建筑物的渗透耗热量以及建筑物的内部得热量。稳态热负荷计算模型中当前时刻的热负荷仅与当前的室内外温度等热扰条件有关，未考虑之前时刻的供暖影响，计算的热负荷一般都偏大，由此为依据进行热负荷调节造成的偏差较大，浪费严重。 

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种集中供暖公共建筑供热节能控制方法，旨在解决现有技术提供的集中供暖系统大都存在着极大的浪费与热量分配不平衡现象的问题。 

本发明实施例是这样实现的一种集中供暖公共建筑供热节能控制方法，所述方法包括下述步骤： 

根据预先生成的热负荷计算模型及预先设定的当前公共建筑房间的温度阈值参数计算当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷； 

根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，计算所述当前时段能满足供暖需求的建筑物的等效面积的公共建筑房间所需的供水量； 

根据计算得到的供水量，对管网中各管段以及总管网进行水力计算，并采用量调节方式，对供水干管采取循环泵、风机变频控制，对供水支路采用阀门开度控制； 

根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，对热源进行功率控制，使热源输出的热量与当前时段所述公共建筑房间能满足供暖需求的建筑物的等效面积所需热量相当； 

所述根据预先生成的热负荷计算模型及预先设定的当前公共建筑房间的温度阈值参数计算当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷的步骤之前还包括下述步骤： 

根据公共建筑的室内外温度的变化与风量、风速及日照、人员、照明及设备的开关状态参数，生成计算热负荷计算模型； 

所述生成计算热负荷计算模型的步骤具体包括下述步骤： 

根据建筑物的围护结构特征信息，计算获取建筑物的围护结构总热负荷，记为CLw； 

根据建筑物室内活动人员、照明设备以及散热设备的得热信息，计算获取建筑物室内热源散热热量，记为CLn； 

计算通过换气进入室内的新风和冷风渗透所形成的新风和冷风渗透热负荷,记为CLs； 

根据计算得到的所述围护结构总热负荷、建筑物室内热源散热热量和新风 和冷风渗透热负荷，计算动态热负荷参数，其计算公式为： 

CL＝CL_w-CL_n+CL_s； 

所述根据建筑物的围护结构特征信息，计算获取建筑物的围护结构总热负荷的步骤具体包括下述步骤： 

计算建筑物的围护结构的非稳定传热的传递函数，并根据所述传递函数计算维护结构传热量，其计算式为： $Q\left({\mathrm{\τ}}_n\right)=T_{\mathrm{rc}}\stackrel{r}{\mathrm{\Σ}}{c}_i-\stackrel{r}{\mathrm{\Σ}}{b}_i{T}_{\mathrm{out}}({\mathrm{\τ}}_n-i)-\stackrel{m}{\mathrm{\Σ}}{d}_{i}Q({\mathrm{\τ}}_n-i),$ 其中，i为时间单位的离散点，r、m为i的取值，T_out(τ_n-i)为τ_n-i时段的室外气温；而Q(τ_n-i)则表示τ_n-i时段的围护结构传热量，b_i、d_i分别为τ_n-i时段室外气温、围护结构传热量的传递系数，c_i为i时刻室内温度的传递系数，T_rc为室内设计温度值； 

根据建筑物玻璃面积，计算建筑物玻璃日射得热量，记为Q_ch(j)； 

将所述建筑物围护结构传热量与所述建筑物玻璃日射得热量进行比较做差运算，得到建筑物的围护结构总热负荷，其计算式为：CL_w＝Q(τ_n)-Q_ch(j)。 

作为一种改进的方案，所述根据预先生成的热负荷计算模型及预先设定的当前公共建筑房间的温度阈值参数计算当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷的步骤具体包括： 

获取预先设定的公共建筑物的预热期、供暖期、降温期和值班期的温度参数； 

根据公共建筑物的围护结构和室内外的温度参数，利用预先计算得到的热负荷计算模型，计算所述公共建筑物的预热期、供暖期、降温期和值班期的热负荷。 

作为一种改进的方案，所述根据计算得到的供水量，对管网中各管段以及总管网进行水力计算，并采用量调节方式，对供水干管采取循环泵、风机变频控制，对供水支路采用阀门开度控制的步骤具体包括： 

根据计算得到的供水量，对管网中各管段以及总管网进行水力计算； 

采用量调节方式，对供水干管采取循环泵、风机变频控制，对供水支路采用阀门开度控制。 

作为一种改进的方案，所述根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，对热源进行功率控制的步骤具体包括： 

通过检测锅炉及风机的温度、压力、转速参数，根据计算得到的当前时段 所述公共建筑房间所需的热负荷，调整锅炉及风机各参数，控制供热量输出。 

作为一种改进的方案，所述根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，对热源进行功率控制的步骤具体包括： 

根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，现场仪表实时检测一次管网的高温水或蒸汽的流量及温度，调整一次管网流量来调整二次管网供水温度，并调节二次网的供水流量以调节供热量。 

在本发明实施例中，根据室内外热扰计算得到建筑物所需实时热负荷，减少热量浪费，合理计算调节分配管网水力，根据计算合理选择合适管径的管段及合适扬程的循环泵，并可实现热负荷的分时分区域控制及按需供暖，真正实现集监管、计算、控制作用于一体。 

附图说明

图1是本发明实施例提供的集中供暖公共建筑供热节能控制方法的实现流程图； 

图2是本发明实施例提供的预先根据公共建筑的室内外温度的变化与风量、风速及日照、人员、照明及设备的开关状态参数，生成得到热负荷计算模型的实现流程图； 

图3是本发明实施例提供的根据建筑物的围护结构特征信息，计算获取建筑物的围护结构总热负荷的实现流程图； 

图4是本发明实施例提供的根据建筑物室内活动人员、照明设备以及散热设备的得热信息，计算获取建筑物室内热源散热热量的实现流程图； 

图5是本发明实施例提供的根据预先生成的热负荷计算模型及预先设定的当前公共建筑房间的温度阈值参数计算当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷的实现流程图； 

图6是本发明实施例提供的根据计算得到的供水量，对管网中各管段以及总管网进行水力计算，并采用量调节方式，对供水干管采取循环泵、风机变频控制，对供水支路采用阀门开度控制的实现流程图； 

图7是本发明实施例提供的水泵的流量-扬程曲线图； 

图8是本发明实施例提供的水泵、管网水力特性曲线图； 

图9是本发明实施例提供的管网支路流量调节原理图； 

图10是本发明实施例提供的水泵的转速-流量曲线图； 

图11是本发明实施例提供的管网干路流量调控装置的原理图； 

图12是本发明实施例提供的供热管网构架示意图； 

图13是本发明实施例提供的带有五个用户的管网构架示意图； 

图14是本发明实施例提供的集中供暖公共建筑供热节能控制系统的架构示意图。 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

图1示出了本发明实施例提供的集中供暖公共建筑供热节能控制方法的实现流程图，其具体的步骤如下所述： 

在步骤S101中，根据预先生成的热负荷计算模型及预先设定的当前公共建筑房间的温度阈值参数计算当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷。 

在步骤S102中，根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，计算所述当前时段能满足供暖需求的建筑物的等效面积的公共建筑房间所需的供水量。 

在步骤S103中，根据计算得到的供水量，对管网中各管段以及总管网进行水力计算，并采用量调节方式，对供水干管采取循环泵、风机变频控制，对供水支路采用阀门开度控制。 

在步骤S104中，根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，对热源进行功率控制，使热源输出的热量与当前时段所述公共建筑房间能满足供暖需求的建筑物的等效面积所需热量相当。 

在本发明实施例中，通过上述五个步骤的计算调整，可以使整个供暖系统达到平衡状态，为公共建筑供暖的同时，达到节能的目的。 

作为本发明的一个实施例，在执行上述步骤S101之前，需要预先根据公共建筑的室内外温度的变化与风量、风速及日照、人员、照明及设备的开关状态参数，生成得到热负荷计算模型，其具体的步骤如下所述： 

在步骤S201中，根据建筑物的围护结构特征信息，计算获取建筑物的围护 结构总热负荷，记为CLw。 

在步骤S202中，根据建筑物室内活动人员、照明设备以及散热设备的得热信息，计算获取建筑物室内热源散热热量，记为CLn。 

在步骤S203中，计算通过换气进入室内的新风和冷风渗透所形成的新风和冷风渗透热负荷,记为CLs。 

在步骤S204中，根据计算得到的所述围护结构总热负荷、建筑物室内热源散热热量和新风和冷风渗透热负荷，计算动态热负荷参数，其计算公式为： 

CL＝CL_w-CL_n+CL_s。 

在本发明实施例中，以以围护结构非稳态传热负荷计算为重点，参考玻璃窗的日射得热计算在内的更为合理的计算方式，其将室内人员、照明与电子设备及楼道情况也考虑在内的精确的计算方法，计算方法较为合理，计算得到的热负荷参数的准确度更高。 

图3是本发明实施例提供的根据建筑物的围护结构特征信息，计算获取建筑物的围护结构总热负荷的实现流程图，其具体包括下述步骤： 

在步骤S301中，计算建筑物的围护结构的非稳定传热的传递函数，并根据所述传递函数计算围护结构传热量，其计算式为： 

$Q\left({\mathrm{\τ}}_n\right)=T_{\mathrm{rc}}\stackrel{r}{\mathrm{\Σ}}{c}_i-\stackrel{r}{\mathrm{\Σ}}{b}_i{T}_{\mathrm{out}}({\mathrm{\τ}}_n-i)-\stackrel{m}{\mathrm{\Σ}}{d}_{i}Q({\mathrm{\τ}}_n-i),$ 其中，T_out(τ_n-i)为τ_n-i时刻的室外气温；而Q(τ_n-i)则表示τ_n-i时刻的围护结构传热量，b_i、d_i分别为τ_n-i时刻室外气温、围护结构传热量的系数，c_i为i时刻室内温度的传递系数。 

在该步骤中：建筑物的围护结构可视为包括室内外表面空气边界层的多层均质结构，其室内温度及热流计算为： 

$\left[\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{in}}\left(s\right)\\ Q_{\mathrm{in}}\left(s\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}A\left(s\right)& -B\left(s\right)\\ -C\left(s\right)& D\left(s\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{out}}\left(s\right)\\ Q_{\mathrm{out}}\left(s\right)\end{array}\right]$

其中，Tin(s)、Tout(s)为围护结构室内外侧温度； 

为围护结构传递函数矩阵； 

Qin(s)、Qout(s)为围护结构室内外侧热流。 

其中，围护结构热力系统非稳定传热传递函数的通常解法较复杂，可以定 义输出函数为传递函数与输入函数的乘积，即O(s)＝G(s)I(s)，假设输入函数I(s)为N2(s)/M(s)的形式，且有m个单值根(si，i＝1,2,…,m)。G(s)可以写成N1(s)/B(s)的形式，故输出函数可以表示为： 

$O\left(S\right)=\frac{N_1\left(S\right)N_2\left(S\right)}{B\left(S\right)M\left(S\right)}$

由于B(s)有无穷多个负实根sk(k＝1,2,…,)，则可以根据海维赛德展开式得到输出的原函数为： 

$o\left(\mathrm{\τ}\right)=L^{-1}\left[O\left(s\right)\right]=\underset{i=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{N_1\left(s_k\right)N_2\left(s_k\right)}{{\left[B\left(s\right)M\left(s\right)\right]}^{\′}{|}_{s=s_k}}{e}^{s_k\mathrm{\τ}}+\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{N_1\left(s_i\right)N_2\left(s_i\right)}{{\left[B\left(s\right)M\left(s\right)\right]}^{\′}{|}_{s=s_i}}{e}^{s_i\mathrm{\τ}}$

建筑围护结构大多是由多层材料组成，故B(s)函数将非常复杂，求根比较困难，对于球形、柱形等围护结构，计算难度更大。 

用频域回归法计算时，用两个多项式相除来等价代替原来复杂的传递函数，简化计算。 

$\tilde{G}\left(s\right)=\frac{{\mathrm{\β}}_0+{\mathrm{\β}}_{1}s+{\mathrm{\β}}_2{s}^2+...+{\mathrm{\β}}_r{s}^r}{1+{\mathrm{\α}}_{1}s+{\mathrm{\α}}_2{s}^2+...+{\mathrm{\α}}_m{s}^m}=\frac{\tilde{B}\left(s\right)}{1+\tilde{A}\left(s\right)}$

$\tilde{A}\left(s\right)={\mathrm{\α}}_{1}s+{\mathrm{\α}}_2{s}^2+...+{\mathrm{\α}}_m{s}^m$

$\tilde{B}\left(s\right)={\mathrm{\β}}_0+{\mathrm{\β}}_{1}s+{\mathrm{\β}}_2{s}^2+...+{\mathrm{\β}}_r{s}^r$

式中：αi、βi为多项式系数，为多项式s-传递函数，当s＝jω，多项式传递函数的频率响应为： 

在所关心的频率内，选取N个频率点(ω1，ω2,…,ωN)，计算出各点的理论频率响应G(jωk)，由最小二乘法计算求得多项式s-传递函数的系数的估计值到和到构造出一种简单的等价逼近原传递函数的简单的s传递函数。上述这种用基于频率响应特性的辨识方法来构造系统多项式s传递函数的方法就是频域回归法。 

根据上述已经求得围护结构非稳定传热的传递函数，只要知道输入函数，即可求得输出函数。 

由频域回归法建立的冬季供暖房间围护结构传热模型，输入量是室内的室温，输出量是围护结构由室内传向室外的热量。对于冬季使用公共供暖的房间，房间内的室内温度的理想状态是达到供暖设计值，因而可以看做是定值，此时 时刻围护结构传热量为： 

$Q\left({\mathrm{\τ}}_n\right)=T_{\mathrm{rc}}\stackrel{r}{\mathrm{\Σ}}{c}_i-\stackrel{r}{\mathrm{\Σ}}{b}_i{T}_{\mathrm{out}}({\mathrm{\τ}}_n-i)-\stackrel{m}{\mathrm{\Σ}}{d}_{i}Q({\mathrm{\τ}}_n-i)$

其中，T_in(τ_n-i)＝T_rc表示室温为常数；T_out(τ_n-i)为τ_n-i时刻的室外气温；而Q(τ_n-i)则表示τ_n-i时刻的围护结构传热量。 

若室外温度波动幅度较大，则受供暖系统滞后性的影响，室内温度也会有一定波动幅度，因此室内气温也可以看做变化量，此时的围护结构传热耗热量计算为： 

$Q\left({\mathrm{\τ}}_n\right)=\underset{i=0}{\mathrm{\Σ}}{c}_i{T}_{\mathrm{in}}({\mathrm{\τ}}_n-i)-\underset{i=0}{\mathrm{\Σ}}{b}_i{T}_{\mathrm{out}}({\mathrm{\τ}}_n-i)-\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}{d}_{i}Q({\mathrm{\τ}}_n-i)$

通常取τ_n＝0，1，2，…23，而i＝1即可，即当前时刻的传热量受当前时刻及上一时刻的室内外温度及传热量影响。在计算墙体、屋面等围护结构的传热时，室外计算温度可以采用综合室外温度，即综合考虑温差传热与太阳辐射作用的室外气温。 

对于运行一阶段的供暖系统，可以根据历史数据，直接拟合出上述计算式的各个系数，可以简化计算，并根据实际数据得到最优结果。 

在步骤S302中，根据建筑物玻璃面积，计算建筑物玻璃日射得热量，记为Q_ch(j)。 

在本发明实施例中，冬季建筑物围护结构得热计算需要单独计算玻璃窗的日射得热，这是由于墙体、屋顶等围护结构属于不透明结构，在冬季室外气温较低的情况下，由太阳辐射形成的围护结构升温幅度有限，围护结构的传热计算室外温度采用综合室外温度，将太阳辐射的影响作用计入其中。 

玻璃属于透明或半透明结构，除反射外，一部分太阳辐射透过玻璃直接进入室内，一部分被玻璃吸收后引起玻璃升温，在计算玻璃窗的传热量与耗热量时，用综合温度把太阳辐射与温差传热合并会使计算得热量低于实际得热量。 

冬季白天室内一般都不使用如窗帘等遮阳设施，日光透过玻璃窗的得热量为： 

玻璃窗的吸热量计算公式为： 

玻璃窗的日射得热应该是透过热量与向室内放热量之和，即： 

Q_ch(j)＝Q_τ(j)+NQ_α(j) 

其中，表示玻璃窗吸热向室内放出的热量占总放热量之比； 

τ_αir(j)、τ_αif表示单层玻璃的太阳直射和散射透过率，i为太阳光的入射角； 

α_αir(j)、α_αif表示单层玻璃的太阳直射和散射吸收率； 

α_in、α_out表示单层玻璃窗室内外放热系数； 

I_αir.i、I_αif表示太阳直射和散射强度； 

F_ch表示窗玻璃的面积。 

在步骤S303中，将所述建筑物围护结构传热量与所述建筑物玻璃日射得热量进行比较做差运算，得到建筑物的围护结构总热负荷，其计算式为：CL_w＝Q(τ_n)-Q_ch(j)。 

图4是本发明实施例提供的根据建筑物室内活动人员、照明设备以及散热设备的得热信息，计算获取建筑物室内热源散热热量的实现流程，其具体的步骤如下所述： 

在步骤S401中，根据室内人员的人体、服装与环境因素，估算获取人体得热量，其中，估算式为： 

$Q_p=F_p[({\mathrm{\α}}_C+{\mathrm{k\α}}_R)T_p-({\mathrm{\α}}_C{T}_a+{\mathrm{k\α}}_R{T}_b)][(1-\mathrm{\β})+\frac{k_{\mathrm{cl}}\mathrm{\β}}{1+({\mathrm{\α}}_C+{\mathrm{k\α}}_R)R_{\mathrm{cl}}}].$

在本发明实施例中，由于人的活动和新陈代谢，人体会不断向周围环境散发热湿量，房间人员得热可用室内人数n与个人散热量Qp表示，即HGP＝nQp。 

人体散热受诸多因素影响，例如人体新陈代谢率、人体皮肤表面积、皮肤的平均温度、服装热阻等。对于不同年龄阶段的不同性别处于不同劳动强度状态的人，其新陈代谢率、皮肤表面积及皮肤平均温度都有所不同，对于不同的室内温度，人的穿衣指数又会有所不同，因此人员得热计算可以采用估算计算，或者可以查阅人员得热实测表。 

其估算的计算方法如上述计算式，其中： 

F_p表示人体皮肤表面积(m²)；k表示人体有效辐射面积系数；α_C、α_R表示人体对流、辐射放热系数(W/m²K)；β表示服装覆盖率；k_cl表示服装面积系数；R_cl表示服装有效热阻；T_a表示环境空气温度；T_b表示环境平均辐射温度。 

上式是考虑了人体、服装与环境三方面因素得出的人体显热得热计算。该计算公式仅是估算公式，式中未考虑人体的呼吸蒸发散热与皮肤蒸发散热，同时忽略了呼吸的对流热，并且不能直接反应新陈代谢率，因此此式只能得到近似估算值，不能代替测定值，有条件时可以通过测试来得出室内人员得热表，或者直接查询手册中近似室内条件，得到近似值。人体散热散湿量表把劳动强度分为五类：静坐、极轻、轻度、中度、重度，劳动强度越大，人体的新陈代谢率越大，因此需考虑不同情况下的人体的对流、辐射放热系数。另外，由于人体散热量近似于皮肤表面积成正比关系，因此，需考虑人的年龄与性别，如成年女性与儿童的皮肤表面积约为成年男性的84％与75％，需要乘以具体的群集系数，即各类人群所占总人数的比例来进行计算。 

在步骤S402中，根据照明灯所耗电量，计算照明得热量HG_L。 

照明灯具会将电能转化为热能，人工照明所消耗的电能几乎全部转化为热能散出，照明得热主要是计算整个灯具的散热量，用灯的安装功率N与一些系数表示，即HG_L＝nN(W)，n表示同时使用系数。 

灯具的形式对照明发热影响较大，它可以改变灯光照向室内的热量以及照明得热中对流及辐射成分的比例，下面简单介绍一下几种常见灯具的发热功率计算方法： 

对于白炽灯：HG_L1＝nN(W) 

对于荧光灯：HG_L2＝n(N+N')(W) 

式中：N为白炽灯或荧光灯的装置功率(W)； 

N'为镇流器消耗的功率(W)，当灯具的镇流器不在室内时，不将其考虑在内。 

在步骤S403中，当散热设备通电工作时，计算散热到室内的得热量HG_as。 

在本发明实施例中，电力、电子等散热设备通电工作时，会将部分电能转化为热能散发到室内，其具体的过程如下述所述，在此不再赘述，但不用以限制本发明。 

在步骤S404中，根据计算的人体得热量、照明得热量和散热设备散热到室内的得热量，计算建筑物室内热源散热热量，其计算式为：CL_n＝HG_P+HG_L+HG_as。 

作为本发明的一个实施例，当所述散热设备为电动设备时，所述当散热设备通电工作时，计算散热到室内的得热量HG_as的步骤具体包括下述步骤： 

(1)、计算电动设备的电动机转动所散出的电动机热量HG'_as1； 

其具体的计算公式如下所述： 

${\mathrm{HG}}_{\mathrm{as}1}^{\′}=N_{\mathrm{in}}-N_{\mathrm{re}}=\frac{1-\mathrm{\η}}{\mathrm{\η}}{N}_{\mathrm{re}};$

其中，N_re表示设备实际消耗的功率；η表示电动机效率；N_in表示电动机输入功率； 

但是在实际的工作中，由于一般只标明额定功率，而不标明Nre、Nin，可以通过下面的方法来进行计算； 

N_re＝n₁n₂n₃N。 

(2)、计算电动设备将电能转换为热能散入室内的转换热量HG″_as1，HG″_as1＝N_re

(3)、将所述电动机热量HG′_as1和转换热量HG″_as1做和运算，得到散热到室内的得热量

即： ${\mathrm{HG}}_{\mathrm{as}1}={\mathrm{HG}}_{\mathrm{as}1}^{\′}+{\mathrm{HG}}_{\mathrm{as}1}^{\′\′}=n_1{n}_2{n}_3{n}_4\frac{N}{\mathrm{\η}}$

如果只有电动机在房间内，则： ${\mathrm{HG}}_{\mathrm{as}1}=n_4{\mathrm{HG}}_{\mathrm{as}}^{\′}=n_1{n}_2{n}_3{n}_4\frac{1-\mathrm{\η}}{\mathrm{\η}}N$

如果只有通电设备在房间内，则：HG_as1＝n₄HG″_as＝n₁n₂n₃n₄N。 

其中，上述n1为利用系数，它反映了额定功率被利用的程度，一般取0.7～0.9；n2称为负荷系数，它反映了平均负荷达到最大负荷的程度，一般取0.5～0.8；n3称为同时使用系数，它反映了多台电机设备同时使用的程度，一般取0.5～1.0；n4称为热能转化系数，它反映了输入功率转化为热量的程度。 

在本发明实施例中，当所述散热设备为加热设备时，所述当散热设备通电工作时，计算散热到室内的得热量HG_as的步骤具体包括下述步骤： 

(1)、计算所述加热设备外表面的散热量，HG_as3·1＝ΣαF(τ-t_r)； 

式中：F表示设备各部位的外表面积(m²)；τ为设备各部位外表面的平均温度(℃)；t_r表示设备周围的空气温度(℃)；α表示设备外表面的换热系数，等于外表面辐射换热系数α_r与对流换热系数α_c之和，即α＝α_r+α_c(W/m²·℃)。 

(2)、当所述加热设备为电加热设备时，所述电加热设备的得热量按照所述电动设备的计算方式。 

该计算方式为：HG_as3·2＝n₁n₂n₃n₄N； 

其中，利用系数n1、负荷系数n2和同时使用系数n3意义不变，n4可视为向室内散出热量的百分比，该值的大小与设备有无保温以及有无通风排气装置有关。 

当然，作为本发明的一个实施例，一些工业锅炉在使用过程中需要开启炉门，每平方米炉口向外辐射的热量可有下式计算： 

${\mathrm{HG}}_{\mathrm{as}3\·3}=\mathrm{Fqn}=5.67\×{\left(\frac{t_f+273}{100}\right)}^4\mathrm{Fn}$

其中，t_f为炉膛温度，F为炉口面积。 

在本发明实施例中，当室内有不同的设备时，需要把不同设备散发的热量相加得到室内设备得热HG_as，即HG_as＝HG_as1+HG_as2+HG_as3。 

图5示出了本发明实施例提供的根据预先生成的热负荷计算模型及预先设定的当前公共建筑房间的温度阈值参数计算当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷的实现流程，其具体的步骤如下所述： 

在步骤S501中，获取预先设定的公共建筑物的预热期、供暖期、降温期和值班期的温度参数。 

在步骤S502中，根据公共建筑物的围护结构和室内外的温度参数，利用预先计算得到的热负荷计算模型，计算所述公共建筑物的预热期、供暖期、降温期和值班期的热负荷。 

在该实施例中，不同类型不同用途的建筑物在不同时段的用热需求是不同的，采用分时分区供暖可以减少建筑物全天恒温供暖所造成的热量浪费，分时分区供暖是根据建筑物不同类型以及国家或地方规定的用热标准，设定白天的室内温度范围与夜晚室内温度范围，达到既满足用热需求又节能的目的。系统 中室温设定值并不是一个确定值，而是设定在一定范围内的原因是在满足人们用暖需求的同时，避免频繁的热量调节，维持系统稳定，延长系统寿命。 

分时分区供暖是通过监控中心来设定每栋建筑物的室内温度温度范围，根据热负荷计算模型计算出该时段的实时热负荷值。例如办公楼，白天工作时间正常供暖，夜晚休息时间楼内只要保持防冻温度或值班温度即可。考虑到供暖系统的热滞后性，本系统在正常的用热时段之前提前恢复正常供暖，并在值班阶段之前降温预冷，保证了供暖的舒适度，同时降低供暖能耗。假设办公楼内8点开始正式办公，为保证供暖质量，6点之后开始正常供暖，为建筑物预热。在下午下班时，也要为建筑物进行预冷，楼内下午5至6点下班，6点正式进入值班期，为减少浪费，提前一个小时即降低供暖量，在6点时室内达到值班温度。 

房间的主要失热是围护结构传热造成的，在这里直接采用围护结构稳态传热计算法来粗略计算房间在不同室内温度下房间所需热量，进而估算分时分区供暖系统的节能效果。围护结构稳态传热计算公式为Q＝K×F×(t_n-t_w)×α。 

以办公楼为例，假设白天的室内规定温度为t'_n℃，值班时间建筑物内值班温度规定为t_z℃，室外温度t_w取当地平均室外温度。在进入值班状态时，室内首先要经过h₁小时的降温时间，降温期间内，房间由外墙传出的热量为Q'_t，散热器散出的热量为Q'_s，内墙向室内空气放出的热量为Q'_n，该时间段内的热平衡方程为： 

$Q_t^{\′}=Q_s^{\′}+Q_n^{\′}=K\·(\frac{t_n^{\′}+t_z}{2}-t_w)\·F$

经过降温后，房间内围护结构、设备和空气的温度基本趋于一致，达到值班温度t_z。值班期的时间为Δh，此时房间外墙的传热量为Q″_t，散热器的散热量为Q″_s，室内温度平衡，二者相等。热平衡方程为： 

Q″_t＝Q″_s＝K·(t_z-t_w)·F 

当建筑物进入预热期时，供水管网循环流量加大，室内开始升温。令升温期的时间为h₂。此时，房间外墙的传热量为Q″′_t，散热器的放热量为Q″′_s，内墙及房间内设备的吸热量为Q″′_n。这时的热平衡方程为： 

这样，建筑物在一天内经过了预热期、供暖期、降温期、值班期之后完成了一个循环，第二天将开始新的循环。假设供暖期时间为h,供暖期散热器散热量为Qs，一个周期内所消耗的热量为： 

恒温供暖时，建筑物室内温度一天之内均为正常供暖温度，只根据室外气温调节热负荷，则一天所消耗的热量约为： 

$\begin{array}{c}{W}^{\′}=K\·(t_n^{\′}-t_w)\·F\·(h+h_1+h_2+\mathrm{\Δh})\\ \frac{W}{W^{\′}}=\frac{(\frac{t_n^{\′}+t_z}{2}-t_w)\·(h_1+h_2)+(t_z-t_w)\·\mathrm{\Δh}+(t_n^{\′}-t_w)\·h}{(t_n^{\′}-t_w)\·(h_1+h_2+\mathrm{\Δh}+h)}\end{array}$

由上述可以看出，正常供暖温度t′_n与值班供暖温度t_z相差越大，值班时间越长，则ΔW的值也越大。也就是说，在建筑物内仅有值班人员在时，室内温度的设定仅需满足室内防冻等基本需求即可，这样既可避免管网破裂，又可以节省大量的热量。 

作为本发明的一个具体事例： 

假设建筑物内供暖温度为18，值班温度为6，供暖时间为10小时，预热时间为2小时，降温时间为1小时，值班时间为11小时，则由上式可得： 

$\frac{W}{W^{\′}}=\frac{(\frac{t_n^{\′}+t_z}{2}-t_w)\·(h_1+h_2)+(t_z-t_w)\·\mathrm{\Δh}+(t_n^{\′}-t_w)\·h}{(t_n^{\′}-t_w)\·(h_1+h_2+\mathrm{\Δh}+h)}=72.83\%$

采取分时分区供暖后，建筑物一天所需热负荷降低了27％。若换算为供暖面积，即对一定面积的建筑物供暖，使之达到理想的供暖效果，则采用分时分区供暖后的等效供暖面积将大大增加。 

分时分区系统能很好的根据建筑物的实际类型与用途来进行供暖，在建筑物内人员集中的时段根据实际情况提供满足人们需求的热量，在建筑物内只有值班人员的情况下，保持建筑物内温度在防冻温度之上，防止设备冻坏，水管破裂，保证室内值班人员基本的防寒舒适度，同时使供暖系统低负荷运行，降低了供暖成本。 

采用分时分区供暖后，夜间平均温度比白天平均温度低，但昼夜室内温差在10以上，供暖热负荷变化较大，供水量变化也较大，因此在夜间采用值班温 度供暖时，需重新进行水力计算，确定循环泵转速及电动调节阀阀门开度，调节水力平衡。 

作为本发明的一个实施例，根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，计算所述当前时段能满足供暖需求的建筑物的等效面积的公共建筑房间所需的供水量的具体实现过程为： 

热负荷等效变换是指将某一时段的供热负荷等效变换为这些热功率能满足供暖需求的建筑物面积。在采取分时分区供暖之后，由于夜间供热负荷大大降低，故其等效供暖面积也大大减少，相当于夜间需要供暖的建筑物面积减小。显然，供暖等效面积比与其耗能的热功率成正比，即： 

$S=\frac{W}{W^{\′}}{S}^{\′}=\frac{t_n^{\′}-t_w}{t_n^{\′\′}-t_w}{S}^{\′}$

以分时分区供暖的计算温度为例，则白天与夜晚的等效供暖面积比为S/S'＝2.09，即一定热功率所能供给的供暖面积在采用分时分区供暖之后是恒温供暖时相同热功率所能供给供暖面积的2.09倍。由此可见，采用分时分区供暖方式节能效果显著。 

系统采用热负荷等效变换法，绘制等效供暖面积——供水流量曲线图，在监控中心计算得到建筑物所需热负荷后，可直接换算为相应的供暖面积，计算得到供水量，然后与管网支路控制装置的智能控制器计算的流量进行比较，进行流量调节。 

图6示出了本发明实施例提供的根据计算得到的供水量，对管网中各管段以及总管网进行水力计算，并采用量调节方式，对供水干管采取循环泵、风机变频控制，对供水支路采用阀门开度控制的实现流程图，其具体的步骤如下所述： 

在步骤S601中，根据计算得到的供水量，对管网中各管段以及总管网进行水力计算。 

在该步骤中： 

水力计算的主要目的是根据建筑物需要的热负荷进行流量分配，确定管网中各管段的管径和阻力，以求得管网特性曲线，进而确定匹配管网的动力设备(各种水泵)的型号和动力消耗；或根据已定的动力设备，确定保证流量分配 的管道设置。 

流体在管网中流动需要克服管网阻力及流体分子间的摩擦阻力，供热管网设置了循环水泵，靠水泵动力克服循环流动阻力，维持循环。管网水力计算的基本理论依据是流体力学一元流动连续性方程和能量方程。动力设备(水泵)提供的压力等于管网总阻力，管段阻力是构成管网阻力的基本单元。 

水泵的流量与扬程关系曲线可以由插值法或最小二乘法拟合得到，通常采用二次多项式描述水泵或风机的扬程与流量方程，即H＝c₁+c₂G+c₃G²，如图7所示为水泵的流量-扬程曲线图。 

流体沿管道流动时会消耗能量，因流体分子间的摩擦及其与管壁间的摩擦造成的能量损失称为沿程损失；而因流体流经管道附件(如阀门、弯头、三通、散热器等)由于流动方向或速度的改变产生局部漩涡和撞击造成的能量损失则称为局部损失。热水供暖系统中计算管段的阻力损失可用下式表示： 

$\mathrm{\ΔP}={\mathrm{\ΔP}}_y+{\mathrm{\ΔP}}_j=R\·l+{\mathrm{\ΔP}}_j=R\·l+\mathrm{\Σ\ζ}\frac{{\mathrm{\ρv}}^2}{2}$

其中，ΔP：计算管段的阻力损失，单位为Pa； 

ΔPy：计算管段的沿程损失，单位为Pa； 

ΔPj：计算管段的局部损失，单位为Pa； 

R：每米管长的沿程损失，即比摩阻，单位为Pa/m； 

L：管段长度，单位为m； 

ρ：管网内流体密度，单位为kg/m3； 

ζ：局部阻力系数； 

v：流体流速，单位为m/s。 

热媒通过管网中三通、弯头、阀门等附件的局部阻力系数ζ值是由实验方法测定的，可查阅有关设计手册求得。工程中常采用“当量局部阻力法”或“当量长度法”进行水力计算，前者是把直管段的沿程阻力折合成当量的局部阻力；后者是把局部阻力折合成当量长度的直管段。当量局部阻力系数可表示为： 

${\mathrm{\ζ}}_d=\frac{\mathrm{\λ}}{d}\·l;$

其中：d为管段直径，当量长度可表示为：

则管段总阻力损失为： 

$\mathrm{\ΔP}={\mathrm{\ΔP}}_y+{\mathrm{\ΔP}}_j=R(l+l_d)=\frac{1}{{900}^2{\mathrm{\π}}^2{d}^{4}2\mathrm{\ρ}}(\mathrm{\Σ\ζ}+{\mathrm{\ζ}}_d)G^2$

令某一管段： 

$S_i=\frac{1}{{900}^2{\mathrm{\π}}^2{d}_i^{4}2\mathrm{\ρ}}(\mathrm{\Σ\ζ}+{\mathrm{\ζ}}_d)=\frac{8({\mathrm{\λ}}_i\frac{l_i}{d_i}+\mathrm{\Σ\ζ})\mathrm{\ρ}}{{\mathrm{\π}}^2{d}_i^4}$

则ΔP_i＝S_iG_i ²。 

图8为水泵、管网水力特性曲线图，可以看出，管网水力特性曲线为抛物线，管段阻力系数越大，压差也越大。 

沿程阻力系数λi取决于流态，仅与流体的雷诺数Re及K/di有关，K表示流道的绝对粗糙度： 

$\mathrm{Re}=\frac{\mathrm{vd}}{\mathrm{\γ}},$

其中：γ表示热媒的运动粘滞系数。故管段阻力特性系数为管长、管径、局部阻力系数、阀门开度、液体密度的函数，即： 

S_i＝f(l,d,K,Δζ,ρ)。 

对于一个确定的管段，管段的长度、管径、局部阻力部件、管壁粗糙度、流体密度等特性参数已经确定，因此在阀门开度不变的情况下，管段阻力特性系数为定值。由于管段阻力特性系数具有上述性质，在管网系统设计和运行中，常通过调整管路长度、改变管径大小或调节阀门开度(即改变∑ζ值)等手段来达到改变管网特性，使之适应用户对流量或压力分布的需要。尤其管网中设置的阀门，改变其开度可能管网的阻力特性有很大影响。这是消除供热管网水力失调，解决系统水力平衡问题的基础。 

对于整个供暖系统，是由许多管段串联、并联组成的。由流体力学知，多个串联管段的总阻抗和为： 

n为串联管段数。 

多个并联管段的总阻抗为： 

并联环路的流量比与其各自阻抗有如下关系： 

$Q_1:Q_2:Q_3=\frac{1}{\sqrt{S_1}}:\frac{1}{\sqrt{S_2}}:\frac{1}{\sqrt{S_3}}$

式中：Q1、Q2、Q3为各并联管段内的流体流量； 

S1、S2、S3为各并联管段的阻力特性系数。 

根据上述方法可以计算出整个管网系统的总阻抗值及流量分布，并可根据管网的总阻力选择水泵扬程。管网中任一管段某一参数发生变化，如调节阀门开度或增加新用户等，必然会影响该管段的管网阻抗值，进而影响系统总阻抗值和流量分配，改变管网的水力工况。当管段的水力工况改变之后，可以根据正常水力工况下的流量和压降确定各管段的阻抗，然后根据串联、并联计算公式，确定系统新的水力工况，重新分配流量。 

对于热水管网系统的水力计算，首先要画出管网布线图，然后对各管段进行水力计算，最后进行整体系统的水力计算。对于已运行管网，通过水力计算合理分配系统流量，优化系统运行。对于设计阶段管网，通过水力计算，确定管网中管段的管径及比摩阻，选择合理扬程的水泵等，使管网系统适合供暖系统，既节能又运行稳定。热水管网水力计算的方法及步骤如下： 

(1)确定热水管网中各个管段的计算流量； 

(2)确定热水管网的主干线及其沿程比摩阻； 

(3)根据热水管网主干线各管段的计算流量和初步选用的经济比摩阻R值，利用相应的水力计算表，确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。 

(4)根据选用的标准管径和管段中局部阻力的型式，由相应的热水管网局部阻力当量长度表，确定各管段局部阻力的当量长度总和，以及管段的折合长度。 

(5)根据管段的折合长度以及相应的比摩阻，确定主干线各管段的总压降。 

(6)主干线计算完成后，再进行热水管网支干线、支线的水力计算。 

(7)根据系统最不利环路计算管段阻力，确定循环泵扬程，一般循环泵扬程应选择为最不利环路阻力的1.2倍左右。 

与主干线并联的其它环路热水管道的比摩阻，应按允许压力降，根据水力平衡的原则来确定。要充分利用主干线提供的作用压力，这样能保证既经济合 理，又有利于支状管网的水力平衡。 

在步骤S602中，采用量调节方式，对供水干管采取循环泵、风机变频控制，对供水支路采用阀门开度控制。 

通过水力计算使系统管网与循环泵均能满足流体流动需求，接下来通过量调节使供暖管网中热水流量能满足用户用热需求。传统的流量调节采用的是阀门节流，即通过改变阻力来改变流量。通过上文的水力分析可知，单纯调节阀门进行量调节会造成大量的能量损耗于克服阻力上，水泵效率降低，并且易造成水泵过热，既浪费能源又对设备不利。目前应用较多的量调节方法是变频调节，即通过调节循环泵或风机的转速来调节管网中热水流量。这种方式属于动力调节方式，能够节省大量电能，但无法对每条支路进行准确的流量分配，易造成水力失调。为进行系统量调节及系统水力平衡调节，系统设置了流量调节控制装置，配合监控中心及电动阀进行管网流量及压力的调节。 

流量调节控制装置分为干路调节控制装置及支路调节控制装置，结合动力调节与阻力调节方式，其作用是使在不同的运行工况下系统的循环流量随时能自动地适应需求。 

水泵的工作点是由水泵工作特性曲线和管路特性曲线共同决定的。由水泵、管网水力特性曲线图，可以直观的看出调节频率对水泵轴功率的影响。 

支路调节控制装置为智能流量监控装置及外部传感器、执行器等组成的系统装置，安装在各用户入户前，通过智能流量监控装置来控制电动调节阀的开度进行流量调节。系统进行水力计算后，得到每栋楼需要的热水流量，根据阀门的流量-开度曲线，调节阀门开度，控制每条支路的流量。支路流量控制装置的具体原理已在前文中介绍，系统支路流量调节原理见图9。 

干路流量控制装置安装在回水干管，主要由变频循环泵及传感器组成。其作用是调节循环泵的频率来调节管网总供回水量。 

参照图8的水泵、管网水力特性曲线可以看出，通过改变管网阻力而使管网中热水流量减少，水泵转速不变时，管网压差增大，水泵扬程增大，因此如果不进行变频调节控制，水量减少会造成耗电功率的增加。使用循环泵变频控制热水流量，可以使管网流量Q、水泵转速N、扬程H、耗功率P之间存在如下关系： 

由上式可以看出，变频调节时，循环泵转速与管网流量成正比，与水泵轴功率三次方成正比，通过降低循环泵转速来降低管网水量，可以使水泵轴功率大幅下降，水泵、电机耗电量降低，请参阅，水泵的转速-流量曲线见图10。 

水泵转速与电机电源频率存在着以下关系：N＝60f(1-s)/p，因此只要改变电动机转速，就可以改变循环水泵的频率，进而调节水量。实际系统采用无极调速变频，交流变频器首先将电网的交流电整流为直流电，然后将直流电逆变为频率可调的交流电，通过均匀地改变输入异步电机定子的供电频率来调节电动机转速。 

干路流量控制装置的控制过程为：通过传感器检测回水管中的水温及流量，由泵房监控子系统汇总数据进行水力计算，在流量减少时，改变循环水泵频率，使水泵扬程随之减小，管网阻力特性曲线不变，阻力随流量的减小而减小，从而降低水泵耗电功率。干路流量调控装置的原理图见图11。 

下面介绍一下调节流量调节装置时，系统的水力工况的变化规律。 

如图12所示为为供热管网示意图，有A、B、C…M、N等用户，干管阻抗用SⅠ、SⅡ、SⅢ…SN等表示，支路阻抗用S1、S2、S3…Sn等表示，支路流量用Q1、Q2、Q3…Qn等表示。 

对于用户A，其支路压降为S_1-n表示用户1到用户n的总阻抗。则支路1流量占总流量的比例为： 

$Q_{\stackrel{\‾}{1}}=\frac{Q_1}{Q}=\sqrt{\frac{S_{1-n}}{S_1}}.$

对用户B，其支路压降为S_2-n表示用户2到用户n的总阻抗。则用户A分支点处的压降也可表示为： 

ΔP_A＝S_1-nQ²＝(S_II+S_2-n)(Q-Q₁)²＝S_II-n(Q-Q₁)²，式中，S_II-n＝S_II+S_2-n表示热用户1之后的管网总阻抗，由上述各式可得支路2的管网相对流量： 

$Q_{\stackrel{\‾}{2}}=\frac{Q_2}{Q}=\sqrt{\frac{S_{1-n}\·S_{2-n}}{S_2\·S_{\mathrm{II}-n}}},$

进一步推算得到支路m的现对流量比为： 

$Q_{\stackrel{\‾}{m}}=\frac{Q_m}{Q}=\sqrt{\frac{S_{1-n}\·S_{2-n}\·S_{3-n}...S_{m-n}}{S_m\·S_{\mathrm{II}-n}\·S_{\mathrm{III}-n}...S_{M-n}}}.$

由上述分析可以得出如下结论： 

①各支路的相对流量比仅取决于管网各干管和支路的阻抗，而与管网流量无关。 

②第e个用户与第k个用户(e>k)之间的流量比，仅取决于用户e和用户e以后(按水流动方向)各管段和用户的阻抗，而与用户e以前各管段和用户的阻抗无关。 

通过流量调节装置进行流量调节时的水力工况主要有以下几种情况，以带有5栋建筑的管网为例： 

如图13所示为一个带有五个用户的管网，假定各用户的流量已调整到规定的数值，进行支路调节时管网循环水泵的扬程不变。如改变阀门A、B、C的开启度，管网中的将产生不同的水力失调情况。 

①当干路节流时的水力工况 

当干路节流时，管网的总扬程减小，总流量Q将减少。由于用户1至用户5的管网干路和用户支路的阻抗没有改变，各用户的流量分配比例也不改变，即都按照同一比例减少；管网产生一致的等比失调，各用户的流量按同比例较少，作用压差也按同比例减少。 

②阀门A关闭时的水力工况(用户3停止工作) 

当阀门A关闭时，管网的总阻抗增大，总流量Q将减少。在用户3处的供回水管之间的压差将会增加，用户3处的作用压差增加相当于用户4和5的总作用压差增加，因而使用户4和5的流量按相同的比例增加。整个管网中，除用户3以外的所有用户的作用压差和流量都会增加，出现一致失调。对于用户3后面的用户4和5，将是等比的一致失调。对于用户3前面的用户1和2，将是不等比的一致失调。 

在本发明实施例中，在热源处设有监控子系统，能实时监控热源运行参数，通过控制现场控制装置控制热源输出热量。 

对于采用锅炉作为热源的供暖系统，锅炉的燃烧控制采用数据驱动方式，通过检测锅炉及风机的温度、压力、转速等参数，由监控系统根据所需热负荷调整锅炉及风机各参数，控制供热量，优化配置风量、风速、进煤量的配比，实现煤炭的充分燃烧，降低热量损耗； 

对于采用换热站作为热用户热源的供暖系统，现场仪表实时检测一次管网的高温水或蒸汽的流量及温度，通过监控中心计算得到系统所需热量后，调整一次管网流量来调整二次管网供水温度，并调节二次网的供水流量以调节供热量。监控中心具有通信功能，能够将现场仪表信号和供暖运行数据上传到供暖监控中心。 

在本发明实施例中，如图14所示，集中供暖公共建筑供热节能控制系统具体包括热源控制装置1、泵房控制装置2、管网监控装置3和供暖总控服务器4，其具体为： 

热源控制装置1，用于实时监控热源运行参数，控制热源的输出热量，同时完成与现场仪表和控制设备的数据交互，并输出所述现场仪表采集到的参数； 

泵房控制装置2，用于采集管网的热水流量数据以及循环泵和补水泵的运行参数，并对循环泵和补水泵进行相应的控制和调节，同时输出采集到的所述管网的热水流量数据以及循环泵和补水泵的运行参数； 

管网监控装置3，用于对室内温度、管网中热水的供水温度、回水温度进行采集，并以此控制流量调节阀的开度，同时，输出采集到的室内温度、管网中热水的供水温度、回水温度； 

供暖总控服务器4，分别与所述热源控制装置1、泵房控制装置2和管网监控装置3连接，用于接收所述热源控制装置1、泵房控制装置2和管网监控装置3输出的相应参数，并根据所述相应参数，计算建筑物所需要的热负荷，向所述热源控制装置1、泵房控制装置2和管网监控装置3输出控制指令，以调节所述热源控制装置1、泵房控制装置2和管网监控装置3的工作状态。 

在本发明实施例中，实时监控室外气温等热扰变化情况，通过动态热负荷计算模型计算得到建筑物所需热负荷，对于不同的建筑物采用分时分区供暖控制，计算出实时供暖热负荷，进行热负荷等效变换，将供暖热功率等效变换为实时供暖面积，根据热负荷等效变换得到的等效供暖面积来进行供热管网量调节。进行流量调节时，首先根据监控中心及智能流量调节装置计算得到的流量调节每一栋建筑物的入户流量，据此进行支路调节，然后根据支路总流量，调节循环泵转速，进行干路流量调节，进而调节整个系统的供暖热负荷。 

在本发明实施例中，根据室内外热扰计算得到建筑物所需实时热负荷，减 少热量浪费，合理计算调节分配管网水力，根据计算合理选择合适管径的管段及合适扬程的循环泵，并可实现热负荷的分时分区域控制及按需供暖，真正实现集监管、计算、控制作用于一体。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种集中供暖公共建筑供热节能控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

根据预先生成的热负荷计算模型及预先设定的当前公共建筑房间的温度阈值参数计算当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷；

根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，计算所述当前时段能满足供暖需求的建筑物的等效面积的公共建筑房间所需的供水量；

根据计算得到的供水量，对管网中各管段以及总管网进行水力计算，并采用量调节方式，对供水干管采取循环泵、风机变频控制，对供水支路采用阀门开度控制；

根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，对热源进行功率控制，使热源输出的热量与当前时段所述公共建筑房间能满足供暖需求的建筑物的等效面积所需热量相当；

所述根据预先生成的热负荷计算模型及预先设定的当前公共建筑房间的温度阈值参数计算当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷的步骤之前还包括下述步骤：

根据公共建筑的室内外温度的变化与风量、风速及日照、人员、照明及设备的开关状态参数，生成计算热负荷计算模型；

所述生成计算热负荷计算模型的步骤具体包括下述步骤：

根据建筑物的围护结构特征信息，计算获取建筑物的围护结构总热负荷，记为CLw；

根据建筑物室内活动人员、照明设备以及散热设备的得热信息，计算获取建筑物室内热源散热热量，记为CLn；

计算通过换气进入室内的新风和冷风渗透所形成的新风和冷风渗透热负荷,记为CLs；

根据计算得到的所述围护结构总热负荷、建筑物室内热源散热热量和新风和冷风渗透热负荷，计算动态热负荷参数，其计算公式为：

CL＝CL_w-CL_n+CL_s；

所述根据建筑物的围护结构特征信息，计算获取建筑物的围护结构总热负荷的步骤具体包括下述步骤：

计算建筑物的围护结构的非稳定传热的传递函数，并根据所述传递函数计算围护结构传热量，其计算式为： $Q\left({\mathrm{\τ}}_n\right)=T_{\mathrm{rc}}\stackrel{r}{\mathrm{\Σ}}{c}_i-\stackrel{r}{\mathrm{\Σ}}{b}_i{T}_{\mathrm{out}}({\mathrm{\τ}}_n-i)-\stackrel{m}{\mathrm{\Σ}}{d}_{i}Q({\mathrm{\τ}}_n-i),$ 其中，i为时间单位的离散点，r、m为i的取值，T_out(τ_n-i)为τ_n-i时段的室外气温；而Q(τ_n-i)则表示τ_n-i时段的围护结构传热量，b_i、d_i分别为τ_n-i时段室外气温、围护结构传热量的传递系数，c_i为i时刻室内温度的传递系数，T_rc为室内设计温度值；

根据建筑物玻璃面积，计算建筑物玻璃日射得热量，记为Q_ch(j)；

将所述建筑物围护结构传热量与所述建筑物玻璃日射得热量进行比较做差运算，得到建筑物的围护结构总热负荷，其计算式为：CL_w＝Q(τ_n)-Q_ch(j)。

2.根据权利要求1所述的集中供暖公共建筑供热节能控制方法，其特征在于，所述根据预先生成的热负荷计算模型及预先设定的当前公共建筑房间的温度阈值参数计算当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷的步骤具体包括：

获取预先设定的公共建筑物的预热期、供暖期、降温期和值班期的温度参数；

根据公共建筑物的围护结构和室内外的温度参数，利用预先计算得到的热负荷计算模型，计算所述公共建筑物的预热期、供暖期、降温期和值班期的热负荷。

3.根据权利要求1所述的集中供暖公共建筑供热节能控制方法，其特征在于，所述根据计算得到的供水量，对管网中各管段以及总管网进行水力计算，并采用量调节方式，对供水干管采取循环泵、风机变频控制，对供水支路采用阀门开度控制的步骤具体包括：

根据计算得到的供水量，对管网中各管段以及总管网进行水力计算；

采用量调节方式，对供水干管采取循环泵、风机变频控制，对供水支路采用阀门开度控制。

4.根据权利要求1所述的集中供暖公共建筑供热节能控制方法，其特征在于，所述根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，对热源进行功率控制的步骤具体包括：

通过检测锅炉及风机的温度、压力、转速参数，根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，调整锅炉及风机各参数，控制供热量输出。

5.根据权利要求1所述的集中供暖公共建筑供热节能控制方法，其特征在于，所述根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，对热源进行功率控制的步骤具体包括：

根据计算得到的当前时段所述公共建筑房间所需的热负荷，现场仪表实时检测一次管网的高温水或蒸汽的流量及温度，调整一次管网流量来调整二次管网供水温度，并调节二次网的供水流量以调节供热量。