3.3質調節與量調節

　　在供暖系統二次側環路，采用分階段變流量的量調節方式，在不同的供暖負荷需求期，改變供熱循環水量以適應負荷的變化，同時輔以變供水溫度的質調節方式，對于室外溫度高于某一值，熱負荷需求較小的供暖時期，不采用變流量的量調節方式，而采用變供水溫度的質調節方式，供暖流量設定為保證供暖系統穩定運行的流量值，這樣可以保證在整個供暖周期內系統平穩的運行。

　　在地板輻射采暖系統中，末端都預留了溫控閥，當溫控閥安裝上后，可以根據最不利末端的供回水壓差與設定值的差進行PID調節變頻器的值，在保證每一個供暖末端用戶都能自己控制室溫的條件下，系統仍能穩定運行。

　　3.4多參數、多工況判斷切換不同的供暖工況

　　綜合溫度、時間、負荷參數的變化，進行不同供暖工況的切換，避免因單一參數的不穩定性，造成頻繁的工況切換而使系統振蕩。

　　3.5一次側電動蝶閥的控制

　　為了在負荷降低時讓上一級多余的地熱水直接流入下一級，在地熱板換的一次側都設有旁通閥，見圖3.2.1.在設計的初衷由三通閥來實現調節功能，但由于一次側管徑都為DN100到DN200的大管徑，并考慮到工作壓力、溫度介質以及系統阻力平衡后，由兩個兩通的蝶閥配合使用來實現調節功能。因此為保證二次側供水溫度的穩定，需要根據供水溫度與設定溫度的偏差PID調節一次側水閥B11V1的開度，同時應同步反方向調節B11V2的開度，以保證地熱水總流量的穩定。但由于蝶閥的特性曲線并不是線性的，各廠家制造的蝶閥特性曲線也有較大的區別。通常來說閥板較薄的接近于百分比特性，閥板較厚的則接近直線特性。閥的開度L<60%的范圍內接近等百分比特性，在L>60％的范圍內，多表現為直線特性，甚至表現為快開特性。在調節過程中應根據B11V1的開度推算進入板換的流量，再計算出旁通B11V2應通過的流量，反推算出B11V2的閥門開度，從而保證總的流量的穩定。考試大論壇

　　3.6預測控制

　　圖3.6 北京某小區日平均熱負荷與室外日平均溫度曲線

　　傳統的控制思路以室外溫度為函數的供水溫度控制。供熱系統日平均熱負荷與室外日平均溫度對應關系如圖3.6所示。計算機自動檢測室外溫度后，疊加進相應的供熱調節回路中，根據室外溫度變化，自動調節供熱負荷。

　　為了進一步降低運行成本，可以引入預測機制。首先根據天氣預報資料預測未來24小時系統所需熱負荷，利用該數值對系統未來24小時的運行工況進行預估，在保證滿足供熱需求和室內舒適度的前提下，綜合考慮低谷電價時段、停電時段、設備運行效率等因素，進行優化計算，調整溫度設定值，盡量在低谷電價時段輸出熱量。優化計算時，有兩種方案，一種只考慮系統穩態特性和室外平均溫度預測值；另一種是在設備高效運行前提下，利用預測的室外溫度瞬態值和系統報考熱特性數學模型采用最小二乘法尋優使所需熱量得到最優化分配。

　　3.7分季節控制生活熱水系統

　　夏季，由于沒有供熱，地熱水僅用于生活洗浴，打開相應閥門，地熱原水可直接通過增壓泵進入水處理設備，然后進入生活熱水箱。若水箱出水溫偏高，則加入自來水，使生活用水溫度保持在65℃左右。根據供水溫度與設定值的差，開閉自來水電磁閥，控制水箱溫度。

　　冬季，由于供熱負荷的需求分階段不同，因此生活用水可以實施不同的方案。嚴寒階段供熱需求大，為盡可能滿足供暖的需求，此時地熱原水盡可能用于供暖，若地熱尾水溫度較低，說明供暖系統實際需求較大，地熱原水不能再過多的承擔生活用水，此時生活用水采用一部分地熱尾水經增壓泵進入水處理設備，通過控制輔助加熱板換一次側閥門的開度將水溫控制到65℃后，進入生活熱水箱。

　　一般寒冷階段供熱需求相對嚴寒階段較少，地熱尾水溫度高于設定值，除滿足供暖的需求外，還可部分滿足生活用水，此時盡可能多的利用地熱原水提供生活用水。生活用水一部分采用地熱原水，一部分采用地熱尾水，混合后經增壓泵進入水處理設備，再經輔助加熱板換控制到設定溫度后，進入生活熱水箱。

　　過渡季節，由于沒有供熱，生活熱水同夏季。當有短時寒流襲來時，如生活用水溫度達不到要求時，可啟用高溫輔助板換進行補充，使生活用水溫度保持在65℃左右。

　　若經過梯級利用后地熱水的尾水溫度仍大于合理排放的溫度時，說明系統所需熱負荷很小，應調整井泵變頻，減小地熱水水量，科學合理地使用地熱資源。

　　3.8地熱井監控數據遠程傳送

　　3口地熱井距離中央監控室很遠，距離約500m，其余2口井各自距離約1500m，設在地熱井的監控數據要傳輸到中央監控系統，無論使用常規的雙絞線還是無線通訊方式進行數據傳輸，需要在通訊網絡中增加很多通訊中繼器，安裝敷設或是維護都比較困難。將地熱井監控數據可靠、穩定的傳輸到中央監控計算機，關系到管理人員對整個系統的實時控制。可考慮選用光纖作為通訊電纜，光纖作為通訊介質具有傳輸距離遠（>1500m）、數據傳輸穩定、快速等優點。

　　4.結論

　　4.1 根據系統工藝設備配置和負荷需求，劃分多個工況，最大限度的梯級利用地熱資源，盡量節約輔助加熱系統能量。同時合理分配系統水量，保證生活用水。

　　4.2 工況切換時，采用多參數判定，保證系統穩定性。

　　4.3 引入預測機制，采用多種調節方式，對多種熱源、換熱設備等進行資源總體優化控制，最大限度降低運行成本。

　　4.4 針對自控系統監控對象相對分散的情況，采用分布式控制系統和可靠的通訊傳輸介質保證系統穩定。

　　Analyse of Geothermy- heat pump heating control system

　　Zhao Tian   Jia Kun   Shao Limin   Wang Hong   Liao Chuanshan

　　（Institute of Air Conditioning， China Academy of Building research， Beijing 100013，China）

　　Abstract：The geothermy- heat pump heating automation system ， which was used in 400，000 m2 area in Beijing， is introduced in the article. It expatiates the control principle to keep the system stable， effective， reasonable and saving energy sources. It also analyses the solution of the special control，。 Instead of conventionally controlling either the supply or the return flow temperature in function of outdoor temperature， the new approach delivers the model predictive control and optimization to keep the comfort and the lowest cost. It has high reference value to design and debug the control system of geothermy- heat pump heating system .

　　Keywords：geothermy， heat pump， automation

　　參考文獻

　　[1] 劉國林主編。建筑物自動化系統。北京：機械工業出版社，2002

　　[2] E. Shafai， R. Wimmer， H. P. Geering .A New Control Approach for Heat Pump Heating Systems. Beijing：7th International Energy Agency Heat Pump Conference，2002