齐承英：基于通断时间面积法热计量系统的供热节能解决方案
文/齐承英
（齐承英系石家庄工大科雅能源技术有限公司总经理、河北工业大学能源与环境工程学院院长）
一、供热节能的基本原理
实现城市集中供热系统节能的技术方案，是实现“均衡输送、按需供热”。所谓“均衡输送”，就是通过技术手段实现一次网、二次网的水力平衡；所谓“按需供热”，就是通过技术手段和管理实现热用户的舒适供热，供热采暖不过度，包括居民热用户的采暖指标适度、公共建筑的分时段供热。
目前，城市热网普遍存在水力平衡调节技术手段不足现象，特别是二次网失调严重，对于二次网既缺乏必要的调节手段，更缺乏判定是否失调的信息和运行参数，导致供热管理粗放、凭经验运行、供热参数调整缺乏依据。
气候补偿、公共建筑分时分温控制等运行技术、热计量管理促进行为节能等，均被认为是实现“按需供热”的可行的技术和管理手段。
二、基于通断时间面积法热计量系统的供热节能解决方案
1、通断时间面积法热计量系统
通断时间面积法热计量系统是基于楼栋热计量、楼内热分摊的用户采暖耗热量计量系统。它建立了以楼栋为单位的建筑物热耗计量以及热用户采暖热耗、供回水温度、室内温度的信息平台。
首先，通断时间面积法热计量系统不仅仅是实现热计量和温控，更重要的是它建立了二次网的供热参数运行信息平台，为促进二次网的平衡、实现均衡输送、均衡供热，提供了技术条件。
因此，我们看通断时间面积法热计量系统，要全面认识和评价使用其功能：（1）用户热计量和收费管理平台；（2）二次网平衡监测平台；（3）用户采暖室温监控平台。
2、基于通断时间面积法热计量系统的智能热网
智能热网的核心是信息化、自动化，如前所述，通断时间面积法建立了以楼栋为单位的建筑物热耗计量以及热用户采暖热耗、供回水温度、室内温度的信息系统。
依据这一信息系统，可以通过智能分析软件对二次网的水力平衡情况、热用户采暖均衡情况等进行评价和判断，并指导二次网平衡调节，必要的时候对热用户室温进行远程干预，保证采暖均衡。
通断时间面积法的远程干预热用户室温上限的功能，可以促进热用户采暖均衡，消除水力失调引起的冷热不均现象。
更重要的是，通断时间面积法热计量系统对热用户的室内温度进行采集，可以建立室内温度、供水温度、环境大气温度的关联数据库，在建筑物耗热物理模型下，可以回归出供热气候补偿曲线，指导供热运行，达到最大节能效果。通过内嵌的专家系统，形成智能热网运行控制策略。
实际上，未来的智能热网，是建立从热源，到一次网、热交换站、二次网、热用户的一个完整的供热信息系统，并通过现场控制执行器，实现供热参数的远程调节，达到运行自动化的目的，实现最大的节能效果。
供热企业以前建立的热网监控平台大多都是基于热交换站控制的一次网平衡系统，也包括换热站的无人值守、气候补偿等。但往往碰到两个难题，一是不同的供热小区需要不同的实际运行气候补偿曲线，以达到最佳节能效果，但通常情况下针对某个小区（建筑物），这个曲线是凭经验或少量的测温数据获得的；二是缺乏小区二次网平衡信息，导致换热站调节控制缺乏依据，甚至水力失调、冷热不均严重，造成能源浪费。
也就是说，供热企业以前建立的热网监控平台的数据信息没有覆盖到二次网、热用户。
通断时间面积法热计量系统的实施，为延伸热网监控平台的范围提供了支撑，可以建立覆盖到楼栋热力入口、热用户分支入口、热用户室内温度的供热采暖信息，形成了智能热网的信息平台。
供热系统对热能的输送，是依靠流体（水）进行的，建立全热网水力输送工况的调节和控制技术手段，是实现热网节能的前提条件。而从全热网水力输送过程来看，包括热源、一次管网、热交换站、二次管网、楼内系统、室内系统等，实现全热网的运行工况最佳、节能降耗，首先就是建立上述各环节流体（水）输送参数的信息采集、建立信息系统，包括供回水压力、供回水温度、瞬时流量，以及热耗量、室内温度等，建立信息系统就能够对热网的水力输送情况（水力平衡情况）进行分析和判定，对热网的运行情况进行诊断，对节能潜力进行分析和评价，并针对性地制定节能技术方案。
以前，热网的运行信息（水力输送工况）主要依靠现场仪表、人工抄表，导致不能及时、高效的对全热网运行情况进行判定，不能有效建立全热网水力平衡，供热系统的运行管理普遍是依靠经验的粗放管理模式。有些热网建立了远程数据控制中心、换热站自动控制（无人值守）、气候补偿等软硬件平台，但实际的运行调节模式和供热参数设定、调整，往往还是依靠经验估计，缺乏直接的数据支撑和依据。例如：气候补偿曲线与建筑热特性有关，每个小区的建筑围护结构、建设年代、末端散热设备等不同，需要的气候补偿曲线不同，否则会不满足采暖热舒适度的要求，目前大多数供热单位都是依靠经验设定气候补偿曲线。再如：目前热网管理数据中心普遍缺乏二次网的运行参数，导致二次网的水力平衡、供热状态不很清楚，仅仅是按照没有居民投诉判定供热情况，很可能存在严重的冷热不均和能量浪费，不能精准的实现供热均衡。
3、基于通断时间面积法热计量系统的供热节能解决方案
基于通断时间面积法热计量系统的供热节能解决方案包括四部分：（1）智能热网节能监控中心；（2）通断时间面积法热计量系统；（3）换热站节能控制装置；（4）公共建筑节能控制装置。
智能热网节能监控中心是一个软件平台，通过远程数据采集和传输（基于GPRS或ADSL、光纤等）通讯，建立与通断时间面积法热计量系统、换热站节能控制装置、公共建筑节能控制装置的信息系统，实时采集热网运行水力输送及能耗等数据参数，包括热源出口的供回水压力、温度，瞬时流量，单位平米热耗；热交换站一、二次侧的供回水压力、温度，瞬时流量，单位平米热耗；二次网各热力入口的供回水温度，瞬时流量、单位平米热耗；各热用户的供回水温度，室内温度，单位平米热耗等。建立了从热源、到换热站、二次网、热用户的供热运行信息系统，通过内置的专家系统（软件）分析热网的运行状况，包括水力输送均衡情况、热耗情况等，诊断节能运行情况，提供最佳的运行策略、下发调节指令。
相对于以前的热网监控系统，“工大科雅”基于通断时间面积法热计量系统的供热节能解决方案真正建立了覆盖全热网的智能热网节能监控系统，具体体现在：
（1）热网运行信息系统不仅覆盖了热交换站，而且覆盖到二次网的楼栋热力入口、热用户分支入口、以及热用户室内采暖温度。
（2）使用通断时间面积法热计量系统的实际运行数据，包括供水温度、室内采暖温度、室外大气温度，智能回归换热站的气候补偿曲线，指导二次网供水温度（或供回水温度平均值）节能运行调节。
（3）使用通断时间面积法热计量系统楼栋热力入口的运行数据，包括供回水温度、单位平米瞬时流量、单位平米热耗等，分析二次网的水力平衡情况，指导二次网的水力平衡调节。
三、基于通断时间面积法热计量系统的供热节能解决方案典型案例
在邢台热力公司建立了示范工程，构建实施了基于通断时间面积法热计量系统的供热节能解决方案，取得了显著的节能效果。
四、基于通断时间面积法热计量系统的智能热网运行管理架构体系
随着信息技术、自动化技术，特别是物联网技术的发展，能源转换及输配系统面临全面技术升级改造的趋势，以更好地实现节能减排、提升供热企业经济效益。基于通断时间面积法热计量系统的智能热网建设是今后的发展趋势，并且与企业的收费管理系统、客服系统、办公管理系统等相互支撑和交换数据，提升热力公司的运行管理水平，提高供热保障能力，实现最大的节能效果，降低管理成本，提升企业的经济效益。
五、总结
1、通断时间面积法热计量系统是实现用户热计量收费管理可行的技术方法，有效克服了户用热量表法难以解决的困难，适用于我国的供热系统，同时解决了温控问题，系统可靠性高、维护维修成本低。
2、通断时间面积法热计量系统建立了楼栋热力入口、户内分支入口、室内温度等供热运行参数的信息采集系统，有助于判断二次网的水力平衡状态、并指导二次网的水力平衡调节，实现热网“均衡输送、按需供热”。
3、通断时间面积法热计量系统通过限制热用户的室内最高温度，可以实现热用户的被动平衡，消除冷热不均。
4、通断时间面积法热计量系统可以回归换热站的气候补偿曲线，实现换热站的最佳调控、实现最大节能。
5、基于通断时间面积法热计量系统的供热节能解决方案，实现了全热网运行的信息化、自动化、智能化，可实现最大的节能效果。
6、基于通断时间面积法热计量系统的智能热网运行管理体系为热力公司提供了全面技术升级的方案，有助于提高热力公司的管理效率、降低管理成本、提高供热可靠性和安全性、创造节能效益和经济效益。
