居住小區(qū)供熱系統(tǒng)設計方案優(yōu)化研究.pdf

1、隨著城市人口的增多和城市規(guī)模的增大,居住小區(qū)的規(guī)模也越來越大,居住小區(qū)集中供熱系統(tǒng)設計方案優(yōu)化的研究也受到了人們的關注。居住小區(qū)供熱系統(tǒng)包括熱源(一般為換熱站)、熱網(wǎng)和熱用戶。居住小區(qū)供熱按用途分,有采暖和生活熱水供應。本文不討論生活熱水供應,且采暖設計一般先期完成。因此,這里所說的居住小區(qū)供熱系統(tǒng)優(yōu)化只包括換熱站和二級網(wǎng)優(yōu)化設計。居住小區(qū)供熱系統(tǒng)設計方案優(yōu)化研究的主要內(nèi)容是確定換熱站的規(guī)模、數(shù)量和二級管網(wǎng)的合理布置。一般情況下,當小區(qū)

2、供熱面積不大時,一個或幾個小區(qū)設置一個換熱站。當小區(qū)供熱面積較大時,如何確定換熱站的規(guī)模、數(shù)量和二級管網(wǎng)的合理布置,是本文研究的重點。小區(qū)供熱系統(tǒng)設計方案優(yōu)化是研究在確保小區(qū)供熱系統(tǒng)安全、可靠運行的前提下,確定優(yōu)化設計方案,使小區(qū)供熱系統(tǒng)的初投資和年運行費用最小。
　　 居住小區(qū)供熱系統(tǒng)設計方案優(yōu)化,一般采用技術經(jīng)濟評價方法。常用方法有:方案比較法,數(shù)學分析法、靜態(tài)法、動態(tài)法、費用法、收益法,宏觀經(jīng)濟分析法、微觀經(jīng)濟分析法、不確

3、定性分析法、確定性分析法等。本文考慮資金時間價值的影響,采用動態(tài)法計算年總費用,將初投資在整個壽命期內(nèi)的總額分額分配到每年,再加上整個壽命期每年消耗的各種實際費用的累積折現(xiàn)值,年計算費用最小的方案為最優(yōu)方案。
　　 本文參考國內(nèi)外文獻,針對國內(nèi)常用的居住小區(qū)采暖方式,建立了包括高、低區(qū)低溫熱水地板輻射采暖(以下簡稱地暖)及散熱器采暖的4種方式的常見采暖系統(tǒng),每種采暖方式配備1臺換熱機組2根管道,簡稱為4機組8管制的集中供熱系統(tǒng)一

4、般物理模型。在此基礎上,建立了居住小區(qū)供熱系統(tǒng)年計算費用的數(shù)學模型。
　　 當小區(qū)供熱面積一定時,換熱站的數(shù)量與其容量即規(guī)模有關,換熱站規(guī)模大、數(shù)量少,初投資相對減小,但二級網(wǎng)初投資相對增大。反之,換熱站初投資相對增大,二級網(wǎng)初投資相對減小。二者之間必然存在一個最佳值。本文采用技術經(jīng)濟評價方法探討。
　　 在管網(wǎng)優(yōu)化方面,國內(nèi)外學者做了大量研究工作。常用方法有最小生成樹法、Kruskal算法和Primf算法等。本文采用P

5、rifm算法進行二級網(wǎng)布局優(yōu)化。
　　 本文在建立小區(qū)供熱系統(tǒng)年計算費用數(shù)學模型的基礎上,采用Matlab計算年計算費用查找管徑并自編計算機程序,對各種設計方案的換熱站數(shù)量、位置,以及二級網(wǎng)的布局進行優(yōu)化,從而得出居住小區(qū)供熱設計方案的一般解并將其應用于實際工程。通過工程實例驗證,表明上述方法能夠用于工程實際,能夠獲得優(yōu)化設計方案。
　　 本文研究結(jié)果表明:居住小區(qū)供熱設計方案存在最優(yōu)解,通過一定方法找出最優(yōu)解,對于指導