居住小區(qū)供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方案優(yōu)化的研究也受到了人們的關(guān)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(yīng)。本文不討論生活熱水供應(yīng),且采暖設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)。居住小區(qū)供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dāng)小區(qū)

2、供熱面積不大時(shí),一個(gè)或幾個(gè)小區(qū)設(shè)置一個(gè)換熱站。當(dāng)小區(qū)供熱面積較大時(shí),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(diǎn)。小區(qū)供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化是研究在確保小區(qū)供熱系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行的前提下,確定優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,使小區(qū)供熱系統(tǒng)的初投資和年運(yùn)行費(fèi)用最小。
　　 居住小區(qū)供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化,一般采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法。常用方法有:方案比較法,數(shù)學(xué)分析法、靜態(tài)法、動(dòng)態(tài)法、費(fèi)用法、收益法,宏觀經(jīng)濟(jì)分析法、微觀經(jīng)濟(jì)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(shí)間價(jià)值的影響,采用動(dòng)態(tài)法計(jì)算年總費(fèi)用,將初投資在整個(gè)壽命期內(nèi)的總額分額分配到每年,再加上整個(gè)壽命期每年消耗的各種實(shí)際費(fèi)用的累積折現(xiàn)值,年計(jì)算費(fèi)用最小的方案為最優(yōu)方案。
　　 本文參考國內(nèi)外文獻(xiàn),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?zé)崴匕遢椛洳膳?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(tái)換熱機(jī)組2根管道,簡稱為4機(jī)組8管制的集中供熱系統(tǒng)一

4、般物理模型。在此基礎(chǔ)上,建立了居住小區(qū)供熱系統(tǒng)年計(jì)算費(fèi)用的數(shù)學(xué)模型。
　　 當(dāng)小區(qū)供熱面積一定時(shí),換熱站的數(shù)量與其容量即規(guī)模有關(guān),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(gè)最佳值。本文采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法探討。
　　 在管網(wǎng)優(yōu)化方面,國內(nèi)外學(xué)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(jìn)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(jì)算費(fèi)用數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,采用Matlab計(jì)算年計(jì)算費(fèi)用查找管徑并自編計(jì)算機(jī)程序,對各種設(shè)計(jì)方案的換熱站數(shù)量、位置,以及二級網(wǎng)的布局進(jìn)行優(yōu)化,從而得出居住小區(qū)供熱設(shè)計(jì)方案的一般解并將其應(yīng)用于實(shí)際工程。通過工程實(shí)例驗(yàn)證,表明上述方法能夠用于工程實(shí)際,能夠獲得優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
　　 本文研究結(jié)果表明:居住小區(qū)供熱設(shè)計(jì)方案存在最優(yōu)解,通過一定方法找出最優(yōu)解,對于指導(dǎo)