哈尔滨工业大学硕士学位论文
摘要
在我国“碳达峰，碳中和”的目标下，集中供热作为建筑碳排放的重要组成
部分，正逐步朝着高效、清洁的方向迈进；另外，由于人们生活水平的提高导致
用热需求室温不断增加，热源不足以及现有管网输热能力不足也对集中供热提出
了新的挑战。因此，如何在节能的前提下提升集中供热系统的供热能力成为一个
亟待解决的问题。供热系统运行时，一网回水温度的降低一方面可以增大供回水
温差，增加现有管网输热能力；另一方面可以提升热源供热量中余热，废热利用
比例，提升系统的热效率。因此，降低一次网回水温度成为解决上述问题的有效
方法。本文利用“板换机组分时串联”的供热方式，使一次网热水依次流经两台
机组，实行分时段超额、限额供热，充分降低一次网的回水温度。
首先，本文综合考虑太阳辐射，建筑蓄热等影响因素，利用状态空间法分别
建立散热器以及地板辐射供暖下的室温动态模型，编写了能够计算分时段超额、
限额供热下室温逐时变化的程序。针对地板辐射散热末端模型，以哈尔滨某用户
实测室温数据进行了验证，说明该模型的可靠性。
其次基于集总热容思想，以板换机组双质点模型为基础，建立适用于板换机
组串联的四质点数学模型，编写能够计算分时串联系统的一网回水温度以及二网
供水温度的程序，并采用机组实际测量数据对并联运行以及串联运行工况下该模
型的计算结果进行了验证。
基于以上模型对板换机组串联时超、限额供热运行模式下不同切换时间、供
热量、基础室温、末端形式及围护结构的室温动态变化进行分析，由模拟结果可
知，选择在8:00-12:00进行串联切换可使超额供热室温快速升高，限额供热室温
缓慢降低；供热调节量越大，室温波动越大，速度更快，且在供热系数小于0.8
时严寒期与末寒期室温波动接近重合；用户基础室温越高，室温波动幅度就越大，
速度越快，热舒适范围内室温允许下降时间远大于室温允许上升时间；相同供热
量时，地板辐射供暖用户室温要比散热器供暖用户室温低1-2℃，且切换响应时
间更长，室温波动更缓；建筑节能率越高，平均室温越高，室温波动越小。
建立分时串联供热模式下的调节流程，并利用建筑热储备系数来计算短时间
切换时设计室温，进而求出二网供热参数。对实际的分时串联运行数据进行分析，
发现该种供热模式室温波动并不大且可以降低一网流量以及回水温度，增大系统
供热能力。在室温模型的基础上对实测供热策略进行模拟分析，首先调节供热系
数相同以改善用户室温偏差不同情况，然后进行连续的超额、限额供热，充分利
用建筑本身的蓄热能力以及太阳辐射热量，增大了围护结构的蓄热放热效率，两
用户偏离程度不同的情况得到极大的改善。以室外平均温度最低的1月以及最高
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的3月为例，并利用温控传递系数以及节能率两个参数对不同的供热系数组合进
行评价，发现1.1/0.7的供热系数分配较为合适。
本研究完善了分时串联供热系统运行的理论依据，对实际供热策略的制定具
有一定的指导意义。
关键词：分时供热；机组串联；建筑蓄热；室温动态变化；超额供热；限额供热
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Abstract
UnderthegoalofcarbonpeakingandcarbonneutralityinChina,centralheating,
asanimportantpartofbuildingcarbonemissions,isgraduallymovingtowardsan
efficientandcleandirection.Inaddition,duetotheimprovementofpeoplesliving
standards,thedemandforheatatroomtemperaturecontinuest