地面辐射供暖系统控制方式

[摘要]对间歇运行模式下的太阳能热泵－低温地板辐射供暖系统进行了实验研究，综合分析了实验结果，在此实验数据基础上建立了基于BP网络的低温热水地板辐射供暖系统的预测控制模型，并以训练后的模型进行在线修正预测控制，预测平均相对误差为-0.06%，预测值与实验值的相关系数为0.9832，说明此模型是可行的。该模型的建立可以提高系统运行控制精度，增加室内舒适度。

[关键词]地板辐射供暖系统、间歇运行、控制

中图分类号：O434.11 文献标识码：A 文章编号：

目前，低温热水地板辐射供暖技术在全世界范围内逐渐得到人们的广泛应用与好评，对它的研究也越来越活跃。在亚州．韩国是唯一拥有90％以上的住宅中采用这一技术的国家。韩国国内的住宅供暖方式基本可分为集中供暖、区域供暖以及户式供暖。从上世纪90年代开始，随着天然气的普及和小型户式锅炉技术的进步，户式供暖得到了长足的发展。

低温地板辐射供暖是一种节能并对房间微热气候进行相应调节的供暖系统，是一种世界公认的卫生条件和舒适度都十分理想的最佳供暖方式。它是通过埋设于地（楼）板上部细石混凝土层内的加热盘管把地板加热到表面温度25℃-32℃，从而均匀地向室内辐射热量的特殊装置。他具有使人体热感舒适、管理方便、不占用使用面积、卫生条件好、无噪声、无污染、节能、保健、维修成本低等优点。最近几年，在中国国内，由于低温热水地板辐射供暖技术的优越性得到了社会各界的认同，因此这一技术的研究及在住宅供暖中的实际应用发展十分迅速，但是有关低温热水地板辐射供暖技术的研究，大部分只局限于传热过程以及热源方式的研究，而在低温热水地板辐射供暖系统控制方式的研究却比较缺少。本文着重介绍低温热水地板辐射供暖系统的控制方法及其应用：

国外研究成果：

１、Adlam啪制理论根据Adlam（1949）的研究,低温热水地板辐射供暖系统的控制方式可以分为供水温度控制方式以及流量控制方式,其中流量控制方法可分为变流量控制（variableflowcontrol）方式以及双位开关式（on／off）控制方式。

２、Bourne控制理论根据Bourne（1989）的研究．地表面散热量的控制方式可分为流量控制方式以及供回水温差控制方式。Bourne比较各种控制方式的性能以后认为,根据室外温度的变化补偿供水温度的方式（supplywa―tertemperaturereset）是控制室内温度的最理想的方式,并且房间的室温控制可使用手动流量调解阀、二通阀、三通阀、四通阀以及房间专用水泵等设备予以控制。

３、Maccluer控制理论Maccluer（1991）首先把以前的控制方式分为室内温度控制法（indoor temperaturefeedback control）室外温度补偿法（outdoor reset control）以及室外温度补偿控制＋流量控制（outdoor reset with flow inhibition）等方式,并新推出了热量比例控制方式（proportional flmodulation）。

４、韩国建设技术研究院的控制理论，韩国建设技术研究院（1993）把韩国国内常用的控制方式归纳为：室内温度控制、回水温度控、地表面温度控制以及组合控制方式。影响控制系统因子的分类，纵观国外所分的各种控制方式表面看好像其种类复杂，多样。但实际上同一种控制方式名称多样化的情况较多，而且分类标准不明确，因此在本文中笔者为了系统分类各种控制方式，首先分析出适用于地板辐射供暖系统的控制方式影响因子，而后随着控制因子，系统分类控制方式。地板辐射供暖系统控制方式影响因子一般可分类成控制系统所需要的测定参数，舒适性设定参数以及为维持设定参数所需的调节参数。过去的控制方式大部分根据设定参数以及所使用的设备特性进行分类，后来Adllam、Bourme等人认为根据具体调节参数分类控制方式较为合理。在地板辐射供暖系统中，地表面的散热量的大小主要取决于热水的流量及温度因此维持设定参数室温的调节参数可划分为热水、流量、热水温度以及地表面散热量。

控制方式的特性：

1、供水温度控制方式：（1）室外温度补偿控制：室外温度补偿控制可以消除地面辐射供暖系统的时间滞后现象，并具有预测调节与室外工况反应调节功能。但“室外温度补偿控制”方式是非循环性控制方式，因此难以精确控制室内温度，在实际应用中很少单独采用。（2）室外温度补偿控制+室温反馈控制：室外温度补偿控制+室温反馈控制虽然弥补了室外温度补偿控制的非循环特性所带来的缺点，但是在实际应用时必须设置高价混合式三通阀，因此造成初投资的上升。

2、流量控制方式：（1）变流量控制：根据变流量控制系统所使用的二通阀的特性，供水流量小于最大设计流量50%时，利用流量调节阀难以精确控制散热器，供水温度较高时这种现象更为严重。（2）双位开关式控制：双位开关式控制室温波动较大，控制性能不太精确，但是它具有控制系统简单，节省投资费用等优点，实际应用中得到广泛采用。（3）脉冲式控制：脉冲式控制与双位开关式控制方式相似，但是可以弥补双位开关式控制室温波动较大的缺陷，但是控制程序比较复杂。

3、供水温度与流量同时控制方式：（1）室外温度补偿控制+双位控制：室外温度补偿控制+双位控制弥补了室外温度补偿控制的非循环性与双位控制的室温波动较大的缺陷，可消除地面辐射供暖系统的时间滞后现象，并具有一定的预测调节功能。（2）室外温度补偿+脉冲式控制：室外温度补偿+脉冲式控制的脉冲式控制比双位控制室温波动偏差小，因此比“室外温度补偿控制+双位控制”更为精确，但控制程序较为复杂。

4、热源放热量控制方式：此方式只需要能与锅 炉相互联动的室温调节器，系统简单而且控制性能较稳定，但是不能同时控制一个以上房间室温。

结论：（1）室外温度补偿控制+室温反馈控制方式虽然控制性能好，但是因设备投资费用较高，不适于普通住宅。应设置于安装空间充足，总投资较高的高级住宅。（2）变流量控制方式虽适于对流供暖方式，但在地面辐射供暖方式中，因小于其最大散热量50%的范围内利用流量调节难以精确控制散热量，帮应用中应慎重考虑二通阀性能。（3）脉冲式流量控制方式比双位开关式控制方式可减小室温变动幅度，如结合室外温度补偿方式调节供水温度，这两种控制方式均能提高其控制性能。（4）室外温度补偿控制+双位开关式控制方式弥补了室外温度补偿控制的非循环性与双位控制的室温波动较大的缺陷，可消除地面辐射供暖系统的时间滞后现象；但是实际运行中根据管理人员的经验确定的室外温度补偿控制的补偿率，导致不能正常发其室外温度补偿控制方式的功能，因此应加强根据建筑物地理位置，方向，结构等情况确定室外温度补偿率的研究与开发。（5）热源放热量控制方式虽然系统简单而且控制性能较稳定，适合户式供暖使用，但是不能同时控制一个以上的空间室温，因此在区域供热或集中供热中很难得到应用。

参考文献：

[1]萧震宇,王菲.低温地板辐射供暖动态特性及调节研究[J].建筑热能通风空调,2004,23(5):74-76

[2]王子介.低温辐射供暖与辐射供冷[M].北京:机械工业出版社,2004