随着集中供暖供热的普及，大部分的热网系统已经初步实现一级管网的平衡，但二级网管网由于规模比较大，且用户室内普遍没有安装恒温阀等二级网调节的设备，导致换热站要最大程度地往外供热，以满足最不利点的用户供热要求。这样必然会造成热网前端用户的热量消耗大大超过实际所需的热量，产生大量的能量浪费。因此二级管网平衡将对整个热网系统的节能控制起决定性的作用。
在热网二级管网的各种平衡控制和节能控制中，最常见的办法是采用平衡阀和流量限制器等对二级管网的流量进行上限人工设定。但由于用户的供热需求量基本上是由气象条件特别是室外温度决定的，因此需求的流量随着气象条件而变化。而使用流量限制的办法往往只能保证在天气特别冷时才能产生应有的作用。而对于一个供热季来讲，用户供热需求的峰值往往占据不到整个供热季的 1/3，所以采用流量限制的办法无法在全季节和工况下达到自动调节和节能控制，浪费大量的热量。只有在保证用户舒适度的前提下，通过控制每个楼栋供热入口的流量，从而最大限度地降低回水温度，才能实现二级网的热力平衡，并降低供热能耗。
楼栋入口分时分温控制是在利用目前一次网有效的热负荷能力的前提下，最大限度实现目前二次网节能效果的有效方法。在每个楼栋热水入口采用控制器和电动调节阀对楼栋末端回水温度进行自动调节，从而合理分配流量，实现末端用户的热力平衡。同时通过通讯网络，将楼栋内的控制器与监控中心SCADA系统进行通信。监控中心SCADA系统定时采集楼栋内控制器里的数值，包括调节阀开度、楼栋供回水温度、供回水压力、流量、热量等，并可将楼栋回水管道温度目标设定值下发到控制器，控制楼栋调节阀开度，实现分时分温的控制模式，完成进一步节能优化。
分时分温控制是本地控制器和监控中心协调完成的多种控制功能，主要包括以下功能：
1）气候补偿及室内温度修正的控制功能：根据各分监控中心下传的室外温度或现场采集值设置室外-回水温度设定曲线，通过本地控制器进行自动调节电动调节阀的开度，控制回水温度。同时对于近端的房间，采用室内温度值对回水温度设定值进行相应的修正。
2）温度曲线设定功能：控制参数采用2条曲线完成，室内、外温度-回温曲线修正曲线，通过本地触摸屏或SCADA系统进行设定。
3）分时控制：通过时间程序，可实现具有时间周期特性的用热客户的工作模式操作。设定 2个时间控制功能，即夜间防冻模式和定时偏移控制，实现防冻保护和不同时间段的正常供热。
4）换热站循环泵联动控制功能：监控中心SCADA系统根据末端的温度调节趋势，提前预控关联热力站的循环水泵，实现二次热网的压力稳定。
5）管网末端供回水压差控制功能 ：在每个分支管网的最末端门栋，通过回水管道调节阀开度来控制管道供回水压差，满足末端用户供热的需求。如需采用温度控制，可通过控制器进行切换。控制数据上传到监控中心SCADA，同时下发到换热站内控制器中作为换热站内控制器控制循环泵频率的重要参考。
分时分区的控制策略，解决了目前城市供热二级管网热网不平衡问题，通过末端精准控制，实现舒适和节能控制的结合。根据上述的控制策略，我们进行了实际项目实施。在这个项目方案中，主要核心是多功能控制器。通过多方面的对比，我们选择西门子RWG控制器。该控制器具备12点通用输入输出，有MODBUS RTU和TCP两种方式通讯口。现场可通过 MODBUS RTU对流量计和智能热表进行数据采集，并通过MODBUS-TCP作远端传输，实现控制器和监控中心的数据交换。RWG自带操作屏，可进行现场参数操作和显示。控制器借助网络平台，采用拼图方式编程，可简单、灵活实现多种程序功能，对分时分温多模式功能控制和时间模块、曲线模块调用等非常适用。
该方案与普通流量限制的方案对比见表 1。
分时分温虽然投资更高，但由于其可控性更实际、更直观，可作到更细微的调节，使节能效果、平衡率更加明显，而平衡阀方式只能作到固定时间内的平衡，节能率不如分时分温调节。
图1是实际案例SCADA系统监控页面，以及节能数据分析。
我们可通过热量报表来查询特定时间内的调控分支和普通分支的能耗数值，并作对比和能耗分析，对 2014 年 2 月13—21 日这9天内的热量损耗及单耗进行查询，其调控分支和普通分支的热量报表见图 2，对比分析见表2。
通过对比，从表2可以看出，使用本二级网平衡调控系统，平均节能率达到 30%。极大地节省了企业生产运行成本，提高了经济效益。
采用西门子RWG控制器进行二次热网的分时分区控制，可有效改善热网的供热效率，同时借助控制器的通讯功能，将分户计量等参数传送到监控中心，为热网监测和供热系统的稳定运行提供了进一步的保证。
作者：西门子（中国）有限公司楼宇科技集团 李云伟
北京开源铭典能源技术有限公司 尹 峰
来源：2017年5月《暖通空调》专辑
【近期活动】
7月10-11日•上海 第5届科学实验室环境控制技术国际论坛暨中华预防医学会卫生工程分会2017年学术年会
7月20日·北京 2017年全国机场航站楼暖通空调技术论坛
