[发明专利]一种集中供暖热力管道保温厚度的优化方法

说明书

本发明公开了一种集中供暖热力管道保温厚度的优化方法，首先根据标准气象年的室外温度获取供暖季每个月份的室外日干球温度，并根据供暖季的需要分别计算出每个小时的供水温度、回水温度和土壤温度；获得集中供暖系统的年总运行费用C_a；将年总运行费用C_a对保温材料厚度δ_in进行求导，得到目标函数；在MATLAB中对所述目标函数分别利用零点定理和fsolve函数进行求解，得到保温材料厚度δ_in的最优值和最小的年总运行费用C_a。上述方法可以克服以往研究只能用于架空地上的单管而不能用于直埋地下双管的缺点，优化集中供热系统直埋管的保温厚度。

技术领域

本发明涉及供暖系统技术领域，尤其涉及一种集中供暖热力管道保温厚度的优化方法。

背景技术

目前，在集中供热系统中，对热力管道最优保温厚度的研究基于集中供热系统的年总费用，包括管道保温的年投资费用和管道的年热损失费用。这些研究在计算管道年热损失费用时采用度日法计算架空在地上的单管管道的热损失，进而计算管道的年热损失费用，在寻求最优的管道保温厚度(最小的年总费用)时，采用比较法比较最终的优化结果以寻求最小值，目前对集中供暖系统热力管道保温厚度的研究还只是停留在经验值的范围之内。但是生活中供暖的管道更多的是直埋于地下的双管道(供水管和回水管)，基于外部气温的度日法不能用于计算埋地管道的热损失。相反，地面温度应该用于这种计算。此外，用于计算埋地热力管道的热损失的方法不同于用于计算地上热力管道的热损失的方法。因此采用度日法在计算过程中没有考虑供回水温度、土壤温度和相邻管道间的相互作用。

供水和回水温度始终被视为恒定参数，这些参数的设计值用于计算热力管道的热损失，然而这些参数根据热需求，运行策略，加热设备等而变化，埋入的热力管道的热损失应基于运行供水和回水温度而不是设计值来计算。在寻求最优的管道保温厚度(最小的年总费用)时，采用比较法既不准确，效率又低；另外当我们要针对某一个区域来确定保温厚度时，无法得出最优的结果，而且随着经济社会的发展，经验数据也逐渐不精确。

发明内容

本发明的目的是提供一种集中供暖热力管道保温厚度的优化方法，该方法可以克服以往研究只能用于架空地上的单管而不能用于直埋地下双管的缺点，优化集中供热系统直埋管的保温厚度，寻求经济保温厚度，从而使供热系统的年运行费用最小。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种集中供暖热力管道保温厚度的优化方法，所述方法包括：

步骤1、根据标准气象年的室外温度获取供暖季每个月份的室外日干球温度，并根据供暖季的需要分别计算出每个小时的供水温度、回水温度和土壤温度；

步骤2、将供回水温度与土壤温度的温度差求和获得供暖季的管道热损失费用，再采用等效年值法获得管道年保温费用，然后将所述管道热损失费用和所述管道年保温费用相加获得集中供暖系统的年总运行费用C_a；

步骤3、将年总运行费用C_a对保温材料厚度δ_in进行求导，得到目标函数；

步骤4、在MATLAB中对所述目标函数分别利用零点定理和fsolve函数进行求解，得到保温材料厚度δ_in的最优值和最小的年总运行费用C_a。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法可以克服以往研究只能用于架空地上的单管而不能用于直埋地下双管的缺点，优化集中供热系统直埋管的保温厚度，寻求经济保温厚度，从而使供热系统的年运行费用最小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。