“米兰世纪小区二次管网平衡调控项目”以二次管网平衡调试及智能调控为主要内容，以智能控制软件为中心，把具有远传功能的智能调节阀、显示供暖质量的室内温度采集器，以及热力站配套的PLC、循环泵、变频器的调控管理融为一体，利用各控制参数，采用人工智能的方式，合理控制、指挥供热系统的运行和调控。充分利用了成熟经验、大数据等先进技术及数字化转型的有利契机。

项目整体分为硬件部分（智能调控阀、室内温度采集器）、软件部分和改造部分（各种仪表、循环泵、变频器、PLC）等，其中硬件部分、改造部分随着米兰世纪小区的供热改造项目完成实施，软件部分作为智慧供热调控的核心，由具有能力的合作方来承担。

（1）机房设施的建设

2022年10月27日，防火墙及交换机安装及调试完成，按照网络建设要求，在确保信息安全的前提下，打通上下位网络通信。

（2）智能阀、室内温度采集器的建设

室内温度采集器安装在具有代表性的室内供暖区域，考虑到用户接受程度和使用效果，拟选取10%的用户作为典型用户进行安装，典型用户的选取要考虑到边住户、顶底住户、中间住户、最不利工况用户等，覆盖绝大部分用户的用热形式及围护结构（图1）。

图1 用户室内温度采集器安装示意图

（1）软件的功能

软件包括基础信息、运行监控、智能调控、二次管网平衡功能模块等主要功能，是将智能调节阀、室内温度采集器、循环泵变频、二次管网供水温度、环境温度、历史数据等融合为一体的系统工具。其本身具备调试过程中的数据参照和统计，运行过程中的有效调控，热用户、热力站等相关运行参数的监视，设备设施的自动调整与启停，上级部门发布的参数调整与执行等功能。

（2）二次管网平衡调节方式

二次管网平衡调节分两个阶段：

第一，按照各单元阀对应机组的回水温度进行调节，即不区分别墅、小高层建筑等建筑结构，各单元回水温度基本一致，同时最末端保持最大开度。

第二，按照不同类型（中间单元、边角单元、别墅）分别按照对应的室内温度数据分析回水温度调节系数，提高控制精度，实现精细化调整，并通过手持流量计进行现场详细测量和验证（米兰世纪小区4号站平衡分析图见图2）。

（3）热力站调节方式

前期热力站二次管网供水温度根据经验进行设定，同时从软件平台调整PID参数，实现较高调控精度。二次管网调节平衡后，软件根据室内平均温度、室外综合气象等数据，进行二次供水温度的计算，并定周期下发到热力站机组，自动调控。

图2 米兰世纪小区4号站平衡分析图

智慧供热系统参与完成横向平衡粗调试后，配合人工干预进行竖向平衡细调试。

（1）横向平衡粗调试

充分利用智能调节阀的开度及回水温度等参数，参考最不利工况热用户的室内温度数据，以热力站二次管网回水温度为目标，适当调整供回水压力及流量，确保所有单元阀回水温度趋于一致，达到要求，对异常工况进行记录，从数据上检查无欠供现象的发生（实际状态可能存在），室内温度采集器采集的平均室内温度为系统下发温度，二次管网横向调试基本完成。

（2）竖向平衡细调试

分析单元回水温度与阀门开度不符、回水温度过高与过低、室内温度显示偏离目标值过多等异常工况。其中，阀门开度原则上与管线长度及流量关联明显，即距离热力站越近，阀门开度应该越小；与热力站同距离时，阀门开度越大，流量越大。回水温度过高，室内温度偏离目标较多，可表明此用户流量偏大。

如系统发现智能阀开度等可远程纠偏的问题，予以远程解决；对于无法远程处理的，则辅以人工干预。人工干预时，可携带超声波流量计、红外线温度计等简易设施设备，使处于并联状态下的本单元各热用户流量处于均衡状态，减少或消除超供热用户存在的问题，达到节能和节电目的。

当系统显示异常工况已消除，所示参数均在正常范围内时，可视为水力平衡调整完成。

第一阶段：2022年11～12月，本项目刚改造结束，为了让热用户有更好的改造体验，提高了供热流量，故耗电量高。

第二阶段：2023年1月，通过软件进行二次管网平衡粗调节；系统得到改善，但仍有较大缺陷。

第三阶段：2023年2月推进细调节，在保证远端热用户室内供暖工况的基础上，适当调整循环泵频率（35～38Hz）、供水压力、阀门开度，达到降低单位供热面积供水流量的目的。

第四阶段：在保证远端热用户流量的基础上，继续降频（35～30Hz），调节阀门开度，2023年3月份的数据已趋于合理状态。

按照楼栋距离热力站远近排序，绘制平均室内温度图，如图3所示。前端、中端、末端的平均室内温度趋势没有下降，说明室内温度不再是近端高、远端低。

图3 单元回水温度与其对应平均室内温度分析图

（a）1、2号站；（b）3、4号站

通过调试后的实际运行，耗电量降低较为明显。2021-2022供暖期和2022-2023供暖期耗电量统计如表1所示，2022年11-12月份由于数据对接和调试，耗电量高于2021年同时期；2023年1月开始通过逐步调整二次管网平衡及循环泵频率，节电效果明显。参照电表数据，与2022年3月同期比节电53.9%，考虑到气温、相关数据误差等影响因素，最终节电量按照电表显示数据70%进行计算，米兰世纪小区同比节电率达到37.7%。

2021-2022供暖期和2022-2023供暖期

耗电量与节电率统计

表1

考虑严寒期供热系统自动调整会造成流量变化，因此实际节电率应该予以系数调整，以供暖首末期为基准，12-2月份作为严寒天气，供暖热水管网循环流量较基准会增加40%，因此，计算年实际节电率为28.6%。

按照2021-2022供暖期米兰世纪小区总体耗电量29.5万kWh来计，预计稳定运行后，每个供暖期可节约耗电量约8.43万kWh，按照0.67元/kWh，可节省用电成本约5.65万元。