针对一种双温度区域供热变电站的研究：该变电站采用低温回水的主网络系统，能够根据高温和低温供暖负荷的变化进行灵活调节

《COMPUTERS and EDUCATION》：Investigation on a dual-temperature district heating substation with low-temperature return water of primary network adapting to the change of high and low-temperature heating load

降低集中供暖系统一次网回水温度对节能和余热回收至关重要。针对传统单温系统无法满足多样化终端温度需求的问题，提出一种双温变电站方案，采用串联-并联布置的一台吸收热泵和两台热交换器。通过北京酒店案例的仿真分析，当低温负荷占比20-60%时，系统可稳定运行。对比现有系统，该方案平均回水温度降至17.5℃，较传统系统降低5.8-8.4℃，且能灵活适应不同温度负荷比例变化。

　　随着城市化进程的加快，中国北方地区集中供暖的面积已超过80%。在这一背景下，如何在不增加能源消耗的情况下实现舒适且健康的供暖环境，成为减少碳排放和提升人们生活质量的重要课题。近年来，辐射供暖和新风供暖系统因其在舒适性和空气质量方面的优势被广泛应用。然而，由于辐射供暖与新风供暖终端在供暖温度和负荷需求上的显著差异，导致供暖系统需要适应不同的温度等级和负荷变化趋势。传统的集中供暖换热站通常采用单一温度等级的热源，这种模式难以满足日益增长的多样化终端温度需求，也无法实现较低的主网回水温度。

为了解决这一问题，研究提出了一种新型的双温度供暖换热站系统，该系统集成了一个吸收式热泵和两个热交换器，采用级联并联的结构。这种设计能够为供暖终端提供两种温度等级的热水，从而适应高、低温负荷比例的变化，并有效降低主网的回水温度。为了验证该系统的可行性，以北京的酒店为案例，通过模拟分析其在整个供暖季节中的能效表现，并与其他现有解决方案进行比较。研究结果表明，该系统适用于低负荷占比为20%-60%的场景。当室外温度低于10℃时，系统通过一个吸收式热泵和两个热交换器运行；当室外温度高于10℃时，系统则采用两个热交换器串联运行。相比现有的两种双温度供暖系统，该系统能够将主网回水温度降低至17.5℃，分别比其他系统低5.8℃和8.4℃。

传统的集中供暖系统通常依赖热交换器作为热传递设备。然而，在这种系统中，主网的回水温度受到次网回水温度的限制。近年来，随着吸收式热交换器技术的发展，长距离供暖系统开始采用这种技术，以提高能源利用效率。通过在集中供暖换热站中安装吸收式热泵和热交换器，可以在不改变次网参数的前提下，将主网回水温度降低至低于次网回水温度，从而实现对低品位工业余热的回收，减少供暖能源消耗。现有的关于双温度集中供暖换热站的研究主要集中在以下几种类型。

第一种是将吸收式热交换器与热交换器结合使用（1AHE-1X系统）。Li等人首次提出了吸收式热交换器的概念和配置，并将其应用于集中供暖换热站。Sun等人则开发了吸收式热交换器在整个供暖季节中的控制策略，以解决主次管网的质量调节问题。为了实现不同终端的热水供应温度，Wang和Wang提出了一种并联组合的吸收式热交换器和热交换器（即1AHE(HT)-1X和1AHE(LT)-1X系统，如图1所示）。通过调节主网中进入热交换器和吸收式热交换器的水流速度，可以调整高低温终端的负荷比例。该系统能够将主网的回水温度降低至45℃。然而，这种方法的一个主要问题是，由于高低温终端的供暖参数不同，导致次网的回水温度也不同，从而引起混合损失，最终使得主网的回水温度上升。

第二种是将一个吸收式热泵和一个热交换器并联用于一个终端，另一个热交换器用于另一个终端（1X1AC-1X系统）。Chen等人应用热能离散匹配方法，在不同设计条件下创建了多种双温度集中供暖换热站的配置。当一个吸收式热泵用于双温度集中供暖系统时，该系统的配置被称为1X1AC-1X，如图2所示。在该系统中，主网的热水依次经过两个吸收式热泵的蒸发器、高低温热交换器和发生器。这种设计实现了对主网热能的级联利用。然而，在次网侧，负荷较小的终端仅使用一个热交换器来满足其需求，而负荷较大的终端则需要一个吸收式热泵和一个热交换器，这导致系统在调整高低温负荷比例方面的能力有限。此外，在较高的室外温度下，主网的供水温度相对较低，当使用质量调节时，可能导致吸收式热泵的溶液工作在较低的膨胀比，从而使系统远离其高效率运行区域。

综上所述，现有的双温度集中供暖换热站研究中，1AHE-1X系统由于吸收式热交换器与热交换器的并联结构，具有良好的负荷比例调整性能。然而，由于吸收式热交换器和热交换器的回水温度不同，两种回水温度之间的混合会导致较高的回水温度。而在1X1AC-1X系统中，虽然主网的热能实现了级联利用，从而降低了回水温度，但由于一个终端使用一个热交换器，另一个终端使用一个吸收式热泵和一个热交换器，导致系统在适应高低温负荷比例变化方面的能力受到限制。

为此，研究提出了一种新的双温度集中供暖换热站系统，该系统采用一个吸收式热泵和两个热交换器。通过研究该系统在整个供暖季节中的运行控制策略，以适应不同环境温度和负荷比例的变化。同时，对系统的能效进行综合分析，并与其他系统进行比较，以突出其优势。研究以北京的酒店为例，分析了该系统在实际应用中的表现。

该系统的设计参数如图所示。主网的热水流量为4.9 kg/s。主网的供水温度根据不同的负荷比例和环境温度进行调节。当低负荷比例较高时，主网的供水温度可以适当降低，以提高系统的整体效率。而在高负荷比例较高的情况下，主网的供水温度则需要保持较高水平，以满足终端的供暖需求。通过合理设计热交换器和吸收式热泵的连接方式，可以有效减少混合损失，并实现对主网回水温度的进一步降低。

此外，该系统在适应不同负荷比例变化方面表现出更强的灵活性。例如，在较低负荷比例的情况下，系统可以减少对高温度等级热水的需求，从而降低主网的回水温度。而在较高负荷比例的情况下，系统则可以增加对高温度等级热水的供应，以满足更高的供暖需求。这种灵活的调节能力使得该系统能够更好地适应不同季节和不同建筑类型的供暖需求。

通过模拟分析，研究发现该系统在整个供暖季节中的能效表现优于现有的两种双温度集中供暖换热站系统。特别是在低负荷比例为20%-60%的情况下，该系统能够显著降低主网的回水温度，从而提高能源利用效率。同时，该系统在适应不同环境温度和负荷比例变化方面表现出更强的适应能力，使得其运行更加稳定和高效。

在实际应用中，该系统能够有效回收工业低品位余热，减少能源消耗。例如，在北京的酒店案例中，通过使用该系统，酒店能够充分利用吸收式热泵和热交换器的协同作用，实现对主网回水温度的进一步降低。这种设计不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在系统设计方面，该系统采用了一个吸收式热泵和两个热交换器，形成级联并联的结构。这种结构能够确保主网的热能得到充分的利用，同时减少次网的混合损失。通过合理的管道布局和设备配置，该系统能够在不同的环境温度和负荷比例下保持较高的运行效率。

在控制策略方面，该系统采用了灵活的调节方式，以适应不同季节和不同负荷比例的变化。例如，在较低负荷比例的情况下，系统可以减少对高温度等级热水的需求，从而降低主网的回水温度。而在较高负荷比例的情况下，系统则可以增加对高温度等级热水的供应，以满足更高的供暖需求。这种控制策略不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在运行过程中，该系统能够有效减少主网的回水温度，从而提高能源利用效率。例如，在较低负荷比例的情况下，主网的回水温度可以降低至17.5℃，这比其他系统低5.8℃和8.4℃。这种较低的回水温度不仅减少了能源消耗，还提高了系统的整体能效。同时，该系统在适应不同负荷比例变化方面表现出更强的适应能力，使得其运行更加稳定和高效。

在实际应用中，该系统能够有效回收工业低品位余热，减少能源消耗。例如，在北京的酒店案例中，通过使用该系统，酒店能够充分利用吸收式热泵和热交换器的协同作用，实现对主网回水温度的进一步降低。这种设计不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在系统设计方面，该系统采用了一个吸收式热泵和两个热交换器，形成级联并联的结构。这种结构能够确保主网的热能得到充分的利用，同时减少次网的混合损失。通过合理的管道布局和设备配置，该系统能够在不同的环境温度和负荷比例下保持较高的运行效率。

在控制策略方面，该系统采用了灵活的调节方式，以适应不同季节和不同负荷比例的变化。例如，在较低负荷比例的情况下，系统可以减少对高温度等级热水的需求，从而降低主网的回水温度。而在较高负荷比例的情况下，系统则可以增加对高温度等级热水的供应，以满足更高的供暖需求。这种控制策略不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在运行过程中，该系统能够有效减少主网的回水温度，从而提高能源利用效率。例如，在较低负荷比例的情况下，主网的回水温度可以降低至17.5℃，这比其他系统低5.8℃和8.4℃。这种较低的回水温度不仅减少了能源消耗，还提高了系统的整体能效。同时，该系统在适应不同负荷比例变化方面表现出更强的适应能力，使得其运行更加稳定和高效。

在实际应用中，该系统能够有效回收工业低品位余热，减少能源消耗。例如，在北京的酒店案例中，通过使用该系统，酒店能够充分利用吸收式热泵和热交换器的协同作用，实现对主网回水温度的进一步降低。这种设计不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

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在系统设计方面，该系统采用了一个吸收式热泵和两个热交换器，形成级联并联的结构。这种结构能够确保主网的热能得到充分的利用，同时减少次网的混合损失。通过合理的管道布局和设备配置，该系统能够在不同的环境温度和负荷比例下保持较高的运行效率。

在控制策略方面，该系统采用了灵活的调节方式，以适应不同季节和不同负荷比例的变化。例如，在较低负荷比例的情况下，系统可以减少对高温度等级热水的需求，从而降低主网的回水温度。而在较高负荷比例的情况下，系统则可以增加对高温度等级热水的供应，以满足更高的供暖需求。这种控制策略不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在运行过程中，该系统能够在不同负荷比例和环境温度下保持较高的运行效率。例如，在较低负荷比例情况下，主网的回水温度可以降低至17.5℃，这比其他系统低5.8℃和8.4℃。这种较低的回水温度不仅减少了能源消耗，还提高了系统的整体能效。同时，该系统在适应不同负荷比例变化方面表现出更强的适应能力，使得其运行更加稳定和高效。

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在控制策略方面，该系统采用了灵活的调节方式，以适应不同季节和不同负荷比例的变化。例如，在较低负荷比例的情况下，系统可以减少对高温度等级热水的需求，从而降低主网的回水温度。而在较高负荷比例的情况下，系统则可以增加对高温度等级热水的供应，以满足更高的供暖需求。这种控制策略不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

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在实际应用中，该系统能够有效回收工业低品位余热，减少能源消耗。例如，在北京的酒店案例中，通过使用该系统，酒店能够充分利用吸收式热泵和热交换器的协同作用，实现对主网回水温度的进一步降低。这种设计不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在系统设计方面，该系统采用了一个吸收式热泵和两个热交换器，形成级联并联的结构。这种结构能够确保主网的热能得到充分的利用，同时减少次网的混合损失。通过合理的管道布局和设备配置，该系统能够在不同的环境温度和负荷比例下保持较高的运行效率。

在控制策略方面，该系统采用了灵活的调节方式，以适应不同季节和不同负荷比例的变化。例如，在较低负荷比例的情况下，系统可以减少对高温度等级热水的需求，从而降低主网的回水温度。而在较高负荷比例的情况下，系统则可以增加对高温度等级热水的供应，以满足更高的供暖需求。这种控制策略不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在运行过程中，该系统能够在不同负荷比例和环境温度下保持较高的运行效率。例如，在较低负荷比例情况下，主网的回水温度可以降低至17.5℃，这比其他系统低5.8℃和8.4℃。这种较低的回水温度不仅减少了能源消耗，还提高了系统的整体能效。同时，该系统在适应不同负荷比例变化方面表现出更强的适应能力，使得其运行更加稳定和高效。

在实际应用中，该系统能够有效回收工业低品位余热，减少能源消耗。例如，在北京的酒店案例中，通过使用该系统，酒店能够充分利用吸收式热泵和热交换器的协同作用，实现对主网回水温度的进一步降低。这种设计不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在系统设计方面，该系统采用了一个吸收式热泵和两个热交换器，形成级联并联的结构。这种结构能够确保主网的热能得到充分的利用，同时减少次网的混合损失。通过合理的管道布局和设备配置，该系统能够在不同的环境温度和负荷比例下保持较高的运行效率。

在控制策略方面，该系统采用了灵活的调节方式，以适应不同季节和不同负荷比例的变化。例如，在较低负荷比例的情况下，系统可以减少对高温度等级热水的需求，从而降低主网的回水温度。而在较高负荷比例的情况下，系统则可以增加对高温度等级热水的供应，以满足更高的供暖需求。这种控制策略不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在运行过程中，该系统能够在不同负荷比例和环境温度下保持较高的运行效率。例如，在较低负荷比例情况下，主网的回水温度可以降低至17.5℃，这比其他系统低5.8℃和8.4℃。这种较低的回水温度不仅减少了能源消耗，还提高了系统的整体能效。同时，该系统在适应不同负荷比例变化方面表现出更强的适应能力，使得其运行更加稳定和高效。

在实际应用中，该系统能够有效回收工业低品位余热，减少能源消耗。例如，在北京的酒店案例中，通过使用该系统，酒店能够充分利用吸收式热泵和热交换器的协同作用，实现对主网回水温度的进一步降低。这种设计不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在系统设计方面，该系统采用了一个吸收式热泵和两个热交换器，形成级联并联的结构。这种结构能够确保主网的热能得到充分的利用，同时减少次网的混合损失。通过合理的管道布局和设备配置，该系统能够在不同的环境温度和负荷比例下保持较高的运行效率。

在控制策略方面，该系统采用了灵活的调节方式，以适应不同季节和不同负荷比例的变化。例如，在较低负荷比例的情况下，系统可以减少对高温度等级热水的需求，从而降低主网的回水温度。而在较高负荷比例的情况下，系统则可以增加对高温度等级热水的供应，以满足更高的供暖需求。这种控制策略不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在运行过程中，该系统能够在不同负荷比例和环境温度下保持较高的运行效率。例如，在较低负荷比例情况下，主网的回水温度可以降低至17.5℃，这比其他系统低5.8℃和8.4℃。这种较低的回水温度不仅减少了能源消耗，还提高了系统的整体能效。同时，该系统在适应不同负荷比例变化方面表现出更强的适应能力，使得其运行更加稳定和高效。

在实际应用中，该系统能够有效回收工业低品位余热，减少能源消耗。例如，在北京的酒店案例中，通过使用该系统，酒店能够充分利用吸收式热泵和热交换器的协同作用，实现对主网回水温度的进一步降低。这种设计不仅提高了系统的整体效率，还降低了运行成本，为实现绿色低碳供暖提供了新的思路。

在系统设计方面，该系统采用了一个吸收式热泵和两个热交换器，形成级联并联的结构。这种结构能够确保主网的