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汉腾IBV二网平衡阀系统解决方案

随着智慧供热技术在城市供热系统中的逐渐推广应用，传统供热行业的能耗指标和管理效率都得到了极大地改善。智慧供热系统行业针对供热系统的“源-网-端”的组成，在热源、一次网、换热站等多个环节都已形成一些成熟的技术和产品，如“热源节能运行监控”、“多热源联动调控”、“一次网平衡调控”、“换热站无人值守”、“全热网仿真技术”等智慧供热子系统，热力公司在投入这些智慧系统建设后，能耗指标有了明显下降，收到了很好的投资回报。但是一些原来被粗放式管理掩盖的矛盾也逐渐显现出来，如用户冷热不均的现象。

供热行业进行质量评估中，用户投诉率是一个关键指标，很多用户投诉都集中于温度不达标。然而，数据分析显示经过一次网平衡调控的换热站总热量是满足供热指标的，问题出在一些用户室内温度过高，分配了过多的热量，导致一部分用户热量不足，温度不达标。从换热站开始至用户室内管路被称作二次网。由于二次网在建设和使用过程中存在天然的不平衡因素，导致最终用户的流量分配与设计指标发生偏移，最终引起用户室温的冷热不均。所以二网平衡技术是彻底解决冷热不均的关键手段。

二网不平衡或者说冷热不均主要由以下几个因素引起：

1.管道直径的选型以及静态平衡阀的设置是根据理论水力计算进行，实际施工时需要人工调整，由于平衡调整工艺复杂、技术要求高，很多阀门处于失调状态，导致实际水力分配偏离原有水力计算模型。

2.由于城市建设的改变，已有管网接入新的用户或者减少用户，导致原有管网的水力平衡失衡。

3.管路长时间使用，由于水质问题导致管路内结垢、管路阻力增加，影响管网内水力分配。

4.用户室内装修，私自改变管路及加装换热设备，导致水力分配失衡。

目前，针对二网不平衡现象，常州汉腾自动化设备有限公司推出了“IBV智慧二网平衡阀系统”。“IBV智慧二网平衡阀系统”主要从以下几个方面解决了目前二网平衡中存在的误区和问题。

首先，独特的控制策略。从二网平衡的控制策略上，“IBV智慧二网平衡阀系统”采用了一种全新的控制思路—“回水温度+室温修正静态平衡法”，对二网进行平衡调整。阀门的调整不再实时跟踪室温数据或者回水温度，而是由系统软件采集所有回水温度后，经计算统一下发阀门的调整角度，当阀门的回水温度趋近一致后，根据阀门所对应室内温度数据做偏离修正。当室内温度趋近一致后，二网处于静态平衡，通过调整换热站的供水温度和循环流量来满足天气变化产生的负荷变化。在一个水力平衡的二网基础上，变化的热量将按比例分配到不同的用户，最终实现用户室温的稳定和一致。

其次，5年电池免维护。智慧二网平衡阀系统是一个典型的应用物联网技术来解决传统的城市运营管理的案例，因此满足物联网运用的前提就是低耗电技术的实现。物联网技术将分布于城市各个角落的设备连接到网络，所以在各个角落实现能源的供给成为制约物联网运用的关键因素。“IBV智慧二网平衡阀系统”独创性地提出和解决了平衡阀能源的问题，采用自带电池的模式，开发出超低能耗的电动阀门和电池节电管理技术，在满足阀门动态数据采集和每年一次远程二网平衡调试的基础上，确保5年以上不需更换和维护电池，大大方便了热力企业的维护工作，也避免了热力企业初期建设时电源获取的麻烦。

第三，IP68潜水级防护。热力企业存在大量的老旧小区的二网系统，管路情况复杂，平衡阀安装环境恶劣，经常处于地井等潮湿或泡水的环境中，智慧平衡阀是属于电子类产品，但必须能满足此类使用环境的要求才能被采用。“IBV智慧二网平衡阀系统”采用特有的防水工艺，是目前国内甚至是全球唯一一家能满足IP68条件的电动平衡阀，可以在完全潜水的环境中长期正常使用。从投入使用至今，IBV平衡阀已经在潜水环境中使用超过两年的记录。

第四，NB-IoT无线窄带电信网络。智慧供热系统建设中，网络建设至关重要，二网平衡系统由于分布范围广，设备点数以成千上万计，可靠的网络及后期的维护工作决定该系统的实际运行效果，很多网络由于不稳定和维护工作技术要求高，造成热力企业无法应付，往往投入不久就陷入瘫痪。目前存在有线网络和无线网络两种方式。有线网络施工量大，易损坏，维护麻烦。无线网络有LoRa自组网技术和NB-IoT窄带无线网技术。LoRa 集中器由于功耗较大，必须采用外部市电来解决。另外LoRa 自组网比较容易受干扰，并且由于后续维护技术要求高，对于热力企业来说是一种挑战。“IBV智慧二网平衡阀系统”采用基于电信运营商的NB-IoT“窄带无线物联网”作为系统的通讯网络，其为社会公用网络，稳定性和可靠性都比较高，且没有后期的网络维护工作量，给用户带来的极大的方便和安全。另外NB-IoT无线网络是国家重点推进的物联网战略，其网络的便利性和可靠性必将得到更大的保障和提高。

第五，全无线室温传感作为最终评估指标。二网平衡系统最终的评估标准应该是室内温度数据一致达标。因此，“IBV智慧二网平衡阀系统”将室内温度数据引入系统作为回水温度一致法的温度修正依据，也作为二网平衡的标志。但是，IBV平衡阀不会根据室内温度数据自动调节，而是由系统软件根据计算结果发出阀门动作指令，逐步趋近目标温度。为了便于室内温度传感器的安装，不干扰用户原有室内的装修，“IBV智慧二网平衡阀系统”推出全无线的室内温度传感器，采用5年免维护电池，采用NB-IoT无线通讯，2小时发送一次温度数据，直接粘贴于墙上即可使用，既方便了安装又不改变用户原有的设施。

第六，基于云平台的二网平衡软件。智慧供热子系统都有系统软件，软件作为整个智慧系统的控制中心，往往需要昂贵的设备投入和系统软件支持，同时需要更专业的软件技术人员进行维护。“IBV智慧二网平衡阀系统”采用基于云服务器的理念和远程维护的技术，节省用户的设备投入和后期的设备更新成本。热力企业工作人员可以登录专有的云服务账号，通过密码登录，即可远程监控二网系统状态，获取二网运行数据和远程调控。而二网系统软件的维护和更新则完全由供应商来完成。同时为了满足热力企业统一窗口的要求，可以将数据推送至热力企业集成平台，在一个平台窗口下直接显示二网信息。

“IBV智慧二网平衡阀系统”由终端的单元智慧平衡阀、户端智慧平衡阀、室内温度传感器和二网系统平台软件组成。网络采用公用的NB-IoT无线网，8年网络资费已经含在终端设备里面，无线网络也属于系统组成部分(但不需要用户维护)。二网平衡系统方案设计时根据用户的实际需求，将平衡阀设计到楼宇级平衡或者到单元级平衡，或者到户端级平衡，采用相应口径的平衡阀即可满足。室内温度传感器根据设计平衡的层级需要，可以选取楼宇内典型用户安装室内温度传感器，或者是单元内典型用户或者到每户安装室内温度传感器。

“IBV智慧二网平衡阀系统”的系统结构如下：

IBV系统结构图

“IBV智慧二网平衡阀系统”结构简单，所有智慧终端直接无线接入网络，网络层级扁平化，无任何中间层网络设备，使得网络维护方便，易于判断故障点。

“IBV智慧二网平衡阀系统”的系列产品介绍如下：

一、单元智能二网平衡阀：安装于每单元或楼栋入口的回水管上

采用NB-IoT无线窄带技术，直接接入电信运营商的公用网络，含8年无线网络资费，自带5年免维护电池，通过自配的温度传感器测量回水温度，阀门状态参数经无线网络上传至系统平台软件，智能平衡阀接收系统软件指令调整阀门开度，达到系统管网的平衡。阀门采用法兰连接的静态平衡阀，阀门口径从DN40-150。根据安装环境不同分为三个规格：

1.IBV-T1/SWNB/FL（40-150）：适用于地面以上安装，无潜水需要，可防雨淋，防护等级IP67。采用内置天线，防人为损坏。

2. IBV-T1/JWNB/FL（40-150）：适用于地井安装，IP68防护等级，可长期潜水使用。

3. IBV-T1/DWNB/FL（40-150）：适用于地下室等NB信号不良处使用，采用外置NB无线模组，通过配置的50米通讯电缆连接，外置NB模块需安装于接近地面等信号良好处。

IBV智能二网平衡阀

二、室内温度传感器TS-WNB: 安装于每户室内1.7米高度

采用NB-IoT无线窄带技术，直接接入电信运营商的公用网络，含8年电信资费，室内温度传感器自带电池，每2小时将室内温度数据上传至软件平台，确保电池5年免维护。室内温度传感器安装简便，采用特殊胶条粘贴于墙上即可，并具有防拆报警功能。

室内温度传感器

三、户端智能平衡阀：安装于每户回水管上

采用NB-IoT无线窄带技术，含8年电信资费，直接接入电信运营商的公用网络，电动平衡阀自带5年免维护电池，通过自配的温度传感器测量回水温度自动完成温度的调整，亦可将阀门状态参数经无线网络上传至系统平台软件，经过系统平台软件的统一计算后，IBV智能电动平衡阀接收指令并调整阀门开度，达到系统管网的平衡。IBV-T1/WNB/VQ20(25/32)平衡阀,执行器外壳采用ABS工程塑料，防水型设计IP67防护,V型调节球阀，采用静态平衡调节的原理，精准调控室内温度一致。

IBV户端平衡阀

四、系统平台软件：

1. 数据采集分析：

系统自己采集各单元设备的数据，包括回水温度，当前开度等，结合换热站整体数据，如总供回水温度，流量，循环泵频率等。系统对输入的数据进行运算，得出指导数据。

后台数据图

B. 下发指令，自动调节：

系统通过物联网将数据按目标下发，设备根据设定的目标回水温度与采集到的实际回水温度进行比较，自动调节阀门开度。设备会根据实际温度与目标温度差距大小自动控制调节幅度与频率。

后台数据图

C. 结果分析：获取并分析调节结果，可结合室温检测判断调试结果。支持手机APP和电脑对结果的监测。

后台数据图

D. 降耗处理：

依据设计的热网调节曲线图，进一步的降低辖区二网均温，拉大温差，达到节能降耗的目的。降低均温节约热耗，拉大温差节约电耗。