基于负荷预测的小型燃气锅炉房单热源动态调节节能方法

随着城市供热需求的不断增长，小型燃气锅炉房作为区域性供热的重要形式，其运行效率与节能水平备受关注。传统锅炉房控制方式多依赖人工经验或简单自动化逻辑，难以应对热负荷的实时变化，存在能源浪费和调节滞后的问题。近年来，人工智能、大数据及预测控制等技术的发展为热源系统的智能优化提供了新思路。本文聚焦于单热源结构的小型燃气锅炉房，提出一种结合负荷预测与动态调节的节能方法，旨在探索更加高效、智能的运行策略，提升整体能源利用效率。

1 小型燃气锅炉房运行现状与节能需求

1.1 小型锅炉房系统结构与运行特点

小型燃气锅炉房系统结构相对精简，主要由燃气锅炉、燃烧器、换热器、循环水泵、控制系统等核心设备构成，部分配备简易的补水、定压装置，整体占地面积小、安装灵活。其运行特点与负荷需求紧密相关，多服务于中小型建筑供暖、生产用热等场景，热负荷波动频次高，如冬季供暖期昼夜负荷差异大，非供暖期可能仅满足少量生产用热需求。运行中，锅炉启停较为频繁，且受用户用热需求变化影响，常处于部分负荷工况；同时，因规模限制，系统自动化程度普遍偏低，多依赖人工调节燃烧器出力、循环水量，难以根据负荷变化实时精准适配，易造成能源浪费。

1.2 现有调节方式存在的问题分析

小型燃气锅炉房现有调节方式存在明显局限性，制约节能效果。一方面，多数采用“定流量+间歇启停”或“手动调节燃烧负荷”模式，前者在负荷下降时，循环水泵仍满负荷运行，造成电能浪费；后者依赖人工经验判断，调节滞后性强，易导致锅炉出口温度波动过大，既影响供热质量，又增加燃气消耗。另一方面，部分系统虽配备简易自动调节装置，但仅针对单一参数（如出口水温）控制，未结合实际热负荷需求联动调节燃烧器、循环泵，无法实现系统整体优化。此外，调节过程中缺乏对燃气燃烧效率的实时监测，燃烧空气系数偏离最优值时难以及时修正，易出现不完全燃烧现象，增加能耗与污染物排放。

1.3 节能运行的技术需求与发展趋势

小型燃气锅炉房节能运行的技术需求聚焦于精准化、自动化与协同化。需突破现有单一参数调节局限，引入能适配负荷波动的动态调节技术，实现燃烧负荷、循环流量与热需求的精准匹配；同时，需提升系统自动化水平，减少人工干预，通过智能控制模块实时优化运行参数。此外，还需完善能耗监测与诊断功能，及时识别运行异常，避免能源浪费。发展趋势上，一是向“智能化控制 + 数字化管理”转型，结合物联网技术实现运行数据实时采集与远程监控；二是推广低氮燃烧技术与高效换热设备，在节能同时满足环保要求；三是探索与可再生能源（如太阳能辅助加热）的耦合应用，构建多能互补系统，进一步降低燃气依赖，推动锅炉房向低碳化、高效化方向发展。

2 基于负荷预测的动态调节技术路径

2.1 热负荷预测模型的建立与优化

热负荷预测模型是动态调节的核心依据，需结合影响热负荷的关键因素构建。模型建立时，通常以历史热负荷数据为基础，纳入室外温度、建筑用热特性、用户用热规律等变量，采用统计分析（如回归分析）或机器学习（如神经网络）方法搭建预测框架。优化方向上，需提升模型对复杂工况的适配性，例如针对极端天气、节假日用热变化等特殊场景，引入动态修正因子，减少预测偏差；同时，通过实时采集的运行数据持续迭代模型参数，增强预测时效性与准确性，确保预测结果能精准反映短时间内（如1-24 小时）的热负荷变化趋势，为后续动态调节提供可靠数据支撑。

2.2 锅炉运行状态的动态调节机制设计

锅炉运行状态动态调节机制需围绕“负荷预测-参数优化-执行反馈”闭环设计。根据热负荷预测结果，先确定锅炉最优运行参数（如燃烧负荷、出口水温、循环流量），再通过控制模块联动调节各设备：当预测负荷上升时，自动提升燃烧器出力，同步调整循环泵频率，增加循环流量；当预测负荷下降时，降低燃烧负荷，同时减小循环流量，避免“大马拉小车”。调节机制需注重多设备协同，例如燃烧器负荷调节与空气系数同步优化，确保燃烧效率；循环泵调节与锅炉出口水温联动，防止系统水力失调。此外，需设置安全阈值，当实际运行参数偏离预测范围时，触发紧急调节，保障系统稳定。

2.3 系统反馈控制与节能响应策略

系统反馈控制是动态调节的重要保障，需通过实时监测数据修正调节偏差。构建多维度反馈体系，采集锅炉出口温度、压力、燃气流量、循环水流量及实际热负荷等数据，与预测目标值对比，若出现偏差，立即通过PID 控制或模型预测控制算法调整运行参数，实现“预测-调节-反馈-修正”的持续优化。节能响应策略需分场景制定：针对短期负荷波动，采用快速响应调节（如 10-30 分钟内调整燃烧负荷）；针对长期负荷趋势变化（如季节交替），优化设备运行模式（如切换循环泵运行台数）。同时，当系统出现能耗异常（如燃气消耗突增）时，自动触发诊断程序，定位问题（如燃烧器故障、换热器结垢）并发出预警，确保节能效果稳定。

3 节能方法的应用效果与未来优化方向

3.1 实际运行数据分析与节能效果评估

通过实际运行数据对比，可直观体现节能方法的应用价值。评估时，选取相同运行周期（如一个供暖季），对比节能调节前后的燃气消耗量、电耗量及供热效率：在热负荷相似工况下，采用基于负荷预测的动态调节后，燃气消耗通常可显著降低，循环水泵电耗因变频调节也会减少；同时，锅炉出口温度波动幅度缩小，供热稳定性提升。此外，需结合能耗指标（如单位供热量燃气耗）与经济指标（如节能改造投资回收期）综合评估，验证节能方法的技术可行性与经济合理性，为后续推广提供数据支撑。

3.2 系统稳定性与调节灵敏度分析

系统稳定性分析需关注运行参数的波动范围与设备启停频率：应用动态调节后，锅炉出口温度、压力等参数应控制在较小偏差内，避免频繁启停导致的设备损耗；循环水系统水力工况稳定，无明显失调现象。调节灵敏度则需考核系统对负荷变化的响应速度，例如当热负荷突变时，燃烧器负荷与循环泵频率应在短时间内（如 5-10 分钟）调整至目标值，且无超调或滞后问题。若出现稳定性不足（如参数震荡）或灵敏度低（如调节滞后），需优化控制算法参数（如 PID 比例系数）或提升设备响应性能（如更换高效执行器）。

4 结语

小型燃气锅炉房的节能优化是实现区域供热绿色转型的关键环节。基于负荷预测的单热源动态调节方法，能够实现锅炉运行的前瞻性调控，提升热源利用效率。通过建立精准的负荷预测模型、优化调节策略并结合反馈机制，该方法在实际应用中具有良好的节能表现。未来应进一步加强模型算法的多因子融合能力，提升系统智能化与自适应水平，为城市供热系统的高效运行提供技术支撑。

参考文献

[1]李明.基于热负荷预测的锅炉节能运行控制研究[J].能源研究与信息,2022(01):45-49.

[2]周强,王磊.小型燃气锅炉房能效优化控制策略分析[J].城市供热,2021(04):33-37.