雙熱源聯(lián)網(wǎng)供熱管網(wǎng)水力特性優(yōu)化匹配及運(yùn)行調(diào)節(jié)

胡昌虎

摘 要：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來越高，室內(nèi)外空氣環(huán)境及質(zhì)量成為人們衡量生活質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。近年來，城鎮(zhèn)供熱事業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，但在發(fā)展的過程中建筑綜合能耗也在與日俱增，熱源集中供熱技術(shù)也隨之面臨新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：雙熱源；水力工況；實(shí)驗(yàn)；聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行；集中供熱

熱源集中供熱技術(shù)的開發(fā)和利用其目的主要是為了節(jié)約能源、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。多熱源聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，一定程度上實(shí)現(xiàn)了節(jié)約能源、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益[1]。因此，其越來越多地被運(yùn)用于工程實(shí)踐中。本文就雙熱源聯(lián)網(wǎng)供熱管網(wǎng)水力的特性及運(yùn)行調(diào)節(jié)情況進(jìn)行分析，旨在不斷完善和提高熱源集中供熱技術(shù)，減少環(huán)境污染，提高人民生活質(zhì)量。

1.對(duì)雙熱源系統(tǒng)管網(wǎng)的具體水力特性進(jìn)行深入分析和研究

雙熱源系統(tǒng)管網(wǎng)系統(tǒng)其實(shí)質(zhì)就是具有較大復(fù)雜性的水力系統(tǒng)在這個(gè)復(fù)雜的水力系統(tǒng)中，存在于各環(huán)路間的水路均是有密切聯(lián)系的，各水路的變化狀況均存在不同程度的相互制約和影響。在熱水供暖管網(wǎng)系統(tǒng)中同時(shí)存在多個(gè)熱用戶及供熱機(jī)械設(shè)備。這些用戶及機(jī)械設(shè)備之間也存在密切的連續(xù)，只要其中一個(gè)熱用戶或者供熱機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)狀態(tài)，便會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成一定的影響，導(dǎo)致管網(wǎng)中各點(diǎn)的壓力分布就會(huì)隨之發(fā)生新的分布變化，從而影響整個(gè)系統(tǒng)的供熱質(zhì)量。所以，在雙熱源聯(lián)網(wǎng)研究中，對(duì)其相應(yīng)的水力工況調(diào)節(jié)進(jìn)行深入研究具有重要價(jià)值和意義。

1.1對(duì)管網(wǎng)的水力特性進(jìn)行深入分析和研究

傳統(tǒng)的單熱源管網(wǎng)不存在水力交匯點(diǎn)，而多熱源管網(wǎng)卻存在水力交匯點(diǎn)，這個(gè)就是其水力特征的主要特征表現(xiàn)。所謂水力交匯點(diǎn)就是多種壓力的平衡點(diǎn)。在該平衡點(diǎn)兩側(cè)的流體壓力基本保持在相等的狀態(tài)。水力交匯點(diǎn)的具體位置及數(shù)目的確定是進(jìn)行管網(wǎng)水力特性研究的難點(diǎn)，同時(shí)也是重點(diǎn)。

①確定力交匯點(diǎn)的位置。通常情況下，在整個(gè)采暖期間，多熱源管網(wǎng)中的水力交匯點(diǎn)位置均是不固定的，其會(huì)在一定的范圍內(nèi)不斷地發(fā)生移動(dòng)。對(duì)力交匯點(diǎn)的具體位置一般受管網(wǎng)干線熱負(fù)荷分配、熱網(wǎng)阻力數(shù)、并聯(lián)熱源總管資用壓頭三個(gè)因素的影響，由這三個(gè)因素共同決定。水力交匯點(diǎn)的位置移動(dòng)可通過對(duì)熱源總管進(jìn)行調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。水力交匯點(diǎn)位置的移動(dòng)可造成熱源間各水流量分配情況出現(xiàn)相應(yīng)的變化。②連通方式及數(shù)目的確定。在雙熱源聯(lián)網(wǎng)中，其連通的方式和數(shù)目才是影響水利交匯點(diǎn)的關(guān)鍵因素。本文主要以環(huán)形管網(wǎng)為例。在環(huán)形管網(wǎng)中，其相應(yīng)的水力交匯點(diǎn)數(shù)目主要由熱網(wǎng)回路數(shù)、熱網(wǎng)上連結(jié)著的熱源數(shù)、分布、容量等多種因素來決定。

2.水力工況調(diào)節(jié)簡(jiǎn)介

在復(fù)雜的熱水供暖管網(wǎng)系統(tǒng)中，各熱用戶及機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)狀況，將會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的熱水供暖情況造成影響，造成某些用戶的供水過冷、某些用戶的供水過熱情況的出現(xiàn)。由此可見，在整個(gè)供熱系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)運(yùn)行效率及質(zhì)量的關(guān)鍵因素主要為水力工況調(diào)節(jié)。工況調(diào)節(jié)內(nèi)容主要包括熱力工況調(diào)節(jié)、水力工況調(diào)節(jié)。水力工況調(diào)節(jié)指的是在相應(yīng)的工況環(huán)境及條件下，進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流量的平衡狀態(tài)。

通常情況下，在供熱系統(tǒng)中，其調(diào)節(jié)主要分為質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)、分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)、間歇調(diào)節(jié)等諸多種調(diào)節(jié)方式。根據(jù)供熱系統(tǒng)的具體運(yùn)行工況，正確選用相應(yīng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式是有效保證整個(gè)系統(tǒng)的供暖質(zhì)量及降低能源消耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。應(yīng)用質(zhì)調(diào)節(jié)方式，水力工況較為穩(wěn)定，且運(yùn)行管理簡(jiǎn)便，同時(shí)可有效減少熱能消耗。但其在運(yùn)行過程中的循環(huán)流量一直保持在最大值狀態(tài)，因此電能消耗較多。量調(diào)節(jié)方式應(yīng)用于工況運(yùn)行中時(shí)，其供水的溫度具有較好穩(wěn)定性，但水泵流量易受會(huì)到室外溫度的影響，進(jìn)而影響到用戶室內(nèi)的熱量。

2.1水力工況調(diào)節(jié)模型的建立

進(jìn)行水力工況調(diào)節(jié)時(shí)，必須要遵循以下三個(gè)定律：①基爾霍夫流量定律，即在任何一個(gè)集中供熱系統(tǒng)中，流出、入某個(gè)節(jié)點(diǎn)的所有流量，其代數(shù)和均為0。②在任何一個(gè)集中供熱系統(tǒng)中，任何一個(gè)回路中，存在于各各管段中的壓降代數(shù)和均為0，即為基爾霍夫壓力定律。如果回路流量為用戶管段流量，那么，跟用戶管段流量反向的為負(fù)，同向的為正。③當(dāng)流體從系統(tǒng)中任何管段中流過時(shí)，可應(yīng)用伯努利方程式將出管段斷面間的能量方程式列出，求出相應(yīng)的值數(shù)，即為伯努利方程。

2.2管網(wǎng)系統(tǒng)中的水力工況調(diào)節(jié)分析

促進(jìn)系統(tǒng)中各各用戶的實(shí)際流量使用得到最大限度地滿足，滿足各用戶的暖水供應(yīng)需求，是管網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行水力工況調(diào)節(jié)的主要目的[2]。管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況調(diào)節(jié)具體分為初調(diào)節(jié)。運(yùn)行中調(diào)節(jié)兩個(gè)內(nèi)容。一般情況下，在供熱系統(tǒng)運(yùn)行之前進(jìn)行相應(yīng)的初調(diào)節(jié)。進(jìn)行初調(diào)節(jié)的目的主要為實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶間流量的優(yōu)化配置，促進(jìn)設(shè)計(jì)流量與實(shí)際應(yīng)用流量保持一致，更好的滿足用戶實(shí)際流量需求。量分配不均是系統(tǒng)中普遍存在的問題，通過進(jìn)行有效的初調(diào)節(jié)，可有效的對(duì)這一問題進(jìn)行解決，同時(shí)也有效解決了冷熱不均問題。所以，初調(diào)節(jié)其實(shí)質(zhì)上也就是，對(duì)流量進(jìn)行有效調(diào)節(jié)的方式。在供熱系統(tǒng)中，流量的運(yùn)行調(diào)節(jié)即為在室外溫度對(duì)室內(nèi)熱負(fù)荷造成嚴(yán)重影響的情況下，并隨著室外溫度的變化而放生相應(yīng)變化時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)良好的室內(nèi)供熱質(zhì)量，而通過某種方式對(duì)系統(tǒng)流量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)內(nèi)熱負(fù)荷保持在合理的范圍內(nèi)。

在供熱系統(tǒng)中，具體的運(yùn)行工況主要包含事故、調(diào)節(jié)、設(shè)計(jì)3種工況。事故工況指的是，為滿足用戶具體流量需求，在事故狀態(tài)下進(jìn)行的工況。調(diào)節(jié)工況指得是，在相應(yīng)的室外溫度條件下，按照相應(yīng)的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行工況設(shè)計(jì)操作。設(shè)計(jì)工況即為在相應(yīng)的設(shè)計(jì)室外溫度環(huán)境下，根據(jù)系統(tǒng)中具體的流量變化情況、具體設(shè)計(jì)負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行的工況設(shè)計(jì)操作。在水力工況的具體調(diào)節(jié)過程中，主要包括確定實(shí)際工況、步驟：確定實(shí)際工況、計(jì)算設(shè)計(jì)工況兩個(gè)步驟。一般情況下，可以不對(duì)供熱系統(tǒng)中的供、回水干管進(jìn)行調(diào)節(jié)，僅需要對(duì)熱用戶入口處的相關(guān)閥門進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)即可完成整個(gè)設(shè)計(jì)工況的計(jì)算過程。

3.結(jié)束語(yǔ)

隨著環(huán)境污染程度的不斷加深，，開發(fā)和研究節(jié)約能力、減少污染、降低成本的供熱技術(shù)及方式日益成為各國(guó)關(guān)注的話題?，F(xiàn)在階段，集中供熱為我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的采暖方式，集中供熱是一種有效節(jié)約能源，可有效降低環(huán)境污染，保證供水質(zhì)量，因此，應(yīng)不斷加強(qiáng)對(duì)其技術(shù)進(jìn)行深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃文，管昌生.供熱系統(tǒng)優(yōu)化方法研究[J].國(guó)外建材科技，2012，8（35）：188-199.

[2]寇群，余寶法.多熱源環(huán)形熱網(wǎng)的自動(dòng)控制[J].區(qū)域供熱，2012，12（31）：581-582.endprint