淺談集中供熱熱網(wǎng)熱力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開發(fā)途徑

王意萌 陳佳

摘 要：熱能是人類在日常生活和社會(huì)生產(chǎn)中需要大量使用的能量，是社會(huì)發(fā)展的血液，是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的命脈。現(xiàn)今世界能源緊缺，開發(fā)新能源，提高能源利用率，已成為各國(guó)發(fā)展走向世界尖端所必須要解決的問(wèn)題。本文介紹了供熱調(diào)節(jié)的目的和原理，探討了集中供熱熱網(wǎng)熱力運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開發(fā)途徑。

關(guān)鍵詞：集中供熱， 熱網(wǎng)熱力， 調(diào)節(jié)， 途徑

集中供熱是指以熱水或蒸汽作為熱媒，利用一個(gè)或多個(gè)熱源通過(guò)供熱管網(wǎng)、熱交換站等，向一個(gè)城市或城市中較大區(qū)域的各熱用戶提供熱能的方式。集中供熱是相對(duì)于分散小聯(lián)片鍋爐房供熱而言的，由熱源、熱網(wǎng)和熱用戶組成。

在熱能工程中，熱源是泛指能從中吸取熱量的任何物質(zhì)、裝置或天然能源。供熱系統(tǒng)的熱源是指供熱熱媒的來(lái)源。由熱源向熱用戶輸送和分配供熱介質(zhì)的管線系統(tǒng)稱為熱網(wǎng)。利用集中供熱系統(tǒng)熱能的用戶稱為熱用戶。如室內(nèi)供暖、通風(fēng)、空調(diào)、熱水供應(yīng)以及生產(chǎn)工藝等用熱系統(tǒng)。

一、供熱調(diào)節(jié)的目的

供熱調(diào)節(jié)的目的， 在于使供熱用戶的散熱設(shè)備的放熱量與用戶熱負(fù)荷的變化規(guī)律相適應(yīng)，維持供暖房屋的室內(nèi)計(jì)算溫度，以防止供熱用戶出現(xiàn)室溫過(guò)高或過(guò)低。供暖問(wèn)題是關(guān)系城市居民切身利益的大事。現(xiàn)在供暖企業(yè)自負(fù)盈虧，既要使居民供暖溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)又要使企業(yè)的運(yùn)行成本達(dá)到最低，這就要求供暖企業(yè)挖掘內(nèi)部潛力，做好供熱調(diào)節(jié)工作。因此，對(duì)整個(gè)熱水供熱系統(tǒng)進(jìn)行合理的供熱調(diào)節(jié)就變得至關(guān)重要。熱水鍋爐及采暖系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中除應(yīng)對(duì)運(yùn)行參數(shù)、燃燒工況進(jìn)行控制與調(diào)整外，還應(yīng)根據(jù)采暖季節(jié)、采暖時(shí)間（白天還是夜間） 等情況對(duì)供熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)。供熱調(diào)節(jié)的目的，一是使系統(tǒng)中各用戶的室內(nèi)溫度比較適宜；二是避免不必要的熱量浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)熱水采暖的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。熱水采暖系統(tǒng)試運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，由安裝單位進(jìn)行的第一次調(diào)節(jié)為安裝調(diào)節(jié)，它的目的是檢查采暖系統(tǒng)能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)投入運(yùn)行后還要繼續(xù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此為使用調(diào)節(jié)。運(yùn)行調(diào)節(jié)根據(jù)采暖系統(tǒng)情況不同，可采用若干種形式。

二、供熱調(diào)節(jié)的原理

在城市集中熱水供熱系統(tǒng)中， 供暖熱負(fù)荷是系統(tǒng)最主要的熱負(fù)荷， 甚至是唯一的熱負(fù)荷。因此在供熱系統(tǒng)中，通常按照供暖熱負(fù)荷隨室外溫度的變化規(guī)律， 作為供熱調(diào)節(jié)的依據(jù)。供熱調(diào)節(jié)的主要任務(wù)是維持供暖建筑的室內(nèi)計(jì)算溫度。當(dāng)供暖系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，如不考慮管網(wǎng)的沿途熱損失，則系統(tǒng)的供熱量應(yīng)等于供暖用戶系統(tǒng)散熱設(shè)備的放熱量，同時(shí)也應(yīng)等于供暖用戶的熱負(fù)荷。建筑供暖方式分為連續(xù)供暖和間歇供暖兩類。對(duì)于不同的供暖方式，供熱調(diào)節(jié)的方法也不同，這主要是由墻體和室內(nèi)物體的蓄熱性能所決定的。對(duì)于間歇供暖建筑，當(dāng)停止供暖后，室內(nèi)溫度不會(huì)瞬間降至建筑發(fā)生凍害的溫度，它需要經(jīng)過(guò)一個(gè)降溫期。當(dāng)重新開始供暖后，室內(nèi)溫度升高至計(jì)算溫度也需要一段升溫時(shí)間，升溫所需要的時(shí)間取決于圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)物體的蓄熱性能。

三、集中供熱熱網(wǎng)熱力運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)的開發(fā)途徑

1、質(zhì)調(diào)節(jié)

常用于水熱網(wǎng)。在整個(gè)供熱期內(nèi)， 熱源和熱用戶的循環(huán)水流量保持不變， 根據(jù)不同的室外溫度只改變供水溫度。適用于一、二級(jí)熱網(wǎng)， 多用于二級(jí)熱網(wǎng)， 為目前國(guó)內(nèi)普遍采用的運(yùn)行調(diào)節(jié)方法。

缺點(diǎn)： 在不同的室外溫度情況下， 只改變供水溫度而不改變循環(huán)流量， 浪費(fèi)了水泵的電耗， 不能節(jié)電； 熱網(wǎng)遠(yuǎn)、近端用戶溫度有明顯的時(shí)間差。

優(yōu)點(diǎn)： 水力工況穩(wěn)定， 方便易行。

2、量調(diào)節(jié)

常用于水熱網(wǎng)。在整個(gè)供熱期內(nèi)， 熱源和熱用戶保持供水溫度不變， 根據(jù)不同的室外溫度只改變循環(huán)水流量。實(shí)際中只適用于一級(jí)熱網(wǎng)， 且因目前熱網(wǎng)平衡控制方面存在很大困難， 所以國(guó)內(nèi)應(yīng)用實(shí)例鮮見。二級(jí)熱網(wǎng)采用量調(diào)節(jié)在技術(shù)上更難實(shí)現(xiàn)， 其一是因?yàn)槎?jí)熱網(wǎng)也存在平衡控制方面的困難； 其二是隨著室外氣溫升高， 如果網(wǎng)路水流量迅速地減少，常常會(huì)使室內(nèi)供暖系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的垂直熱力失調(diào)。

缺點(diǎn)： 水力工況穩(wěn)定性差， 實(shí)用性差。

優(yōu)點(diǎn)： 與質(zhì)調(diào)節(jié)方式相比， 在供熱面積相同的情況下既能節(jié)熱， 又能大量節(jié)電。

3、分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)

就是把整個(gè)供熱期按室外溫度的高低分幾個(gè)階段， 在熱負(fù)荷較大時(shí)采用設(shè)計(jì)流量， 在熱負(fù)荷較小時(shí)采用較小流量。大多地區(qū)分為三個(gè)階段， 而在每一個(gè)階段內(nèi)采用保持流量不變的質(zhì)調(diào)節(jié)。適用于一、二級(jí)熱網(wǎng)， 應(yīng)用情況在數(shù)量上僅次于質(zhì)調(diào)節(jié)。

其優(yōu)缺點(diǎn)介于質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)之間。即在每一個(gè)階段內(nèi)， 水力工況穩(wěn)定， 熱網(wǎng)遠(yuǎn)近端用戶溫度存在時(shí)間差。在熱網(wǎng)平衡控制上較量調(diào)節(jié)稍易實(shí)現(xiàn)， 比質(zhì)調(diào)節(jié)稍難。流量變化不連續(xù)， 只分幾段， 故節(jié)熱同時(shí)也部分節(jié)電。

4、間歇調(diào)節(jié)

間歇調(diào)節(jié)屬于一種輔助的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式， 它在供熱期內(nèi)， 不改變網(wǎng)絡(luò)的循環(huán)水量和供水溫度， 而只減少每天的供熱時(shí)間。它只作為一種輔助調(diào)節(jié)措施， 在室外氣溫較高的供暖初期和末期常常與其他幾種運(yùn)行方式配合運(yùn)行。常見的方式是： 在初末寒期， 熱源為單臺(tái)鍋爐的采用間斷運(yùn)行， 熱源為多臺(tái)鍋爐的在不同時(shí)段減少運(yùn)行臺(tái)數(shù)， 而循環(huán)水泵連續(xù)運(yùn)行的方式， 即所謂的 停爐不停泵 方式。在嚴(yán)寒期， 則采取24h連續(xù)供暖的方式。

5、質(zhì)量并調(diào)

在運(yùn)行調(diào)節(jié)的過(guò)程中， 根據(jù)室外溫度的變化， 既改變循環(huán)流量又改變供水溫度。這種運(yùn)行調(diào)節(jié)叫做質(zhì)量并調(diào)。眾所周知， 根據(jù)供熱系統(tǒng)的特點(diǎn)， 在保證供熱質(zhì)量最佳的前提下， 對(duì)于一個(gè)既定的供熱系統(tǒng)， 在不同的室外溫度情況下， 都有一個(gè)與其對(duì)應(yīng)的最佳的流量和最佳溫度（溫差） 。所以， 最佳調(diào)節(jié)的運(yùn)行工況是質(zhì)和量的綜合調(diào)節(jié)。這種質(zhì)量的并調(diào)，一方面達(dá)到了最佳的供熱效果， 另一方面達(dá)到了最大限度的降低供熱的熱耗和電耗。

此種調(diào)節(jié)方法同量調(diào)節(jié)一樣， 也存在熱網(wǎng)平衡控制上的困難， 所以雖然近幾年國(guó)內(nèi)供熱行業(yè)在一、二級(jí)熱網(wǎng)實(shí)施循環(huán)泵變頻調(diào)速變流量運(yùn)行， 進(jìn)行質(zhì)和量并調(diào)的工程實(shí)踐項(xiàng)目也較多， 但實(shí)際運(yùn)行效果不理想。具體表現(xiàn)是： 流量的變化幅度不大， 降不下來(lái)， 運(yùn)行中的流量多數(shù)都是高于設(shè)計(jì)狀態(tài)下的計(jì)算流量， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到最佳調(diào)節(jié)工況的參數(shù)狀態(tài)， 循環(huán)泵變頻調(diào)速僅成為解決設(shè)備大馬拉小車的手段， 供熱系統(tǒng)節(jié)能潛力沒(méi)有真正挖掘出來(lái)。最根本的原因是因?yàn)槿狈?jiǎn)便、有效的調(diào)節(jié)熱網(wǎng)平衡手段， 導(dǎo)致熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻調(diào)速變流量運(yùn)行的節(jié)能潛力沒(méi)有充分挖掘出來(lái)， 阻礙了質(zhì)量并調(diào)運(yùn)行方法的推廣應(yīng)用。

集中供熱系統(tǒng)供熱調(diào)節(jié)的意義是非常重大的，對(duì)于節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效益是可觀的。對(duì)于供暖熱用戶與熱網(wǎng)之間采用了間接連接的系統(tǒng)， 網(wǎng)路與用戶的水力工況互不影響。管網(wǎng)采用質(zhì)量-流量調(diào)節(jié)，網(wǎng)路流量隨供暖熱負(fù)荷的減小而減少， 可以大大節(jié)省循環(huán)水泵的電能消耗，節(jié)約了能源。同時(shí)系統(tǒng)中需設(shè)置變速循環(huán)水泵和配置相應(yīng)的自控設(shè)施，才能達(dá)到滿意的運(yùn)行效果，保證供熱質(zhì)量

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