供熱系統(tǒng)水力失調(diào)和水力平衡的分析

萬韡

【摘 要】在當(dāng)前城市集中供熱水循環(huán)系統(tǒng)中，水力失調(diào)是最常見的問題。由于水力失調(diào)導(dǎo)致系統(tǒng)流量分配不合理，造成某些區(qū)域出現(xiàn)冷熱不均的現(xiàn)象，系統(tǒng)輸送熱量不合理，從而引起能量的浪費(fèi)，或者為解決這個(gè)問題，提高水泵揚(yáng)程，但仍會(huì)產(chǎn)生熱（冷）不均及更大的電能浪費(fèi)。

【關(guān)鍵詞】供熱系統(tǒng)；水利失調(diào)；水力平衡；分析

1.導(dǎo)言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代的建筑物之中，集中供熱系統(tǒng)開始成為了必不可少一個(gè)構(gòu)成部分，尤其是在北方的城市，建筑物的供熱系統(tǒng)甚至成為了基本的配置。然而，從當(dāng)前來看，熱網(wǎng)的水力失衡問題一直以來就是困擾集中供暖效果的一個(gè)最為重要的問題，由此導(dǎo)致的輸送熱量的不合理，容易引起能源的浪費(fèi)。

2.集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)水力失調(diào)的原因

2.1 集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)循環(huán)水泵功率不足

集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中使用較多的循環(huán)水泵，循環(huán)水泵存在流量或揚(yáng)程不搭配問題，易造成工作點(diǎn)偏離，使管網(wǎng)水力工況不能處于有效工作區(qū)間，產(chǎn)生水力失調(diào)問題。

2.2 集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)用戶多樣化要求

集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)將熱力用戶定義為寬泛而均一狀態(tài)，隨著供熱管網(wǎng)的擴(kuò)大，熱用戶數(shù)量增加的同時(shí)，出現(xiàn)了對(duì)熱量的使用和方式的不斷改變，造成熱用戶供熱管網(wǎng)同網(wǎng)不同溫的現(xiàn)象，必須準(zhǔn)確調(diào)節(jié)集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)，才能使熱網(wǎng)分支流量科學(xué)合理。集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的再次分配，會(huì)出現(xiàn)水力系統(tǒng)失衡，進(jìn)而出現(xiàn)水力失調(diào)。

3.水力失調(diào)與水力平衡的具體分類

3.1靜態(tài)水力失調(diào)與水力平衡

在供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、材料設(shè)備的選用等方向之中出現(xiàn)的問題所導(dǎo)致的用戶實(shí)際的管道特性阻力數(shù)比值與設(shè)計(jì)要求的管道特性阻力數(shù)比值之間存在的不一致，從而導(dǎo)致用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量存在的不一致，稱之為靜態(tài)水力失調(diào)。而通過在供熱系統(tǒng)的管道之中增設(shè)靜態(tài)水力平衡設(shè)備，對(duì)整個(gè)供熱系統(tǒng)的管道特性阻力數(shù)值進(jìn)行調(diào)整，使其能夠與設(shè)計(jì)數(shù)值保持一致，如果這個(gè)時(shí)候能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在各個(gè)用戶的末端設(shè)備之中，流量能夠同時(shí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，則稱之為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)水力平衡。

3.2動(dòng)態(tài)水力失衡以及動(dòng)態(tài)水力平衡

在用戶的閥門開度發(fā)生變化的時(shí)候，其他的用戶流量也就必然會(huì)發(fā)生一定的變化，這種變化會(huì)使得用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)要求流量發(fā)生一定的偏離，從而導(dǎo)致出現(xiàn)水力失調(diào)的狀況，這種水力失調(diào)就是動(dòng)態(tài)水力失調(diào)。出現(xiàn)動(dòng)態(tài)水力失調(diào)之時(shí)，可以選擇在管道系統(tǒng)之中加裝動(dòng)態(tài)水力平衡設(shè)備，該設(shè)備一般是流量調(diào)節(jié)器或者壓差調(diào)節(jié)器，通過這些設(shè)備的作用，使得各個(gè)用戶的實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量趨同，從而實(shí)現(xiàn)末端設(shè)備的流量互不干擾，保證系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)水力平衡。

3.3水力平衡的常用辦法

3.3.1 加節(jié)流孔板在熱力入口或空調(diào)靠近冷源環(huán)路的部分管段上增加節(jié)流孔板。采用這種辦法解決水力失調(diào)的前提是：水系統(tǒng)阻力計(jì)算準(zhǔn)確、熱力或空調(diào)末端流量不能發(fā)生變化。因此在末端流量變化時(shí)仍會(huì)造成水力失調(diào)及能源上的浪費(fèi)。

3.3.2 安裝手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

對(duì)大型空調(diào)系統(tǒng)而言，采用手動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程復(fù)雜。手動(dòng)調(diào)節(jié)前端閥門，后端流量會(huì)受影響；后端調(diào)整流量，前端流量又會(huì)變化，因此調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，要求調(diào)節(jié)閥門的工程師經(jīng)驗(yàn)豐富。如系統(tǒng)壓力或負(fù)荷發(fā)生變化仍需要重新調(diào)整水力系統(tǒng)。

3.3.3 安裝動(dòng)態(tài)流量平衡閥a熱力入口或空調(diào)設(shè)備末端的設(shè)計(jì)流量確定后，根據(jù)流量及閥門處的壓力變化范圍選定動(dòng)態(tài)平衡閥，安上設(shè)置好的閥門既可使用。只要閥門處的壓差變化在閥門的設(shè)計(jì)壓力范圍內(nèi)，無需任何人為的調(diào)節(jié)。

4.解決供熱系統(tǒng)水力失調(diào)的兩種途徑

4.1用附加阻力消除用戶剩余的資用壓頭

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，熱網(wǎng)各個(gè)用戶環(huán)路的阻力實(shí)現(xiàn)平衡（相等）實(shí)際上是做不到的。循環(huán)水泵壓頭是按照最不利（阻力最大的）環(huán)路所消耗的阻力來確定。因而在設(shè)計(jì)無誤時(shí)，其它各個(gè)環(huán)路都存在著或多或少的剩余壓頭。一般情況下，通過人工調(diào)節(jié)閥門實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)阻力平衡是困難的，其原因是：調(diào)節(jié)過程互相影響，需反復(fù)調(diào)節(jié)且不說，多耗費(fèi)人力和時(shí)間，真正調(diào)節(jié)得好是很難的。當(dāng)系統(tǒng)用戶或用戶負(fù)荷變化時(shí)，必須重新調(diào)節(jié)。在用戶系統(tǒng)安裝完善的自動(dòng)調(diào)節(jié)（如溫控閥、平衡閥等，實(shí)質(zhì)上是自動(dòng)改變附加阻力）設(shè)備是解決這個(gè)問題的一種有效方法，這種方法可以稱為“附加阻力平衡”技術(shù)。它的特點(diǎn)是循環(huán)水泵具有足夠的流量和揚(yáng)程，可以減少過熱部分用戶的熱量浪費(fèi)，獲得節(jié)能效果。

4.2用附加壓頭提高用戶不足的資用壓頭

當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)水泵實(shí)際揚(yáng)程不夠時(shí)，應(yīng)采取在用戶系統(tǒng)入口安裝不同規(guī)格的小水泵來補(bǔ)足資用壓頭的欠缺部分，使各個(gè)環(huán)路實(shí)現(xiàn)阻力平衡的措施，這稱為“附加壓頭平衡”技術(shù)。它的特點(diǎn)是除了具有“附加阻力平衡”技術(shù)所能獲得的節(jié)能效果外，水泵電耗將降低（下面將論述），節(jié)能效果更顯著。

5.集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)改進(jìn)水力失調(diào)的措施和方法

5.1 做好集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)過程中，進(jìn)行集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)改造，要強(qiáng)化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，將集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)水力失調(diào)現(xiàn)象列為設(shè)計(jì)的前提之一。在設(shè)計(jì)集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際操作中，避免忽略傳統(tǒng)集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)水力的計(jì)算問題，掌握集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵信息和全面數(shù)據(jù)，通過水力計(jì)算找出水力失調(diào)的原因，積極預(yù)防集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的水力失調(diào)。在設(shè)計(jì)集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的具體工作中要優(yōu)化系統(tǒng)水泵的設(shè)置，在集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中添加必要的功能水泵，全面提高集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，有效預(yù)防集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)的水力失調(diào)問題。

5.2 增加集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)自用壓頭的數(shù)量

針對(duì)集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)循環(huán)能力不足，水泵功率不足產(chǎn)生水力失調(diào)，應(yīng)該從集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力改造和水泵增加方面考慮解決方法。要結(jié)合集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，根據(jù)用熱用戶的需要增加集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中循環(huán)能力，選用大功率、大揚(yáng)程水泵提高集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的循環(huán)效果，提高集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效果，有效提升集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)水力失調(diào)問題的預(yù)防。要從集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)和用戶需要出發(fā)，改進(jìn)自用壓頭數(shù)量和功率不足問題，要在集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵部位和供熱薄弱部位增加自用壓頭的數(shù)量和揚(yáng)程，通過對(duì)集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)出入口的控制，不同功率自用壓頭的安裝，使集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)達(dá)到內(nèi)部阻力和熱量平衡，提高集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)能效果，控制集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)和自用壓頭的功率消耗，緩解水力不足、不平衡造成的集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)問題。

6.結(jié)論

通過對(duì)上述的內(nèi)容進(jìn)行分析研究之后可以得出，供熱管網(wǎng)的水力平衡是保證供熱質(zhì)量的前提，是系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行與實(shí)行供熱計(jì)量的基礎(chǔ)條件，同時(shí)通過水力平衡的調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)問題、完善系統(tǒng)。因此供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)與安裝時(shí)，必須在關(guān)心節(jié)省造價(jià)同時(shí)，對(duì)于提高系統(tǒng)的水力平衡給予充分的重視?！案郊訅侯^平衡”的方法對(duì)有效地解決供熱系統(tǒng)中的水力失調(diào)具有重要意義，它具有工程改動(dòng)量小，投資小，節(jié)約系統(tǒng)能耗，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和舒適性等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用推廣空間和應(yīng)用前景。

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