淺談供熱管網(wǎng)二級網(wǎng)水力失調(diào)的危害及措施方案

曲小秋

摘?要：本文著重分析了供熱二級管網(wǎng)水利失調(diào)產(chǎn)生的危害，依據(jù)二級網(wǎng)水力平衡調(diào)節(jié)的基本原則，作者根據(jù)自身工作經(jīng)驗，提出有效解決方案。

關鍵詞：水力平衡;水力失調(diào);能效管理

當前我國供熱行業(yè)，區(qū)域發(fā)展差異大。小區(qū)二次網(wǎng)內(nèi)由于樓層，戶型，距離換熱站距離等差異，造成用戶采暖不均衡，水利失調(diào)嚴重。《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》（GB50736-2012）5.9.12條規(guī)定：室內(nèi)供暖系統(tǒng)設計必須進行水力平衡計算。

一、水力失調(diào)的危害

供熱系統(tǒng)中各熱用戶的實際流量與設計要求流量之間的不一致性稱為該用戶的水力失調(diào)。

（1）供暖效果不理想，二級網(wǎng)水力失調(diào)嚴重，導致熱力失調(diào)嚴重，冷熱不均，個別遠端用戶室溫不達標。（2）為保證不利用戶的供熱質量而加大總的供熱量，會導致多數(shù)用戶室溫過高，供熱系統(tǒng)能耗偏大。（3）為掩蓋水力失調(diào)現(xiàn)象，錯誤地加大供暖系統(tǒng)的循環(huán)流量即大流量小溫差運行，導致供熱系統(tǒng)的單位輸熱電耗偏大。

二、水力平衡意義

水力平衡是指網(wǎng)路中各個熱用戶在其它熱用戶流量改變時保持本身流量不變的能力。

（一）節(jié)約熱耗

（1）大多二次網(wǎng)無水力平衡調(diào)節(jié)措施，水力失調(diào)嚴重，保證最不利用戶的供熱質量而不得不增加總的供熱量，導致多數(shù)用戶室溫過高，供熱系統(tǒng)能耗偏大;（2）供暖系統(tǒng)80%的熱損失在二級網(wǎng)側，供熱末端之間水力不平衡而導致的熱耗損失占總熱耗的20%左右。

（二）節(jié)約輸送能耗（電耗）

（1）為了掩蓋末端用戶過冷的問題，錯誤的加大循環(huán)流量后，導致熱耗偏大，能耗（電耗）也相應增加。（2）根據(jù)水泵特性，流量、揚程、軸功率與轉速的關系;

G/G‘=n/n;?H/H‘=（n/n）2=（G/G‘）2;

N/N′=（n/n′）3=（G/G′）3=（⊿t′/⊿t）3;

軸功率?N=N‘*（⊿t/（⊿t‘-⊿Tb））3;

考慮水泵改變轉速，水泵效率及變頻器效率的降低，水泵耗電功率變化為：

Nd=Nd′*（⊿t′/（⊿t′-⊿tb））3*（1.2～1.3）KW

耗電減少比率：（Nd′-Nd）/Nd′*100%=[1-（⊿t′/（⊿t′-⊿tb））3*（1.2～1.3）]*100%

以散熱器供暖系統(tǒng)為例：改造前運行溫差⊿t=10℃;改造后運行溫差⊿t=16℃;溫差拉大⊿tb=6℃。則耗電功率減少比率：1-10/16*1.2=0.25=25%左右。

（三）降低供暖水耗量

（1）消除過冷熱用戶為保證室溫惡意放水現(xiàn)象;

（2）放的熱水本身也是熱能;

（3）水也是能源一種。

（四）保證供暖質量

（1）消除近熱遠冷現(xiàn)象、過熱過冷現(xiàn)象;

（2）減少居民投訴率;

（3）為企業(yè)減負減壓。

三、水力平衡措施

（一）水力平衡調(diào)節(jié)的基本原則

（1）在管網(wǎng)中要安裝流量調(diào)節(jié)裝置，如靜態(tài)平衡閥、短管閥門、電動調(diào)節(jié)閥等（不建議使用動態(tài)平衡閥、壓差控制閥等）實現(xiàn)水力平衡。（2）水力平衡裝置裝細裝全：熱網(wǎng)是一個系統(tǒng)工程，要從全局去考慮，要從近及遠根據(jù)需要全部安裝，不能有遺漏;（3）對基礎資料較為完整的要進行水力平衡計算，依據(jù)計算結果對需要裝設的調(diào)節(jié)裝置選型安裝;（4）詳細記錄水力平衡裝的位置、所帶面積、規(guī)格、所調(diào)流量、室內(nèi)溫度、回水溫度、有無漏裝、有無堵塞、有無短路;（5）采用比例法調(diào)節(jié)時，需對管網(wǎng)各主要節(jié)點實測流量與計算理論流量比較計算失調(diào)度。并需要安裝平衡閥及二臺配套智能流量計;（6）采用補償法調(diào)節(jié)時，需要安裝平衡閥及二臺配套智能流量計;并需要調(diào)試人員有較高的理論基礎和計算能力;（7）無論哪種方法，實際熱態(tài)運行時都要根據(jù)室溫、回水溫度反復細調(diào)，做到室溫在18～20℃以內(nèi)，回水溫度基本一致（相差2℃以內(nèi)）。（8）發(fā)現(xiàn)不熱現(xiàn)象，應先檢查過濾器有無堵塞，閥門有無問題，系統(tǒng)是否積氣等;（9）加強系統(tǒng)運行管理，改進調(diào)節(jié)過程中的失衡。運行調(diào)節(jié)過程中的水力失調(diào)現(xiàn)象，人為因素影響較大，系統(tǒng)在日常運行中必須加強管理，以保證供熱質量，并使系統(tǒng)安全、經(jīng)濟地運行。系統(tǒng)運行過程中要嚴格按制度辦事，避免管網(wǎng)系統(tǒng)因污物堵塞、“空氣塞”、排污不及時等原因造成的水力失調(diào)。管網(wǎng)系統(tǒng)設立巡回檢查制度，以便及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)不熱、漏水和其他不正常現(xiàn)象。

（二）水力平衡調(diào)節(jié)方法

（1）比例調(diào)節(jié)法（對于循環(huán)泵流量相對于設計流量偏少或比較簡單的系統(tǒng)，應首選比例調(diào)節(jié)的方法）。（2）補償法（對于循環(huán)泵流量相對設計流量偏大或系統(tǒng)較大，或者采用比例調(diào)節(jié)方法，則測量、計算工作量過多的供熱系統(tǒng)，選用補償調(diào)節(jié)方法較好）。（3）溫度調(diào)節(jié)法（當管網(wǎng)配置、調(diào)節(jié)儀表、相關技術資料缺失（如熱網(wǎng)圖）或技術人員等不具備條件，不能采用上述任一調(diào)節(jié)方法時，溫度調(diào)節(jié)法就是唯一可以采用的調(diào)節(jié)方法）。

四、水力平衡實施方案

（一）手動平衡調(diào)節(jié)方案

（1）采用比例法、補償法需要較完備技術資料和水平較高的專業(yè)技術人員，需配備帶刻度的平衡閥及智能測量流量儀表，可冷態(tài)調(diào)節(jié);調(diào)節(jié)相對繁瑣困難。（2）采用回水溫度法各種閥門均可使用，只是閥門的流量調(diào)節(jié)特性對調(diào)節(jié)準確性影響較大;若技術資料完備，可先行進行水力校核計算并對專用調(diào)節(jié)閥選型安裝，并根據(jù)計算結果預先鎖定開度，可實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)。

（二）自動平衡調(diào)節(jié)方案

樓棟供暖入口或單元支干管或住戶支管安裝電動調(diào)節(jié)閥。此方案原理為回水溫度法。

（1）回水管安裝自帶溫度傳感器的電動調(diào)節(jié)閥，閥門要求具備通訊功能;（2）樓棟或單元供暖入口安裝電動調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)樓間或單元間水平衡;（3）安裝戶端智能調(diào)節(jié)閥即解決二級網(wǎng)水平失調(diào)又垂直失調(diào)問題;（4）由云平臺或控制中心統(tǒng)一設定參數(shù)，下發(fā)調(diào)節(jié)指令。

五、二級網(wǎng)完成水力平衡調(diào)節(jié)后，可達到以下目標

（1）降低二次網(wǎng)回水溫度，進而降低一次網(wǎng)回水溫度，全面提升一次管網(wǎng)輸送能力;（2）降低二次網(wǎng)供回水平均溫度，有效降低系統(tǒng)熱耗，消除冷熱不均現(xiàn)象;（3）加大二次網(wǎng)供回水溫差，減小二次網(wǎng)循環(huán)流量，大幅降低輸熱電耗。

綜上所述，絕大多數(shù)供熱管網(wǎng)都存在水力失調(diào)的問題，為了解決近端過熱，遠端過冷的現(xiàn)象，提高供熱系統(tǒng)的效率，提高供熱質量，減小系統(tǒng)能耗和運行費用，就必須避免水力失調(diào)，實現(xiàn)二級網(wǎng)水力平衡，消除已經(jīng)失調(diào)的運行工況，提高管網(wǎng)的經(jīng)濟性，安全性和可靠性，改善供熱質量。二級網(wǎng)水力平衡是保障供熱系統(tǒng)“按需供熱，精準控制”的基本手段，從需求側舒適用熱的目標出發(fā)，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)最佳能效管理。