礦區(qū)熱水供暖局部調(diào)節(jié)研究與應(yīng)用

閻麗雯

摘 要：在建筑物中，熱水供暖系統(tǒng)應(yīng)用的較多，能夠滿足人們的使用需求，在礦區(qū)生產(chǎn)中，作為重要的組成部分，必須引起高度重視。基于此，本文對(duì)礦區(qū)熱水供暖局部調(diào)節(jié)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望能夠起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：熱水供暖;局部調(diào)節(jié);供熱調(diào)節(jié);節(jié)能降耗

熱水供暖系統(tǒng)對(duì)建筑物供熱時(shí)，不僅要保證在設(shè)計(jì)室外溫度下，維持室內(nèi)溫度符合設(shè)計(jì)值，而且要在其它的冬季室外條件下也能得到保證。不僅要求建筑物整體的平均溫度符合設(shè)計(jì)要求，而且要求房間的室溫波動(dòng)在容許的范圍內(nèi)。也就是說(shuō)，供熱系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)室外氣象條件變化而引起建筑物熱負(fù)荷的變化來(lái)調(diào)節(jié)供熱量，從而達(dá)到熱量供需平衡，即按需供熱，以保證室內(nèi)溫度滿足用戶需求。要達(dá)到以上要求，不僅需要正確的設(shè)計(jì)，而且要求對(duì)供熱系統(tǒng)的供熱量根據(jù)熱用戶的熱負(fù)荷變化情況進(jìn)行正確合理的調(diào)節(jié)，即達(dá)到熱量供需一致。

1 供熱調(diào)節(jié)的目的及原理

熱水供暖系統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)上就是調(diào)節(jié)散熱器的平均計(jì)算溫度差，即調(diào)節(jié)供、回水的平均溫度，來(lái)滿足不同工況下散熱器的放熱量。根據(jù)供暖熱負(fù)荷隨室外溫度的改變而變化，對(duì)熱源的供應(yīng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，以便維持供暖建筑物室內(nèi)所要求的溫度。當(dāng)供暖系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，如果不考慮管網(wǎng)的沿途熱損失，系統(tǒng)的供熱量應(yīng)該等于熱用戶散熱設(shè)備的放熱量，同時(shí)也應(yīng)等于供熱用戶的熱負(fù)荷。

在供暖室外計(jì)算溫度t，散熱設(shè)備采用散熱器時(shí)，則有如下的熱平衡：

Q1=Q2=Q3

Q1=q1V1（t1—t）W

Q2=q2V2（t2—t1）W

Q3=Gc（t3—t4）/3600W

式中：Q1——建筑物的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，W;Q2----在供暖室外計(jì)算溫度t下，散熱器放出的熱量，W;Q3——-在供暖室外計(jì)算溫度t下，供暖管網(wǎng)輸送的熱量，W;q1——建筑物的供熱體積熱指標(biāo)，即熱用戶每立方米外部體積在室外溫度差為10C時(shí)的耗熱量，W/m3·℃;V1——建筑物的外部體積，m3;t——-供暖室外計(jì)算溫度，℃;t1——供暖室內(nèi)溫度，℃;q2——散熱器的傳熱系數(shù)，W/m2·℃;V2——散熱器的散熱面積m2;t2——散熱器內(nèi)的熱介質(zhì)平均溫度，℃;G——熱用戶的循環(huán)水量，Kg/h;c——熱水的質(zhì)量比熱，c=4187J/Kg·℃t3——-進(jìn)入熱用戶的供水溫度，℃;t4——熱用戶的回水溫度，℃。

2 供熱調(diào)節(jié)的具體類(lèi)型和方式

供熱調(diào)節(jié)分為對(duì)系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)和對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)兩種。

一般來(lái)說(shuō)，無(wú)論設(shè)計(jì)得多么仔細(xì)的供暖系統(tǒng)，在建成投入運(yùn)行時(shí)，總有某些用戶的室溫不符合設(shè)計(jì)要求。這時(shí)，可以利用預(yù)先安裝的閥門(mén)，對(duì)各支管的流量進(jìn)行一次調(diào)節(jié)。使各用戶的流量達(dá)到所要求的流量。這種在投入運(yùn)行初期所進(jìn)行的調(diào)節(jié)，稱(chēng)為供暖系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)。

熱水供暖系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)分為室外調(diào)節(jié)和室內(nèi)調(diào)節(jié)兩部分。首先通過(guò)調(diào)節(jié)各用戶入口處和管網(wǎng)上的閥門(mén)，使熱水網(wǎng)路的水力工況（熱水管網(wǎng)中各段流量和各節(jié)點(diǎn)壓力分布的狀況）滿足各用戶的要求，然后再對(duì)室內(nèi)系統(tǒng)的各立管和支管進(jìn)行調(diào)節(jié)。引入口或熱力站通常都裝有檢測(cè)儀表，所以室外網(wǎng)路的處調(diào)節(jié)可以根據(jù)熱水的溫度和流量或壓差進(jìn)行調(diào)節(jié)，而室內(nèi)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)通常只能依靠臨時(shí)觀測(cè)各房間室溫來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在供暖初期的室外溫度較高時(shí)進(jìn)行初調(diào)節(jié)，隨著室外溫度的降低，重力循環(huán)作用壓差將增大，由于水泵產(chǎn)生的作用壓差不變，上層散熱器的循環(huán)回路的總作用壓差增加得多一些，因而系統(tǒng)將產(chǎn)生上熱下冷的豎向熱力失調(diào)。反之，如初調(diào)節(jié)在供暖室外計(jì)算溫度下進(jìn)行，則在室外溫度較高時(shí)，系統(tǒng)將出現(xiàn)上冷下熱的豎向失調(diào)現(xiàn)象。

在初調(diào)節(jié)進(jìn)行完畢后，熱水采暖系統(tǒng)還應(yīng)根據(jù)室外氣象條件的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方法稱(chēng)為運(yùn)行調(diào)節(jié)即供熱調(diào)節(jié)。運(yùn)行調(diào)節(jié)的目的在于使用的散熱設(shè)備的放熱量與用戶的熱負(fù)荷的變化相適應(yīng)，以防止熱用戶室內(nèi)溫度過(guò)高或過(guò)低現(xiàn)象。

根據(jù)調(diào)節(jié)地點(diǎn)不同，供熱調(diào)節(jié)可以分為集中調(diào)節(jié)、局部調(diào)節(jié)和個(gè)體調(diào)節(jié)三種調(diào)節(jié)方式。集中調(diào)節(jié)在熱源處集中進(jìn)行，局部調(diào)節(jié)在熱力站或用戶引入口進(jìn)行，而個(gè)體調(diào)節(jié)直接在散熱設(shè)備處進(jìn)行。

集中調(diào)節(jié)的方法有下列幾種：

1）質(zhì)調(diào)節(jié)——改變供熱網(wǎng)路的供回水溫度，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便。網(wǎng)路循環(huán)水量保持不變，網(wǎng)路的水力工況穩(wěn)定。但由于在整個(gè)供暖期中，網(wǎng)路循環(huán)水量總保持不變，消耗電能較多。對(duì)于有多種用戶的熱水供熱系統(tǒng)，在室外較高時(shí)，如仍按質(zhì)調(diào)節(jié)進(jìn)行供熱，往往難以滿足要求。

2）量調(diào)節(jié)——改變供熱網(wǎng)路的循環(huán)流量。進(jìn)行集中流量調(diào)節(jié)時(shí)，在熱源處隨室外溫度的變化，不斷改變網(wǎng)路循環(huán)水量，但網(wǎng)路的供水溫度保持不變。在運(yùn)行中，不斷地隨著室外溫度的變化而改變網(wǎng)路流量也難以運(yùn)行管理，所以流量調(diào)節(jié)往往作為集中質(zhì)調(diào)節(jié)的一種輔助方式，對(duì)局部供暖系統(tǒng)作輔助性的調(diào)節(jié)。

3）分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)。是在供暖期中按室外溫度高低分成幾個(gè)階段。在室外溫度較低的階段中保持較大流量，而在室外溫度較高階段保持較小流量。在熱水供暖系統(tǒng)中，一般可選用兩臺(tái)不同規(guī)格的循環(huán)水泵，其中一臺(tái)循環(huán)水泵的流量和揚(yáng)程按設(shè)計(jì)計(jì)算值的100%選擇，另一臺(tái)循環(huán)泵按設(shè)計(jì)值的75%選擇。多種容量的循環(huán)泵在一定程度上可以互為備用，采用分階段變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)，熱水供暖系統(tǒng)中可以不設(shè)備用泵。這種調(diào)節(jié)方法綜合了質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，既較好地避免了垂直損失，又顯著節(jié)約了電能。

4）間歇調(diào)節(jié)——改變每天供暖時(shí)數(shù)。即當(dāng)室外溫度升高時(shí)，不改變網(wǎng)路的循環(huán)水量和供水溫度，而只減少每天供暖時(shí)數(shù)。間歇調(diào)節(jié)可以在室外溫度較高的供暖初期和末期，作為一種輔助的調(diào)節(jié)措施。即網(wǎng)路的流量和供水溫度保持不變，網(wǎng)路每天工作總時(shí)數(shù)隨室外溫度的升高而減少。

計(jì)算公式如下：n=24（tn-tw）/（tn-tw1）h/d

式中：tn——供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，℃;tw——間歇運(yùn)行時(shí)的室外溫度，℃;tw1——與間歇供暖時(shí)采用的網(wǎng)路供水溫度相對(duì)應(yīng)的室外溫度，℃;

5）局部調(diào)節(jié)——針對(duì)性的對(duì)某一部分的調(diào)節(jié)，就是在質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)局部仍然存在的問(wèn)題的調(diào)節(jié)。

礦區(qū)往往地勢(shì)高低落差大，供熱管網(wǎng)戰(zhàn)線長(zhǎng)，政策性改造頻繁，由于環(huán)保措施的進(jìn)一步落實(shí)，平煤系統(tǒng)原有的鍋爐—蒸汽采暖，逐步被熱電廠—熱水供暖系統(tǒng)所替代，原有的蒸汽供暖系統(tǒng)改造為熱水供暖系統(tǒng)。

上一年度采暖季，平煤一礦運(yùn)行的三個(gè)汽水熱交換站包括鍋爐房熱交換站、南風(fēng)熱交換站和平煤一礦職工醫(yī)院熱交換站。礦區(qū)熱用戶在礦區(qū)辦公院內(nèi)外辦公樓大部分供熱系統(tǒng)由原來(lái)的蒸汽采暖改為熱水采暖系統(tǒng)。采暖樓戶標(biāo)高差大，樓型各異，隨著礦井?dāng)U產(chǎn)擴(kuò)建，和環(huán)保項(xiàng)目落地。出現(xiàn)一批供暖壓力失衡現(xiàn)象，例如礦院外新區(qū)隊(duì)辦公樓是由原建的蒸汽采暖系統(tǒng)后改建的熱水采暖系統(tǒng)。近一個(gè)采暖期該樓的供暖系統(tǒng)由于上述原因的才供暖壓力失衡問(wèn)題，該辦公樓采暖基本上處于癱瘓狀態(tài)。新區(qū)隊(duì)樓位于鍋爐房熱交換站供暖系統(tǒng)的末梢、地勢(shì)的最低點(diǎn)，供熱距離過(guò)遠(yuǎn)，在運(yùn)行工況時(shí)出現(xiàn)了回水壓力不足，回水不回的狀況，熱水供暖系統(tǒng)是一個(gè)密閉的系統(tǒng)，回水回不了散熱器就沒(méi)有熱水循環(huán)，供水管和回水管之間的壓差在網(wǎng)路末端最小。與熱水管網(wǎng)直接連接的用戶系統(tǒng)，無(wú)論在網(wǎng)路循環(huán)泵運(yùn)行或停止時(shí)其回路水管的測(cè)壓管水頭都必須高于用戶系統(tǒng)的充水高度。以防系統(tǒng)倒空吸入空氣，破壞正常運(yùn)行和腐蝕管道。新區(qū)隊(duì)樓正是一個(gè)熱水供熱管網(wǎng)末端的一個(gè)供回水壓差基本平衡的一個(gè)自行封閉系統(tǒng)無(wú)法循環(huán)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量面積，高差，溫差，現(xiàn)管徑，對(duì)照查閱原設(shè)計(jì)圖，通過(guò)查閱《熱水供暖系統(tǒng)管道阻力》《熱水網(wǎng)絡(luò)水力計(jì)算》等設(shè)計(jì)資料結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)重新繪圖計(jì)算、對(duì)比應(yīng)用。在用戶入口的回水管上安裝水泵，抽引用戶系統(tǒng)的回水壓入外網(wǎng)的回水干管。使該樓的供回水系統(tǒng)產(chǎn)生壓差，正常循環(huán)運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

熱水供暖系統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)，是把建筑物看成一個(gè)整體的供熱對(duì)象，來(lái)維持建筑物室內(nèi)溫度的平均值和設(shè)計(jì)要求的溫度相一致，達(dá)到供暖系統(tǒng)的最佳工況。

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