探究如何優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)

劉忠貞

（太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西太原 030001）

0 引言

供熱管網(wǎng)調(diào)節(jié)有著較高的復(fù)雜性，對專業(yè)知識要求也很高，在實(shí)踐中其主要意義在于將用戶內(nèi)熱熱器放熱系數(shù)調(diào)整，使室內(nèi)溫度符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，不僅保證供熱質(zhì)量，同時(shí)還要盡量降低熱量損失。因此，需要結(jié)合實(shí)際情況做好供熱管網(wǎng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效處理當(dāng)前供熱管網(wǎng)的運(yùn)行問題。

1 優(yōu)化集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行的必要性

供熱管網(wǎng)的節(jié)能是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的重要組成部分，所以人們關(guān)注度較高。當(dāng)前很多城市都會(huì)采取集中供熱的方式，這是現(xiàn)代建筑的重要特征之一，如何才能實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，符合最佳節(jié)能效果的要求，是當(dāng)前建筑領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。目前建筑集中供熱的主要問題就是室內(nèi)溫度較高，有些住宅室內(nèi)的溫度甚至在26℃以上，所以用戶需要開窗透氣的方式以降低溫度，造成能源浪費(fèi)嚴(yán)重。如果可以尋找出科學(xué)合理的調(diào)節(jié)方式，使室內(nèi)環(huán)境更加舒適，還能夠減少能源浪費(fèi)。室內(nèi)采暖目前主要應(yīng)用的是散熱器形式，這屬于流散熱的方式，采暖熱負(fù)荷會(huì)伴隨著室外溫度變化進(jìn)行供熱系統(tǒng)的調(diào)整。供熱調(diào)節(jié)最主要的目的將相關(guān)的熱負(fù)荷系數(shù)變化規(guī)律保持一致，達(dá)到內(nèi)室溫度統(tǒng)一的要求。

2 供熱管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)優(yōu)化的現(xiàn)狀

集中供熱系統(tǒng)內(nèi)包含熱源、熱網(wǎng)、熱用戶，主要的目標(biāo)就是采取措施保證室內(nèi)溫度達(dá)到最適宜的要求，確保建筑的得熱與失熱應(yīng)該保持平衡性，具體供熱系統(tǒng)示意見圖1。熱網(wǎng)的主要作用是將熱源形成的熱量傳輸?shù)礁鱾€(gè)熱用戶中，是二者聯(lián)系的橋梁，也是供熱系統(tǒng)內(nèi)所必不可少的組成部分。我國供熱管網(wǎng)的主要特性就是用戶分散，區(qū)域面積比較大，分支管線數(shù)量比較多，有些熱網(wǎng)為了能夠達(dá)到穩(wěn)定性的要求，在規(guī)劃設(shè)計(jì)中會(huì)選擇使用多重網(wǎng)格的方式進(jìn)行設(shè)置，導(dǎo)致內(nèi)部工作環(huán)境更加的復(fù)雜。因此，我國城市管網(wǎng)目前主要采取的是多條枝狀的管線放射的方式。確保供熱系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱能可以合理地應(yīng)用到各個(gè)熱用戶中，這就是進(jìn)行熱網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)城市的供熱效果，滿足人們的生活需要[1]。

圖1 供熱系統(tǒng)

由于數(shù)據(jù)計(jì)算量較大、過程也相對復(fù)雜，僅僅通過手工計(jì)算方式難以滿足數(shù)據(jù)要求。計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步應(yīng)用，讓我們可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的供熱管網(wǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算，以尋找出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。供熱管網(wǎng)的實(shí)際情況分析，運(yùn)行參數(shù)就是目前供熱系統(tǒng)內(nèi)非常關(guān)鍵性的參數(shù)，該參數(shù)只有達(dá)到科學(xué)性與合理性的要求，才能實(shí)現(xiàn)熱力管網(wǎng)的平衡性設(shè)置，最終可以保證供熱系統(tǒng)的效果，還能夠?qū)崿F(xiàn)供熱水文與流量變化符合要求。綜合性分析供熱管網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行方式可以更好地保證供熱系統(tǒng)運(yùn)行的高效性與穩(wěn)定性，提高供熱管網(wǎng)的運(yùn)行效率，這也是本文研究的意義。

3 集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)方法分析

3.1 調(diào)節(jié)優(yōu)化

初調(diào)節(jié)通常是在整個(gè)供熱系統(tǒng)的投入使用前實(shí)施，有少部分情況可以在運(yùn)行的過程中開展。該工作的目標(biāo)就是使各個(gè)熱力用戶的運(yùn)行流量處于最佳的范圍內(nèi)，也就是說能夠達(dá)到熱負(fù)荷要求的流量參數(shù)。只要是確保初調(diào)節(jié)的質(zhì)量合格，系統(tǒng)流量滿足設(shè)計(jì)流量的要求，就能夠使整個(gè)系統(tǒng)供熱的穩(wěn)定性，在實(shí)踐階段也能夠有效調(diào)節(jié)。就目前而言，初調(diào)節(jié)方式包含了預(yù)定計(jì)劃法以及阻力系數(shù)法等，但是鑒于調(diào)節(jié)工作量較大，所以有些無法落實(shí)到位。很多的平衡閥、智能儀表研發(fā)成功并且投入使用，為了能夠更好地處理目前工況條件之下的失調(diào)缺陷，還有很多其他的初調(diào)方法應(yīng)用到實(shí)踐中，比如比例閥、補(bǔ)償法溫度調(diào)節(jié)法等，其可以有效促進(jìn)應(yīng)用效果。集中調(diào)節(jié)法一般都是在熱源的位置上進(jìn)行，其實(shí)現(xiàn)多個(gè)建筑物或者多個(gè)房間中實(shí)施需求熱量與鍋爐供熱的平衡性，保證保暖效果合格。就目前而言，常見的集中調(diào)節(jié)方式主要分為量調(diào)節(jié)以及質(zhì)調(diào)節(jié)幾種方式，如下對常見方式分析[1]。

3.1.1 質(zhì)調(diào)節(jié)

在整個(gè)供暖的時(shí)期中，外部環(huán)境溫度持續(xù)發(fā)展變化，熱源的位置上只是調(diào)整供水溫度的數(shù)據(jù)，而網(wǎng)絡(luò)中的循環(huán)流量保持設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)方式。當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的就是質(zhì)調(diào)節(jié)的方式，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的最高標(biāo)準(zhǔn)熱負(fù)荷的運(yùn)行設(shè)備，保證設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率得到提高。在實(shí)踐過程中，該操作方式具備簡單特點(diǎn)，但是循環(huán)水量沒有任何變化，導(dǎo)致能源消耗量大。

3.1.2 量調(diào)節(jié)

在集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行的過程中，由于其溫度變化存在不確定性，當(dāng)外部溫度發(fā)生變化需要在熱源的部位上持續(xù)進(jìn)行流量調(diào)整以更好地滿足熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)變化需要。通過量調(diào)節(jié)的方法可以減少電能損耗，且循環(huán)泵消耗能量少，但是外部溫度升高，流量下降，一般會(huì)出現(xiàn)豎向熱量失調(diào)的問題，且系統(tǒng)復(fù)雜性高，無法實(shí)現(xiàn)有效管理。

3.1.3 分階段變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)

對于室外溫度而言，在供暖周期中其需要分成多個(gè)階段實(shí)施。一般情況下，室外溫度較低時(shí)，流量可調(diào)節(jié)到最大，若外部溫度過高時(shí)，則需要對流量進(jìn)行優(yōu)化。在不同階段的流量調(diào)節(jié)中，需要按照網(wǎng)路流量的整體性要求進(jìn)行，由于網(wǎng)絡(luò)流量中的整體變化不大，故而可采用調(diào)節(jié)供水溫度的方式進(jìn)行處理，該方式應(yīng)用可以劃分為集合質(zhì)調(diào)節(jié)以及量調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行，應(yīng)用效果顯著。

3.1.4 質(zhì)量—流量調(diào)節(jié)

按照實(shí)際需要同時(shí)進(jìn)行供水溫度與流量的調(diào)節(jié)，該方式的優(yōu)點(diǎn)就是在供暖調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，能按照供水溫度的變化而變化，且流量也會(huì)因?yàn)闊嶝?fù)荷的減小而減小，這種方式可以保證循環(huán)水泵電能降低。但是為了能夠避免出現(xiàn)水力失調(diào)的問題，應(yīng)該直接和供暖用戶連接起來，此時(shí)系統(tǒng)流量應(yīng)該保持一定的范圍內(nèi)，保證循環(huán)水泵根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)。如果室外環(huán)境溫度發(fā)生變化，確定流量變化規(guī)律是非常重要的[2]。

3.1.5 間歇調(diào)節(jié)

室外溫度升高時(shí)，不調(diào)整網(wǎng)路中供水溫度與循環(huán)水量，而縮短室內(nèi)供熱的時(shí)間，一般在初寒、末寒時(shí)期應(yīng)用，為輔助調(diào)節(jié)方法。

3.2 參數(shù)優(yōu)化

在系統(tǒng)運(yùn)行阻力控制的過程中，通過二次網(wǎng)供以及回水壓差方式能夠達(dá)到一定效果。這主要是循環(huán)泵的消耗功率與介質(zhì)體積流量存在的關(guān)系正比。故而，在實(shí)踐中需要對其處于的條件考慮后對數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，二次網(wǎng)壓力在運(yùn)行階段沒有做好充水處理，且將氣直接排出去，應(yīng)該做好技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)整。一般情況下在二次網(wǎng)熱力站中，其都是采用變頻給水泵定壓的方式進(jìn)行操作，定壓點(diǎn)可以安裝到總回水管的位置上，確保壓力符合實(shí)際的運(yùn)行需要。

3.3 多熱源聯(lián)網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化

該方式的調(diào)節(jié)方法可以保證系統(tǒng)運(yùn)行更加的安全和穩(wěn)定，且可以利用不同方式進(jìn)行熱源網(wǎng)匹配方式以增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效果，但是在調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)該做好如下處理：

3.3.1 各個(gè)熱源熱負(fù)荷的分配

熱源能夠承擔(dān)熱負(fù)荷的能力會(huì)因?yàn)闊嵩醋陨砣萘慷a(chǎn)生影響，且因?yàn)闊峋W(wǎng)輸配產(chǎn)生很大的限制和影響。此外，不同熱源制備熱能與輸送熱能成本也會(huì)因?yàn)樨?fù)荷的影響而發(fā)生變化，所以在具體的操作環(huán)節(jié)要從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面出發(fā)。因此，主熱源為熱電廠，需要達(dá)到滿載運(yùn)行的要求，次熱源是各個(gè)供熱區(qū)域內(nèi)的鍋爐，在達(dá)到規(guī)定的使用規(guī)模之下才能投入使用；燃?xì)?、燃油鍋爐在供熱峰值時(shí)可以投入使用[3]。

3.3.2 多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)各熱源的調(diào)度方法

熱源供熱負(fù)荷調(diào)節(jié)能力欠佳，其主要因素在于熱量供應(yīng)不足引起的，所以供熱環(huán)節(jié)需要再次分析二次網(wǎng)的供、回水溫度是否能夠達(dá)到相同的要求，滿足平衡性供熱的標(biāo)準(zhǔn)。所以需要結(jié)合實(shí)際情況做好熱負(fù)荷的分配，以調(diào)整供熱量，確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，供需關(guān)系明確，各個(gè)人員的水溫是相同的。

3.3.3 熱網(wǎng)水力工況的調(diào)整

熱網(wǎng)水力工況進(jìn)行必要的調(diào)整，保證輸配性符合要求，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)力損耗很大，水利工況優(yōu)化能夠有效降低能源消耗量。因此，應(yīng)該做好各個(gè)熱源聯(lián)網(wǎng)部分的水力工況進(jìn)行綜合分析，計(jì)算確定各個(gè)部位上的電量消耗情況，然后制定切實(shí)可行的水力工況調(diào)整方式，符合聯(lián)網(wǎng)調(diào)度的要求[4]。

4 結(jié)語

綜合所述，在集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行的過程中，想要提高其運(yùn)行效率就需要按照供熱管網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀，合理地采取調(diào)節(jié)控制方案處理。在本文分析中，總結(jié)了集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的方式，目的在于提高集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行效率。