建筑工程供熱管網(wǎng)水力失調(diào)問題探析

劉大鵬 圍場滿族蒙古族自治縣供熱公司經(jīng)濟(jì)師

隨著城市化水平的不斷提高，我國大部分地區(qū)的建筑都分布了供熱管網(wǎng)，但是有時(shí)一些供熱管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)會出現(xiàn)水力失調(diào)等問題，進(jìn)而導(dǎo)致供熱問題存在不安全、不穩(wěn)定的隱患。為了為住戶提供更加優(yōu)質(zhì)完備的服務(wù)，最大限度地避免這種問題的發(fā)生，使得管網(wǎng)的運(yùn)行更加安全和可靠，應(yīng)針對水力失調(diào)的類型和原因制定有效的解決對策[1]。

1 供熱管網(wǎng)水里失調(diào)概述

1.1 什么是供熱管網(wǎng)

供熱管網(wǎng)，主要用于將鍋爐產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為熱水或蒸汽，輸送到室內(nèi)設(shè)備中，以此滿足人們正常生產(chǎn)生活所需。作為一個(gè)流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。

此外，運(yùn)行管網(wǎng)時(shí)可能因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境、時(shí)間和施工設(shè)計(jì)各方面而受到影響。根據(jù)3種不同的分類方式，可以把供熱管網(wǎng)分為多種類型。首先，每個(gè)管道里面的壓力都不一樣，所以可以分成低壓、中壓和高壓管道[2]。

其次，許多管道里面運(yùn)送的物質(zhì)不一樣，所以可以分為熱水和蒸汽管道。最后，很多管道安裝在不同的位置，所以可以分為室外和室內(nèi)供熱管網(wǎng)。

1.2 什么是水力失調(diào)

供熱管網(wǎng)在運(yùn)行過程中經(jīng)?？赡軙霈F(xiàn)水力失調(diào)問題。供熱系統(tǒng)水力失調(diào)一般指的是原本預(yù)計(jì)的工況與之后實(shí)際工況之間有著一定差距，也就是計(jì)劃流量和實(shí)際流量存在差距，從而導(dǎo)致水力失調(diào)乃至供熱不均。某些房屋室內(nèi)溫度較高，住戶總是打開窗戶，造成室內(nèi)流失很多熱量，損耗過多能源；某些房屋室內(nèi)溫度較低，并沒有達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，因此降低了住戶的居住質(zhì)量。

通常，造成建筑工程內(nèi)供熱管網(wǎng)水力失調(diào)的原因一般有2 個(gè)，即忽視了供熱管網(wǎng)內(nèi)水流速度及管道直徑。一旦忽視了這兩點(diǎn)，將很難確保管網(wǎng)的運(yùn)行效率，也無法控制水力失調(diào)這一難題。

2 供熱管網(wǎng)水力失調(diào)的類型

水力失調(diào)可以根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)分為多種類型。首先，可以根據(jù)用熱用戶出現(xiàn)水力失調(diào)的不同情況，分為等比失調(diào)、一致失調(diào)和不一致失調(diào)。通常，等比失調(diào)類屬于一致失調(diào)，原指的是按照某種一定的比例出現(xiàn)水力失調(diào)問題。而在一整棟建筑中，如果所有的房間都存在水力失調(diào)問題，并且管網(wǎng)內(nèi)的實(shí)際流速比原本計(jì)劃的流速快或慢，被稱為一致失調(diào)。那么不一致失調(diào)指的便是雖然在一整棟建筑內(nèi)出現(xiàn)了水力失調(diào)問題，但不同樓層住戶的水力失調(diào)度都不相同，有的層的大于一，有的樓層小于一。另外，根據(jù)狀態(tài)的不同，也可以分為動態(tài)失調(diào)和靜態(tài)失調(diào)。如果管網(wǎng)內(nèi)的阻力沒有出現(xiàn)變化，那么屬于靜態(tài)失調(diào)；如果阻力發(fā)生了變化，那么屬于動態(tài)失調(diào)。動態(tài)失調(diào)可能會導(dǎo)致控阻設(shè)備發(fā)生變化，讓管道內(nèi)的受力狀況變得越來越復(fù)雜，可能會讓失調(diào)的程度變得更加嚴(yán)重。

3 供熱管網(wǎng)水力失調(diào)的表現(xiàn)

一般最常見的水力失調(diào)經(jīng)常出現(xiàn)在熱源系統(tǒng)中。城市化進(jìn)程的加快，使得越來越多的建筑采用了集中供熱的模式[3]。傳統(tǒng)模式存在功率不滿足、效率比較低、參數(shù)不相同等劣勢，所以以前使用的系統(tǒng)并沒有辦法與迫切的供熱需求相契合，導(dǎo)致出現(xiàn)壓力和阻力不同，系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)水量和定額存在差異的問題出現(xiàn)在了熱源系統(tǒng)中。這種不同不僅會影響整體的運(yùn)行和供熱效率，還會帶來嚴(yán)重的安全隱患。

4 供熱管網(wǎng)水力失調(diào)原因

簡單來說，導(dǎo)致水力失調(diào)的主要原因有幾個(gè)方面：首先，并不會一次性規(guī)劃好某一個(gè)特定供熱區(qū)的供熱系統(tǒng)。一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是由許多設(shè)計(jì)人員共同完成的，所以參數(shù)上會存在一定的差異。其次，供熱管網(wǎng)必須安裝閥門調(diào)節(jié)，可以選擇的材料的規(guī)格有限制，所以設(shè)計(jì)時(shí)無法根據(jù)熱網(wǎng)的阻力精確選擇，同時(shí)安裝閘閥后無法精確調(diào)節(jié)流量。再次，相關(guān)部門忽視初調(diào)節(jié)的重要性，沒有進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)手段。最后，有些用戶可能會私自改動管線的管徑或閥門開度。

4.1 設(shè)計(jì)不當(dāng)

工程師在進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要確定管道的直速、規(guī)格及調(diào)節(jié)設(shè)備。此外，如果管道的大小和種類與應(yīng)有的要求不相同，或者在測量運(yùn)算時(shí)不夠詳盡、準(zhǔn)確，都可能會導(dǎo)致發(fā)生失調(diào)的概率加大。每個(gè)管道所需要運(yùn)用的材料及材料的質(zhì)量也會直接會影響供熱效率。另外，很多供熱管網(wǎng)在設(shè)計(jì)時(shí)忽略了配備調(diào)節(jié)裝置，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)無法準(zhǔn)確快速調(diào)節(jié)流量，在一定程度上引發(fā)了水力失調(diào)問題。

4.2 施工不當(dāng)

施工階段對整個(gè)管網(wǎng)之后的運(yùn)行十分重要，管網(wǎng)的供熱運(yùn)行同施工質(zhì)量、效率緊密相連。所以，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照供熱管間的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工。

如果施工單位沒有針對鋪工技術(shù)進(jìn)行交底，或者沒有嚴(yán)格管理施工人員，可能無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決施工中出現(xiàn)的問題和未來可能存在的問題，以后供熱管網(wǎng)的運(yùn)行留下安全隱患。

4.3 運(yùn)行及維護(hù)不當(dāng)

一旦供熱管網(wǎng)開始運(yùn)行，那么誘發(fā)水力失調(diào)的原因?qū)⒆兊酶佣鄻?。例如，建筑?nèi)用戶的數(shù)量發(fā)生了變化，增加或減少散熱設(shè)備……這就需要相關(guān)部門在正式運(yùn)行管網(wǎng)之前，對供熱管網(wǎng)進(jìn)行精確調(diào)試，保證管道內(nèi)的流量符合標(biāo)準(zhǔn)，能滿足住戶對供熱的需求。

此外，在長期使用某一供熱管網(wǎng)之后，還應(yīng)對供熱管網(wǎng)經(jīng)常進(jìn)行檢修維護(hù)，定期更換已經(jīng)老化的管道，提升管網(wǎng)的性能，否則仍會引發(fā)水力失調(diào)問題[4]。

5 供熱管網(wǎng)水力失調(diào)應(yīng)對措施

5.1 調(diào)節(jié)方法

5.1.1 使用比例控制調(diào)節(jié)

如果在并聯(lián)的管路中，熱水量始終根據(jù)一個(gè)固定的比例流動。那么如果總流量在30%的范圍內(nèi)變化時(shí)，熱水在管內(nèi)的比例也將繼續(xù)保持，不發(fā)生改變。此法是利用2 臺便攜工超聲波流量計(jì)，或可測得流量的閥門（如平衡閥新型入口裝置）及步話機(jī)（用于調(diào)節(jié)時(shí)人員之間的聯(lián)系）來完成的。但是，該調(diào)節(jié)方法需要操作人員具有較高的職業(yè)素質(zhì)，而且初期投入較大。

5.1.2 使用溫差控制調(diào)節(jié)

該種方法的原理是進(jìn)行初次調(diào)節(jié)。首先需要在引入口插入一個(gè)壓力溫度計(jì)，從而確保整個(gè)系統(tǒng)可以維持一定的熱穩(wěn)，同時(shí)讓管網(wǎng)內(nèi)供水的溫度始終維持在60 ℃以上。如果溫度沒有再發(fā)生變化，就可以把這個(gè)系統(tǒng)看作一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)。運(yùn)行方式是先調(diào)節(jié)規(guī)模大、溫差大的住戶。進(jìn)行第一部分調(diào)節(jié)后，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，再記錄溫差以及入口處的壓力和溫度，從而完成第二部分的調(diào)節(jié)，如此重復(fù)步驟。

5.1.3 CCR法

CCR 法分為3 個(gè)步驟：采集數(shù)據(jù)，使用計(jì)算機(jī)計(jì)算，在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方法首先需要精確地按照阻力分析和計(jì)算，調(diào)整出一個(gè)屬于全系統(tǒng)的新方法。這個(gè)方法的基本思路是先測量出各個(gè)管段之間的阻力，再依照原先要求的支路流量，計(jì)算出每一個(gè)調(diào)節(jié)閥所需要的開度，最終根據(jù)最后的結(jié)果把每個(gè)都換到最初計(jì)算的開度上，使得整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到應(yīng)有的流量。這個(gè)方法可以減少開銷。

5.1.4 綜合在一起進(jìn)行調(diào)節(jié)

通常，這種方法可以分為2 種具體的操作模式：一種是使用動態(tài)平衡閥，另一種結(jié)合簡易快速和溫度調(diào)節(jié)兩種方法。這個(gè)方法與現(xiàn)在經(jīng)常使用的調(diào)節(jié)方法有所不同。綜合調(diào)節(jié)法需要投入的資金比較少，操作較為簡單，對目前討論的水力平衡問題有一定的參考作用，符合我國的國情。

5.1.5 保持動態(tài)平衡

經(jīng)常使用的閥門可以分為2 種不同的類型：自力式壓差控制閥和流量控制閥。流量控制閥管控的是管道內(nèi)熱水的流量，這樣做能確保管道內(nèi)的流量維持穩(wěn)定狀態(tài)。所以，使用該種控制閥的關(guān)鍵點(diǎn)在于根據(jù)供熱系統(tǒng)的總循環(huán)量和每個(gè)建筑之間的熱負(fù)荷，確定一個(gè)固定的熱水量。每當(dāng)這個(gè)閥門前面和后面的壓差加大時(shí)，可以通過閥門自動關(guān)小，確保管道內(nèi)的流量沒有增大；當(dāng)每個(gè)閥門前后的壓差減小時(shí)，閥門則自動開大。此類方法操作簡單、便于運(yùn)行，這種閥門可以在確定流量的系統(tǒng)中運(yùn)用，但是變化流量的系統(tǒng)中一般不會使用這種閥門。此外，壓差控制閥管控的是管道里面的壓差，該種控制閥可以使管內(nèi)的水壓差始終保持在原本預(yù)期的壓差值左右，這種控制閥適用于變流量系統(tǒng)，調(diào)試較為簡單，但是工作人員必須精確運(yùn)算出系統(tǒng)內(nèi)的壓降。

5.2 調(diào)節(jié)裝置

當(dāng)前常用在熱網(wǎng)中的熱力平衡裝置分別為平衡閥、普通截止閥和裝設(shè)孔板。其中，平衡閥需要人工手動調(diào)節(jié)壓力[5]，儀器無法自行跟隨系統(tǒng)的變化而自行調(diào)節(jié)阻力，所以被稱為靜態(tài)平衡閥。平衡閥管控的是管道里面的阻力，在平衡好每個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的阻力后，起到每個(gè)環(huán)路之間的阻力一致的作用。因?yàn)槠胶忾y安裝費(fèi)用較高，且需要人工調(diào)節(jié)，故一般很少采用這種裝置。

另外，可在管網(wǎng)中配備揚(yáng)程低、流量小的附加壓頭進(jìn)行調(diào)節(jié)。其可以監(jiān)測管網(wǎng)內(nèi)的水流量，并在監(jiān)測過程中調(diào)節(jié)流量，保證管道中的阻力一直處于平衡狀態(tài)，降低能源消耗，從而受到了極大的青睞。需要注意的是，如果遇到失調(diào)問題，不能一味地更換設(shè)備或增加阻力，需要通過科學(xué)的計(jì)算和嚴(yán)密的分析，確定完善的施工計(jì)劃，為施工提供可靠的依據(jù)。

6 結(jié)語

導(dǎo)致供熱管網(wǎng)出現(xiàn)水力失調(diào)問題的原因有多種，所以要根據(jù)具體的原因，采取多樣化策略和方法。逐步重視水力平衡的調(diào)試工作，達(dá)到熱網(wǎng)之間的水力平衡，確保用戶都可以享受比較優(yōu)質(zhì)的供熱體驗(yàn)，全面推動我國供熱事業(yè)發(fā)展。