萬 韡/安陽益和熱力有限責(zé)任公司

供熱系統(tǒng)水力失調(diào)和水力平衡的分析

萬 韡/安陽益和熱力有限責(zé)任公司

在當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，或者為解決這個問題，提高水泵揚程，但仍會產(chǎn)生熱（冷）不均及更大的電能浪費。

供熱系統(tǒng)；水利失調(diào)；水力平衡；分析

1.導(dǎo)言

隨著社會的不斷發(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。

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)水泵存在流量或揚程不搭配問題，易造成工作點偏離，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)的擴大，熱用戶數(shù)量增加的同時，出現(xiàn)了對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，會出現(xiàn)水力系統(tǒng)失衡，進而出現(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、施工、材料設(shè)備的選用等方向之中出現(xiàn)的問題所導(dǎo)致的用戶實際的管道特性阻力數(shù)比值與設(shè)計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)致用戶的實際流量與設(shè)計流量存在的不一致，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，對整個供熱系統(tǒng)的管道特性阻力數(shù)值進行調(diào)整，使其能夠與設(shè)計數(shù)值保持一致，如果這個時候能夠達到設(shè)計要求，在各個用戶的末端設(shè)備之中，流量能夠同時達到設(shè)計要求，則稱之為系統(tǒng)實現(xiàn)了靜態(tài)水力平衡。

3.2 動態(tài)水力失衡以及動態(tài)水力平衡

在用戶的閥門開度發(fā)生變化的時候，其他的用戶流量也就必然會發(fā)生一定的變化，這種變化會使得用戶的實際流量與設(shè)計要求流量發(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)就是動態(tài)水力失調(diào)。出現(xiàn)動態(tài)水力失調(diào)之時，可以選擇在管道系統(tǒng)之中加裝動態(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，使得各個用戶的實際流量與設(shè)計流量趨同，從而實現(xiàn)末端設(shè)備的流量互不干擾，保證系統(tǒng)的動態(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)阻力計算準確、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仍會造成水力失調(diào)及能源上的浪費。

3.3.2 安裝手動調(diào)節(jié)閥。

對大型空調(diào)系統(tǒng)而言，采用手動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程復(fù)雜。手動調(diào)節(jié)前端閥門，后端流量會受影響；后端調(diào)整流量，前端流量又會變化，因此調(diào)節(jié)費時費力。對于復(fù)雜系統(tǒng)，要求調(diào)節(jié)閥門的工程師經(jīng)驗豐富。如系統(tǒng)壓力或負荷發(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)計流量確定后，根據(jù)流量及閥門處的壓力變化范圍選定動態(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)計時，熱網(wǎng)各個用戶環(huán)路的阻力實現(xiàn)平衡（相等）實際上是做不到的。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)計無誤時，其它各個環(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，多耗費人力和時間，真正調(diào)節(jié)得好是很難的。當系統(tǒng)用戶或用戶負荷變化時，必須重新調(diào)節(jié)。在用戶系統(tǒng)安裝完善的自動調(diào)節(jié)（如溫控閥、平衡閥等，實質(zhì)上是自動改變附加阻力）設(shè)備是解決這個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)。它的特點是循環(huán)水泵具有足夠的流量和揚程，可以減少過熱部分用戶的熱量浪費，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

當系統(tǒng)循環(huán)水泵實際揚程不夠時，應(yīng)采取在用戶系統(tǒng)入口安裝不同規(guī)格的小水泵來補足資用壓頭的欠缺部分，使各個環(huán)路實現(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

設(shè)計集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)過程中，進行集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)改造，要強化設(shè)計環(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)計的前提之一。在設(shè)計集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的實際操作中，避免忽略傳統(tǒng)集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計中對水力的計算問題，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，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)量和揚程，通過對集中供熱管網(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

通過對上述的內(nèi)容進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)能運行與實行供熱計量的基礎(chǔ)條件，同時通過水力平衡的調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)問題、完善系統(tǒng)。因此供熱管網(wǎng)設(shè)計與安裝時,必須在關(guān)心節(jié)省造價同時,對于提高系統(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，具有廣闊的應(yīng)用推廣空間和應(yīng)用前景。

[1]劉蘭斌,鄒艾娟,劉亞萌,馬麗霞.小區(qū)集中供熱系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)節(jié)能潛力分析[J].建筑科學(xué),2014,06:77-82.

[2]單緒寶,李德英.供熱系統(tǒng)室外管網(wǎng)水力失調(diào)相關(guān)問題探討[J].區(qū)域供熱,2013,04:54-57.

[3]蔡啟林.供熱系統(tǒng)水力失調(diào)的綜合治理[J].煤氣與熱力,2002,04:300-302.