集中供热系统的水力平衡调节与节能措施分析

文_冯琪 汪广慧 孙志勇

1 呼伦贝尔安泰热电有限责任公司满洲里热电厂 2 华能内蒙古东部能源有限公司

1 主要研究方法

1.1 水力失调程度的度量指标分析

在集中供热系统的运行过程中，水力失调程度和供热系统的最大节能潜力存在很多联系，应周密地对其进行分析和调节。首先，妥善处理水力失衡的衡量和调节问题。针对集中供热系统的单根立管，系统设计人员要定量衡量水力失调程度，单根立管水力失调度的定义可以表现为公式其中，x代表集中供热用户的水力失调度，计量单位为%，Vm/代表集中供热用户的实际流量，计量单位为m3/h；/Vg代表集中供热用户的规定流量，计量单位为m3/h。

由于供热系统内部的立管众多，在这里要引入水力离散度这一术语，其具体计算公式为式中，λ代表集中供热系统的水力离散度 ；xi代表热用户的水力失调度；Xmin代表最不利用户的水力失调度。

通常情况下，由于水力失调造成的热量损失，首先是因为一些不利用户使用过程中出现不同程度的失调现象，从很大程度上决定了整个集中供热系统的最低供水温度，与其他供热用户相比较，相对流量最小的不利用户所需要的供水温度就是整个系统最低的供水温度。如果流量偏差过大，即水力离散度过大，供热系统的供水温度就会很高，从而造成其他用户的过量供热，造成整个集中供热系统的热量损失。因此，应重点关注水力离散度对所有立管整体偏离该基准程度的影响。

1.2 水力调节节能潜力模拟分析方法

如果出现流量分配失衡的情况，不利用户的室温就不能达到要求，此时就要进行集中供热系统的整体调节，逐渐提高供水温度。为降低系统不平衡带来的热量损失，应尽量保证系统水力调节相对平衡，进而达到科学消耗热量的目的，针对枝状管网的供热系统结构，应在各级立管流量分配均匀的情况下，一旦用户符合室温等相关要求，就要降低对供水流量的过多消耗。

首先，应在保证流量总量相对稳定的条件下，采取估算的方法设立适量的立管流量；其次，在确定每组流量分布的具体情况下，确保各个建筑物的室内温度可以满足相关要求，从而得出最低供水温度；最后，按照提供的最低供水温度参数信息，计算出供热系统的散热器增加的散热量和水力失调度，进而分析得出水力平衡调节所能带来的最大节能潜力。

2 集中供热系统水力失调的主要原因

2.1 供热管网设计不合理

集中供热的管网系统比较复杂，最远支路长度可达到十几千米甚至几十千米，不同的供热管网构造和阻力部件对水力平衡影响很大，极易产生阻力“近小远大”的情况，而集中供热系统的设计人员为了满足供热系统末端的供热需求，往往会设置较高的水泵压力，极易出现水力失调等不良现象。

2.2 供热设备和系统运行不匹配

针对供热系统的实际运行状况，采购部门可能没有选购那些和供热网管结构性能相适应的阻力设备，如止回阀等，由此引发水力失调情况，最后导致实际的设计流量和供热流量都存在一定的偏差，为后期供热系统带来诸多不利影响。

2.3 用户设计流量设计不合理

集中供热系统的用户实际需要流量与设计流量往往不同，如果设计流量不合理，在实际运行过程中，整体系统的运行状况与设计工况会出现较大的偏差，导致部分管网出现流量不足的情况，最后发生水力失调等不良情况。

2.4 供热用户需求变化

在实际的供暖过程中，用户数量发生变化、建筑围护结构发生相应改变、室内基础设备发生改变以及建筑结构的整体设计出现相关调整，这些间接的变化都会导致供热系统的实际需求发生改变，进而产生诸多热管网水力失调现象。

2.5 供热系统重要设备老化现象严重

在实际的供热系统中，集中供热系统的生产周期相对较长，各个部门所使用的机械设备往往不能及时地得到更新和改造，管理部门没有对重要机械零部件进行集中维修和养护，最后导致机械设备供热效果较差，设备老化等问题时常发生，引起水力失调现象。

3 集中供热系统化水力平衡调节和节能措施分析

3.1 进行供热站重点区域的适当调节

集中供热系统用户都会存在相应适量的换热站等基础设施，其主要的作用是通过一定的技术处理，将集中进行供热的热量进行系统调节和分配。由于集中供热系统经常会受到各种外界客观环境因素影响，系统设计人员应设定相应的模式进行实时、智能调节，如可以通过控制阀等设备对供热管网的热量进行统一分配调节，从而满足各级供热管网的用热需求。由于供热系统负荷需求的变化以及相关人为因素影响，供热管网的流量需要不断地进行调节，相关人员应结合实际的供热系统运行情况，严格按照供热系统的操作标准，进行规范地控制相关阀门处理，从而防止水力失调等问题的出现。

3.2 建立自动化控制的处理模式

在科学技术水平以及互联网信息技术不断发展的大时代背景下，为排除各种外界风险因素对集中供热系统的诸多不利影响，集中供热系统管理部门应投入适当的建设资金，引进先进的技术管理系统来调节供热管网热量平衡。例如，可以引进先进的自动化处理技术，实现电动调节阀和自动反馈系统有机协调，从而达到供热系统全程安全平稳运行的目的。其基本的工作原理，首先，管理人员将每个级别的用户端作为主要的信号采集点，并利用温感器、压感器等相关处理设备，将传输的相关信号准确进行收集、汇总和整理；其次，系统设计人员重点关注相关重要模块，并经过规范的控制运算来算出各级管网所应用的数据参数，在综合分析的基础上，对供热系统的供热流量和供水温度进行二次平衡和调节，进而确保每个供热站传输的热量都相对均匀，防止供热管网热力失调现象的频繁发生；最后，还要对供热系统的自动化控制平台进行适当的调节和处理。

3.3 进行供热系统的各个单元调控

对供热系统的各级供热管网以及主、支、末级进行调节是确保集中供热系统水力平衡的基础。一般情况下，越接近住户端的调节频率越大，越接近热源调节的力度和频率就会相对较小。在实际的用户管网连接过程中，暴露了很多管网连接问题，例如有些管网连接需要直接和主干管路进行串联，这就从一定程度上加大了施工难度，一旦供热系统的操作人员出现失误，即调节力度不当就会直接导致水力平衡失调或者能量等相关资源严重浪费。因此，应对集中供热系统的控制能力引起高度的重视，相关部门应制定完善的设计管理方案，加大对热源与近端用户的控制调节，并合理减少对用户末端控制级数，根据系统中供热半径的增加而加大供热管径处理，引进先进的平衡阀等重要零部件、与之相匹配的精密仪表以及自力式流量控制阀，并结合专业系统处理人员的实际工作经验，建立健全完善的系统控制管理体系，在全员参与的基础上规范系统供热管网的整体效果。

4 结语

综上所述，集中供热系统水力失调的外界影响因素有很多，如果不及时对水力失调问题进行妥善处理，就会直接导致热量能源大量浪费。为了解决以上问题，供热企业的管理部门应积极学习国内外先进的供热系统处理技术，并树立自主创新的工作意识，对供热网管进行综合设计，提高施工技术水平，实现整个供热系统的达到平稳运行模式。坚持绿色可持续发展原则，注重建筑结构质量效果的同时，利用独特的技术手段对供热网管水力进行调控，并应用各类节能措施，确保集中供热系统节能效果最佳。