供暖系統大流量運行方式問題及其原因探討

摘要：目前我國的供暖系統，完全控制在設計流量下運行的單位，可能為數不多，甚至少得可憐。大流量小溫差的運行方式在供暖系統中，已是老問題了。本文對供暖系統大流量運行方式問題及其原因進行了探討。

關鍵詞：供暖系統；大流量；原因

多數的供暖系統，實際運行流量都大于設計流量，所謂大流量指的是供暖系統中實際運行流量大于或遠大于設計流量或理想流量(滿足實際熱負荷分配的流量)。當供暖系統的實際流量大于或遠大于設計流量或理想流量時，則供暖系統的實際供水溫度，回水溫度之差必然小于設計值或理想值。因此，運行中的大流量、小溫差顯然是同時出現的。

1 大流量小溫差運行方式的形成

供暖系統中造成大流量、小溫差的運行方式，主要原因是供暖系統的輸配管網存在著水力失調，即流量分配不按實際熱負荷需要分配，流量多的部分室溫偏高，流量小的部分室溫偏低，達不到設計規定的溫度。這種偏離設計水力工況的運行，造成了冷熱不均的熱力失調。為解決這部分達不到室溫的用戶，于是，供暖單位只得選擇容易解決的途徑，即換大循環水泵，或增加水泵并聯運行的臺數，或增設加壓泵等方式來提高系統的循環水流量，以滿足末端的流量需要。這樣系統的實際運行流量甚至比設計流量高出好幾倍。這是形成大流量運行的原因之一。

原因之二，也是最根本的原因。任何一個供暖系統的輸配管網不論是設計還是施工，都不會完全按設計流量配置，施工現場的限制、管件的配置等因素都會影響流量的分配。特別是我國幾十年來住宅建筑面積每年都在擴建和發展，有的供暖系統經過一次又一次改建和擴建，設計流量一次又一次的變動，每次變動，設計不同，施工不同，所用的管件及散熱設備不同以及采暖方式不同，這些都會使輸配管網產生水平失調。加上目前我國的設計單位或是施工單位，無論是干管或支路或是各建筑物人口和出口等處的閥門，不分其功能如何，一律采用普通閘閥或截止閥，整個輸配管網系統可調性能差；這些先天性的缺陷，給運行單位帶來極大的困難。運行管理單位，有技術力量的進行過初調節，但調節效果不好；有的因缺乏技術力量，根本沒有進行過初調節。這也是形成大流量運行的客觀原因。

2 大流量運行方式的弊端

1、維持大流量運行，必須增大循環水泵的功率，因而增加了電能消耗。維持系統大流量運行，通常有兩種措施：①采用提高循環泵的轉數來增加系統的流量和壓力，如采用變頻無級變速泵等。在這種情況下，由于循環水泵的軸功率與流量成立方關系，隨著循環流量的增加，其電能消耗將急劇增大。例如一萬平方米的建筑供暖面積釆暖，其供熱系統的循環水泵的軸功率理論計算為3kW。若系統的循環水量比設計循環水量提高1.5倍，水泵軸功率提高達3.38倍，即原來3kW的軸功率需提高到10kW的軸功率。供熱系統如此的增大，這不僅提高了初投資的費用，而且費用亦難承擔。②采用更換循環水泵的辦法。該辦法是使系統壓力保持不變，轉數不變，而是由小循環供熱系統論泵換成較大的循環泵，只是增加系統的流量。小泵換大泵，增加了設備投資。

2、增加了供熱量的浪費。大流量運行方式緩解了系統的水平失調，是一種治標非治本的措施，沒有從根本上消除系統的水力失調，即各熱用戶流量不均的問題并未解決。

在供暖系統熱力工況失調的情況下，近端用戶室溫超過設計室溫，是一種熱量浪費；末端用戶室溫未達到設計室溫，由輔助熱源供暖(如燒火爐)，也是一種熱量浪費。當采用提高系統供水溫度的措施時，系統各用戶總平均室溫高出設計室溫的那部分供熱量也屬浪費之列。系統供水溫度愈高，供熱量浪費愈大。

3、降低了鍋爐的出力。由于大流量運行，雖然末端的用戶室溫提高，但近端熱用戶過熱的問題仍然存在。由于流量的增加，近端散熱器的散熱能力達到飽和的程度，抑制了散熱器散熱能力的發揮，在這種情況下，總的回水溫度被提高了。在系統總熱量和總供水溫度不變，回水溫度升高，實質上系統輸送給熱用戶的熱量減少了，把這部分熱量又返回鍋爐，使得鍋爐出力降低。鍋爐負荷率的降低，亦影響鍋爐運行效率的下降。大流量的運行方式，因鍋爐總供水溫度降低，導致部分用戶私自增加暖氣片，散熱面積越加越大，既浪費材料，又會引起新的垂直失調；還有的供暖系統，各干管沒有安裝調節閥，當循環流量過大時，近端多余的流量很難調往末端去，破壞了系統的可調性。所有這一切，大流量運行方式的弊端是不可忽視的。

3 大流量運行方式普遍存在的原因

我國北方地區的供暖系統到目前為止，仍然還有許多單位采用大流量運行方式，其原因主要有如下幾點：(1)大流量運行能緩解因水平失調而引起的冷、熱不均的現象。目前我國的供暖系統，水平失調還不能消除在設計、施工中。恰恰相反，在設計、施工遺留下來的先天性缺陷，給運行單位帶來困難。(2)大流量運行方式對熱水鍋爐安全有利。熱水鍋爐的安全問題，特別是強制循環熱水鍋爐，其主要危險來自熱水超溫、汽化汽塞及汽水撞擊，這三者有時是同時產生的。熱水鍋爐中受熱面系統布置，一般分串聯、并聯兩種。串聯布置水速容易保證，運行比較安全。在一般小容量熱水鍋爐中，采用并聯運行比較方便，有時把幾部分管段并聯起來。這就要求吸熱量相同的管線，流量要分配均勻。如果水流量分配懸殊或不均勻，就可能形成較大的熱偏差。當鍋爐負荷增加時，溫度大的部分管內產生汽化，輕者造成汽塞，燒壞管子，嚴重者造成汽水撞擊，危及鍋爐安全。因此，加大鍋爐的進水量、溫度下降，同時提高了鍋爐管束中的水流速度，對消除熱偏差有利，對鍋爐安全運行有利。另一方面，熱水鍋爐在高溫熱水或95℃以上運行，其安全問題亦為重要。當鍋爐因某種原因突然停電，循環水泵驟然停止，鍋水正常流動停止，壓力驟然降到零，爐內還有正常負荷20％～30％的蓄熱，溫度很高，水冷壁和受熱面繼續吸熱。由于壓力突降，相應地飽和溫度降低，鍋爐部分受熱面內產生汽化，發生汽水撞擊，鍋爐、管道振動、響聲巨大，可能造成鍋爐破壞事故。同時在停電停泵的瞬間，網路中的水由于慣性作用，突然撞擊在泵或閥門上，形成強烈的水擊波，造成水泵振動損壞，水擊波通過回水管傳至用戶造成散熱器的破壞。大流量運行，鍋爐水溫降低，距相應的飽和溫度較遠，即使突然停電停泵，產生汽水的可能性減少，同時便于采取緊急措施進行處理，其安全性大為提高。(3)加大循環流量的措施容易實現而且實效顯著。供熱系統不論其規模如何，水平失調在所難免。目前我國的供熱管網普遍存在可調性差的問題，而且現在的初調節方法雖然有十多種，但調節方式都比較復雜，需要專門設備和儀表，需要專業技術人員參與和進行指導，這些對中、小型供熱系統的單位難以做到，即使做了，其效果也欠佳。供暖系統中出現用戶達不到設計室溫要求，人們的思維首先想到的是供暖單位溫度不夠，循環水流量太少，小泵換大泵就成為順理成章的事了。管理者的領導層容易接受，而且容易實現。小泵換大泵一般花錢不多，而且又能緩解冷熱不均的現象，同時，大流量運行，管網水力穩定性好。

參考文獻

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