供熱系統(tǒng)水力失調(diào)分析與對(duì)策

摘 要:分析了供熱系統(tǒng)水力失調(diào)產(chǎn)生的原因，針對(duì)工業(yè)廠房供熱的具體情況提出綜合解決辦法，達(dá)到降低供回水溫差、減少供熱循環(huán)水量的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞:水力失調(diào) 附加阻力平衡法 自立式流量控制閥 供暖節(jié)能

中圖分類號(hào):TU995文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2012)06(c)-0056-01

1 水力失調(diào)的產(chǎn)生原因分析

熱水供熱系統(tǒng)是由眾多串、并聯(lián)管路以及各熱用戶組成的一個(gè)復(fù)雜的相互連通的管道系統(tǒng)，各熱用戶的實(shí)際流量與要求流量之間的不一致性稱為熱用戶的水力失調(diào)。分析其產(chǎn)生原因并找到相應(yīng)解決辦法對(duì)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理都很有指導(dǎo)作用，是做好節(jié)能運(yùn)行的主要手段。水力失調(diào)現(xiàn)象出現(xiàn)的原因主要有以下幾點(diǎn)。

(1)設(shè)計(jì)過程缺乏溝通協(xié)調(diào):同一供熱系統(tǒng)分別由多個(gè)設(shè)計(jì)單位分別設(shè)計(jì)的，不同的設(shè)計(jì)院采用的耗熱量指標(biāo)不一致，沒有進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)水力工況的分析、計(jì)算和平衡，致使供熱系統(tǒng)先天性熱力失調(diào)。

(2)供熱系統(tǒng)配置不足:供熱系統(tǒng)沒有配備消除富裕壓力的有效的調(diào)節(jié)設(shè)備，如節(jié)流孔板、平衡閥、自立式流量(壓差)調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、熱計(jì)量表等。

(3)熱網(wǎng)沒有進(jìn)行很好的初調(diào)節(jié):缺乏初調(diào)節(jié)的人員、技術(shù)條件和手段，或調(diào)節(jié)設(shè)備的性能不良，達(dá)不到理想的調(diào)節(jié)效果造成水力失調(diào)。

(4)運(yùn)行管理原因。為了提高末端用戶室內(nèi)溫度，一是采用加大循環(huán)流量，二是提高供水溫度或供熱量，掩蓋水力失調(diào)的存在。這樣“冷”的用戶滿意了，少數(shù)不熱用戶也有所好轉(zhuǎn)，但“熱”的用戶更熱了。總之不是靠增加電耗就是增加熱耗來消除水力工況失調(diào)。

2 水力失調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的弊端

建筑物熱負(fù)荷熱平衡方程式:

Q=KF(tn-tw)=G·C(tg-th)·ρ/3600

Q為熱負(fù)荷W;

K為建筑物傳熱系數(shù)W/m2·℃;

F為建筑物外表面積m2;

tn為室內(nèi)氣溫℃;

tW為室外氣溫℃;

C為水的比熱J/kg·℃;

G為采暖熱水流量m3/h;

tg為供水溫度℃;

th為回水溫度℃;

ρ為水的密度kg/m3。

通過上式可以看出建筑物熱負(fù)荷(即供熱量)大小調(diào)節(jié)可以改變采暖熱水流量或者供回水溫度來實(shí)現(xiàn)。集中供暖系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制的根本目的，是提高供暖質(zhì)量和實(shí)施有效節(jié)能。當(dāng)供熱系統(tǒng)的水力失調(diào)時(shí)，為保證供暖質(zhì)量不得不采取大流量(G)小溫差(tg-th)的運(yùn)行模式。

(1)熱水流量(G)增加導(dǎo)致循環(huán)水泵運(yùn)行負(fù)荷增大，效率降低，能耗增加。電機(jī)電流增大溫度過高導(dǎo)致線圈絕緣損壞甚至電機(jī)繞組燒毀故障。

(2)回水溫度(th)偏高，對(duì)于蒸汽-水換熱器會(huì)導(dǎo)致蒸汽冷凝水溫度過高，冷凝水系統(tǒng)因閃蒸發(fā)生撞管，影響冷凝水回收系統(tǒng)正常工作。

(3)為保證最不利用戶采暖，提高供水溫度(tg)，近端熱用戶出現(xiàn)“開窗”散熱浪費(fèi)現(xiàn)象，增大能源消耗。

3 解決水力失調(diào)的措施

引起供熱系統(tǒng)水力失調(diào)的原因是多方面的，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮使系統(tǒng)的水力失調(diào)程度較小和易于進(jìn)行調(diào)節(jié)，運(yùn)行中要掌握熱水網(wǎng)路上各用戶的流量、壓力變化，進(jìn)行水力工況分析和計(jì)算。具體工程有不同特點(diǎn)，解決辦法很多，可以單獨(dú)使用，也可以多管齊下。

(1)解決水力失調(diào)的科學(xué)方法是對(duì)整個(gè)熱網(wǎng)進(jìn)行水力平衡計(jì)算。設(shè)計(jì)管路精確計(jì)算，分支管路水流量與干管匹配，增加變徑管減少后期調(diào)節(jié)難度。

(2)提高熱水網(wǎng)路的水力穩(wěn)定性。為了減小網(wǎng)路干管的壓降，就需要增大網(wǎng)路干管的管徑，即在進(jìn)行網(wǎng)路水力計(jì)算時(shí)，選用較小的比摩阻值，適當(dāng)?shù)卦龃罂拷鼰嵩吹母晒芄軓健?/p>

(3)用附加阻力消除剩余壓頭，可采用調(diào)壓板、平衡閥、安裝高阻力小管徑閥門等措施。

(4)增加自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，如自立式流量(壓差)調(diào)節(jié)閥控制。

(5)增加流量計(jì)或熱計(jì)量表，根據(jù)設(shè)計(jì)及實(shí)際需要調(diào)節(jié)監(jiān)測(cè)流量分配及供回水溫度。條件不允許可采用便攜式流量計(jì)。

(6)附加壓頭平衡技術(shù)。在最不利環(huán)路增加低揚(yáng)程小流量循環(huán)泵。采用具有三檔變速的低揚(yáng)程小流量的水泵，提高用戶系統(tǒng)的壓頭，經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行是可行的。

4 案例

某廠區(qū)供暖面積20多萬平方米，包括工業(yè)廠房、附屬電氣室、辦公樓、值班室、輔助站所等，系統(tǒng)復(fù)雜串聯(lián)并聯(lián)共存，同程式異程式共存，設(shè)計(jì)、施工均由不同單位聯(lián)合完成，由于情況復(fù)雜導(dǎo)致初運(yùn)行水力失調(diào)的表現(xiàn)形式不是簡(jiǎn)單的“近熱遠(yuǎn)冷”現(xiàn)象。通過對(duì)系統(tǒng)特點(diǎn)、水力狀況全面分析，采取了以下措施。

(1)熱網(wǎng)近端與主管路并聯(lián)輔助站所流量過大，資用壓頭大于用戶需壓頭，必須用閥門消耗富余壓頭。在循環(huán)水站、中水站、廢水站、軋后庫等供暖支路回水總管加裝自力式流量控制閥、溫度計(jì)、壓力表。按實(shí)際需求降低近端用戶采暖水流量，降低回水溫度。

(2)換熱機(jī)組換熱器、凝結(jié)水回收裝置加裝保溫外加白鐵皮。有效減少散熱損失并降低室內(nèi)溫度，減少電氣設(shè)備因溫度過高出現(xiàn)故障頻率。

(3)換熱機(jī)組供水110℃時(shí)，回水溫度達(dá)到90℃，凝結(jié)水超100℃不符合設(shè)計(jì)及正常運(yùn)行規(guī)定。根據(jù)室外氣溫控制出水溫度，采暖水回水溫度不高于80℃，保證循環(huán)水泵運(yùn)行安全，確保凝結(jié)水溫度低于85℃，防止凝結(jié)水閃蒸出現(xiàn)撞管現(xiàn)象。

(4)廠房供暖管路同程式系統(tǒng)，暖風(fēng)機(jī)支路壓差不同，出現(xiàn)送風(fēng)溫度變化較大。主要是供回水管路熱穩(wěn)定性差，通過改造增加主干管管徑，在管道最高點(diǎn)加裝自動(dòng)排氣閥。

(5)廠房?jī)?nèi)暖風(fēng)機(jī)與附屬辦公樓并聯(lián)，辦公樓壓差不夠，采用附加壓頭法:在供回水壓差不夠的支路入口安裝具有變速功能的低楊程、小流量的水泵，改善用戶水循環(huán)同時(shí)避免出現(xiàn)新的水力失調(diào)。

5 結(jié)語

通過水利平衡，嚴(yán)格控制分用戶水流量、按每千平米3立方采暖水標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整，循環(huán)水量可由目前600m3/h減少為450m3/h。改變大流量、小溫差的運(yùn)行方式，循環(huán)水泵耗電量一項(xiàng)較前一采暖季降低25%。通過控制供水溫度減少過量供熱和散熱損失，降低了燃料消耗。

供熱系統(tǒng)出現(xiàn)水力失調(diào)不但影響系統(tǒng)正常運(yùn)行和供暖效果，也是造成能源浪費(fèi)主要原因，通過實(shí)踐證明采取措施解決水力失調(diào)是降低供熱成本，提高能源利用率的效果明顯。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸耀慶，陳濤.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國建筑工業(yè)出版社，1996.

[2] 賀平，孫剛．供熱工程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1993．

[3] 馬進(jìn)軍.自力式流量控制閥在某研究院熱網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].區(qū)域供熱，2007(3).