某校區采暖系統問題分析及解決措施

(北京都林國際工程設計咨詢有限公司，北京 100044)

1 校區采暖現狀

該校區鍋爐房現有供熱能力為35 MW，其中兩臺7 MW鍋爐供西校區(約18萬m2)采暖，一臺14 MW和一臺7 MW鍋爐供老校區和東校區(約30萬m2)采暖。西校區采暖熱負荷約8 MW，室外熱網為一條干線，呈枝狀分布。東校區采暖熱負荷約18．7 MW，室外熱網為三條干線，呈枝狀分布。其中兩條干線為老校區服務(約11．2 MW)，一條干線為東西校區服務(約7．5 MW)。

現階段采暖存在以下問題:

1)西校區采暖系統低負荷運行或停運時系統進氣。

2)西校區各樓的空調采暖系統與散熱器采暖系統不匹配，熱網調節時如保證空調采暖溫度，散熱器采暖房間就會過熱;如保證散熱器采暖溫度，空調采暖房間就會太冷。這種情況尤其是在室外溫度較高時(剛入冬或開春時)較為嚴重。

3)老校區及東校區供暖的兩臺鍋爐型號及出力不同，并聯運行時小鍋爐不能達到理想出力。

4)老校區及東校區距鍋爐房近端建筑采暖溫度過高，遠端建筑采暖溫度過低。特別是東校區尤為嚴重。

2 問題的分析及研究

2．1 關于采暖系統進氣

采暖系統進氣的原因有多種。如:管路坡度和放氣閥安裝有誤;熱力入口處除污器堵塞;熱力入口處供水管上的調節閥調節過大;系統定壓小于系統充水高度等等都會造成采暖系統進氣或局部窩氣。

經現場運行測試，發現每當系統低負荷運行時，系統就會進入大量的氣，分析是管路和放氣閥安裝問題的可能性很小。檢查除污器也正常。在檢查鍋爐房時發現西校區采暖系統定壓為47 m，而西區新蓋的建筑最高為59．9 m。初步判斷是由于定壓值低，造成低負荷運行或停運時系統水倒空。

2．2 關于散熱器采暖系統與空調采暖系統不匹配的問題

經現場了解，空調采暖熱水全部采用經換熱器換熱后溫度較低(60℃以下)的二次熱水。該校區熱水管網全部采用質調節(即水溫調節)，當室外溫度升高時，鍋爐房供水溫度將調低。一次熱網的供水溫過低直接影響了空調采暖的效果。但若調高水溫，散熱器采暖的房間又會過熱。

根據現場情況，初步判斷:鍋爐房調節的供水溫度未保證空調采暖的最低溫度要求，而熱網的水力不平衡也間接影響了空調用戶和采暖用戶的使用效果。由于用戶熱力入口處未加平衡閥，只有普通的截止閥，不能起到很好的調節流量的作用。使得位于鍋爐房近端的散熱器采暖的用戶流量偏大，而位于遠端的空調采暖用戶流量偏小。用戶散熱器支管上也未裝溫控閥或手動調節閥，使得當室內溫度偏高(偏低)時，用戶也不能自行調節房間溫度。

2．3 關于老校區及東校區的小型鍋爐出力不理想的問題

根據負荷情況，考慮到管網熱損失及設備運行效率，老校區及東校區鍋爐房高峰負荷時已滿載，基本沒有余量。在實際運行時，小鍋爐出力很小，造成熱源不足的情況發生。

初步分析由于兩臺鍋爐型號及出力不同，并聯運行時可能會發生流量不平衡的問題?？紤]在兩臺鍋爐入口處加流量平衡閥，但安裝后效果并未改善多少。經過進一步檢查發現小型鍋爐的上煤機經常故障，大部分時間都必須人工上煤。而由于運行管理問題，運行人員的上煤量有限，造成了小型鍋爐出力不足。

2．4 關于老校區及東校區近端用戶過熱、遠端用戶不熱的問題

老校區及東校區采暖系統比較復雜，初步判斷是管網水力失調所致。分析原因有以下幾點:

1)老校區管網為兩條，管徑都為250，所帶的負荷分別為6 671 kW和4 519 kW;東校區管網只有一條，管徑為200，所帶的負荷為7 500 kW。老校區干線最長700多米;東校區干線最長900多米。據了解東校區為新建校區，最初只預留了DN200的管道，但隨著學校的擴建，校內建筑越來越多，目前DN200的管道偏小。經過水力計算，相比于老校區兩條管網，阻力損失差值大大超過了15%。三條管網進出口集分水器處也未安裝平衡閥，在系統的大環路上就已出現不平衡。

2)老校區及東校區的三條管網，管線較長且為枝狀布置，本就不利于平衡。特別是東校區，近端用戶和遠端用戶相距500多米，管道比摩阻較大。近端用戶和遠端用戶的管網阻力相差約250 kPa，給系統水力調節造成很大的困難。

3)各用戶熱力入口處無平衡閥，只有普通的截止閥，不能起到很好的調節流量的作用。在實際使用時，近端用戶的截止閥在調節時調節量非常有限，閥門調至接近關閉狀態，流量也無很大變化，再調下去就會斷流。這是造成管網各用戶環路間不平衡的主要原因。

4)各樓采用散熱器采暖，但散熱器支管上未安裝溫控閥或手動調節閥，起不到房間末端的溫度調節作用。特別是當近端用戶房間溫度過熱時，無法調節，造成熱量的浪費和分配不均。

5)老校區管網末端幾棟建筑為老校舍，圍護結構不節能，外墻無保溫，外窗密閉性不好，這也間接影響了房間的采暖效果。

3 解決辦法及改造效果

3．1 對于西校區的改造

1)對于采暖系統進氣問題，采用提高采暖系統的定壓值的方式。按西校區最高建筑為59．9 m，將定壓值設為66 m，采暖系統未發生停機后大量進氣的情況。

2)對于西校區空調、采暖混合系統，按規范:當熱水供熱管網供應采暖、通風、空調、生活熱水等多種熱負荷時，采暖期內一次管網應按采暖熱負荷進行集中調節，并保證運行水溫能滿足不同熱負荷的需要;同時應根據各種熱負荷的用熱要求在用戶處進行輔助的局部調節。

根據現場實際情況，決定采用熱網質、量調節相結合的方式。以質調節為主，并保證空調供暖所需的最低溫度，之后采用量調節的方式，根據負荷情況調節空調采暖用戶和散熱器采暖用戶的系統流量，保證他們的房間溫度在合理范圍內。

在每個用戶熱力入口處設靜態平衡閥，以調節系統的初平衡。并在入口處設自力式壓差旁通閥，來調節進入各樓的流量，以達到系統量調節的目的。在散熱器采暖的各房間的散熱器入口設手動調節閥，以實現根據用戶用熱要求調節各自房間的溫度。

通過上述對系統的改造，西校區采暖期系統運行基本正常，未出現空調采暖與散熱器采暖不協調的問題。

3．2 對于老校區的改造

1)熱源問題是根本問題?？紤]到對小鍋爐使用已基本癱瘓。建議使用方重新更換了上煤機，目前鍋爐運行良好。

2)在各干線接入鍋爐房集水器的入口處設靜態平衡閥，以調節干線環路間的水力平衡;在各建筑熱力入口處設靜態平衡閥，以調節各用戶環路間的平衡;在各房間散熱器進口設手動調節閥，以調節房間的溫度。

3)目前老校區及東校區的鍋爐房已無富余，而老校區管網末端的建筑圍護結構保溫性能又很差。采用增加管網保溫厚度以減少管網熱損失和提高建筑圍護結構的保溫性能的方式，無論從施工難度還是從施工費用上，都不能為甲方所接受。由于西校區的管網負荷富余量較大，管線不長且與老校區毗鄰。決定將老校區末端的一棟樓由西校區管網來帶。雖然采暖系統跨了兩個校區，但分擔了老校區鍋爐房的部分負荷。而實際運行也很理想，劃歸西校區管網的建筑采暖效果很好，而老校區的其他末端建筑在平衡閥及調節閥調節系統平衡后，房間溫度也基本能夠被接受。

3．3 對于東校區的改造

東校區管網管徑偏小，比摩阻較大。已不是單靠在熱力入口處加裝平衡閥能解決平衡的問題。根據現場情況，決定在原來的管網基礎上再增加一個環路。按比摩阻不大于60 Pa/m的要求，原DN200的管道供東校區管網近端一帶總負荷約3 500 kW的幾棟建筑。新增DN250的管道供東校區管網遠端一帶總負荷約4 000 kW的幾棟建筑。鍋爐房的集分水器加大，并增設DN250出入口。之所以選擇管徑較大的管道，一是為了降低干線阻力，利于各用戶之間的平衡;二是為東校區今后擴建做準備。

東校區管網改造后，運行效果較好。使用平衡閥調節后，各環路間基本都能夠平衡。

4 結語

區域鍋爐房及其管網是較為復雜的系統，它包括熱源、管網、末端用戶三個環節，每個環節發生問題，都會影響熱網的正常使用。特別是管網的水力不平衡問題經常發生。在分析這些問題時，不但要考慮系統設計問題，也要考慮施工安裝及后期維護管理等問題。并根據現場實際情況及甲方的經濟情況提出合理的解決辦法。

［1］陸耀慶．實用供熱空調設計手冊［M］．第2版．北京:中國建筑工業出版社，2008．

［2］GB 50019-2003，采暖通風與空氣調節設計規范［S］．

［3］全國民用建筑工程設計技術措施/暖通空調·動力［M］．北京:中國計劃出版社，2009．

［4］全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇/暖通空調·動力［M］．北京:中國計劃出版社，2007．

［5］閆 偉．大型鍋爐集中供熱運行調節［J］．山西建筑，2011，37(20):135-136．