城市集中熱水供暖系統管網布局存在的問題及解決措施

摘 要：隨著經濟的發展和社會的進步，城市規模逐步擴大，市民對熱水供暖的數量和質量的要求越來越高，因此城市熱水供暖系統管網的布局，成為集中供熱規劃和改造工作的重點，為了進一步節約投資、減少供熱能耗和提高供暖效益，文章重點探究集中熱水供暖系統管網布局存在的若干問題，并針對相應的問題提出解決措施。

關鍵詞：城市集中供暖；熱水供暖；管網布局

1 城市集中熱水供暖管網布局存在的問題

城市集中熱水供暖管網是集中熱水供暖的基礎條件，在布局方面存在的問題制約著供暖的集約化和有效性，具體表現為以下幾個方面：

1.1 管網布局不合理

熱力站引出的熱水管道，一般都是管道長和管徑大，這樣的管網布局勢必需要更多熱力和動力消耗作為支撐，否則很難滿足遠端用戶的正常供熱，而近端用戶卻會出現過熱、噪聲等失調現象。為了滿足新用戶的熱水供暖需求，則需要加大管道的直徑，使得熱水在細管道和粗管道流量不均，容易造成管道破壞。

1.2 水力失調

在集中供暖的規模擴大之后，供暖的范圍也越來越廣，系統的水力自然難以得到全面保障，據調查，很多城市都出現了水力失調的現象。造成水力失調的另外一個重要原因是集中熱水供暖中的阻力分配不均勻，并且沒有根據設計要求的系統參數運行，因而容易出現近熱遠冷的不均衡情況。某些城市采用加大管徑、提高流速和增加調節閥門的方法，但這些方法始終是權宜之計，其中具體的技術環節難點，還需要進一步克服。

1.3 變頻技術的經濟性問題

系統運行中增加風機和泵類等機械之后，風量和流量的調節依靠調節板或者節流閥，這種控制方法簡單，卻并不利于能源節約，而異步電動機的恒速轉速，同樣不夠經濟，因此變頻技術應用需要綜合考慮價格、運行可靠性和容量等限制問題。

2 城市集中熱水供暖管網布局的問題解決措施

鑒于城市集中熱水供暖管網布局存在的問題，筆者提出以下幾方面的解決措施：

2.1 管網布局的優化措施

管網的布局必須經濟合理，盡量縮短主干線，同時合理配置管線的閥門、補償器等附件，以便實現靈活放氣、放水和疏水。技術方面則要確保可靠合理，譬如盡可能避開不利敷設管道或者管道敷設后容易造成外力破壞的地段，譬如土質疏松的區域，敷設后在重力荷載作用下，管道容易被壓壞，或者敷設于地震斷裂帶或者滑坡區域，在發生地震或者滑坡等自然災害的時候，難以保證管道的安全。因此，管道不利于敷設在交通道路下面，筆者建議平行于車道，并盡可能敷設在車道以外，譬如沿著人行道的一側敷設。而地上的管道，為了保持美觀和不妨礙交通，可與其他管道或者建筑物合理搭配，但需要控制彼此之間的間距，以便確保管道運行的安全和方便日后的檢查維修。至于管道的管徑大小選擇，我們可以根據熱水供暖用戶的需求，對各個管道的流量進行計算和設計，然后根據流量的大小確定管道的管徑。

2.2 水力的靜動態調節

為了解決集中熱水供暖時水力不均的現象，我們可以采用變頻器的變頻調節，控制熱水供暖的平衡。變頻器有水力靜態調節的平衡元件，設置于支干線、支線和用戶的入口處，譬如調節擋板和節流閥，這種元件的原理是手動調節孔板2-3次，使得供熱管網趨向于平衡狀態，如果熱水供暖的范圍越大，則需要重復調節的頻率就越高，而且需要密切關注負荷的增加和減弱變化，筆者認為靜態平衡元件比較適用于規模比較小的熱水供暖管網系統，而且在供暖負荷和工況不變的情況下使用為佳，主要是因為靜態平衡元件不具備自動消除余壓的功能，而且范圍太大的話，需要安裝更多的平衡閥，而且調試費用也比較高，因此還需要搭配動態水力平衡元件，這樣才能夠徹底解決水力失調的問題。動態水力的平衡元件，可采用聯動裝置的多孔板組合自力式流量控制器，這種元件能夠根據流量的大小，與靜態平衡元件結合，借助系統的壓差自動調節阻力，直到將系統的剩余壓力消除干凈，這樣一來，不管熱水供暖管網的負荷產生什么樣的變化，都能夠確保流量值保持永恒穩定，有利于安裝數量和成本的減少，為熱水供暖管網的有效運行和管理提供良好條件。

2.3 泵類機械的變頻技術應用

交流電動機調速的方案中，必須充分考慮變頻技術的應用，采用變頻調速的基本原理整合電壓型變頻調速器的各個組成部分，譬如整流器和逆變器等，并且將三相交流電轉變成為直流電，以便控制微處理器的脈動電壓，在輸出調速電動機的時候，則可以控制電機轉速和電源頻率之間的關系，以實現調速的平滑無級功能。變頻技術應用于泵類機械，以水泵的應用為例，通過控制轉速，有效地減少空氣動力，在與風門風量控制調節方法對比的情況下，前者的耗電明顯小了許多。水泵在恒速水壓的作用下，熱水供暖的管網會呈現曲線的阻力特征，在設計水泵的時候控制輸出的流量，確保軸功率和輸出流量成正比關系，如果生產工藝另有所需，則在輸出流量減少到一定程度后，增加管網的阻力，這樣一來，在滿足某個輸出流量的特殊情況下，水壓頭就會得到大幅度的降低，而且功率也會逐漸減少，表現出非常明顯的損耗節約效果。從以上的分析可以得出結論，每個熱水供暖的季節，需要綜合考慮變頻調速的裝置，而且在低轉速的情況下，各種導致功率下降的因素都要綜合考慮，在熱負荷延續的基礎上，最大限度減少水泵的耗電量。

3 結束語

綜上所述，城市集中熱水供暖管網是集中熱水供暖的基礎條件，在布局方面存在管網布局不合理、水力失調、變頻技術成本過高等問題，制約著城市集中熱水供暖管網的有效運行。為此，我們需要對管網的布局進行優化，以經濟合理的方式，實現靈活放氣、放水和疏水。同時采用變頻器的變頻調節，控制熱水供暖的平衡，以解決集中熱水供暖時水力不均的現象，并將變頻技術應用于泵類機械，以實現調速的平滑無級功能。這樣一來，才能夠節約管網投資、減少供熱能耗和提高供暖效益。

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