供熱管網(wǎng)調(diào)節(jié)技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)化研究

李紅軍

【摘 要】隨著我國城市集中供熱事業(yè)的迅速發(fā)展，集中供熱系統(tǒng)的供熱面積逐漸增大，相應(yīng)在供熱管網(wǎng)上的投資越來越大，供熱管網(wǎng)也日益彰顯其重要性。供熱管網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的輸配網(wǎng)絡(luò)，研究供熱管網(wǎng)的優(yōu)化對減少能源消耗、降低運(yùn)行費(fèi)用以及保證熱網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。其優(yōu)化主要包括布局優(yōu)化，設(shè)計(jì)優(yōu)化和運(yùn)行優(yōu)化。供熱管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化可以通過在調(diào)節(jié)方法、多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱以及供熱參數(shù)等多種方面采用多種方法對管網(wǎng)進(jìn)行改變，從而達(dá)到優(yōu)化的目的。在節(jié)能環(huán)保的社會(huì)趨勢下，供熱系統(tǒng)中供熱調(diào)節(jié)技術(shù)就顯得尤為重要。本文就供熱系統(tǒng)適量供熱調(diào)節(jié)技術(shù)進(jìn)行分析與探討，并提出切實(shí)可行的供暖方案。

【關(guān)鍵詞】供熱管網(wǎng)；調(diào)節(jié)技術(shù)；特點(diǎn)；優(yōu)化

1 供熱管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化方法

供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)需考慮它的技術(shù)性、初投資和運(yùn)行中的能量輸送損失這三個(gè)方面，對于一個(gè)布局已定的供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)，存在著尋求這三個(gè)目標(biāo)綜合起來的優(yōu)化問題。然而，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和能量這三個(gè)目標(biāo)之間是矛盾的。追求高的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，將導(dǎo)致降低熱網(wǎng)運(yùn)行的能量目標(biāo)，如何將這三個(gè)目標(biāo)統(tǒng)一起來，形成一個(gè)綜合的目標(biāo)，是解決布局已定的樹狀熱網(wǎng)設(shè)計(jì)最優(yōu)化的關(guān)鍵問題。供熱管網(wǎng)調(diào)節(jié)是一項(xiàng)復(fù)雜細(xì)致理論性和專業(yè)性較強(qiáng)的工作，其口的是使熱用戶內(nèi)散熱器的放熱與熱用戶熱損失的變化相適應(yīng)，以確保熱用戶室內(nèi)溫度達(dá)標(biāo)，既節(jié)約能源，又保證供熱質(zhì)量。因此，有必要對供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行理論分析，逐步引申和發(fā)展，以解決熱網(wǎng)系統(tǒng)問題。在具體的設(shè)計(jì)供熱管網(wǎng)過程中可以從以下方面出發(fā)來優(yōu)化供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)。

2 系統(tǒng)調(diào)節(jié)原因

在過去的供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)行的過程中，由于受到種種因素的影響而存在著較多設(shè)計(jì)不規(guī)范、施工不合理和運(yùn)行管理不科學(xué)的隱患，這就造成供熱系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過程中往往受到限制而無法發(fā)揮理想的運(yùn)行狀態(tài)，也無法確保水力工況的良好進(jìn)行，有的時(shí)候甚至與預(yù)計(jì)效果差距很大，這就造成了系統(tǒng)供熱不一致，造成人們生活的還影響。這就迫切的需要我們對供熱系統(tǒng)加以完善和整合，形成一套系統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)技術(shù)。

3 供熱管網(wǎng)調(diào)節(jié)必要性分析

在現(xiàn)階段的生活之中，供熱管網(wǎng)是一項(xiàng)不可缺少的室內(nèi)輔助系統(tǒng)。在供熱系統(tǒng)中，供熱狀態(tài)與供熱質(zhì)量緊密相連，都是通過供熱管網(wǎng)質(zhì)量高低來進(jìn)行衡量和判斷的。眾所周知，供熱管網(wǎng)之中是通過游離熱媒介來進(jìn)行流動(dòng)供熱的方式，在這個(gè)過程中又受到熱媒介損失的影響，從而容易引起供熱的不足與差異現(xiàn)象，因此就需要在供熱管網(wǎng)運(yùn)行中加以調(diào)節(jié)和處理。

3.1 用戶分析

3.1.1 安裝雙通閥的室內(nèi)系統(tǒng)。一般在在室內(nèi)管道安裝中都是通過安裝雙通閥來進(jìn)行對室內(nèi)管道系統(tǒng)控制，每一臺(tái)散熱器都必須裝有一臺(tái)自我檢測狀態(tài)好的溫控閥，一次來對室內(nèi)的水平系統(tǒng)和溫度現(xiàn)象進(jìn)行控制，進(jìn)而采用溫控閥后，使得室內(nèi)供熱系統(tǒng)趨于平衡，同時(shí)變流量系統(tǒng)也能夠滿足供熱要求。

3.1.2 安裝三通閥的室內(nèi)系統(tǒng)。一般在室內(nèi)供熱系統(tǒng)安裝之中，都是通過安裝一個(gè)具有高強(qiáng)自制力的三通溫控閥，并且對系統(tǒng)中的垂直分布系統(tǒng)加以控制和變化，進(jìn)而促使其能夠滿足系統(tǒng)的供熱水平和供熱要求。

3.2 熱網(wǎng)分析

輸送加熱循環(huán)泵由兩類操作計(jì)劃進(jìn)行討論，一個(gè)是恒定速度操作，另一種是可變速度操作。循環(huán)泵運(yùn)行計(jì)劃和室內(nèi)運(yùn)行計(jì)劃的系統(tǒng)組合可生產(chǎn)四種操作方案。

3.2.1 室內(nèi)系統(tǒng)變流量熱網(wǎng)循環(huán)泵恒轉(zhuǎn)速。變流量操作、循環(huán)泵和恒定速度操作的內(nèi)部系統(tǒng)。因?yàn)槭覂?nèi)散熱器恒溫閥電阻發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)項(xiàng)目：國家“十一五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。電阻更改，以使熱流量數(shù)量發(fā)生變化太，凈阻力系數(shù)得到改變、循環(huán)水泵揚(yáng)程的出路也會(huì)增加到。顯然，系統(tǒng)的運(yùn)行工作點(diǎn)是水泵特性曲線沿加熱網(wǎng)絡(luò)，至少當(dāng)流動(dòng)可能會(huì)變得非常小，流量太小，無法承受熱源的供熱負(fù)荷的工作需進(jìn)行全面分析研究。此外從能量的角度來看中，恒速泵的泵流量的減少，電機(jī)的負(fù)載變得越來越小，電能的消耗將減少。

3.2.2 室內(nèi)系統(tǒng)變流量熱網(wǎng)循環(huán)泵變轉(zhuǎn)速。對室內(nèi)變流操作，主要是循環(huán)泵變速操作的內(nèi)部系統(tǒng)。室內(nèi)散熱器溫控閥后其電阻更改，以使電阻網(wǎng)絡(luò)特性發(fā)生變化，以便加熱網(wǎng)絡(luò)流量的變化。循環(huán)泵應(yīng)更改的速度、循環(huán)泵性能平行向下移動(dòng)工作最好應(yīng)使管道阻力特性恢復(fù)點(diǎn)。該規(guī)例也存在系統(tǒng)最小流量限制問題。

3.2.3 室內(nèi)系統(tǒng)恒流量熱網(wǎng)循環(huán)泵變轉(zhuǎn)速。室內(nèi)系統(tǒng)不斷的通量操作，循環(huán)泵變速操作。因?yàn)槭覂?nèi)散熱器溫控閥調(diào)節(jié)，在回水溫度變化。熱源可以是定性監(jiān)管或監(jiān)管（循環(huán)泵變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)），但調(diào)節(jié)范圍不能太大，否則很容易導(dǎo)致系統(tǒng)的水力失調(diào)。該升降機(jī)的循環(huán)泵選用較大會(huì)有更大的數(shù)量調(diào)控系統(tǒng)的空間。循環(huán)泵調(diào)速系統(tǒng)是在較大的可循環(huán)泵選型是有意義的。如果系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)范圍小，循環(huán)水泵變速調(diào)節(jié)作為調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)的流量更經(jīng)濟(jì)，不應(yīng)使用此程序。

3.3.3 熱源分析

針對熱網(wǎng)和熱用戶的特點(diǎn)，目前熱源主要有以下幾種運(yùn)行調(diào)節(jié)方案：質(zhì)調(diào)節(jié)運(yùn)行；量調(diào)節(jié)運(yùn)行；分階段改變流量質(zhì)調(diào)節(jié)運(yùn)行；綜合調(diào)節(jié)運(yùn)行。

（1）熱源質(zhì)調(diào)節(jié)與分階段改變流量質(zhì)調(diào)節(jié)運(yùn)行。針對目前的熱用戶多為恒流量系統(tǒng)，因此采用此種調(diào)節(jié)方案的系統(tǒng)居多，調(diào)節(jié)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是當(dāng)用戶進(jìn)行熱計(jì)量以后，就不能再采用此方案了，否則不能實(shí)現(xiàn)最佳節(jié)能運(yùn)行。

（2）熱源量調(diào)節(jié)運(yùn)行。針對目前的恒流量熱用戶，采用此種調(diào)節(jié)方案的不多，尤其是只采用熱源量調(diào)節(jié)運(yùn)行的幾乎沒有。當(dāng)用戶進(jìn)行熱計(jì)量后，尤其是用戶為變流量系統(tǒng)后，熱源也要采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)對策，才能實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能。針對變流量用戶系統(tǒng)的熱源、熱網(wǎng)等的調(diào)節(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還很缺乏，這也是我們要重點(diǎn)解決的問題。

4 熱力運(yùn)行適量調(diào)節(jié)

4.1 用戶調(diào)節(jié)

以熱源、熱網(wǎng)及用戶為一個(gè)整體考慮，用戶系統(tǒng)采用雙通閥調(diào)節(jié)散熱器（或是其他末端散熱裝置）的散熱量，系統(tǒng)的整體節(jié)能效果最明顯。但是如果有的用戶系統(tǒng)不允許采用雙通閥調(diào)節(jié)散熱器（末端裝置）的散熱量時(shí)，則應(yīng)該設(shè)置用戶入口裝置將熱網(wǎng)和室內(nèi)系統(tǒng)隔離開。室內(nèi)系統(tǒng)可以采用恒流量運(yùn)行，熱網(wǎng)系統(tǒng)采用變流量運(yùn)行，也能獲得較好的節(jié)能效果，而且對熱網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性也會(huì)更為有利，用戶入口裝置也要采取一定的調(diào)節(jié)方案，構(gòu)成獨(dú)立的調(diào)節(jié)單元，在此不做闡述。

4.2 熱源與熱網(wǎng)調(diào)節(jié)

熱用戶安裝有三通閥或者雙通閥后，已經(jīng)具備了自調(diào)節(jié)能力。此時(shí)在熱源處的負(fù)荷預(yù)報(bào)就變得很有意義了。根據(jù)熱網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)預(yù)報(bào)的供熱負(fù)荷，就是用戶在下一個(gè)時(shí)間段所需要的熱負(fù)荷。因此提高預(yù)報(bào)精度，保證預(yù)報(bào)控制穩(wěn)定性成為主要的問題。供熱負(fù)荷預(yù)報(bào)的方法很多，在此不做研究。

4.2.1 循環(huán)泵恒轉(zhuǎn)速時(shí)的預(yù)測控制。如果熱用戶是恒流量運(yùn)行，則循環(huán)泵應(yīng)該是恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行，熱源應(yīng)該是質(zhì)調(diào)節(jié)運(yùn)行。控制系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)熱源出口處的參數(shù)，如熱網(wǎng)供回水溫度、室外溫度、熱網(wǎng)供回水流量（主要是監(jiān)視異常情況），預(yù)測熱源的供回水溫度，并且進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)。

4.2.2 循環(huán)泵變轉(zhuǎn)速時(shí)的預(yù)測控制。由前面的分析可知，熱力系統(tǒng)采用變流量運(yùn)行方式輸送熱量是節(jié)能的。在較大范圍內(nèi)變化流量調(diào)節(jié)時(shí)，采用變頻變循環(huán)泵轉(zhuǎn)速則是最節(jié)能的。因此如果熱用戶是變流量運(yùn)行，則循環(huán)泵應(yīng)該采用變頻變轉(zhuǎn)速運(yùn)行，熱源則應(yīng)該（下轉(zhuǎn)第77頁）（上接第54頁）采用質(zhì)調(diào)節(jié)與量調(diào)節(jié)相結(jié)合的綜合調(diào)節(jié)運(yùn)行方案。

5 結(jié)論

供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)供熱節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)之一，供熱管網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行包括多個(gè)方面，本文只是將研究重點(diǎn)放在供熱調(diào)節(jié)上，還可以在多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱、系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、管網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測及故障診斷等方面進(jìn)行研究，以豐富管網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行內(nèi)容。

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[責(zé)任編輯：曹明明]