淺談集中供熱熱網熱力調節系統的開發途徑

王意萌 陳佳

摘 要：熱能是人類在日常生活和社會生產中需要大量使用的能量，是社會發展的血液，是經濟建設的命脈。現今世界能源緊缺，開發新能源，提高能源利用率，已成為各國發展走向世界尖端所必須要解決的問題。本文介紹了供熱調節的目的和原理，探討了集中供熱熱網熱力運行調節系統的開發途徑。

關鍵詞：集中供熱， 熱網熱力， 調節， 途徑

集中供熱是指以熱水或蒸汽作為熱媒，利用一個或多個熱源通過供熱管網、熱交換站等，向一個城市或城市中較大區域的各熱用戶提供熱能的方式。集中供熱是相對于分散小聯片鍋爐房供熱而言的，由熱源、熱網和熱用戶組成。

在熱能工程中，熱源是泛指能從中吸取熱量的任何物質、裝置或天然能源。供熱系統的熱源是指供熱熱媒的來源。由熱源向熱用戶輸送和分配供熱介質的管線系統稱為熱網。利用集中供熱系統熱能的用戶稱為熱用戶。如室內供暖、通風、空調、熱水供應以及生產工藝等用熱系統。

一、供熱調節的目的

供熱調節的目的， 在于使供熱用戶的散熱設備的放熱量與用戶熱負荷的變化規律相適應，維持供暖房屋的室內計算溫度，以防止供熱用戶出現室溫過高或過低。供暖問題是關系城市居民切身利益的大事。現在供暖企業自負盈虧，既要使居民供暖溫度達到標準又要使企業的運行成本達到最低，這就要求供暖企業挖掘內部潛力，做好供熱調節工作。因此，對整個熱水供熱系統進行合理的供熱調節就變得至關重要。熱水鍋爐及采暖系統運行過程中除應對運行參數、燃燒工況進行控制與調整外，還應根據采暖季節、采暖時間（白天還是夜間） 等情況對供熱量進行調節。供熱調節的目的，一是使系統中各用戶的室內溫度比較適宜；二是避免不必要的熱量浪費，實現熱水采暖的經濟運行。熱水采暖系統試運行時間內，由安裝單位進行的第一次調節為安裝調節，它的目的是檢查采暖系統能否達到設計要求。系統投入運行后還要繼續進行調節，此為使用調節。運行調節根據采暖系統情況不同，可采用若干種形式。

二、供熱調節的原理

在城市集中熱水供熱系統中， 供暖熱負荷是系統最主要的熱負荷， 甚至是唯一的熱負荷。因此在供熱系統中，通常按照供暖熱負荷隨室外溫度的變化規律， 作為供熱調節的依據。供熱調節的主要任務是維持供暖建筑的室內計算溫度。當供暖系統在穩定狀態下運行時，如不考慮管網的沿途熱損失，則系統的供熱量應等于供暖用戶系統散熱設備的放熱量，同時也應等于供暖用戶的熱負荷。建筑供暖方式分為連續供暖和間歇供暖兩類。對于不同的供暖方式，供熱調節的方法也不同，這主要是由墻體和室內物體的蓄熱性能所決定的。對于間歇供暖建筑，當停止供暖后，室內溫度不會瞬間降至建筑發生凍害的溫度，它需要經過一個降溫期。當重新開始供暖后，室內溫度升高至計算溫度也需要一段升溫時間，升溫所需要的時間取決于圍護結構和室內物體的蓄熱性能。

三、集中供熱熱網熱力運行調節系統的開發途徑

1、質調節

常用于水熱網。在整個供熱期內， 熱源和熱用戶的循環水流量保持不變， 根據不同的室外溫度只改變供水溫度。適用于一、二級熱網， 多用于二級熱網， 為目前國內普遍采用的運行調節方法。

缺點： 在不同的室外溫度情況下， 只改變供水溫度而不改變循環流量， 浪費了水泵的電耗， 不能節電； 熱網遠、近端用戶溫度有明顯的時間差。

優點： 水力工況穩定， 方便易行。

2、量調節

常用于水熱網。在整個供熱期內， 熱源和熱用戶保持供水溫度不變， 根據不同的室外溫度只改變循環水流量。實際中只適用于一級熱網， 且因目前熱網平衡控制方面存在很大困難， 所以國內應用實例鮮見。二級熱網采用量調節在技術上更難實現， 其一是因為二級熱網也存在平衡控制方面的困難； 其二是隨著室外氣溫升高， 如果網路水流量迅速地減少，常常會使室內供暖系統產生嚴重的垂直熱力失調。

缺點： 水力工況穩定性差， 實用性差。

優點： 與質調節方式相比， 在供熱面積相同的情況下既能節熱， 又能大量節電。

3、分階段改變流量的質調節

就是把整個供熱期按室外溫度的高低分幾個階段， 在熱負荷較大時采用設計流量， 在熱負荷較小時采用較小流量。大多地區分為三個階段， 而在每一個階段內采用保持流量不變的質調節。適用于一、二級熱網， 應用情況在數量上僅次于質調節。

其優缺點介于質調節和量調節之間。即在每一個階段內， 水力工況穩定， 熱網遠近端用戶溫度存在時間差。在熱網平衡控制上較量調節稍易實現， 比質調節稍難。流量變化不連續， 只分幾段， 故節熱同時也部分節電。

4、間歇調節

間歇調節屬于一種輔助的運行調節方式， 它在供熱期內， 不改變網絡的循環水量和供水溫度， 而只減少每天的供熱時間。它只作為一種輔助調節措施， 在室外氣溫較高的供暖初期和末期常常與其他幾種運行方式配合運行。常見的方式是： 在初末寒期， 熱源為單臺鍋爐的采用間斷運行， 熱源為多臺鍋爐的在不同時段減少運行臺數， 而循環水泵連續運行的方式， 即所謂的 停爐不停泵 方式。在嚴寒期， 則采取24h連續供暖的方式。

5、質量并調

在運行調節的過程中， 根據室外溫度的變化， 既改變循環流量又改變供水溫度。這種運行調節叫做質量并調。眾所周知， 根據供熱系統的特點， 在保證供熱質量最佳的前提下， 對于一個既定的供熱系統， 在不同的室外溫度情況下， 都有一個與其對應的最佳的流量和最佳溫度（溫差） 。所以， 最佳調節的運行工況是質和量的綜合調節。這種質量的并調，一方面達到了最佳的供熱效果， 另一方面達到了最大限度的降低供熱的熱耗和電耗。

此種調節方法同量調節一樣， 也存在熱網平衡控制上的困難， 所以雖然近幾年國內供熱行業在一、二級熱網實施循環泵變頻調速變流量運行， 進行質和量并調的工程實踐項目也較多， 但實際運行效果不理想。具體表現是： 流量的變化幅度不大， 降不下來， 運行中的流量多數都是高于設計狀態下的計算流量， 遠遠沒有達到最佳調節工況的參數狀態， 循環泵變頻調速僅成為解決設備大馬拉小車的手段， 供熱系統節能潛力沒有真正挖掘出來。最根本的原因是因為缺乏簡便、有效的調節熱網平衡手段， 導致熱網循環泵變頻調速變流量運行的節能潛力沒有充分挖掘出來， 阻礙了質量并調運行方法的推廣應用。

集中供熱系統供熱調節的意義是非常重大的，對于節約能源、經濟運行的效益是可觀的。對于供暖熱用戶與熱網之間采用了間接連接的系統， 網路與用戶的水力工況互不影響。管網采用質量-流量調節，網路流量隨供暖熱負荷的減小而減少， 可以大大節省循環水泵的電能消耗，節約了能源。同時系統中需設置變速循環水泵和配置相應的自控設施，才能達到滿意的運行效果，保證供熱質量

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