末端用戶低溫不熱解決方案

劉欽+劉起隆

近年來，隨著我國城市集中供熱事業的發展，很多小區的居民樓被納入集中供熱系統，由于當初設計的一些原因，造成末端用戶低溫不熱的問題。本文以河北省某學院實訓樓供熱設計為例，介紹了利用擴供新熱用戶機會，解決小區末端用戶低溫不熱問題的方法。

一、引言

近年來，我國城市集中供熱事業發展很快。特別是最近幾年，隨著國家治理霧霾、保護環境的力度不斷加大，各地紛紛采取有力措施，分批分階段取締低效率、污染環境的小鍋爐，在此基礎上有效整合規模較小的二次供熱管網，統由新建的熱力站進行集中供熱。由于原有的小鍋爐比較分散，設計人員供熱知識和經驗不足，造成整合后的二次供熱管網水力平衡不能像新建小區一樣做到全面水力平衡。此外，很多二次管網的設計結構不盡合理，比如采取“糖葫蘆式”的二次供熱管網，造成運行后末端用戶低溫不熱的問題。

二、理論分析

實踐表明，理想的小區二次供熱管網設計是將熱力站設置于該站供熱范圍的中心，管網呈發散狀向四周輻射。二次管網最忌諱的是熱力站位于供熱小區的一邊，供熱管網像“糖葫蘆”一樣一直延伸到最末端的用戶。在這種情況下，二次管網末端用戶的水力失調就會很大，僅靠運行調節手段很不容易解決問題。

管道的阻力公式為△P=R*I*（1+a）。通過這一公式可以看出，管道的阻力AP與比摩阻R和管道的長度1兩個參數有關。如果兩棟樓的熱力管道長度“1”相差很大，那么兩棟樓的水力平衡就很困難。只有近端管道的比摩阻R足夠大，兩棟樓的壓降才會接近相等，水力也才會平衡。但是，這時調節閥附近的管道就會產生震動和噪音，而且會進一步損壞管道和管件。在阻力較小的分支加裝調節閥，相當于增加該分支的比摩阻R，以此實現管網水力平衡。但是，如果調節閥加裝過多，就會造成二次管網整體阻力的增加，二次循環水泵的耗電量也會大大增加。所以，最好的辦法是將熱力站設置在供熱范圍的中部，管網呈發散狀向四面輻射。

對于“糖葫蘆式”的二次管網，必然會造成末端用戶低溫不熱的問題。這里有兩種解決方案，對此類二次管網進行合理改造。一種方案是將近端和后端用戶分為兩個系統，在原有的近端系統加裝調節閥，為末端用戶新敷設一條管線，專供末端熱用戶。如果條件允許，還可以在熱力站新加裝一套供熱系統（該系統包括換熱器、循環泵、補水泵、除污器等），專供末端熱用戶，供熱效果會更好。另一種方案是利用納入集中供熱的機會，將低溫不熱的樓改由新建熱力站供熱，如此不用單獨審批新建熱力站的規劃用地，可謂一舉兩得，既解決了新建筑物供熱的問題，又解決了原有二次管網末端用戶低溫不熱的問題。這一方案雖然在投資分攤管理上要費一些周折，比如需要與用戶協商，但是總體來說這一方案利國利民，既節約了能源又保護了生活環境。

三，工程實例

2015年6月，河北省某學院新建的實訓樓（6層）改造擴供，供熱面積為14841m2，原1#熱力站二次管網就是一種典型的“糖葫蘆式”二次供熱管網，實際供熱情況近熱遠冷，西教學樓和3#、4#宿舍樓，以及西教學樓往西的幾棟教學樓均不熱。學院1#站1998年建成，原設計供熱能力9131kW，供熱面積11萬m。。2002年9月板式換熱器加片后增加供熱面積2萬m2至13萬m。。2008年10月熱力站再次改造，加循環泵兩臺，供熱面積達140336m～，遠超原設計供熱能力，且一次線管徑為DN200，按30℃溫差計算，一次線水量為282t/h，查水力計算表比摩阻為331.6Pa/m，而且現有的循環泵耗電量很大。雖然1#站通過增加循環泵、板式換熱器加片、低溫大流量的方法改造后有一些效果，但是對于末端用戶低溫不熱的問題仍然不能徹底解決。針對以上問題，河北省唐山市熱力工程設計院提出了以下三種設計方案：

第一，在原有的1#熱力站重新安裝大容量板式換熱器和循環泵、補水泵，改造原有二次線，一次線翻管為DN300。

第二，實訓樓供熱面積14841m2。因該樓為教室，所以按熱指標70W/m2估算，該樓的計算熱負荷為Q=70×14841=1039 kW；該樓的二次水量為G=0.86*1039*1.05/（80-60）=46.9t/h。查水力計算表，二次水量46.9t/h，當管徑為DN150時，管道的比摩阻為50.3Pa/m。由原供熱管網平面圖得知，該二次線西側原管線本來是DN150。實訓樓位于1#熱力站二次線管網末端，如果簡單地將實訓樓并入原有管網，就會使原本就不熱的西側各樓雪上加霜，所以需要對原二次線進行改造。

第三，1#熱力站內板式換熱器需要加板片和循環泵或更換大循環泵。由于上述原因，在熱力站中加片和加循環泵已經不可能，需要拆除原有的板式換熱器和循環泵，重新安裝大容量板式換熱器和循環泵、補水泵。一次線擴供實訓樓后，總供熱面積為140336+14841=155177m2。擴供后一次線循環水量為G=0.86*70*155177*1.05/（95-65）=327t/h，一次線需要由DN200翻管為DN300。

此方案投資最大，共計272萬元，而且施工困難，一次線和二次線翻管需要開挖路面，影響學校的正常教學秩序。再有，由于末端實訓樓距離較遠（約850m），循環水泵揚程高，后期運行水力調節工作量大，運行費用也很大。

（一）新建熱力站單供實訓樓供熱

這一方案的設計和施工圖比較簡單，可以保障新建實訓樓的供熱效果，不會影響學校的正常教學秩序，但是不能解決西教學樓和3#、4#宿舍樓以及西教學樓往西的幾棟教學樓的低溫不熱問題。投資包括一次線、熱力站和二次線費用。一次線DN125 167m17萬元；熱力站45萬元；二次線管網14萬元，總計76萬元。新建2#熱力站：額定供熱能力1039kW，一次設計供回水溫度95/65℃，二次設計供回水溫度80/60℃。

（二）綜合考慮解決1#站部分樓不熱和實訓樓擴供

針對上述方案的優點和不足，根據原有二次線低溫不熱問題，以及學院西南角敷有市政熱力管網的條件，工程設計人員提出在學院西側新建2#熱力站。學院2#熱力站不僅要解決新建實訓樓的供熱問題，而且經與學院領導協商，把西教學樓和3#、4#宿舍樓以及西教學樓往西的幾棟教學樓均劃給2#熱力站供熱，如此既解決了新建實訓樓的供熱問題，又解決了原1#熱力站供熱能力不足的問題。這個方案投資較低，施工也較方便，而且對校區的環境影響小。新建2#熱力站考慮到要將西教學樓和3#、4#宿舍樓以及西教學樓往西的幾棟教學樓劃過來，因此設計供熱面積按60015m2計算，額定供熱能力4201kW，一次設計供回水溫度95/65℃，二次設計供回水溫度80/60℃。投資包括一次線、熱力站和改造二次線等費用。新建一次線DN200 167m 28萬元，新建熱力站49萬元，新敷設DN250主干線和改造局部原有二次線，二次線投資估算總計61萬元，合計共138萬元。

這一方案可以保障新建實訓樓和北教學樓往西的幾棟教學樓供熱，提高北教學樓和3#、4#宿舍樓的供熱水平。1#站由于把末端的北教學樓和3#、4#宿舍樓以及北教學樓往西的幾棟教學樓劃出，供熱負荷減少，余下建筑物的供熱效果可以明顯得到改善。

此外，工程設計人員還將市政管網“多熱源互補”的理論成功地應用于二次供熱管網的設計改造中。具體講，可以在西教學樓東側加裝分斷閥門，實現3#、4#宿舍樓在兩個熱力站之間的切換，如果2#熱力站供熱效果不好，可以利用1#熱力站供熱，反之亦然。再有，如果一個熱力站出現故障，可以把分斷閥門全部打開，用另一個熱力站實現暫時的不保證室內溫度供熱。

四、運行效果

該工程經過2015-2016年度采暖季供熱運行后，學院領導反映實訓樓的供熱效果良好。特別是徹底解決了西教學樓和西教學樓往西的幾棟教學樓多年低溫不熱的問題，3#、4#宿舍樓低溫不熱的狀況也得到了明顯改善，1#站供熱范圍供熱效果整體好于上一采暖季。

（責任編輯：李靜敏）endprint