論集中供熱系統的水力平衡調節與節能措施

侯俊杰

（石嘴山市皓泰熱力有限公司，寧夏石嘴山 753000）

0 引言

當前在供熱系統的運行過程中，節能措施已經成為了供熱管理部門工作環節的重中之重，在供熱工作領域具有極為重要的作用。不過，現在我國的供熱系統中能源消耗仍較為嚴重，這與國家提倡的綠色節能發展不相符合，也不能很好地適應當前社會的進步和發展需求。因此，相關部門和工作者應制定出可行性高且有效的節能措施，促使供熱系統的正常有序和穩定運行，從而有效實現資源能源的優化配置，并最大限度發揮其利用率，更好地順應時代的發展。

1 供熱系統水力失調的狀況及產生的原因

對供熱系統水力失調的原因進行分析，主要有以下5 個方面：①因富余壓頭所導致的流量分配不平衡，進而產生了水力失調；②在選取循環水泵時，選型不當而導致運行時偏離于設計值，進而形成水力失調；③在運行當中的實際熱負荷跟原本所設計的熱負荷不相符，超出或是小于設計時的熱負荷，進而導致了水力失調；④由于系統有高程差，或者是高層居民與低層居民間存在有高程差，構成了垂直水力失調；⑤由于在運行期間系統流量存在變化，如在某分支設有電動調節設施、對溫度實施調控，故而在室外溫偏低時閥門則會開大，當室外溫過高時閥門則會關小，這就會對另一部分未裝置調節設施的用戶造成水力平衡，進而導致動態水力失調。另外，由于供電局、電廠小區居民室內和室外供暖系統自建成起未做過改造，室內采暖系統自建成時就未分戶系統，因此，室外供熱管網支、干路沒有設置必要的調節和控制裝置，部分管線腐蝕嚴重，閥門失靈、控制和銜接不完善等問題已經非常突出，每年的運行維修費用較高。而且由于管道敷設時間較長，已運行十多年，管道、管件閥門的腐蝕比較嚴重，時有漏點產生，管道保溫層和保護層損壞也比較嚴重。

總體來說，傳統的供熱管網、換熱站調節控制只是以換熱站二次網的供回水溫度為控制對象，一般情況下二次網供、回水溫度升高，用戶室內溫度也升高，反之亦然，但由于受室外氣溫變化，熱源波動、管網特性不同、用戶的用熱習慣及用戶建筑圍護結構保溫性能差別等因素的影響，特別是在分戶熱計量用戶逐漸增多、用戶用熱量變化較大時，人工調節的方式已經不能滿足當前用戶節能變化的需要。

2 消除水力失調，實現供熱系統節能運行的改進方案

2.1 全面水力系統平衡的優化方案

全面水力系統平衡是一項綜合性的優化方案，其實施的主要依據在于，任何一項系統都會有靜態水力失調與動態水力失調同時存在的狀況，而僅僅只解決其中一項并不能解決兩大方面問題。所以，全面水力平衡這個優化方案是通過靜態與動態兩類同步進行調節的，進而保證整個供熱系統的水力得到平衡。該方案可以實現相對復雜化的供熱系統中的水力平衡調節工作，同時還能從基礎和根本上來解決好靜態和動態失調的兩大問題，總體來說，它能最大限度地節約能源資源的消耗。然而由于這種解決方案投入較大、施工難度偏高，所以適用范圍相對有限。除此之外，還可以通過附加阻力的方式來消除供熱用戶的富余壓頭，使得富余壓頭可以得到較好的調節，進而更為有效地解決水力失調這一問題。此技術也可以在一定程度上減少熱量浪費，有一定的節能效果。

2.2 技術改進方案

從網絡計算機技術和通信技術發展到現在，為實現供熱管網聯合監控，對各換熱站供回水溫度及時進行均衡調節，從而達到節能經濟運行，進一步做好節能減排工作奠定了技術基礎。對技術方面進行優化的方案主要有3 個：①室內采暖管道將原垂直雙管并聯系統改為水平雙管并聯系統，已達到采暖分戶目的采暖管線采用耐高溫PP-R 塑鋁穩態管，沿地面敷設，過門處設過門彎，管線設于找平層內；②散熱器的供水支管上安裝性能可靠的低阻力自動溫控閥，以達到分室控溫的目的；③居民單元門口設閥門井并安裝平衡閥和鎖閉閥、溫度計等入口調節裝置。

2.3 合理控制水力平衡

供熱主要宗旨是保障用戶可體驗到舒適室溫，但在此還需保證節能減排與降低能耗。因此實現供熱系統中的熱量平衡成為了供熱的基礎保障條件，故而，務必要確保水力平衡，方可保障熱力平衡，乃至于達到熱量的平衡。然而在供熱當中，為了可靠地控制水力平衡，僅僅運用設計計算極難達到預期效果，再優良的設計也無法杜絕水力失調狀況。究其原因，一是因施工實況及設備材料跟預期設計相比存有差異，二是熱網運行期間實施動態調節均會致使失調發生。為了達到水力平衡依然需要靠設備來實施控制，現階段主要是靠設備的調節控制形式來解決水力失調狀況的。總體來說，如果未對熱網實施監控，則會發生失調狀況。但是供熱是針對多個取暖用戶，為了讓所有供熱點統一性和同時性的得到滿足是困難的，冷熱不均現象時有發生，即便經過一定時間的調整達到了一個暫時的平衡。但是在熱源和室外氣溫變化時，整個熱網又需要一個較長時間的調穩過程，這樣用戶實際供熱量就會與需要的熱量偏離很多，用戶室溫也不能保持相對穩定，在較長時間內存在部分用戶室溫高和部分用戶室溫低的失衡問題，換熱站的調節始終處于被動狀態。所以說，熱網的水力平衡需要依靠強大的監控系統來實現，總體上平衡是控制出來的。

2.4 熱源與熱風的調節

水力與熱力的平衡存在差異，一級網的水力平衡實現了以各熱力站供熱面積的大小來配置一級網的循環水量，此形式僅適于當全部換熱器均合理又保證系數全然同等的狀況下，方能做到各熱力的平衡。而此前提存在不可能性，主要原因有：①在建設最初就需將擴容這一問題考慮在內，通常換熱器的功率是偏大的，以免發生功率不相匹配的狀況；②當換熱器運行一段時期之后，大多數會發生結垢等情況，并出現換熱系統不相符狀況；③二級網實際運行期間也會發生堵塞或短路狀況。故此，在調節時需將熱源、熱網、換熱站以及供熱用戶設置成統一體系，并運用多變量的復合方式來實施控制，將大大提高其穩定性與效果，不僅會考慮到換熱站所存在的調節情況，還可以考慮到整個熱網與熱源方面總的變動狀況，然后經調度中心做到統一的調節，以此完成整網的動態平衡調節，并最大限度保障運行的節能。實際的調控狀況主要有如下兩點。

2.4.1 二級網供回水平均溫度控制

各換熱站運用的是相對變化量的復合控制手段，將二級網供回水平溫度的控制方式實施控制，對一級網供水流量實施調節。其優勢是有效運用了實際用量跟供熱總量間存在的相對變化予以調控，將其引入并給予確定性的用量目標，在實施對用量的控制之后，可以做到及時且更為高效地呈現出平衡調節，在相應地縮減或增加供熱量時，也將溫控閥隨之轉變大小，其參數的變動也就相應地調控在適宜周期之內。一般來說，30～60 min 可以作為一個調節周期，也可以根據管網特性選擇不同的調節周期。電廠作為主熱源在不變的情況下，調整時根據室外溫度變化跟蹤調節，用戶室溫的平均值變化作為熱源調節的參考量，將被動形式的調節轉變成整網的動態調控，并實現分配，二級網溫度呈階梯的形式轉變，或增或減，相應縮減了溫度比與時間差。

2.4.2 熱量分配法

在系統實施供熱期間，可以依據用戶需要取暖的面積量來計算，也可以采用平均熱量這一形式實施調控，再將供回水或回水平均溫度間轉變的量來完成復合方式的調控手段。在熱量分配方面，主要是隨著熱站的熱源在供熱環節的供熱量轉變情況來變化，當取暖用戶進行自主用熱時，熱站的供回水原先所呈現的平均溫度也就會產生相應的轉變或變化，相應地供熱量期間的實況也將會有所改變，按照管網實況的設置狀況來進行采樣，并得出相應的調控周期。為了將溫度轉變狀況加大而調節相應的轉變量，可將其進行設置：全網供回水所呈現出的平均溫值與各熱站在供回水時所呈現的溫度都同時減去取暖住戶的室溫值。運用了熱源和熱站一級網實現的平衡性調控以及取暖住戶所需求的均衡供熱，以此縮減供熱中的過熱浪費與資源浪費，更完善地呈現了供熱期間節能效用。不過此方面的節能仍需同行專業人士共同探索與不斷研究，以探尋更為有利和高效的調控方式。

3 結束語

在國民經濟高速增長和快速發展的新時代，人們生活水平質量大幅提高，對于生活質量的要求也越來越高。作為城市化發展中重要內容之一的供熱系統也要隨之得到提升，才能滿足于社會發展與人們需求。現階段，當代城市化的供熱系統的平衡調節逐步成為一個復雜綜合性的工程，在運行中使用多元化的手段可以獲得最優結果，而且對其進行全面細致的考慮則是一種有力保障，其中節能降耗技術是極為關鍵的。因此，在實際運行期間要落實節能政策的引入，將節能真正落到實處，最大限度使供熱系統實現平衡節能運行，增強效益。