淺談供熱管網二級網水力失調的危害及措施方案

曲小秋

摘?要：本文著重分析了供熱二級管網水利失調產生的危害，依據二級網水力平衡調節的基本原則，作者根據自身工作經驗，提出有效解決方案。

關鍵詞：水力平衡;水力失調;能效管理

當前我國供熱行業，區域發展差異大。小區二次網內由于樓層，戶型，距離換熱站距離等差異，造成用戶采暖不均衡，水利失調嚴重?！睹裼媒ㄖ┡L與空氣調節設計規范》（GB50736-2012）5.9.12條規定：室內供暖系統設計必須進行水力平衡計算。

一、水力失調的危害

供熱系統中各熱用戶的實際流量與設計要求流量之間的不一致性稱為該用戶的水力失調。

（1）供暖效果不理想，二級網水力失調嚴重，導致熱力失調嚴重，冷熱不均，個別遠端用戶室溫不達標。（2）為保證不利用戶的供熱質量而加大總的供熱量，會導致多數用戶室溫過高，供熱系統能耗偏大。（3）為掩蓋水力失調現象，錯誤地加大供暖系統的循環流量即大流量小溫差運行，導致供熱系統的單位輸熱電耗偏大。

二、水力平衡意義

水力平衡是指網路中各個熱用戶在其它熱用戶流量改變時保持本身流量不變的能力。

（一）節約熱耗

（1）大多二次網無水力平衡調節措施，水力失調嚴重，保證最不利用戶的供熱質量而不得不增加總的供熱量，導致多數用戶室溫過高，供熱系統能耗偏大;（2）供暖系統80%的熱損失在二級網側，供熱末端之間水力不平衡而導致的熱耗損失占總熱耗的20%左右。

（二）節約輸送能耗（電耗）

（1）為了掩蓋末端用戶過冷的問題，錯誤的加大循環流量后，導致熱耗偏大，能耗（電耗）也相應增加。（2）根據水泵特性，流量、揚程、軸功率與轉速的關系;

G/G‘=n/n;?H/H‘=（n/n）2=（G/G‘）2;

N/N′=（n/n′）3=（G/G′）3=（⊿t′/⊿t）3;

軸功率?N=N‘*（⊿t/（⊿t‘-⊿Tb））3;

考慮水泵改變轉速，水泵效率及變頻器效率的降低，水泵耗電功率變化為：

Nd=Nd′*（⊿t′/（⊿t′-⊿tb））3*（1.2～1.3）KW

耗電減少比率：（Nd′-Nd）/Nd′*100%=[1-（⊿t′/（⊿t′-⊿tb））3*（1.2～1.3）]*100%

以散熱器供暖系統為例：改造前運行溫差⊿t=10℃;改造后運行溫差⊿t=16℃;溫差拉大⊿tb=6℃。則耗電功率減少比率：1-10/16*1.2=0.25=25%左右。

（三）降低供暖水耗量

（1）消除過冷熱用戶為保證室溫惡意放水現象;

（2）放的熱水本身也是熱能;

（3）水也是能源一種。

（四）保證供暖質量

（1）消除近熱遠冷現象、過熱過冷現象;

（2）減少居民投訴率;

（3）為企業減負減壓。

三、水力平衡措施

（一）水力平衡調節的基本原則

（1）在管網中要安裝流量調節裝置，如靜態平衡閥、短管閥門、電動調節閥等（不建議使用動態平衡閥、壓差控制閥等）實現水力平衡。（2）水力平衡裝置裝細裝全：熱網是一個系統工程，要從全局去考慮，要從近及遠根據需要全部安裝，不能有遺漏;（3）對基礎資料較為完整的要進行水力平衡計算，依據計算結果對需要裝設的調節裝置選型安裝;（4）詳細記錄水力平衡裝的位置、所帶面積、規格、所調流量、室內溫度、回水溫度、有無漏裝、有無堵塞、有無短路;（5）采用比例法調節時，需對管網各主要節點實測流量與計算理論流量比較計算失調度。并需要安裝平衡閥及二臺配套智能流量計;（6）采用補償法調節時，需要安裝平衡閥及二臺配套智能流量計;并需要調試人員有較高的理論基礎和計算能力;（7）無論哪種方法，實際熱態運行時都要根據室溫、回水溫度反復細調，做到室溫在18～20℃以內，回水溫度基本一致（相差2℃以內）。（8）發現不熱現象，應先檢查過濾器有無堵塞，閥門有無問題，系統是否積氣等;（9）加強系統運行管理，改進調節過程中的失衡。運行調節過程中的水力失調現象，人為因素影響較大，系統在日常運行中必須加強管理，以保證供熱質量，并使系統安全、經濟地運行。系統運行過程中要嚴格按制度辦事，避免管網系統因污物堵塞、“空氣塞”、排污不及時等原因造成的水力失調。管網系統設立巡回檢查制度，以便及時發現系統不熱、漏水和其他不正?，F象。

（二）水力平衡調節方法

（1）比例調節法（對于循環泵流量相對于設計流量偏少或比較簡單的系統，應首選比例調節的方法）。（2）補償法（對于循環泵流量相對設計流量偏大或系統較大，或者采用比例調節方法，則測量、計算工作量過多的供熱系統，選用補償調節方法較好）。（3）溫度調節法（當管網配置、調節儀表、相關技術資料缺失（如熱網圖）或技術人員等不具備條件，不能采用上述任一調節方法時，溫度調節法就是唯一可以采用的調節方法）。

四、水力平衡實施方案

（一）手動平衡調節方案

（1）采用比例法、補償法需要較完備技術資料和水平較高的專業技術人員，需配備帶刻度的平衡閥及智能測量流量儀表，可冷態調節;調節相對繁瑣困難。（2）采用回水溫度法各種閥門均可使用，只是閥門的流量調節特性對調節準確性影響較大;若技術資料完備，可先行進行水力校核計算并對專用調節閥選型安裝，并根據計算結果預先鎖定開度，可實現快速調節。

（二）自動平衡調節方案

樓棟供暖入口或單元支干管或住戶支管安裝電動調節閥。此方案原理為回水溫度法。

（1）回水管安裝自帶溫度傳感器的電動調節閥，閥門要求具備通訊功能;（2）樓棟或單元供暖入口安裝電動調節閥，實現樓間或單元間水平衡;（3）安裝戶端智能調節閥即解決二級網水平失調又垂直失調問題;（4）由云平臺或控制中心統一設定參數，下發調節指令。

五、二級網完成水力平衡調節后，可達到以下目標

（1）降低二次網回水溫度，進而降低一次網回水溫度，全面提升一次管網輸送能力;（2）降低二次網供回水平均溫度，有效降低系統熱耗，消除冷熱不均現象;（3）加大二次網供回水溫差，減小二次網循環流量，大幅降低輸熱電耗。

綜上所述，絕大多數供熱管網都存在水力失調的問題，為了解決近端過熱，遠端過冷的現象，提高供熱系統的效率，提高供熱質量，減小系統能耗和運行費用，就必須避免水力失調，實現二級網水力平衡，消除已經失調的運行工況，提高管網的經濟性，安全性和可靠性，改善供熱質量。二級網水力平衡是保障供熱系統“按需供熱，精準控制”的基本手段，從需求側舒適用熱的目標出發，實現供熱系統最佳能效管理。