高温水供热管网的优异性分析

杨勇

摘 要：出于保护环境和节约能源考虑，现在集中供热已经受到了越来越广泛的关注和重视，并且获得了较快的技术发展。需要做好针对高温水供热管网应用过程中的研究和分析。

关键词：高温管道;供热管网;优异性

1 前言

现在人们对于工业蒸汽负荷用量的减少以及采暖负荷比例的增加，为高温水供热管网提供了更好的应用背景。文章从这一点出发分析了其应用过程中的优异性，以及具体使用过程中常见的问题。

2 相關背景

随着人民生活水平提高，对供暖室内热舒适度的要求不断提高，而近年来提倡节能减排工作，又对集中供热管网在保证热用户热舒适度要求的同时尽量节能运行提出了更高要求。因此，如何解决热网热力失调问题，如何对热网热力参数进行分析和调控就显得极为重要。本文首先建立热水供热系统热力工况计算模型。提出建立由系统热源、热用户、供水管网、回水管网所组成的空间网络拓扑结构。在对直接连接、间接连接热水供热系统热用户供热热负荷计算分析基础上，基于图论理论分别建立直接连接、间接连接热水供热系统热力工况计算模型。该计算模型可以对不同几何结构的热网进行热力工况计算。在热网水力工况计算基础上，编制空间热网热力工况计算软件。该软件可以方便地计算直接连接、间接连接热水供热系统热力工况，并对热网热力参数进行分析和调控。热力计算软件根据热网实际情况，自动生成热网上、下关联矩阵，在已知设计工况下换热器传热系数、换热面积等热力计算条件时，可计算得到热网供热热负荷的分布、热用户平均室内温、热网换热站（热用户）出口水温以及热网节点温度。某城市以电厂高温水为热源，2009年开始集中供热。目前已建设高温水管网50余公里，2015年热用户92家，实际供热面积达450万㎡。随着开发区的开发建设，新建建筑面积逐年快速增长，实际采暖供热面积也发展较快，最大供热距离约20公里，2018年规划供热面积将达到600万㎡。近两年来，高温热水管网供热区域局部出现水力失衡较为严重，部分小区始终无法达到预期的供暖效果，居民投诉有所增加。特别是管网末端区域供水压力偏小，供热效果较差。高温热水管网如不进行加压改造将影响整个区域的供热效果。欧洲一些国家一般都在七十年代建成热网水力工况计算机模型并可以解算一些有关的经济问题。其他研究人员用计算机模拟研究了比摩阻在恒定流及非恒定流下的模型和相关课题。用一维非恒定流模型来模拟管道的瞬变流通常有效且经济，但在某些情况下，恒定流摩阻项的采用往往制约着该模型的运用。所以人们一直在寻求非恒定摩阻项的精确表达式和计算方法。

3 优异性分析方法

从资金的时间因素上考虑，主要有静态法和动态法。经济分析中不考虑时间因素对资金的影响的方法称为静态法。静态法分析计算简单，以前国家拨款项目中多采用这种方法进行分析计算。但这种方法并没有很好地反映资金与时间的关系，无法准确地反映经济领域中的真正经济效益。因而近年来一些项目开始较多地采用动态法进行经济分析，上面介绍的投资回收期法属于动态法。由于静态法计算简单，在某些多方案比较优化时，也常常采用静态法，甚至在某一选定方案的一些粗略计算时，也采用静态法。技术经济分析是建立在对未来所处环境、呈现状态所作预测的基础之上的。由于事物的不断发展变化，加上人们对客观事物认识的局限性，所以目前的预测与未来的时间状况不可避免地会产生误差，从而使技术经济分析带有不确定性，导致这种不确定性的因素被称为不确定因素。技术经济评价方案中的不确定因素贯穿于整个寿命周期。敏感性分析是在影响技术方案的许多不确定因素中，假定其中一个或几个因素发生变化的前提下，分析测定技术方案决策目标值对这些因素变化的反映程度，以判定各个因素的变化对目标的重要性。敏感性分析是技术经济分析中对不确定因素处理的一种既简单又非常实用的方法。通过敏感性分析，对敏感因素作深入的分析决策，控制其变化范围和幅度，可以测算不确定因素变化对决策目标值的影响程度，以及不确定因素的临界变化范围，判断方案的风险状况。优化是为了达到合理的技术设计而进行数学上和技术上的综合处理工作。经济比摩阻的单目标优化是在特定模型的供热管网下，以费用年值为目标函数，通过最优化方法实现目标函数最小值的单个参数优化。对特定供热系统的经济比摩阻来说，就是保证热网费用年值最小（经济比摩阻对应的），以最小的管径来达到预期的供热效果。首先，分析了确定条件、典型供热规模下经济比摩阻的变化规律，得出结论：管道的经济比摩阻随着供热规模的增大而减小，并分析了产生此结论的原因。并与传统的推荐值进行比计较，得出传统的比摩阻推荐值并非是一个最佳经济值。其次，对不同情况下的结果进行分析比较，得出了不同供回水温差下、相同温差和不同供水温度下及确定工况下不同采暖地区等三种情况下，典型规模经济比摩阻的变化规律，分析问题产生的原因，并得出了对工程有意义的结论。再次，对经济比摩阻和热网的稳定性进行分析：在典型工程的供热规模中，当管网主干线设置中继泵时，经济比摩阻值有所增加，并且随着中继泵数量无限增加，经济比摩阻的增加具有一极限值。最后，利用单因素分析法对经济比摩阻进行敏感性分析，得出影响经济比摩阻的主要因素，并分析了各影响因素的对经济比摩阻的敏感程度，这在工程投资计算中具有很大的参考价值。

4 结束语

人们对于供热需求的具体内容从工业应用到供暖应用的转变，给高温水供热网络带来了新的发展前景，在这样的背景下，需要做好准备，确保其应用的有效性，做好优异性分析，进一步促进相关技术的应用。

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