论集中供热系统的水力平衡调节与节能措施

侯俊杰

（石嘴山市皓泰热力有限公司，宁夏石嘴山 753000）

0 引言

当前在供热系统的运行过程中，节能措施已经成为了供热管理部门工作环节的重中之重，在供热工作领域具有极为重要的作用。不过，现在我国的供热系统中能源消耗仍较为严重，这与国家提倡的绿色节能发展不相符合，也不能很好地适应当前社会的进步和发展需求。因此，相关部门和工作者应制定出可行性高且有效的节能措施，促使供热系统的正常有序和稳定运行，从而有效实现资源能源的优化配置，并最大限度发挥其利用率，更好地顺应时代的发展。

1 供热系统水力失调的状况及产生的原因

对供热系统水力失调的原因进行分析，主要有以下5 个方面：①因富余压头所导致的流量分配不平衡，进而产生了水力失调；②在选取循环水泵时，选型不当而导致运行时偏离于设计值，进而形成水力失调；③在运行当中的实际热负荷跟原本所设计的热负荷不相符，超出或是小于设计时的热负荷，进而导致了水力失调；④由于系统有高程差，或者是高层居民与低层居民间存在有高程差，构成了垂直水力失调；⑤由于在运行期间系统流量存在变化，如在某分支设有电动调节设施、对温度实施调控，故而在室外温偏低时阀门则会开大，当室外温过高时阀门则会关小，这就会对另一部分未装置调节设施的用户造成水力平衡，进而导致动态水力失调。另外，由于供电局、电厂小区居民室内和室外供暖系统自建成起未做过改造，室内采暖系统自建成时就未分户系统，因此，室外供热管网支、干路没有设置必要的调节和控制装置，部分管线腐蚀严重，阀门失灵、控制和衔接不完善等问题已经非常突出，每年的运行维修费用较高。而且由于管道敷设时间较长，已运行十多年，管道、管件阀门的腐蚀比较严重，时有漏点产生，管道保温层和保护层损坏也比较严重。

总体来说，传统的供热管网、换热站调节控制只是以换热站二次网的供回水温度为控制对象，一般情况下二次网供、回水温度升高，用户室内温度也升高，反之亦然，但由于受室外气温变化，热源波动、管网特性不同、用户的用热习惯及用户建筑围护结构保温性能差别等因素的影响，特别是在分户热计量用户逐渐增多、用户用热量变化较大时，人工调节的方式已经不能满足当前用户节能变化的需要。

2 消除水力失调，实现供热系统节能运行的改进方案

2.1 全面水力系统平衡的优化方案

全面水力系统平衡是一项综合性的优化方案，其实施的主要依据在于，任何一项系统都会有静态水力失调与动态水力失调同时存在的状况，而仅仅只解决其中一项并不能解决两大方面问题。所以，全面水力平衡这个优化方案是通过静态与动态两类同步进行调节的，进而保证整个供热系统的水力得到平衡。该方案可以实现相对复杂化的供热系统中的水力平衡调节工作，同时还能从基础和根本上来解决好静态和动态失调的两大问题，总体来说，它能最大限度地节约能源资源的消耗。然而由于这种解决方案投入较大、施工难度偏高，所以适用范围相对有限。除此之外，还可以通过附加阻力的方式来消除供热用户的富余压头，使得富余压头可以得到较好的调节，进而更为有效地解决水力失调这一问题。此技术也可以在一定程度上减少热量浪费，有一定的节能效果。

2.2 技术改进方案

从网络计算机技术和通信技术发展到现在，为实现供热管网联合监控，对各换热站供回水温度及时进行均衡调节，从而达到节能经济运行，进一步做好节能减排工作奠定了技术基础。对技术方面进行优化的方案主要有3 个：①室内采暖管道将原垂直双管并联系统改为水平双管并联系统，已达到采暖分户目的采暖管线采用耐高温PP-R 塑铝稳态管，沿地面敷设，过门处设过门弯，管线设于找平层内；②散热器的供水支管上安装性能可靠的低阻力自动温控阀，以达到分室控温的目的；③居民单元门口设阀门井并安装平衡阀和锁闭阀、温度计等入口调节装置。

2.3 合理控制水力平衡

供热主要宗旨是保障用户可体验到舒适室温，但在此还需保证节能减排与降低能耗。因此实现供热系统中的热量平衡成为了供热的基础保障条件，故而，务必要确保水力平衡，方可保障热力平衡，乃至于达到热量的平衡。然而在供热当中，为了可靠地控制水力平衡，仅仅运用设计计算极难达到预期效果，再优良的设计也无法杜绝水力失调状况。究其原因，一是因施工实况及设备材料跟预期设计相比存有差异，二是热网运行期间实施动态调节均会致使失调发生。为了达到水力平衡依然需要靠设备来实施控制，现阶段主要是靠设备的调节控制形式来解决水力失调状况的。总体来说，如果未对热网实施监控，则会发生失调状况。但是供热是针对多个取暖用户，为了让所有供热点统一性和同时性的得到满足是困难的，冷热不均现象时有发生，即便经过一定时间的调整达到了一个暂时的平衡。但是在热源和室外气温变化时，整个热网又需要一个较长时间的调稳过程，这样用户实际供热量就会与需要的热量偏离很多，用户室温也不能保持相对稳定，在较长时间内存在部分用户室温高和部分用户室温低的失衡问题，换热站的调节始终处于被动状态。所以说，热网的水力平衡需要依靠强大的监控系统来实现，总体上平衡是控制出来的。

2.4 热源与热风的调节

水力与热力的平衡存在差异，一级网的水力平衡实现了以各热力站供热面积的大小来配置一级网的循环水量，此形式仅适于当全部换热器均合理又保证系数全然同等的状况下，方能做到各热力的平衡。而此前提存在不可能性，主要原因有：①在建设最初就需将扩容这一问题考虑在内，通常换热器的功率是偏大的，以免发生功率不相匹配的状况；②当换热器运行一段时期之后，大多数会发生结垢等情况，并出现换热系统不相符状况；③二级网实际运行期间也会发生堵塞或短路状况。故此，在调节时需将热源、热网、换热站以及供热用户设置成统一体系，并运用多变量的复合方式来实施控制，将大大提高其稳定性与效果，不仅会考虑到换热站所存在的调节情况，还可以考虑到整个热网与热源方面总的变动状况，然后经调度中心做到统一的调节，以此完成整网的动态平衡调节，并最大限度保障运行的节能。实际的调控状况主要有如下两点。

2.4.1 二级网供回水平均温度控制

各换热站运用的是相对变化量的复合控制手段，将二级网供回水平温度的控制方式实施控制，对一级网供水流量实施调节。其优势是有效运用了实际用量跟供热总量间存在的相对变化予以调控，将其引入并给予确定性的用量目标，在实施对用量的控制之后，可以做到及时且更为高效地呈现出平衡调节，在相应地缩减或增加供热量时，也将温控阀随之转变大小，其参数的变动也就相应地调控在适宜周期之内。一般来说，30～60 min 可以作为一个调节周期，也可以根据管网特性选择不同的调节周期。电厂作为主热源在不变的情况下，调整时根据室外温度变化跟踪调节，用户室温的平均值变化作为热源调节的参考量，将被动形式的调节转变成整网的动态调控，并实现分配，二级网温度呈阶梯的形式转变，或增或减，相应缩减了温度比与时间差。

2.4.2 热量分配法

在系统实施供热期间，可以依据用户需要取暖的面积量来计算，也可以采用平均热量这一形式实施调控，再将供回水或回水平均温度间转变的量来完成复合方式的调控手段。在热量分配方面，主要是随着热站的热源在供热环节的供热量转变情况来变化，当取暖用户进行自主用热时，热站的供回水原先所呈现的平均温度也就会产生相应的转变或变化，相应地供热量期间的实况也将会有所改变，按照管网实况的设置状况来进行采样，并得出相应的调控周期。为了将温度转变状况加大而调节相应的转变量，可将其进行设置：全网供回水所呈现出的平均温值与各热站在供回水时所呈现的温度都同时减去取暖住户的室温值。运用了热源和热站一级网实现的平衡性调控以及取暖住户所需求的均衡供热，以此缩减供热中的过热浪费与资源浪费，更完善地呈现了供热期间节能效用。不过此方面的节能仍需同行专业人士共同探索与不断研究，以探寻更为有利和高效的调控方式。

3 结束语

在国民经济高速增长和快速发展的新时代，人们生活水平质量大幅提高，对于生活质量的要求也越来越高。作为城市化发展中重要内容之一的供热系统也要随之得到提升，才能满足于社会发展与人们需求。现阶段，当代城市化的供热系统的平衡调节逐步成为一个复杂综合性的工程，在运行中使用多元化的手段可以获得最优结果，而且对其进行全面细致的考虑则是一种有力保障，其中节能降耗技术是极为关键的。因此，在实际运行期间要落实节能政策的引入，将节能真正落到实处，最大限度使供热系统实现平衡节能运行，增强效益。