供热管网水力平衡调节的应用分析

王馥尧

摘要：在建筑能耗中，供暖能耗占有很大的比重，供热管网的不合理运行导致供暖能耗的增加，其中最常见的是供热管网水力失调问题。本文在详述水力平衡调试重要性、水力失调原因和水力平衡调节方法的基础上，结合实际项目案例，叙述了水力平衡调节在提高供热质量和降低成本支出的重要性。

关键词：供热管网;水力平衡调节;应用

1     引言

水力平衡是热力管网中的一个关键，它直接关系到热力管网的运行性能和供热效能，所以水力平衡的调节工作在工程实施中十分重要，一般来说在系统运行前必须调节完成，才能使人民享受到正常的温度，但是水力平衡的失调已经成为常事，这就造成了供热系统的紊乱和人民生活水平的下降。当出现问题时，如果不及时解决就会加大供热系统的损坏程度，满足不了人民的正常生活需求，从而降低了集中供热系统在社会和人民心中的地位。所以本文分析了一些保证热力管网水力平衡的调节方法，希望能帮助完善集中供热系统。

2     水力失调的原因

2.1  供热管网施工建设未严格按照供热设计方案执行

一般情况下，供热企业在供热管网建设前期阶段，从供热面积、供热管网的材料、设备等各个因素综合考虑，将各种影响供热管网水力平衡因素全部纳入设计方案衡量因素中，在此基础上制定符合需求的供热管网设计。但是，实际施工过程中，部分承建施工单位在材料、设备等各项内容的应用方面，没有严格按照设计选择，导致二者之间相差较大，最终导致完工后的供热管网投入使用后，因与设计的不符，因材料、设备等因素的出入，导致出现水力失调的情况。

2.2  施工质量影响

有一些区域施工时，受各方面条件限制，无法全面铺开，在施工条件不利的情况下，强行施工，导致一些管路不符合建设标准，走向不合理、埋设有问题，影响了水力供应效果，供热管网在实际运行中不能达到水力的平衡。

2.3  热力管网损坏、老化

当热力管网进行长时间的运作后，会受到空气、空间和环境的影响，使得热力管道的使用寿命降低，出现老化、损坏的现象，这是导致水力平衡失调的最根本的原因。如果工作人员没有进行及时的维修，任由其老化下去，造成长时间的水力平衡失调，就可能导致不可逆转的结果，如造成房间的供热性能失灵，必须重新设计安装新的热力管网才能解决，造成了资源的浪费。

3     供热管网中的水力平衡常用调节装置

目前供热管网（主要为二次供热管网）的热力平衡措施主要有装设孔板，普通截止阀、平衡阀及自力式平衡阀等，因为平衡阀及自力式平衡阀造价较高，并且也需要一定的人工调节，所以采用较少，孔板平衡措施由于管网实际安装与计算工况很难相同，所以会有一定的误差，在实际使用中有一定的困难。而装设具有一定调节能力的截止阀进行管网的水力平衡调节，由于其成本低，且管网具有可调性，得到了广泛应用。平衡阀是一次性手动调节，不能够自动地随系统工况变化而变化阻力系数，所以称静态平衡阀。平衡阀作用对象是阻力，能够起到手动可调孔板的作用来平衡管网系统的阻力，达到各个环路的阻力平衡的作用。自力式流量控制阀又称作定流量阀或称作最大流量限制器。自力式流量控制阀作用对象是流量。从机理上看，在一定的工作差压范围内，它可以有效地控制通过的流量。当阀门前后的压差增大时，通过阀门的自动关小动作，保持流量不增大;反之，当压差减小时，阀门自动开大，以保持流量恒定。

4     供热管网水力平衡调节方法

4.1  温差法

首先要保证供热管网系统的热力稳定性。可以将网路中的水温控制在60%以上的某个温度保持不变，如果热源的总回水温度也保持不变，这时候整个系统的热力就处于稳定状态。这时候对热源的供水回水温度用户的供回水温度进行记录。其次，根据温度记录找出热用户中供回水温度差小于热源总供回水温度差的对象，然后分析用户的规模和温差程度，合理的确定调节次序。对于温差比较大的而且规模大的热用户优先进行调节。第一轮调节完成后，观察供热系统几小时，如果运行稳定，就重新对用户温差和热源总部温差进行记录，根据结果进行下一轮的调节丁作。这种温差法对于供热管网水力平衡的调节使用范围有一定的限制，因为这种方法需要反复的测量用户和热源总部的供回水温差，而且需要多次的调节，需要较长的调节周期，只适用于保温效果好的供热网络。

4.2  比例法

比例法是工作人员通过两台便携式超声波流量计，通过步话机进行交流，共同对可以测得流量的阀门进行调节从而实现水力平衡的调节工作。这种方法的主要原理就是如果两条并联供热管道中的水流量按照某个比例流动，那么总流量在提高百分之三十的变化范围内，这两个管道中的水流量是保持不变的。这种方法需要投入两台便携式超声波流量计的成本，而且要求两名工作人员操作水平要高，相互的协调和沟通能力要强，所以在操作中的难度较大，很容易发生操作失误的情况。

4.3  CCR法

CCR法是一个系统方法，操作时，需要完成数据、计算和调整，任何一个步骤都决定了调节的精度。需要对全系统阻力进行科学的分析及计算，通过对全系统的调整，确保流量合理。CCR法需要提前测出管网各段阻力数值，根据阻力值获取各支路流量阀门开度，按照开度标准，统一进行调节阀调节，确保整体开度一致性，确保流量分配的合理性、均衡性，通过这种方式进行调节，能够确保调整效果，同时也节省了时间与费用。

4.4  合理应用综合调节法

综合调节法对目前解决供热管网中的水力平衡调节问题，比较适合我国国情。综合调节法有两种调节形式，一种为动态平衡阀调节法，另一种为利用简易快速法与温度调节法相结合来进行调节。供热管网中使用的动态平衡法分为自力式流量控制阀和自力式压差控制阀。自力式流量控制阀作用对象是流量，能够保持流量恒定，所以使用自力式流量控制阀的关键是设定流量的确定，设定流量可根据供热系统总循环量和各建筑的热负荷分别计算出各建筑的相应流量，这种方法简便易行，适用于定流量系统，不适用于变流量系统。自力式压差控制阀作用对象是压差，可以使供回水压差维持在设定压差值附近，设定压差可取设计流量下该分支处的供回水压差，主要适应变流量系统，调试简单，但必须准确计算系统压降。由调节原理知，并联支路的任一支路阻力改变必然引起整个供热管网流量的重新分配，某一支路阀门关小，流量减少时必引起其他支路流量的增大。简易快速法就利用了这个原理。在进行初调节前，系统的阀门处于全开状态，初调节应在关小阀门的过程中进行。用上述调节方法调节后，在供热阶段可采用温度调节法进一步调节。温度调节法的原理步骤如下：由于建筑室内温度与供回水平均温度之间存在简单的对应关系。当供回水平均温度相同时，室内温度必然相等。

5     结语

现代城市中，建筑的数量和规模不断增加，热用户的数量也在逐渐扩大，使建筑能耗进一步加大。所以，建筑节能的实现，需要对供热管网进行改造和优化，对水力平衡进行有效的调节。提高供热管网的供热效率改善水力失衡的问题，减少不必要的资源浪费，从而有效的降低建筑能耗，实现城市集中供热能够可持续性的发展。

参考文献：

[1]   刘海柱，丁洪涛，李童瑶，郭阳阳，赵光普.我国民用建筑能耗现状及发展趋势研究[J].建设科技，2018（8）：10-11.

[2]   申建光.环形供热管网水力工况设计方法研究[J].工业仪表与自动化装置，2020（01）：54-57+64.

[3]   劉谢，杏苑，蔡力.供热管网水力平衡调节的应用分析[J].科学技术创新，2019（28）：110-111.

[4]   智利强.基于热力管网水力平衡调节问题的思考[J].建材与装饰，2019（18）：198-199.