建筑工程供热管网水力失调问题探析

刘大鹏 围场满族蒙古族自治县供热公司经济师

随着城市化水平的不断提高，我国大部分地区的建筑都分布了供热管网，但是有时一些供热管网运行时会出现水力失调等问题，进而导致供热问题存在不安全、不稳定的隐患。为了为住户提供更加优质完备的服务，最大限度地避免这种问题的发生，使得管网的运行更加安全和可靠，应针对水力失调的类型和原因制定有效的解决对策[1]。

1 供热管网水里失调概述

1.1 什么是供热管网

供热管网，主要用于将锅炉产生的热能转化为热水或蒸汽，输送到室内设备中，以此满足人们正常生产生活所需。作为一个流体网络系统，其结构十分复杂。

此外，运行管网时可能因为工作环境、时间和施工设计各方面而受到影响。根据3种不同的分类方式，可以把供热管网分为多种类型。首先，每个管道里面的压力都不一样，所以可以分成低压、中压和高压管道[2]。

其次，许多管道里面运送的物质不一样，所以可以分为热水和蒸汽管道。最后，很多管道安装在不同的位置，所以可以分为室外和室内供热管网。

1.2 什么是水力失调

供热管网在运行过程中经常可能会出现水力失调问题。供热系统水力失调一般指的是原本预计的工况与之后实际工况之间有着一定差距，也就是计划流量和实际流量存在差距，从而导致水力失调乃至供热不均。某些房屋室内温度较高，住户总是打开窗户，造成室内流失很多热量，损耗过多能源；某些房屋室内温度较低，并没有达到规定的标准，因此降低了住户的居住质量。

通常，造成建筑工程内供热管网水力失调的原因一般有2 个，即忽视了供热管网内水流速度及管道直径。一旦忽视了这两点，将很难确保管网的运行效率，也无法控制水力失调这一难题。

2 供热管网水力失调的类型

水力失调可以根据不同的划分标准分为多种类型。首先，可以根据用热用户出现水力失调的不同情况，分为等比失调、一致失调和不一致失调。通常，等比失调类属于一致失调，原指的是按照某种一定的比例出现水力失调问题。而在一整栋建筑中，如果所有的房间都存在水力失调问题，并且管网内的实际流速比原本计划的流速快或慢，被称为一致失调。那么不一致失调指的便是虽然在一整栋建筑内出现了水力失调问题，但不同楼层住户的水力失调度都不相同，有的层的大于一，有的楼层小于一。另外，根据状态的不同，也可以分为动态失调和静态失调。如果管网内的阻力没有出现变化，那么属于静态失调；如果阻力发生了变化，那么属于动态失调。动态失调可能会导致控阻设备发生变化，让管道内的受力状况变得越来越复杂，可能会让失调的程度变得更加严重。

3 供热管网水力失调的表现

一般最常见的水力失调经常出现在热源系统中。城市化进程的加快，使得越来越多的建筑采用了集中供热的模式[3]。传统模式存在功率不满足、效率比较低、参数不相同等劣势，所以以前使用的系统并没有办法与迫切的供热需求相契合，导致出现压力和阻力不同，系统内的循环水量和定额存在差异的问题出现在了热源系统中。这种不同不仅会影响整体的运行和供热效率，还会带来严重的安全隐患。

4 供热管网水力失调原因

简单来说，导致水力失调的主要原因有几个方面：首先，并不会一次性规划好某一个特定供热区的供热系统。一个系统的设计是由许多设计人员共同完成的，所以参数上会存在一定的差异。其次，供热管网必须安装阀门调节，可以选择的材料的规格有限制，所以设计时无法根据热网的阻力精确选择，同时安装闸阀后无法精确调节流量。再次，相关部门忽视初调节的重要性，没有进行必要的调节手段。最后，有些用户可能会私自改动管线的管径或阀门开度。

4.1 设计不当

工程师在进行管网设计时，通常需要确定管道的直速、规格及调节设备。此外，如果管道的大小和种类与应有的要求不相同，或者在测量运算时不够详尽、准确，都可能会导致发生失调的概率加大。每个管道所需要运用的材料及材料的质量也会直接会影响供热效率。另外，很多供热管网在设计时忽略了配备调节装置，导致运行时无法准确快速调节流量，在一定程度上引发了水力失调问题。

4.2 施工不当

施工阶段对整个管网之后的运行十分重要，管网的供热运行同施工质量、效率紧密相连。所以，施工人员应严格按照供热管间的设计图纸进行施工。

如果施工单位没有针对铺工技术进行交底，或者没有严格管理施工人员，可能无法及时发现并解决施工中出现的问题和未来可能存在的问题，以后供热管网的运行留下安全隐患。

4.3 运行及维护不当

一旦供热管网开始运行，那么诱发水力失调的原因将变得更加多样。例如，建筑内用户的数量发生了变化，增加或减少散热设备……这就需要相关部门在正式运行管网之前，对供热管网进行精确调试，保证管道内的流量符合标准，能满足住户对供热的需求。

此外，在长期使用某一供热管网之后，还应对供热管网经常进行检修维护，定期更换已经老化的管道，提升管网的性能，否则仍会引发水力失调问题[4]。

5 供热管网水力失调应对措施

5.1 调节方法

5.1.1 使用比例控制调节

如果在并联的管路中，热水量始终根据一个固定的比例流动。那么如果总流量在30%的范围内变化时，热水在管内的比例也将继续保持，不发生改变。此法是利用2 台便携工超声波流量计，或可测得流量的阀门（如平衡阀新型入口装置）及步话机（用于调节时人员之间的联系）来完成的。但是，该调节方法需要操作人员具有较高的职业素质，而且初期投入较大。

5.1.2 使用温差控制调节

该种方法的原理是进行初次调节。首先需要在引入口插入一个压力温度计，从而确保整个系统可以维持一定的热稳，同时让管网内供水的温度始终维持在60 ℃以上。如果温度没有再发生变化，就可以把这个系统看作一个稳定的系统。运行方式是先调节规模大、温差大的住户。进行第一部分调节后，待系统稳定后，再记录温差以及入口处的压力和温度，从而完成第二部分的调节，如此重复步骤。

5.1.3 CCR法

CCR 法分为3 个步骤：采集数据，使用计算机计算，在现场进行调整。这个方法首先需要精确地按照阻力分析和计算，调整出一个属于全系统的新方法。这个方法的基本思路是先测量出各个管段之间的阻力，再依照原先要求的支路流量，计算出每一个调节阀所需要的开度，最终根据最后的结果把每个都换到最初计算的开度上，使得整个系统达到应有的流量。这个方法可以减少开销。

5.1.4 综合在一起进行调节

通常，这种方法可以分为2 种具体的操作模式：一种是使用动态平衡阀，另一种结合简易快速和温度调节两种方法。这个方法与现在经常使用的调节方法有所不同。综合调节法需要投入的资金比较少，操作较为简单，对目前讨论的水力平衡问题有一定的参考作用，符合我国的国情。

5.1.5 保持动态平衡

经常使用的阀门可以分为2 种不同的类型：自力式压差控制阀和流量控制阀。流量控制阀管控的是管道内热水的流量，这样做能确保管道内的流量维持稳定状态。所以，使用该种控制阀的关键点在于根据供热系统的总循环量和每个建筑之间的热负荷，确定一个固定的热水量。每当这个阀门前面和后面的压差加大时，可以通过阀门自动关小，确保管道内的流量没有增大；当每个阀门前后的压差减小时，阀门则自动开大。此类方法操作简单、便于运行，这种阀门可以在确定流量的系统中运用，但是变化流量的系统中一般不会使用这种阀门。此外，压差控制阀管控的是管道里面的压差，该种控制阀可以使管内的水压差始终保持在原本预期的压差值左右，这种控制阀适用于变流量系统，调试较为简单，但是工作人员必须精确运算出系统内的压降。

5.2 调节装置

当前常用在热网中的热力平衡装置分别为平衡阀、普通截止阀和装设孔板。其中，平衡阀需要人工手动调节压力[5]，仪器无法自行跟随系统的变化而自行调节阻力，所以被称为静态平衡阀。平衡阀管控的是管道里面的阻力，在平衡好每个管网系统内的阻力后，起到每个环路之间的阻力一致的作用。因为平衡阀安装费用较高，且需要人工调节，故一般很少采用这种装置。

另外，可在管网中配备扬程低、流量小的附加压头进行调节。其可以监测管网内的水流量，并在监测过程中调节流量，保证管道中的阻力一直处于平衡状态，降低能源消耗，从而受到了极大的青睐。需要注意的是，如果遇到失调问题，不能一味地更换设备或增加阻力，需要通过科学的计算和严密的分析，确定完善的施工计划，为施工提供可靠的依据。

6 结语

导致供热管网出现水力失调问题的原因有多种，所以要根据具体的原因，采取多样化策略和方法。逐步重视水力平衡的调试工作，达到热网之间的水力平衡，确保用户都可以享受比较优质的供热体验，全面推动我国供热事业发展。