高溫水供熱管網(wǎng)的優(yōu)異性分析

楊勇

摘 要：出于保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源考慮，現(xiàn)在集中供熱已經(jīng)受到了越來越廣泛的關(guān)注和重視，并且獲得了較快的技術(shù)發(fā)展。需要做好針對(duì)高溫水供熱管網(wǎng)應(yīng)用過程中的研究和分析。

關(guān)鍵詞：高溫管道;供熱管網(wǎng);優(yōu)異性

1 前言

現(xiàn)在人們對(duì)于工業(yè)蒸汽負(fù)荷用量的減少以及采暖負(fù)荷比例的增加，為高溫水供熱管網(wǎng)提供了更好的應(yīng)用背景。文章從這一點(diǎn)出發(fā)分析了其應(yīng)用過程中的優(yōu)異性，以及具體使用過程中常見的問題。

2 相關(guān)背景

隨著人民生活水平提高，對(duì)供暖室內(nèi)熱舒適度的要求不斷提高，而近年來提倡節(jié)能減排工作，又對(duì)集中供熱管網(wǎng)在保證熱用戶熱舒適度要求的同時(shí)盡量節(jié)能運(yùn)行提出了更高要求。因此，如何解決熱網(wǎng)熱力失調(diào)問題，如何對(duì)熱網(wǎng)熱力參數(shù)進(jìn)行分析和調(diào)控就顯得極為重要。本文首先建立熱水供熱系統(tǒng)熱力工況計(jì)算模型。提出建立由系統(tǒng)熱源、熱用戶、供水管網(wǎng)、回水管網(wǎng)所組成的空間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在對(duì)直接連接、間接連接熱水供熱系統(tǒng)熱用戶供熱熱負(fù)荷計(jì)算分析基礎(chǔ)上，基于圖論理論分別建立直接連接、間接連接熱水供熱系統(tǒng)熱力工況計(jì)算模型。該計(jì)算模型可以對(duì)不同幾何結(jié)構(gòu)的熱網(wǎng)進(jìn)行熱力工況計(jì)算。在熱網(wǎng)水力工況計(jì)算基礎(chǔ)上，編制空間熱網(wǎng)熱力工況計(jì)算軟件。該軟件可以方便地計(jì)算直接連接、間接連接熱水供熱系統(tǒng)熱力工況，并對(duì)熱網(wǎng)熱力參數(shù)進(jìn)行分析和調(diào)控。熱力計(jì)算軟件根據(jù)熱網(wǎng)實(shí)際情況，自動(dòng)生成熱網(wǎng)上、下關(guān)聯(lián)矩陣，在已知設(shè)計(jì)工況下?lián)Q熱器傳熱系數(shù)、換熱面積等熱力計(jì)算條件時(shí)，可計(jì)算得到熱網(wǎng)供熱熱負(fù)荷的分布、熱用戶平均室內(nèi)溫、熱網(wǎng)換熱站（熱用戶）出口水溫以及熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度。某城市以電廠高溫水為熱源，2009年開始集中供熱。目前已建設(shè)高溫水管網(wǎng)50余公里，2015年熱用戶92家，實(shí)際供熱面積達(dá)450萬㎡。隨著開發(fā)區(qū)的開發(fā)建設(shè)，新建建筑面積逐年快速增長(zhǎng)，實(shí)際采暖供熱面積也發(fā)展較快，最大供熱距離約20公里，2018年規(guī)劃供熱面積將達(dá)到600萬㎡。近兩年來，高溫?zé)崴芫W(wǎng)供熱區(qū)域局部出現(xiàn)水力失衡較為嚴(yán)重，部分小區(qū)始終無法達(dá)到預(yù)期的供暖效果，居民投訴有所增加。特別是管網(wǎng)末端區(qū)域供水壓力偏小，供熱效果較差。高溫?zé)崴芫W(wǎng)如不進(jìn)行加壓改造將影響整個(gè)區(qū)域的供熱效果。歐洲一些國(guó)家一般都在七十年代建成熱網(wǎng)水力工況計(jì)算機(jī)模型并可以解算一些有關(guān)的經(jīng)濟(jì)問題。其他研究人員用計(jì)算機(jī)模擬研究了比摩阻在恒定流及非恒定流下的模型和相關(guān)課題。用一維非恒定流模型來模擬管道的瞬變流通常有效且經(jīng)濟(jì)，但在某些情況下，恒定流摩阻項(xiàng)的采用往往制約著該模型的運(yùn)用。所以人們一直在尋求非恒定摩阻項(xiàng)的精確表達(dá)式和計(jì)算方法。

3 優(yōu)異性分析方法

從資金的時(shí)間因素上考慮，主要有靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。經(jīng)濟(jì)分析中不考慮時(shí)間因素對(duì)資金的影響的方法稱為靜態(tài)法。靜態(tài)法分析計(jì)算簡(jiǎn)單，以前國(guó)家撥款項(xiàng)目中多采用這種方法進(jìn)行分析計(jì)算。但這種方法并沒有很好地反映資金與時(shí)間的關(guān)系，無法準(zhǔn)確地反映經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的真正經(jīng)濟(jì)效益。因而近年來一些項(xiàng)目開始較多地采用動(dòng)態(tài)法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，上面介紹的投資回收期法屬于動(dòng)態(tài)法。由于靜態(tài)法計(jì)算簡(jiǎn)單，在某些多方案比較優(yōu)化時(shí)，也常常采用靜態(tài)法，甚至在某一選定方案的一些粗略計(jì)算時(shí)，也采用靜態(tài)法。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是建立在對(duì)未來所處環(huán)境、呈現(xiàn)狀態(tài)所作預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)之上的。由于事物的不斷發(fā)展變化，加上人們對(duì)客觀事物認(rèn)識(shí)的局限性，所以目前的預(yù)測(cè)與未來的時(shí)間狀況不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差，從而使技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析帶有不確定性，導(dǎo)致這種不確定性的因素被稱為不確定因素。技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方案中的不確定因素貫穿于整個(gè)壽命周期。敏感性分析是在影響技術(shù)方案的許多不確定因素中，假定其中一個(gè)或幾個(gè)因素發(fā)生變化的前提下，分析測(cè)定技術(shù)方案決策目標(biāo)值對(duì)這些因素變化的反映程度，以判定各個(gè)因素的變化對(duì)目標(biāo)的重要性。敏感性分析是技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析中對(duì)不確定因素處理的一種既簡(jiǎn)單又非常實(shí)用的方法。通過敏感性分析，對(duì)敏感因素作深入的分析決策，控制其變化范圍和幅度，可以測(cè)算不確定因素變化對(duì)決策目標(biāo)值的影響程度，以及不確定因素的臨界變化范圍，判斷方案的風(fēng)險(xiǎn)狀況。優(yōu)化是為了達(dá)到合理的技術(shù)設(shè)計(jì)而進(jìn)行數(shù)學(xué)上和技術(shù)上的綜合處理工作。經(jīng)濟(jì)比摩阻的單目標(biāo)優(yōu)化是在特定模型的供熱管網(wǎng)下，以費(fèi)用年值為目標(biāo)函數(shù)，通過最優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)最小值的單個(gè)參數(shù)優(yōu)化。對(duì)特定供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)比摩阻來說，就是保證熱網(wǎng)費(fèi)用年值最小（經(jīng)濟(jì)比摩阻對(duì)應(yīng)的），以最小的管徑來達(dá)到預(yù)期的供熱效果。首先，分析了確定條件、典型供熱規(guī)模下經(jīng)濟(jì)比摩阻的變化規(guī)律，得出結(jié)論：管道的經(jīng)濟(jì)比摩阻隨著供熱規(guī)模的增大而減小，并分析了產(chǎn)生此結(jié)論的原因。并與傳統(tǒng)的推薦值進(jìn)行比計(jì)較，得出傳統(tǒng)的比摩阻推薦值并非是一個(gè)最佳經(jīng)濟(jì)值。其次，對(duì)不同情況下的結(jié)果進(jìn)行分析比較，得出了不同供回水溫差下、相同溫差和不同供水溫度下及確定工況下不同采暖地區(qū)等三種情況下，典型規(guī)模經(jīng)濟(jì)比摩阻的變化規(guī)律，分析問題產(chǎn)生的原因，并得出了對(duì)工程有意義的結(jié)論。再次，對(duì)經(jīng)濟(jì)比摩阻和熱網(wǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析：在典型工程的供熱規(guī)模中，當(dāng)管網(wǎng)主干線設(shè)置中繼泵時(shí)，經(jīng)濟(jì)比摩阻值有所增加，并且隨著中繼泵數(shù)量無限增加，經(jīng)濟(jì)比摩阻的增加具有一極限值。最后，利用單因素分析法對(duì)經(jīng)濟(jì)比摩阻進(jìn)行敏感性分析，得出影響經(jīng)濟(jì)比摩阻的主要因素，并分析了各影響因素的對(duì)經(jīng)濟(jì)比摩阻的敏感程度，這在工程投資計(jì)算中具有很大的參考價(jià)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

人們對(duì)于供熱需求的具體內(nèi)容從工業(yè)應(yīng)用到供暖應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，給高溫水供熱網(wǎng)絡(luò)帶來了新的發(fā)展前景，在這樣的背景下，需要做好準(zhǔn)備，確保其應(yīng)用的有效性，做好優(yōu)異性分析，進(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。

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