區(qū)域供熱系統(tǒng)管網(wǎng)熱損耗測試分析

周磊

摘要：當(dāng)前，燃?xì)忮仩t房的建設(shè)及供熱系統(tǒng)形式成為提升環(huán)境效益和節(jié)能效益的重要內(nèi)容，對改善城市市政環(huán)境具有重要作用。

關(guān)鍵詞：區(qū)域燃?xì)忮仩t房;供熱系統(tǒng);經(jīng)濟性;節(jié)能

區(qū)域集中供熱作為一種地域性質(zhì)的能源供應(yīng)形勢，其不僅能夠應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域，同時可應(yīng)用于集中建設(shè)區(qū)域及周邊的城市居民，作為集中建設(shè)性質(zhì)的能源，可供城市市區(qū)或者郊區(qū)的工業(yè)區(qū)及居住點使用。結(jié)合實踐經(jīng)驗分析，區(qū)域集中供熱方式主要應(yīng)用于熱能需求大且用戶集中的居住區(qū)或者工業(yè)生產(chǎn)地域，因此在較為寒冷的國家及城鎮(zhèn)等，往往都選擇建設(shè)區(qū)域燃?xì)忮仩t作為主要的供熱方式。

一、區(qū)域燃?xì)忮仩t房供熱系統(tǒng)形式分析

（一）直接連接供熱系統(tǒng)

直接連接供熱系統(tǒng)是直接借助于熱網(wǎng)的熱量傳遞方式，直接將熱量供應(yīng)給用戶，常常涉及到無混合裝置的直接連接、裝水噴水器的直接連接、裝混合水泵的直接連接。其中無混合裝置的直接連接中，熱網(wǎng)提供的循環(huán)熱水直接供應(yīng)到用戶住房內(nèi)部，經(jīng)過熱網(wǎng)系統(tǒng)末端的散熱裝置返回到回水網(wǎng)水管，這樣實現(xiàn)了往返循環(huán)利用，且造價低，具備經(jīng)濟性。無混合裝置的直接連接方式又可分為一級泵定流量系統(tǒng)、二級泵定流量系統(tǒng)、一級泵變流量系統(tǒng)三類。

（二）間接連接供熱系統(tǒng)

間接連接式供熱系統(tǒng)主要是結(jié)合高溫?zé)崦交蛘呓?jīng)過二次換熱系統(tǒng)，實現(xiàn)的熱源用戶之間的熱網(wǎng)有效劃分，同時結(jié)合鍋爐房和換熱器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對換熱系統(tǒng)及用戶需求的二次網(wǎng)循環(huán)泵提供。間接連接系統(tǒng)主要有鍋爐、換熱站、循環(huán)水泵、換熱站、二次循環(huán)水泵、熱網(wǎng)循環(huán)水泵六部分組成。其中，換熱站的規(guī)模選擇影響因素較多，主要涉及到熱源的位置、建筑物的容積率、布局形式和對應(yīng)的熱網(wǎng)形式等，在不同的選擇因素的影響下會影響間接連接供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性。對于同一個供熱區(qū)域而言，對于供熱的需求量是一定的，設(shè)置的換熱站的個數(shù)、數(shù)量及規(guī)模等都直接決定了供熱效率和供熱站投資經(jīng)濟性。

二、某小區(qū)區(qū)域供熱管網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題分析

通過對某小區(qū)的供熱管網(wǎng)現(xiàn)狀、供熱管網(wǎng)系統(tǒng)水力平衡進行分析。

（一）某小區(qū)的供熱管網(wǎng)現(xiàn)狀

該小區(qū)供熱管網(wǎng)主要以低溫?zé)崴嵯到y(tǒng)為主，其供熱管網(wǎng)形式屬于低溫?zé)崴峁芫W(wǎng)，供水溫度為95℃/70℃，供熱來自獨立的鍋爐房，進行補給水泵定壓。在最初設(shè)計的過程中，該區(qū)域規(guī)模小，且供熱系統(tǒng)沒有設(shè)置調(diào)節(jié)裝置，其原來的系統(tǒng)總體供熱量為2223kw，經(jīng)過反復(fù)多次的擴建后，供熱總負(fù)荷為6011kw，隨著供熱負(fù)荷的日益增加、熱水循環(huán)泵效率的降低，導(dǎo)致供熱系統(tǒng)的運行效率也逐漸降低，熱力失衡現(xiàn)象日益嚴(yán)重。

（二）某小區(qū)的供熱管網(wǎng)系統(tǒng)水力平衡

通過對管網(wǎng)系統(tǒng)的平衡原理、存在的問題和原因進行分析：

（1）管網(wǎng)系統(tǒng)的平衡原理

所謂水力工況，指的是在管網(wǎng)系統(tǒng)中的各點壓力、流量和壓差。且其中的流量和阻力損失關(guān)系表達(dá)式為：ΔP=SQ2。在這個關(guān)系表達(dá)式中，△P表示的是壓差，也就是阻力損失，單位為MPa;S表示管段、系統(tǒng)的阻抗;Q表示的是管段或者系統(tǒng)所占據(jù)的體積流量，單位用m3/ h表示。

所謂水力平衡，指的是對流量進行合理分配。在供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中，進行水力工況的計算，是以為各分支流量進行設(shè)計值為目的。受到管材自身的因素以及最高流速特點的限制，說明了在設(shè)計上進行水力平衡是不能實現(xiàn)的，進而導(dǎo)致始端阻力系數(shù)達(dá)不到設(shè)計的目的，容易出現(xiàn)始端流量過大、末端流量不足的嚴(yán)重失調(diào)現(xiàn)象。運行水力工況的情況下，水泵輸出壓力是在工作曲線和外網(wǎng)特性曲線的交匯下形成的，針對外網(wǎng)特性曲線，ΔP=SQ2，通常情況下，并聯(lián)狀態(tài)下的始端支路S值要低于設(shè)計值，進而導(dǎo)致S值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計值。

（三） 管網(wǎng)系統(tǒng)存在的主要問題和原因

某小區(qū)的區(qū)域供熱管網(wǎng)系統(tǒng)在運行的過程中常常容易出現(xiàn)水泵實際揚程短于額定揚程的情況，進而導(dǎo)致末端出現(xiàn)缺水現(xiàn)象，且鍋爐有很大的阻力，導(dǎo)致鍋爐出現(xiàn)出力不足的現(xiàn)象。在實際運行的過程中主要存在以下問題：

（1）管網(wǎng)的始端支線具有流量大、阻力小的特點，進而導(dǎo)致末端流量較小，且由于水泵的工作地點著重在流量大、揚程小、效率低的工作區(qū)域。（2）加大總循環(huán)水量，容易造成鍋爐和換熱器有很大的阻力，并且增大水流量和阻力。

（3）加大流量后，不能加大供回水溫差，并且由于煤質(zhì)和鼓、引風(fēng)系統(tǒng)異常等因素能不同程度的導(dǎo)致鍋爐輸出不足。

對該問題出現(xiàn)的原因進行分析，主要有以下三個方面的原因：

（1）由于供熱系統(tǒng)在設(shè)計上和鍋爐房不相同，且外網(wǎng)水力沒有計算準(zhǔn)確，各個環(huán)路還不具有水力調(diào)節(jié)功能，導(dǎo)致供熱管網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)失調(diào)的現(xiàn)象。（2）受到鍋爐房供熱外網(wǎng)日益擴建的原因，導(dǎo)致供熱管網(wǎng)出現(xiàn)水力失調(diào)情況。（3）為了保障建筑物的離熱源在室內(nèi)的采暖度，進而增加了熱水流量，導(dǎo)致近環(huán)路室內(nèi)出現(xiàn)溫度過熱、外管網(wǎng)水平失調(diào)的情況。

三、區(qū)域供熱管網(wǎng)系統(tǒng)改造中平衡閥的應(yīng)用

基本事件是指在試驗中可以直接觀察到的，最基本的不能再分解的結(jié)果。一般認(rèn)為，重要度即一個基本事件或者最小割集對頂上事件發(fā)生的貢獻，而我們在對所有包含基本事件最小割集對整個系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)不可用度的影響表示時，常常會利用基本事件的FV重要度來進行。通過對平衡閥的選用原則和選用方法進行分析研究。

（一）平衡閥的選用原則

由于平衡閥具有成本造價低、使用壽命長等優(yōu)點，能夠?qū)π⌒凸芫W(wǎng)進行便利的水力工況平衡工作。閥門的調(diào)節(jié)性能是由閥門特性資料決定的。進行閥門理論特性曲線的測試是通過在一定的定壓差下，工況要求閥門開度不能為1，在閥門的開度小的情況下，閥門后壓差大，在開度大的情況下，閥門前后壓差較小，并且閥門的實際工作曲線逐漸朝快開方向偏移，進而導(dǎo)致閥權(quán)度越小，偏移度越大。針對直線特性的閥門而言，實際性能的偏移容易造成閥門進行調(diào)節(jié)的開度空間小，由此得出結(jié)論，在選用閥門時，為了實現(xiàn)全面的特性，宜選擇閥門理論曲線。

（二）平衡閥的選用方法

在區(qū)域供熱管網(wǎng)系統(tǒng)改造中應(yīng)用平衡閥的主要作用是以消除環(huán)路剩余壓頭、控制環(huán)路水流量為目的。為了選用恰當(dāng)?shù)钠胶忾y型號，在進行供熱系統(tǒng)的設(shè)計時，要對管網(wǎng)水力平衡進行計算，在計算的條件下，依據(jù)管徑選擇適當(dāng)?shù)钠胶忾y型號。依據(jù)閥門流量G和閥門前后差△P間的關(guān)系可以用下列式子進行表示： G=Kv 。其中Kv指的是閥門的流量系數(shù)。針對各個不同的開度，均有相應(yīng)的Kv值，閥門在各個開度的流通能力是由Kv值所反映出來的。

在選用平衡閥時，了解到其流量值和所消耗的壓差，就可以通過運用ΔP=SQ2，將選擇的閥門流量系數(shù)Kv值計算出來，然后根據(jù)不同型號平衡閥中的Kv曲線，確定相應(yīng)的閥門型號和開度大小。

平衡閥作為熱力管網(wǎng)平衡的重要工具，有利于讓水力平衡達(dá)到量化的效果。針對供熱管網(wǎng)系統(tǒng)來說，平衡閥通常情況下，放置在熱源出口中的供水總管、支干管、用戶入口處以及室內(nèi)供暖系統(tǒng)各個方面。

四、結(jié)語

總而言之，通過對某小區(qū)的供熱管網(wǎng)系統(tǒng)改造中平衡閥的應(yīng)用、其中存在的主要問題以及產(chǎn)生的原因進行分析，結(jié)合平衡閥自身的特點，針對在供熱系統(tǒng)中平衡閥的選用原則和選用方法進行闡述，某小區(qū)的供熱管網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)過改造后運行的效果說明了進行水力平衡的計算和結(jié)果是正確的，能夠為以后在區(qū)域供熱管網(wǎng)中應(yīng)用平衡閥積累豐富的經(jīng)驗。

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