城市供热系统供热管网水力平衡流量调节问题

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城市供热系统供热管网水力平衡流量调节问题

2000年8月中国城镇供热协会技术委员会，向全国的供热企业推荐了《城镇供热系统节能技术措施》（简称“20条”）。

    “20条”第十三、十五条指出。“…应在热力站入口装设流量控制设备以解决一级水系统水力失调问题，对于大多数采用的定流量调节运行方式应装设自力式流量控制器”。“为改善二级水系统的失调，在用户楼栋入口安装流量控制设备，对各楼之间、各单元之间流量分配进行调节”。

    许多室外供热管网水力不平衡，流量分配不均，靠近热源的用户流量过大，室内温度过高，开窗户降温，远离热源的用户流量不足，室内温度过低，居民挨冻，为解决此类问题好多热力单位选择了“大流量、小温差”的运行方式，虽然此种办法可以掩盖一些冷热不均的问题，这里为什么说是“掩盖”呢？因为该种运行方式没有从根本上解决因水力不平衡而造成的冷、热不均，只是满足了部分（远端、底层等等）原来流量不足用户的需要，而近端用户流量就更大了，温度更高了，不仅没解决大问题反而加大了水泵的耗电量，现在越来越多的供热企业已经认识到室内外水力系统调节，控制的重要性采用了一定的方法和手段。

    1、调节方式的比较

    对于一个定流量系统，可采用调节和控制流量的办法来实现水力平衡，但如何来完成用什么设备来完成各热力企业不尽相同，有用手动调节阀和平衡阀的，也有用自力式流量控制阀和自力式压差阀的，前两种是属于手动初调节，即在调节完成后保持各个支路流量的分配达到要求，但供热管网增加新用户或原有用户工况发生变化后，流量分配比例发生了变化。因此又需要进行重新调整。同时在调节过程中由于各个用户之间的耦合关系，如把A调整到设计流量，当调整B用户时由于耦合关系作用A用户流量又发生了变化，因此要反复调整费工、费时、费力。而后两种控制作用，不是保证流量分配比例，而是保证该阀门所负责的支路上的流量（压差）保持不变，即热网增加用户或改变运行工况时，原有支路的流量不变，不需要重新调整。在目前“未装温控阀的定流量运行系统虽然可以使用自力式流量、压差控制阀或平衡阀，但相对而言，自力式流量控制阀更为恰当”。

    2、室内供热系统的调节与平衡

    我国室内系统大部分采用的是单管顺流式，因此上层热、下层冷的现象较为普遍，也即所说的垂直失调现象，解决此类问题的办法除了增加循环水量外（但能源消耗大），现在普通采用的是在顶层增加跨越管，在底层散热器增加温控阀，同时在立管上装设平衡阀。带跨越管的垂直单管系统，由于温控阀的作用，使通过散热器的流量随室内负荷变化而变化。但跨越管的分流作用使得立管的总流量却保持基本不变，因此此时热网基本上是在定流量运行使用自力式流量控制阀是最合适的，在实践中我们总结关于跨越管的设置，如果是七层楼，那么5、6、7层均设跨越管，七层设与立管同径的跨越管。六、五层设与立管小一规格的跨越管。这样运行效果比较理想。

    对新建或改造为双管系统的室内环路，也存在失调问题，只不过单管系统是由于流量变化而引起散热器平均温度变化的温降失调；而双管系统则是由于自然循环作用压头的变化而造成的垂直失调。前者失调表现上热下冷；而后者失调没有规律，为解决此类问题在设计规范中规定新建住宅实行分户热计量，散热器加装温控阀，入口井加装压差控制阀，但由于系统中水质情况，温控阀本身质量原因，用户对该产品的使用情况不掌握等等原因，目前温控阀使用的还不普遍。为解决双管系统存在的失调问题，目前市场上一种集流量控制、关断和锁闭三种功能于一体的户用流量控制阀。由于该阀还是采用调整压差来达到控制流量的目的即前面所提，恒定作用压头来恒定流量，从而解决了由于重力失调带来的水力不平衡。

    3、流量控制阀应用经济分析

    一栋建筑面积4000m2的住宅楼，室内温度要求18℃。现超过3℃，为21℃，则每平米多耗热量为69.5－63=6.5W/m2（室内设计单耗63W/m2），一栋楼多耗热量为6.5W/m2×4000=26000W。冬季运行152天，整个运行期多耗热152×24（小时）×3600×26000=341GJ，若15元/GJ，则该栋楼多耗热量价值为15×341=5115元。若在该栋楼加装一台DN65的自力式流量控制阀（该阀价格2000元左右）就可节约下来这些热量，投资回收期为半个运行期。

    总之在推行“节能20条”过程中我们感到按目前中国的实际情况采用分层燃烧技术；风机、水泵采用变频控制；热网采用自力式流量，压差控制阀这三种技术是目前能摸的着、见得到的节能新技术。

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