末端用戶低溫不熱解決方案

劉欽+劉起隆

近年來，隨著我國城市集中供熱事業(yè)的發(fā)展，很多小區(qū)的居民樓被納入集中供熱系統(tǒng)，由于當(dāng)初設(shè)計的一些原因，造成末端用戶低溫不熱的問題。本文以河北省某學(xué)院實訓(xùn)樓供熱設(shè)計為例，介紹了利用擴供新熱用戶機會，解決小區(qū)末端用戶低溫不熱問題的方法。

一、引言

近年來，我國城市集中供熱事業(yè)發(fā)展很快。特別是最近幾年，隨著國家治理霧霾、保護環(huán)境的力度不斷加大，各地紛紛采取有力措施，分批分階段取締低效率、污染環(huán)境的小鍋爐，在此基礎(chǔ)上有效整合規(guī)模較小的二次供熱管網(wǎng)，統(tǒng)由新建的熱力站進行集中供熱。由于原有的小鍋爐比較分散，設(shè)計人員供熱知識和經(jīng)驗不足，造成整合后的二次供熱管網(wǎng)水力平衡不能像新建小區(qū)一樣做到全面水力平衡。此外，很多二次管網(wǎng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)不盡合理，比如采取“糖葫蘆式”的二次供熱管網(wǎng)，造成運行后末端用戶低溫不熱的問題。

二、理論分析

實踐表明，理想的小區(qū)二次供熱管網(wǎng)設(shè)計是將熱力站設(shè)置于該站供熱范圍的中心，管網(wǎng)呈發(fā)散狀向四周輻射。二次管網(wǎng)最忌諱的是熱力站位于供熱小區(qū)的一邊，供熱管網(wǎng)像“糖葫蘆”一樣一直延伸到最末端的用戶。在這種情況下，二次管網(wǎng)末端用戶的水力失調(diào)就會很大，僅靠運行調(diào)節(jié)手段很不容易解決問題。

管道的阻力公式為△P=R*I*（1+a）。通過這一公式可以看出，管道的阻力AP與比摩阻R和管道的長度1兩個參數(shù)有關(guān)。如果兩棟樓的熱力管道長度“1”相差很大，那么兩棟樓的水力平衡就很困難。只有近端管道的比摩阻R足夠大，兩棟樓的壓降才會接近相等，水力也才會平衡。但是，這時調(diào)節(jié)閥附近的管道就會產(chǎn)生震動和噪音，而且會進一步損壞管道和管件。在阻力較小的分支加裝調(diào)節(jié)閥，相當(dāng)于增加該分支的比摩阻R，以此實現(xiàn)管網(wǎng)水力平衡。但是，如果調(diào)節(jié)閥加裝過多，就會造成二次管網(wǎng)整體阻力的增加，二次循環(huán)水泵的耗電量也會大大增加。所以，最好的辦法是將熱力站設(shè)置在供熱范圍的中部，管網(wǎng)呈發(fā)散狀向四面輻射。

對于“糖葫蘆式”的二次管網(wǎng)，必然會造成末端用戶低溫不熱的問題。這里有兩種解決方案，對此類二次管網(wǎng)進行合理改造。一種方案是將近端和后端用戶分為兩個系統(tǒng)，在原有的近端系統(tǒng)加裝調(diào)節(jié)閥，為末端用戶新敷設(shè)一條管線，專供末端熱用戶。如果條件允許，還可以在熱力站新加裝一套供熱系統(tǒng)（該系統(tǒng)包括換熱器、循環(huán)泵、補水泵、除污器等），專供末端熱用戶，供熱效果會更好。另一種方案是利用納入集中供熱的機會，將低溫不熱的樓改由新建熱力站供熱，如此不用單獨審批新建熱力站的規(guī)劃用地，可謂一舉兩得，既解決了新建筑物供熱的問題，又解決了原有二次管網(wǎng)末端用戶低溫不熱的問題。這一方案雖然在投資分?jǐn)偣芾砩弦M一些周折，比如需要與用戶協(xié)商，但是總體來說這一方案利國利民，既節(jié)約了能源又保護了生活環(huán)境。

三，工程實例

2015年6月，河北省某學(xué)院新建的實訓(xùn)樓（6層）改造擴供，供熱面積為14841m2，原1#熱力站二次管網(wǎng)就是一種典型的“糖葫蘆式”二次供熱管網(wǎng)，實際供熱情況近熱遠(yuǎn)冷，西教學(xué)樓和3#、4#宿舍樓，以及西教學(xué)樓往西的幾棟教學(xué)樓均不熱。學(xué)院1#站1998年建成，原設(shè)計供熱能力9131kW，供熱面積11萬m。。2002年9月板式換熱器加片后增加供熱面積2萬m2至13萬m。。2008年10月熱力站再次改造，加循環(huán)泵兩臺，供熱面積達140336m～，遠(yuǎn)超原設(shè)計供熱能力，且一次線管徑為DN200，按30℃溫差計算，一次線水量為282t/h，查水力計算表比摩阻為331.6Pa/m，而且現(xiàn)有的循環(huán)泵耗電量很大。雖然1#站通過增加循環(huán)泵、板式換熱器加片、低溫大流量的方法改造后有一些效果，但是對于末端用戶低溫不熱的問題仍然不能徹底解決。針對以上問題，河北省唐山市熱力工程設(shè)計院提出了以下三種設(shè)計方案：

第一，在原有的1#熱力站重新安裝大容量板式換熱器和循環(huán)泵、補水泵，改造原有二次線，一次線翻管為DN300。

第二，實訓(xùn)樓供熱面積14841m2。因該樓為教室，所以按熱指標(biāo)70W/m2估算，該樓的計算熱負(fù)荷為Q=70×14841=1039 kW；該樓的二次水量為G=0.86*1039*1.05/（80-60）=46.9t/h。查水力計算表，二次水量46.9t/h，當(dāng)管徑為DN150時，管道的比摩阻為50.3Pa/m。由原供熱管網(wǎng)平面圖得知，該二次線西側(cè)原管線本來是DN150。實訓(xùn)樓位于1#熱力站二次線管網(wǎng)末端，如果簡單地將實訓(xùn)樓并入原有管網(wǎng)，就會使原本就不熱的西側(cè)各樓雪上加霜，所以需要對原二次線進行改造。

第三，1#熱力站內(nèi)板式換熱器需要加板片和循環(huán)泵或更換大循環(huán)泵。由于上述原因，在熱力站中加片和加循環(huán)泵已經(jīng)不可能，需要拆除原有的板式換熱器和循環(huán)泵，重新安裝大容量板式換熱器和循環(huán)泵、補水泵。一次線擴供實訓(xùn)樓后，總供熱面積為140336+14841=155177m2。擴供后一次線循環(huán)水量為G=0.86*70*155177*1.05/（95-65）=327t/h，一次線需要由DN200翻管為DN300。

此方案投資最大，共計272萬元，而且施工困難，一次線和二次線翻管需要開挖路面，影響學(xué)校的正常教學(xué)秩序。再有，由于末端實訓(xùn)樓距離較遠(yuǎn)（約850m），循環(huán)水泵揚程高，后期運行水力調(diào)節(jié)工作量大，運行費用也很大。

（一）新建熱力站單供實訓(xùn)樓供熱

這一方案的設(shè)計和施工圖比較簡單，可以保障新建實訓(xùn)樓的供熱效果，不會影響學(xué)校的正常教學(xué)秩序，但是不能解決西教學(xué)樓和3#、4#宿舍樓以及西教學(xué)樓往西的幾棟教學(xué)樓的低溫不熱問題。投資包括一次線、熱力站和二次線費用。一次線DN125 167m17萬元；熱力站45萬元；二次線管網(wǎng)14萬元，總計76萬元。新建2#熱力站：額定供熱能力1039kW，一次設(shè)計供回水溫度95/65℃，二次設(shè)計供回水溫度80/60℃。

（二）綜合考慮解決1#站部分樓不熱和實訓(xùn)樓擴供

針對上述方案的優(yōu)點和不足，根據(jù)原有二次線低溫不熱問題，以及學(xué)院西南角敷有市政熱力管網(wǎng)的條件，工程設(shè)計人員提出在學(xué)院西側(cè)新建2#熱力站。學(xué)院2#熱力站不僅要解決新建實訓(xùn)樓的供熱問題，而且經(jīng)與學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)協(xié)商，把西教學(xué)樓和3#、4#宿舍樓以及西教學(xué)樓往西的幾棟教學(xué)樓均劃給2#熱力站供熱，如此既解決了新建實訓(xùn)樓的供熱問題，又解決了原1#熱力站供熱能力不足的問題。這個方案投資較低，施工也較方便，而且對校區(qū)的環(huán)境影響小。新建2#熱力站考慮到要將西教學(xué)樓和3#、4#宿舍樓以及西教學(xué)樓往西的幾棟教學(xué)樓劃過來，因此設(shè)計供熱面積按60015m2計算，額定供熱能力4201kW，一次設(shè)計供回水溫度95/65℃，二次設(shè)計供回水溫度80/60℃。投資包括一次線、熱力站和改造二次線等費用。新建一次線DN200 167m 28萬元，新建熱力站49萬元，新敷設(shè)DN250主干線和改造局部原有二次線，二次線投資估算總計61萬元，合計共138萬元。

這一方案可以保障新建實訓(xùn)樓和北教學(xué)樓往西的幾棟教學(xué)樓供熱，提高北教學(xué)樓和3#、4#宿舍樓的供熱水平。1#站由于把末端的北教學(xué)樓和3#、4#宿舍樓以及北教學(xué)樓往西的幾棟教學(xué)樓劃出，供熱負(fù)荷減少，余下建筑物的供熱效果可以明顯得到改善。

此外，工程設(shè)計人員還將市政管網(wǎng)“多熱源互補”的理論成功地應(yīng)用于二次供熱管網(wǎng)的設(shè)計改造中。具體講，可以在西教學(xué)樓東側(cè)加裝分?jǐn)嚅y門，實現(xiàn)3#、4#宿舍樓在兩個熱力站之間的切換，如果2#熱力站供熱效果不好，可以利用1#熱力站供熱，反之亦然。再有，如果一個熱力站出現(xiàn)故障，可以把分?jǐn)嚅y門全部打開，用另一個熱力站實現(xiàn)暫時的不保證室內(nèi)溫度供熱。

四、運行效果

該工程經(jīng)過2015-2016年度采暖季供熱運行后，學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)反映實訓(xùn)樓的供熱效果良好。特別是徹底解決了西教學(xué)樓和西教學(xué)樓往西的幾棟教學(xué)樓多年低溫不熱的問題，3#、4#宿舍樓低溫不熱的狀況也得到了明顯改善，1#站供熱范圍供熱效果整體好于上一采暖季。

（責(zé)任編輯：李靜敏）endprint