集中供熱系統(tǒng)水力失調(diào)的常見原因分析及解決方法

趙新兵

摘? ? 要：供熱系統(tǒng)的水力失調(diào)會造成局部用戶溫度不達標、局部用戶溫度超標、能源浪費等諸多后果。水力失調(diào)現(xiàn)象是技術工作者必須面對且要解決的技術問題。本文系統(tǒng)性、全面性的提出水力失調(diào)的原因并給出解決方法。

關鍵詞：水力失調(diào) 供熱系統(tǒng) 平衡

1? 引言

供熱系統(tǒng)主要是由熱用戶、設備、熱源及管網(wǎng)組成，通過管網(wǎng)把熱能輸送到末端用戶。在保持水力平衡的狀態(tài)下，末端用戶就能夠獲得系統(tǒng)設計所需要的熱水流量，從而保證用戶使用的舒適性和系統(tǒng)運行的節(jié)能性要求。現(xiàn)實中，由于供熱系統(tǒng)設計不合理、施工方法不正確、偷工減料、調(diào)節(jié)不到位等原因?qū)е鹿嵯到y(tǒng)水力失調(diào)，造成局部用戶供熱不均衡現(xiàn)象的發(fā)生。針對存在的問題找出相應的解決方法，消除水力失調(diào)，達到整個供熱系統(tǒng)的水力平衡，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

2? 供熱系統(tǒng)水力失調(diào)的概念及分類

（1）熱水供熱系統(tǒng)中，各熱用戶的實際流量與要求流量之間的不一致性稱為熱用戶的水力失調(diào)。

（2）水力失調(diào)可分為靜態(tài)失調(diào)和動態(tài)失調(diào)。靜態(tài)失調(diào)是指當某一環(huán)路存在剩余壓頭、阻力過小時，就會造成環(huán)路實際流量超過設計流量，引起整個系統(tǒng)的水力失調(diào)，以致出現(xiàn)冷熱不均的現(xiàn)象。靜態(tài)水力失調(diào)是穩(wěn)態(tài)的、根本性的，是系統(tǒng)本身所固有的。動態(tài)失調(diào)是指在動態(tài)運行過程中，某一環(huán)路的水量發(fā)生變化時引起的壓力和水量的變化，干擾其他環(huán)路的熱量分布，影響其他用戶的供熱需求和使用質(zhì)量。相對靜態(tài)水力失調(diào)，動態(tài)水力失調(diào)則是動態(tài)的、變化的，它不是系統(tǒng)本身所固有的，而是在系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的。

（3）按照建筑位置的不同，水力失調(diào)又可分為水平失調(diào)和垂直失調(diào)。水平失調(diào)指一個水平面上的用戶流量偏離設計值，導致水平面用戶遠、近冷熱不均的現(xiàn)象。垂直失調(diào)是指在一個建筑垂直面上，進入散熱器的流量偏離設計值而導致樓層上、下冷熱不均的現(xiàn)象。

（4）供熱系統(tǒng)水力失調(diào)的程度可用水力失調(diào)度X表示，即供熱系統(tǒng)實際流量和設計流量的比值，X=GS/GJ。根據(jù)各熱用戶水力失調(diào)的情況，供熱系統(tǒng)的失調(diào)分為一致失調(diào)、不一致失調(diào)和等比失調(diào)。解決水力失調(diào)的目標就是使水力失調(diào)度X接近1。

3? 水力失調(diào)的主要表現(xiàn)

（1）用戶室溫冷熱不均。在一個小區(qū)內(nèi)，每棟建筑物距離供熱站距離不等，每棟建筑中的每個單元也各成一個系統(tǒng)，供熱系統(tǒng)分布遠近有別。系統(tǒng)中各環(huán)路的流量不均衡，造成用戶室溫冷熱不均。

（2）設備運行電能消耗高。在出現(xiàn)水平或垂直水力失調(diào)的情況下，為了滿足室溫偏低的用戶，供熱系統(tǒng)會采取“大流量、小溫差”的模式運行。在這種模式下，鍋爐或換熱器等熱源設備難以達到其額定功率，其次循環(huán)水泵等主要設備能量輸配效率低，消耗高。

（3）熱力站能源消耗高。當出現(xiàn)水力失調(diào)時，為了滿足室溫偏低的用戶，熱力站往往提高供熱溫度，加大供熱量，滿足所有用戶的室內(nèi)溫度需求，這就造成了能源的巨大浪費。

4? 水力失調(diào)的原因分析

（1）用戶采暖系統(tǒng)設計不合理。有的設計師沒有進行詳細的熱負荷計算以及水力計算，只是憑經(jīng)驗進行估算，管徑選擇偏大或偏小，散熱器片數(shù)或多或少。這些原因都會造成水力失調(diào)。

（2）工程完工后初調(diào)節(jié)和運行調(diào)節(jié)工作不到位導致水力失調(diào)。

（3）采暖循環(huán)水泵選擇不當，流量、揚程過大或過小，都會是工作點偏離設計狀態(tài)而導致水力失調(diào)。

（4）小區(qū)內(nèi)建筑物高度不一。小區(qū)內(nèi)的建筑物都會高低有別，錯落有致，各自的供熱系統(tǒng)存在不同的技術要求，很容易引起水力失調(diào)。

（5）小區(qū)增加了新建筑。小區(qū)建筑完成后，供熱系統(tǒng)也隨之配套完成，并形成了相對穩(wěn)定的管網(wǎng)系統(tǒng)和總供熱量。增加新用戶的情況下，原有的供熱系統(tǒng)平衡遭到破壞。新用戶的增加，必然會引起原有供熱環(huán)路或整個系統(tǒng)流量的變化，從而出現(xiàn)水力失調(diào)。

（6）用戶末端系統(tǒng)為單管串聯(lián)式采暖系統(tǒng)，缺少必要的調(diào)節(jié)設備，用戶系統(tǒng)無法調(diào)節(jié)，也會導致水力失調(diào)。

（7）運維管理不到位。一是對具體用戶管理控制不嚴，對原來的供熱系統(tǒng)私自改造，任意發(fā)展。二是在管網(wǎng)系統(tǒng)管理上不到位。特別是設置在管網(wǎng)中的閥門，無法做到嚴格的管理和控制。如果隨意改變閥門的開度，就會改變管網(wǎng)的阻力特性，使這條環(huán)路的流量發(fā)生變化，并影響其他環(huán)路甚至整個系統(tǒng)的供熱流量，從而引起水力失調(diào)。

5? 解決水力失調(diào)的主要方法

為保證供熱系統(tǒng)工況的標準和流量的穩(wěn)定，保證用戶的供熱需求，保持水力平衡，就必須解決好水力失調(diào)的問題。在分析水力失調(diào)現(xiàn)象和產(chǎn)生原因的基礎上，提出針對性的改進措施。

（1）認真對待供暖熱負荷以及水力平衡的計算工作。設計師在供熱系統(tǒng)的設計階段，應對每棟樓的熱負荷進行詳細計算，杜絕估算行為，統(tǒng)計整個小區(qū)供熱負荷情況，同時認真做好水力平衡的計算工作。這是系統(tǒng)水力平衡最基本的保證環(huán)節(jié)。

（2）水力平衡計算必須做到嚴謹、認真、精確。在工程設計、施工及運行過程中，首先要做好水力平衡計算，以保證計算結果符合供熱需要。

（3）當區(qū)域系統(tǒng)較大時，建議采用同程式系統(tǒng)。在同程式系統(tǒng)中，各并聯(lián)環(huán)路的管路基本相同，管路阻力也大致相等，流量分配比較均衡，而且能夠減少初次調(diào)節(jié)的困難。雖然同程式的初期投資較大，但因其流量的相對均衡，能夠保證較好的供熱效果，而且也便于運行過程中的調(diào)節(jié)和控制。

（4）系統(tǒng)中各并聯(lián)環(huán)路之間的壓力損失差值應符合規(guī)定。在設計過程中，應保證系統(tǒng)各并聯(lián)環(huán)路之間的壓力損失差值不超過相關標準規(guī)定，而且壓力損失差值越小越好。特別是在施工完成后，往往存在著實際流量與設計流量不完全相符的情況。因此，要通過平衡閥對流量進行調(diào)節(jié)，使各系統(tǒng)盡可能達到水力平衡。

5.1? 做好供熱系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)和運行調(diào)節(jié)工作

（1）供熱系統(tǒng)安裝完畢且水壓試驗合格以及管道清洗完畢后，需對供熱系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)包括初調(diào)節(jié)和運行調(diào)節(jié)兩部分。初調(diào)節(jié)一般在供熱系統(tǒng)運行前進行，目的是將各熱用戶的運行流量調(diào)配至理想流量。初調(diào)節(jié)可通過計算機計算和現(xiàn)場操作相結合的方式進行。對系統(tǒng)流量進行計算，數(shù)據(jù)應詳細、精準。接近供熱站的供熱環(huán)路，根據(jù)情況，可在引入口管段上安裝節(jié)流孔板，以消除剩余壓頭。在解決垂直失調(diào)問題時，可在系統(tǒng)立管處安裝平衡閥，在散熱器入口支管上安裝溫控閥，并在系統(tǒng)投入運行時做好初調(diào)節(jié)工作。

5.2? 做好系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)工作。

供熱系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)分集中調(diào)節(jié)、局部調(diào)節(jié)。集中調(diào)節(jié)在熱源處集中運行;局部調(diào)節(jié)在熱力站或用戶引入口進行。集中或局部調(diào)節(jié)方式又有如下幾種：

（1）質(zhì)調(diào)節(jié)：保持流量不變，用改變網(wǎng)路供水溫度來調(diào)節(jié)的方法。此方式用于二次系統(tǒng)的運行。

（2）分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)：按室外溫度高低把供熱期分成幾階段，在不同階段保持一定流量情況下進行質(zhì)調(diào)節(jié)的方法。

（3）間歇調(diào)節(jié)：通過改變每天供熱時數(shù)來調(diào)節(jié)的方法。

一次（高溫水）系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)。由于一次系統(tǒng)的水利工況較易調(diào)節(jié)，系統(tǒng)壓力可調(diào)范圍大，因此其運行調(diào)節(jié)采用質(zhì)調(diào)節(jié)與量調(diào)節(jié)并用，在保證最不利點壓差足夠的情況下，盡量采用量調(diào)節(jié)的方法，特別是供熱初期和后期以量調(diào)節(jié)為主，供熱中期以質(zhì)調(diào)節(jié)為主，量調(diào)節(jié)為輔。

二次（低溫水）系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)。間接式供熱系統(tǒng)中的每一個獨立的二次系統(tǒng)實際上是一個小型直接式供熱系統(tǒng)，也是以質(zhì)調(diào)節(jié)為主。一個間接式供熱系統(tǒng)有幾十個或數(shù)百個二次系統(tǒng)，這些系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)要求同步進行才能達到預期效果，因采用人工調(diào)節(jié)方法無法實現(xiàn)，故需采用自動控制方法。自控系統(tǒng)根據(jù)室外溫度自動調(diào)節(jié)二次供水溫度，按室外溫度變化對一次系統(tǒng)供水量進行自動調(diào)節(jié)，來控制二次系統(tǒng)的供水溫度，達到對二次系統(tǒng)質(zhì)調(diào)節(jié)的目的。

（1）出現(xiàn)冷熱不均的水力失調(diào)現(xiàn)象時，增大循環(huán)水泵，采用“大流量、小溫差”運行，實踐已證明，這是一種不可取的技術措施。這樣做的結果，過冷用戶循環(huán)水量會有些增加，效果會得到一定的改善，但過熱用戶依然過熱，而且水泵運行不節(jié)能。這一運行方式正在被淘汰或減少。在供熱系統(tǒng)設計時，必須進行詳細的水力計算，科學合理的選擇循環(huán)水泵的流量和揚程。（2）用戶系統(tǒng)入口安裝自力式平衡閥（流量調(diào)節(jié)器）或壓差控制閥（量調(diào)節(jié)時采用），消除進入用戶系統(tǒng)的剩余壓頭。這種方法是行之有效的，是可以推行的可靠的技術措施。（3）小區(qū)有新增用戶時的解決辦法。小區(qū)建設初期，供熱站的供熱量以及供熱主管路管徑需考慮預留一定容量的富余量，后期增加新用戶時，可通過計算確定新增用戶的熱負荷以及分支管路的管徑，就近從供熱主管路接入，并入供熱管網(wǎng)后打亂了原有系統(tǒng)的水力平衡，故仍需對整個供熱系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，徹底消除水力失調(diào)現(xiàn)象，使整個系統(tǒng)平穩(wěn)運行。（4）采用單管跨越式采暖系統(tǒng)、增加三通閥或采用雙管制采暖系統(tǒng)方式，可有效解決單管串聯(lián)不能調(diào)節(jié)造成的垂直失調(diào)問題。（5）加強運維管理，做好運行后期的調(diào)試工作。在供熱系統(tǒng)運行期間，建筑物的采暖熱負荷隨室外氣溫而變化，生產(chǎn)工藝熱負荷也常因生產(chǎn)過程中用熱情況和工作班制的變更而增減。為保證供熱質(zhì)量，就必須經(jīng)常進行系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。為了做好運行調(diào)節(jié)，現(xiàn)代供熱系統(tǒng)已采用遙測、遙控等自動調(diào)節(jié)設備，以控制供熱介質(zhì)的流量、壓力和溫度。對小區(qū)內(nèi)供熱系統(tǒng)設備、管線、閥部件等必須做到心中有數(shù)，并重視抓好日常管理，加強巡檢，做好運行數(shù)據(jù)的記錄工作。如發(fā)現(xiàn)故障，應及時處理。（6）系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程中需配備必要的測量儀器和設備。在進行流量設計及相關的安裝、調(diào)試等過程中，都需要對系統(tǒng)中的相關數(shù)據(jù)進行測量、統(tǒng)計和計算。在實際操作中，僅憑以往的經(jīng)驗或估計很難保證數(shù)據(jù)的準確性。特別是涉及到水力平衡的調(diào)節(jié)上，不借助儀器儀表的手動調(diào)節(jié)難以達到理想狀態(tài)。在這種情況下，就必須借助專用的儀器和儀表進行測量、計算和調(diào)節(jié)。

造成水力失調(diào)的因素很多，在實際應用中，應根據(jù)區(qū)域、供熱系統(tǒng)形式、供熱設備、環(huán)境等具體情況的不同，認真分析造成水力失調(diào)的各種原因，并找到有針對性的解決方法。同時，要求在項目建設前期的設計階段、施工過程以及供熱系統(tǒng)運維管理的各個環(huán)節(jié)上嚴格把關，充分應用各種調(diào)節(jié)技術，確保系統(tǒng)水力平衡，提高供熱質(zhì)量，降低運行費用。

參考文獻：

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