淺談供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)熱力平衡調(diào)節(jié)

[ 作者簡介 ]

白天宇，男，北京人，北京市熱力集團(tuán)石景山分公司，大學(xué)本科，研究方向：供熱。

[ 摘要 ]

目前，大部分開發(fā)商在新建住宅區(qū)時，優(yōu)先考慮的房屋供暖方式是水暖，因熱水供暖的優(yōu)勢較多，可以將室內(nèi)溫度控制在較為均衡的狀態(tài)，給住戶提供舒適的居住體驗(yàn)，加之熱水供暖的投資費(fèi)用和管理費(fèi)用比其他方式低，大多數(shù)住戶能夠接受。但熱水供暖在建設(shè)和使用期間，也存在著或大或小的問題，需要通過做好供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)熱力平衡技術(shù)的調(diào)整，從根本上解決供暖的問題。

[ 關(guān)鍵詞 ]

供暖熱網(wǎng);水力失調(diào);熱力平衡

中圖分類號：TK12?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.10.060

面對大部分民用供暖是以熱水供暖的方式，供暖行業(yè)需要對其產(chǎn)生的問題做好觀察和改造，充分做好供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)熱力平衡技術(shù)的調(diào)整，使供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)在安全的前提下發(fā)揮作用。同時保障住戶及時享受應(yīng)有的供暖服務(wù)，收取合理的供暖費(fèi)用，進(jìn)一步完善供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)[1]。

1? ? 熱水供暖存在的問題

大部分使用熱水供暖的是較為寒冷的地區(qū)，暖氣設(shè)備受到天氣因素的影響，在初冬開啟時容易發(fā)生暖氣片泄漏的情況，加之市面上的暖氣片質(zhì)量不一，一旦使用材質(zhì)較差的暖氣片，很大程度上會對住戶造成熱水浸泡風(fēng)險，具有一定的危險性。因此，在使用前要多方面檢查供暖設(shè)備是否正常，只有做好室內(nèi)供暖的安全防護(hù)措施，才能維持供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)熱力平衡，讓供暖系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行[2]。

2? ? 熱水供暖的日常維護(hù)

供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)在冬季使用期間，由于霜凍及大雪，會引起供暖管道凍裂的問題，在日常維護(hù)時應(yīng)當(dāng)對容易發(fā)生凍裂的管道加強(qiáng)保暖防護(hù)，安裝管道除污器，定期清理管道內(nèi)的污漬和廢棄物殘留，讓暖氣設(shè)備處于干凈、無堵塞的狀態(tài)。因供暖管道中存在空氣而導(dǎo)致形成氣堵，影響水流正常循環(huán)，為保證供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)的正常使用，需要及時排掉管道中的空氣[3]。通過在暖氣管道上安裝空氣管、放氣閥門等，能夠很好地解決這一問題。如果住戶較小或者僅用于室內(nèi)取暖，也可以安裝小型手動的排氣設(shè)備、自動排氣閥等設(shè)備，以此達(dá)到暖氣覆蓋的目的，這是供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)日常維護(hù)中必不可少的環(huán)節(jié)。

3? ? 熱水供暖的優(yōu)勢與供熱調(diào)節(jié)的原理

熱水供暖在使用上有著不可替代的優(yōu)勢，實(shí)行區(qū)域大面積供暖，在很大程度上減少了單獨(dú)供暖所產(chǎn)生的空氣污染等問題，也有利于集中對暖氣系統(tǒng)進(jìn)行管理，滿足住戶的供暖需求。同時，熱水供暖能夠很好地保持室內(nèi)舒適的溫度，打造均衡且暖和的居住環(huán)境，在建設(shè)成本上也能滿足大部分住戶的預(yù)算，投入與后期管理的費(fèi)用比較低，在衛(wèi)生問題上也比較好清理，不需要花費(fèi)大量時間去清洗或者更換管道，適合長期使用[4]。

在供熱調(diào)節(jié)方面，目前大多數(shù)建筑和住宅區(qū)是采用全天候供暖，但其在使用時間上有一定的差別，一般辦公區(qū)、商業(yè)綜合體有著明確的開關(guān)時間，宿舍樓及住宅區(qū)大部分時間有居民居住。如果持續(xù)使用全天候供暖，對下班時間處于關(guān)閉狀態(tài)的辦公區(qū)和商業(yè)樓來說，會產(chǎn)生大量的暖氣損耗和費(fèi)用。因此，為了減少能源消耗和燃料，供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)采用分時段供熱控制，在商業(yè)樓開工期間保持穩(wěn)定供暖，其余時間則可采取關(guān)閉供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)或進(jìn)行低溫運(yùn)行供暖兩種方式，而住戶可以根據(jù)自身的實(shí)際使用情況來調(diào)節(jié)供熱需求，這樣的方式在一定程度上能夠節(jié)省用電，減少耗能，進(jìn)而提高燃料資源的利用率。采用分時段供熱控制系統(tǒng)的原理，能夠充分考慮不同建筑的使用特性，不僅能夠滿足人們對供暖的需求，也能控制燃料資源的使用，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

4? ? 熱力平衡的合理分配

供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)雖說在使用上是比較方便的，但受到供暖管道及主干線的影響，在同個區(qū)域內(nèi)可能會出現(xiàn)室內(nèi)冷熱不均的情況，這就是供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)比較常見的水力失調(diào)問題，需要及時調(diào)整好平衡，才能有效解決。

4.1? 水力失調(diào)

水力失調(diào)在供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)中比較常見，由于區(qū)域內(nèi)暖氣設(shè)備的熱水實(shí)際流量和設(shè)定需求流量不同而造成的不平衡，使供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)失去控制作用。比如，供暖管道中存在有利環(huán)路與不利環(huán)路，當(dāng)供暖管道處于有利環(huán)路一端，其資用壓頭會偏高一點(diǎn)。但由于供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)的控制和熱水的走向限制會導(dǎo)致失去平衡，而壓頭就會存有剩余流量。當(dāng)剩余量過大，超過設(shè)定的流量，就會使部分區(qū)域的暖氣溫度過高;當(dāng)區(qū)域出現(xiàn)暖氣溫度低或者不熱的情況，則可能是供暖管道處在不利環(huán)路，熱水流量不足且達(dá)不到設(shè)定的流量，就容易出現(xiàn)供暖較慢或者室內(nèi)不熱的問題[5]。

供暖管道的壓力不平衡是需要根據(jù)區(qū)域大小進(jìn)行整改的，通過調(diào)小近環(huán)路水流控制閥門與調(diào)大遠(yuǎn)環(huán)路控制閥門，對暖氣管道進(jìn)行降壓與增壓，使暖氣熱力系統(tǒng)在不同位置保持同樣的熱水流量，并加速水循環(huán)達(dá)到不同區(qū)域的溫度平衡。經(jīng)過調(diào)整閥門進(jìn)行增壓、降壓，能夠有效解決同個區(qū)域暖氣溫度不一樣的問題，讓區(qū)域內(nèi)的每一個住戶室內(nèi)都能夠維持舒適的溫度。

4.2? 供熱系統(tǒng)管道阻力大

供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)在使用期間，其初始出口的壓力太低會導(dǎo)致后續(xù)的供暖不足，而在形狀不同的供暖管道中，熱水水流所受到的壓力也是不相同的。在暖氣管道排布的直管中，熱水經(jīng)過會形成一定的摩擦阻力，這就是在供暖系統(tǒng)啟動時所產(chǎn)生的沿程阻力，當(dāng)熱水經(jīng)過管道彎道或者閥門等部件時所產(chǎn)生的阻力為局部阻力。這兩種阻力會在一定程度上限制熱水流量的壓力，導(dǎo)致供暖無法達(dá)到均衡溫度，同個區(qū)域部分室內(nèi)的溫度會出現(xiàn)過高或者過低的情況，使得居住舒適感有所降低。因此，為了減少供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)管道阻力大的問題，需要對熱水供應(yīng)的循環(huán)水泵加以調(diào)整，確保水泵有足夠的壓力，為供暖系統(tǒng)提供充足的水量進(jìn)入到區(qū)域內(nèi)，才能保證每個住戶室內(nèi)的暖氣溫度達(dá)到正常循環(huán)[6]。如果循環(huán)水泵出力無法克服管道的總阻力，則會發(fā)生系統(tǒng)循環(huán)水量不足的情況，使得供暖系統(tǒng)無法維持正常循環(huán)，同時會增加暖氣能源的使用和消耗，而且會對供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)的循環(huán)造成損壞，也會使供暖系統(tǒng)安全穩(wěn)定性受到一定的影響。所以，要做好供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)熱力平衡技術(shù)調(diào)整，結(jié)合供暖區(qū)域的大小、規(guī)模范圍以及管道排布的阻力情況，保證供暖循環(huán)系統(tǒng)的壓力和水流量能夠滿足區(qū)域內(nèi)的正常使用。通過建設(shè)前的考察與研究供暖管道排布，能有效達(dá)到克服暖氣管道的阻力，減少水力失調(diào)的產(chǎn)生，保障供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)得以正常循環(huán)使用。

5? ? 集中供暖熱網(wǎng)熱力平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)

面對供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)在使用期間出現(xiàn)的問題，需要通過做好熱力平衡技術(shù)的調(diào)整來減少區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)暖氣溫度不均衡的情況，確保每個區(qū)域都能夠正常、安全地使用暖氣熱網(wǎng)系統(tǒng)。

5.1? 供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)技術(shù)有多種，比較常見的是質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)、分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)等方式，這幾種方式能夠有效做好熱水流量的分配和調(diào)節(jié)，確保供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)的正常循環(huán)和使用，這三種調(diào)節(jié)方式在操作和解決效果上是比較安全可靠的。質(zhì)調(diào)節(jié)調(diào)整供暖系統(tǒng)的供水溫度，而循環(huán)水量保持不變，實(shí)現(xiàn)按需供熱的需求，保障區(qū)域內(nèi)溫度處于舒適且均衡的狀態(tài)，有著其他調(diào)節(jié)方式不可替代的優(yōu)勢。首先，質(zhì)調(diào)節(jié)能夠根據(jù)室外溫度以及環(huán)境的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)過調(diào)節(jié)后與外部條件、天氣因素互相融合和適應(yīng)，使室內(nèi)溫度既能保持溫暖，也能減少與室內(nèi)的溫度差，總體上維持一個舒適且暖和的區(qū)域環(huán)境。其次，質(zhì)調(diào)節(jié)可以有效減少供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量失調(diào)的問題。熱量失調(diào)會導(dǎo)致同一區(qū)域出現(xiàn)溫度過熱或者溫度低的情況，經(jīng)過質(zhì)調(diào)節(jié)便能解決這一問題，在一定程度上提高室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性，保障區(qū)域溫度處于平衡狀態(tài)。比如，量調(diào)節(jié)是供暖系統(tǒng)中供水溫度始終維持設(shè)定的溫度不變，隨著室外溫度的變化而改變熱網(wǎng)系統(tǒng)中循環(huán)流量，以適應(yīng)熱負(fù)荷變化的一種調(diào)節(jié)方法，隨著室外溫度的升高，降低循環(huán)流量容易造成嚴(yán)重的垂直失調(diào)，使其適應(yīng)熱負(fù)荷變化的調(diào)節(jié)方式。因其操作比較復(fù)雜，僅作為輔助調(diào)節(jié)方式使用，很少單獨(dú)使用。而分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)是在供暖季中按照室外溫度高低分成幾個階段，在室外溫度較低時，保持較大的循環(huán)水流量，在室外溫度較高時，保持較小的循環(huán)水流量，在同一階段，保持循環(huán)水流量不變，從而改變供水溫度的一種調(diào)節(jié)方式。優(yōu)勢在于，可以根據(jù)供暖使用的時間段、天氣變化等因素來控制熱網(wǎng)系統(tǒng)分階段改變流量及供水溫度，以此達(dá)到供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)熱力平衡的目的。但在操作過程中需要注意熱網(wǎng)系統(tǒng)溫度的變化，在溫度平衡時及時控制集中調(diào)節(jié)，降低發(fā)生熱力失調(diào)的問題;通過集中調(diào)節(jié)可以精準(zhǔn)、科學(xué)地對供暖燃料進(jìn)行控制使用，減少對暖氣燃料的浪費(fèi)與損耗，經(jīng)濟(jì)性較好，在環(huán)境保護(hù)方面也有著一定的積極作用[7]。

5.2? 正確使用閥門調(diào)節(jié)方法

供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)熱力平衡技術(shù)的調(diào)整，在很大程度上是對暖氣管道的閥門控制、熱水流量以及管道阻力加以調(diào)節(jié)，以此來維持區(qū)域內(nèi)溫度的平衡，確保室內(nèi)溫度處于均衡且舒適的環(huán)境。在進(jìn)行供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)熱力平衡技術(shù)調(diào)整的過程中，需要根據(jù)供暖的實(shí)際情況和發(fā)生的問題對閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，做到具體分析供暖系統(tǒng)問題并制訂解決方案。要正確使用閥門調(diào)節(jié)的方法。比如，在供暖運(yùn)行時的系統(tǒng)調(diào)節(jié)，可以通過調(diào)節(jié)不同位置閥門的相對開度或者控制熱水流量大小來滿足熱平衡，調(diào)節(jié)不同位置閥門的相對開度，能夠改變暖氣管道中的熱水量，使供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)的水量和溫度達(dá)到實(shí)際的熱水流量需求，減少部分區(qū)域的供暖不足或者暖氣不熱的問題。對此，在熱力平衡技術(shù)調(diào)整時，要正確使用與控制遠(yuǎn)中近閥門的相對開度，將其應(yīng)用在合適的環(huán)節(jié)和區(qū)域內(nèi)，使供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)處于合理范圍，減少對供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的影響，讓供暖系統(tǒng)維持在正常循環(huán)運(yùn)行的狀態(tài)。

6? ? 熱力平衡調(diào)節(jié)

我國北方地區(qū)冬季寒冷，供暖設(shè)備是必不可少的，室外溫度低，體感溫度也較低，因此，北方地區(qū)冬季供暖質(zhì)量顯得尤為重要。只有進(jìn)一步提高供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)的供暖能力，提高室內(nèi)溫度，才能保證居民的日常生活不受到嚴(yán)寒的影響。所以，供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)熱力平衡技術(shù)需要從供暖管道的壓力控制、熱水供水、回水溫度以及區(qū)域覆蓋范圍等方面進(jìn)行調(diào)整，使每家每戶都能享受到安全、穩(wěn)定的供暖設(shè)備。根據(jù)冬季城市室外溫度和天氣因素的變化，需要對供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)加以調(diào)整，及時關(guān)注室外溫度變化，科學(xué)調(diào)整熱水出口水溫及流量，按照供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，使其不斷適應(yīng)環(huán)境和溫度的變化，確保在極端嚴(yán)寒天氣下也能夠維持室內(nèi)的溫度。

以某住宅區(qū)為例，樓宇的單元數(shù)會存在三至八個單元不等，當(dāng)單元數(shù)超過四個以上時，會出現(xiàn)末端的單元室內(nèi)溫度低于前端的單元，導(dǎo)致同一棟樓出現(xiàn)室內(nèi)溫度不均衡的問題。對此，該住宅區(qū)通過二次管網(wǎng)的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度平衡。首先是在鋪設(shè)暖氣管道時選擇合理的干線管徑，選擇較小的比摩阻，降低網(wǎng)路阻力。其次是采用適當(dāng)?shù)牧⒐?，保證每棟樓的熱水流量滿足住戶所需。最后是在每棟樓每個單元的入口處進(jìn)行閥門開度的調(diào)節(jié)或安裝流量控制閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過閥門的控制來解決各個單體建筑之間存在水力失調(diào)的問題。由于所帶建筑物情況的復(fù)雜性和多樣性，會出現(xiàn)樓宇間的節(jié)能等級不同、室內(nèi)散熱方式不同，導(dǎo)致所需要的熱量有所不同，當(dāng)在建立二次管網(wǎng)水力平衡的前提下，按照所需熱量的不同，合理分配流量，保障該住宅區(qū)中各個樓棟之間和室內(nèi)溫度維持在相對平衡穩(wěn)定的狀態(tài)，保障冬季室內(nèi)處于溫暖穩(wěn)定的環(huán)境。

7? ? 結(jié)束語

綜上所述，城市供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)在冬季的使用是十分頻繁且重要的，其在很大程度上對居民的日常生活和工作有著很大的影響，經(jīng)過熱力平衡技術(shù)的調(diào)整，能夠解決供暖上出現(xiàn)的溫度不均衡或者溫度過低的問題。雖說目前的供暖熱力平衡技術(shù)處于較完善的階段，但仍然存在一些問題需要解決。對此，與供暖相關(guān)的部門要根據(jù)實(shí)際情況，對供暖熱網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，合理使用閥門控制管理方法，減少出現(xiàn)熱力不平衡的情況，讓室內(nèi)處于舒適穩(wěn)定的溫度環(huán)境下，進(jìn)一步提高居民的幸福感。

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