管網 水力失調 供熱節能-根據管網水力失調實現供熱系統節能運行-

一、集中供熱系統運行的基本過程：
1、能熱轉換過程——由熱源系統完成

2、熱量輸配過程——由循環泵和室外管網系統完成

3、熱量散發過程——由室內管網系統和散熱器完成

二、熱量輸配過程實現節能運行的基本目標：

1．保證供熱質量：

用戶的室溫舒適均衡穩定可靠—溫度適中，溫差小，波動小；

2．降低投入：

a）降低能源投入，提高能源利用率：降低無效的熱量消耗，降低循環水泵的電耗；

b）降低人力投入，提高工作效率：提高管理水平和系統的自動化程度；

3．提高產出：增加供熱面積,提高投入產出比，降低單位面積的能源消耗和人工；

三、熱量輸配過程節能運行的首要障礙是管網系統的水力失調：

1、管網系統水力失調的表現：

水力失調的表面現象是少數用戶室溫偏低，實際上是遠端用戶室溫偏低而近端用戶室溫偏高，用戶室溫差過大的問題。在集中供熱的系統中，經常有少數用戶投訴暖氣不熱、室溫偏低，在排除了堵塞和積氣等局部問題之后仍得不到解決，經常被人們關注；另有相當一部分用戶的室溫偏高，卻極少有用戶投訴，往往被人們忽視；由此人們經常錯誤地認為集中供熱系統的熱量供給不足或循環水量不足，實際上這是系統水力失調的典型表現，離熱源越近的室溫越高，越遠的室溫就越低，呈現有規律的分布，管網的供熱半徑越大，水力失調就越嚴重，室溫差就越大。一般認為，集中供熱系統中各個建筑之間的室溫差在4℃（±2℃）是比較平衡的系統。室溫差在6℃（±3℃）以內的，可以算基本平衡，超過8℃（±4℃）的就是較嚴重的水力失調系統。

2、管網系統水力失調的性質：

水力失調是異程管網系統先天性的弊病。在管網系統中每個環路的長短不同，阻力就不同，熱媒流過時所需的循環動力也不同，而循環泵的動力以管網系統中最大的阻力為準進行選配。在實際運行中，循環動力的分配呈現兩極分化的趨勢；最近環路的阻力最小，處在動力最大的位置，流量超額數倍的很常見；而最遠環路的阻力最大，反而處在管網中循環動力最小的位置，循環泵提供的動力幾乎被消耗殆盡。如果不采取有效的措施減少各個環路的阻力差，水力失調就必然存在。因此，它是管網系統先天性的弊病，是客觀存在和不可避免的。

3、管網系統水力失調的危害：

a)供熱質量差——室溫差過大，低溫戶投訴。

b)熱費收繳困難——低溫用戶帶頭不繳熱費，帶動一批用戶不繳熱費。

c)盲目增加循環水量——水泵電耗超過實際需要，電費大增。

d)被迫增加供熱量，無法實施按需供熱——過熱用戶開窗散熱，熱能浪費嚴重！e)少數用戶偷放長流水——既丟水又丟熱，使供熱企業損失慘重！

f)一次管網自控系統的投資回報率降低——難以進行實時調控，節能效果大打折扣。

總之是高投入、高能耗、高成本；低質量、低效益、低回報。

由于上述原因，我們可以斷定：管網系統水力失調是集中供熱節能運行的首要障礙。

4．管網系統水力失調難以根除的原因：

根除管網水力失調就是保證各個環路都得到合理的流量，以增減匹配各個環路阻力的方式進行流量調節，但是這種調節面臨以下幾大難題：

a)流量和阻力之間存在的非線性關系

阻力的調節與流量的變化不是一一對應的，改變調節設備的阻力并不能直接得到相應的流量，致使流量調控困難。

b)管網系統中各個環路之間存在的耦合關系

在流量調節的過程中通過每個環路的流量變化都會引起其他環路的流量變化，使各個環路的流量調節相互干擾，很難準確分配各個環路的流量；經常是已經調好流量的環路又發生變化，不得不反復調節。

c)管網系統的逐年擴容改造

當管網系統擴容后，不僅失去原有的設計依據，也失去了原來調試過的水力工況，需要重新進行平衡調試，因為經過擴容的管網系統必然造成管網阻力特性的改變，使水力失調再次出現。

d)流量調控設備不完善

流量調控設備的調節精度不夠，也不能適應管網的耦合特性和流量與阻力之間的非線性關系，是水力失調難以根除的主要原因；

四、根除管網水力失調的設備——恒流量調節閥

恒流量調節閥是具有恒流量功能的調節閥，屬于自力式變阻力設備，它是將自力式驅動的壓差控制閥瓣和外力驅動的流量調節閥瓣組合而成的調控設備，壓差控制閥瓣可以控制并穩定流量調節閥瓣前后的壓差，從而使通過的流量不受閥門前后的壓差變化的影響，在工作壓差范圍內，通過閥門某一開度的流量能夠自動保持恒定，需要變流量運行時，只需要調節閥門開度即可實現，流量可以任意調節和設定，與閥門前后的壓差無關。流量設定之后，能根據閥門前后壓差的變化隨時調節閥門的阻力，自動保持流量設定值的恒定。

恒流量調節閥徹底克服了管網系統流量調節的難點問題：

1、將流量與阻力的非線性關系變為流量與閥門開度的對應關系，使流量調節變得簡便、直觀。

2、切斷了管網中各個環路之間的耦合關系，消除了流量調節時相互干擾的難題。

3、供熱系統新的擴容改造環路不會影響舊的已經調整好流量的環路。

4、一次管網自控系統安裝電動恒流量調節閥之后可實現實時調控的節能運行方式。

五、根除管網系統水力失調后配套的節能運行措施

1、調整循環水泵的流量和揚程，降低循環泵的功耗；

在鍋爐直供系統和換熱站二次管網系統中，將恒流量調節閥安裝在各個建筑的熱力入口，根除水力失調后，首先得到的節能效益就是減小了各個建筑之間的室溫差，減少了過熱用戶開窗造成的能耗，使系統總供熱量趨于合理，但這還不夠，應該及時調整循環水泵的流量和揚程，降低循環泵電機的功率，以最小的循環動力和最少的循環水量保證良好的供熱效果。

根據我們幾年來的工程實例，循環泵調整后的節電率一般都在20%以上。如果再采用變頻器調速，就能最大限度的降低循環泵的電耗。

2、實施一次網變流量調控，降低供熱量和循環泵的功耗；

目前，在間接供熱的一次水系統中，實現變流量調節的同時保持水力平衡是非常困難的事，這是因為實施變流量調節時水力平衡就破壞了，要保持水力平衡就不能頻繁地進行變流量調節，因此一般都采用定流量加質調節的方式運行，很多熱網的自動監控系統只能監測，無法調控，這就使自動監控系統的節能運行效果大打折扣，其根本原因就是沒有能自動保持平衡的調控設備，

恒流量調節閥就是能夠自動保持平衡的調控設備，將恒流量調節閥安裝在各個換熱站的一次水管路上，在供熱的初期可以采用手動調節的方式，調節各個換熱站的循環水流量，首先保證各個換熱站都能得到合理的流量，根除管網水力失調，同時以盡可能小的循環水流量和盡可能大的供回水溫差向二次網供給熱量，到供熱的中期和末期可分階段改變流量以滿足供熱量的需求，這樣既可以顯著降低一次網循環泵的電耗，也可以大大提高熱網的輸送效率。

在裝備熱網的自動監控系統的管網中，在各個換熱站的一次水管路上安裝電動恒流量調節閥，與變速循環泵配合，就能實施依據氣候變化實時按需供熱的自動調節與控制，真正實現實時變流量變溫差的高效節能運行，其運行的節能率一般都在30%以上。