摘要：在建筑能耗中，供暖能耗占有很大的比重，供热管网的不合理运行导致供暖能耗的增加，其中最常见的是供热管网水力失调问题。供热系统的水力失调将导致供热质量下降、系统能耗增加、热源效率降低、运行维护费用增加等一系列的问题，因此需要对出现水力失调问题的供热系统进行专业的水力平衡调试工作。
关键词：热力管网；水力平衡；平衡失调
1水力平衡调试的重要性
热力管网是由众多串并联管路和用户连接组成的一个庞大的系统。由设计、施工运行等方面的原因而造成的供热管路水力平衡失调有可能会造成用户冷热不均和热费收缴困难等现象，对于近端用户，供热热媒实际流量是设计流量的2~3倍，造成近端用户室内温度过高现象；对于远端用户，供热热媒实际流量低于设计流量，出现室内温度不达标导致部分用户私自放水，此举不但会造成水资源的大量浪费，而且还会因为放水而使得需要往系统里大量补水，而这些水是在进入系统后才会产生热交换的，这样就会进一步加剧水力失衡。热力公司为使用户室内温度达标，往往会提高供热温度热参数或者增加热媒介流量，这些方法虽能满足远端用户的供热需求，但会造成近端用户室内温度过热、系统能耗增加、热源效率降低等一系列问题。为解决上述问题，就需对热力管网进行专业的水力平衡调试工作。
2水力失调的原因
2.1设计负荷失真，选型不当造成管网水力失调。为实现各回路的水力平衡，往往通过调整各回路管径等方式使各个回路的阻力尽可能相等。但由于管径具有固定规格而非连续变化，实际运行中沿程阻力、局部阻力与设计情况存在差别，使得供热系统在运行时并不能直接达到设计的状态，造成水力失调[1]。
2.2在施工过程中，由于材料供应不及时、工期延误等原因，施工队为赶工期，施工工艺无法满足设计要求和相关规范，出现偷工减料和杂物进入供热管网造成局部堵塞，甚至出现过滤器等设备阀门装反等问题。
2.3在运行过程中，一些老旧小区大部分用户属于陈旧的上供下回式单管系统设计，老式系统在热网流量、热量调节方面有很大的欠缺之处，老旧管网中阀门节点普遍存在生锈现象。用户私拆、室内管线布置更改及室内散热器更换，从整体上均使管网特性产生变化。
3水力平衡调节的方法
近年来，国内专家学者和企业单位为解决系统水力平衡调节的问题进行深入研究和探索，总结得出主要供热管网水力平衡调节方法有温差法、比例法、CCR法等。其中，温差法是固定管网供水温度，反复的测量用户和热源总部的供回水温差，根据用户规模和温差程度确定依次进行调节，此方法调节周期长且只适用于保温效果好的供热管网。比例法是利用两台便携式超声波流量计和对讲机实现对两个可测得流量的阀门进行调节，此调节方法对两名调试人员操作要求高，操作难度大，容易出现失误。CCR法是在严格的对全系统进行阻力分析计算的基础上，对全系统实行一次调整的新方法，它由采集数据、计算机计算和现场调整三步构成[2]。此调节方法水力平衡效果较好，是未来发展的方向。
4实际案例应用分析
4.1项目概况
某小区位于某市区，换热站位于小区地上，二次网设计采暖供回水温度为85℃/60℃，系统采用补水泵定压方式，热力入口装置设置于地下一层的热力小室内，热力入口处设置有温度计、压力表、过滤器、自力式压差平衡阀等装置。该换热站供热的10栋建筑均为高层建筑，最高33层。末端采暖系统分高中低三个区，其中，1~11层为低区、12~22为中区、23~33为高区，采用散热器采暖形式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆低区采暖系统工作压力为0.46MPa，中区采暖系统工作压力为0.79MPa，高区采暖系统工作压力为1.12MPa。
4.2水力平衡调节
本项目二次管网属于异程枝状管网，水力平衡调节方案根据项目设计方案及现场情况，从各类方法中取长补短。在水力平衡调试前，各热力入口之间存在一定程度的水力失调现象[3]。各热力入口水力平衡度在0.94~1.89之间。其中有6个热力入口的水力平衡度不满足规范中对水力平衡度的要求（JGJT132-2017中要求热力入口处水力平衡度应为0.9~1.2），占全部热力入口的55％。经过对供热系统进行全面诊断及二次管网水力平衡调试后，该项目所有热力入口水力平衡度均达到规范要求，二次管网基本实现了水力平衡。
4.3合理选用管网保温方式
供热管道的保温对供热节能非常重要。一般情况下，对于热水供热管网，供热管道的热损失在8%~12%。按照节能新标准，要求热水管网输送效率不低于95%，即热损失不大于5%，因此，选择保温效果好、使用寿命长、防水抗腐且具有一定抗破坏强度的保温材料，对供热工程而言非常重要[4]。该工程全部采用工厂预制直埋敷设聚氨酯保温管，长期运行可节约大量能源，显著降低能源成本。合理地选用保温材料（硬质聚氨酯）和保温方式（PE外护壳），既可大大减少无效热量损失，提高利用率，又可在不同的敷设方式下适用性良好，还可以保护管道外部，有效提高管网耐腐蚀性能，减少后续维护工作量。
4.4采用合适的方法
提高换热器换热面积换热器换热面积计算公式为F=uQ/K△tm式中：F—换热器换热面积，m2；u—裕度系数或污垢系数，1.05~1.18；Q—热负荷W。K—总传热系数，W/m2.℃，平朔生活区换热设备均为水-水换热设备，一般取3000~5000；△tm—换热器对数温差，℃。常用计算方式为△tm=[（T1-t2）-（T2-t1）]/ln[（T1-t2）/（T2-t1）]，式中：T1—热侧进水，T2—热侧回水，t1—冷侧进水，t2—冷侧回水。在实际应用中可采用算数温差替代对数温差，以简化计算。采用合适的方法增加换热面积后，可有效提高换热效率，将一次管网的热量“吃干榨净”，显著降低一次回水温度，从而实现“大温差，小流量”运行，提高管网、水泵的整体效能，实现节能。
结论：
通过对本案例供热系统的水力平衡调试，提高了供热管网的供热效率，改善了水力失衡问题，减少了不必要的资源浪费，从而有效降低供暖能耗，实现集中供热能够可持续性的发展，具体有以下几个效果：确保了各个热力入口的实际流量达到或接近了需求流量，保证小区在现有条件下的供热质量，保证了大多数用户的稳定供热。使系统从设备性能、运行方式、维护管理等方面具备了实施变流量运行的计量供热条件，为今后该小区实行计量供热奠定基础。经过水力平衡调试，低区、中区、高区循环水泵节能率分别达到4.24%、5.68%、6.35%，促进了供热系统的节能运行，有效地改变了系统水力不平衡现状，提高了采暖效果。
参考文献：
[1]王世豫.集中供暖过程中供热管网水力失调与对策[J].石化技术，2018，25（10）：147.
[2]尹富强.集中供暖过程中供热管网水力失调与对策研究[J].山西建筑，2017，43（29）：130-132.
[3]肖体蛟.集中供热管网水力失调及应对措施探究[J].黑龙江科学，2016，7（16）：56-57.
[4]代勇.集中供暖过程中供热管网水力失调与对策探索[J].产业与科技论坛，2016，15（01）：48-49.
论文作者:郭耀星
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/18
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