浅谈供热管网热平衡调节技术

浅谈供热管网热平衡调节技术

摘要：本文首先概述了供热管网水力失调，然后分析了水力失调产生的原因和供热管网水力平衡常用调节装置，最后探讨了供热管网热平衡调节技术。

关键词：供热管网；热平衡；水力失调；调节技术

近年来，随着经济的腾飞，我国供热事业也取得了较大的发展，其中供热管网在规模和技术方面都实现了长足的进步。但是，伴随着逐渐加大的能源消耗，我国的供热系统也出现了若干问题，一直存在供热管网水力失调的现象，限制了供热管网的输送效率，导致热损失较大。在供热系统中，水力失调现象极为普遍，从而造成各热用户之间室内温度偏差较大、冷热不均等问题，用户投诉较多。为缓解供热系统水力失调问题，使用户满意，传统的做法是增大热网管径、增大循环泵的流量，采用“大流量、小温差”供暖运行方式，因而又造成了能源极大浪费。因此，必须采取有效措施解决供热系统中水力失调问题。

1供热管网水力失调概述

1.1水力失调概念

在进行热网系统的水力工况计算时，由于管道内热媒的流速不允许超过限定流速和可供选择的管道管径规格有限等各种因素的限制、网路未进行初调节以及运行工况的变化等造成了热用户实际流量偏离要求的流量。把热水供热系统中各热用户的实际流量与要求的流量(即规定的流量)之间的不一致性，称为该热用户的水力失调。

在供热管网中，水力失调主要表现是：各管段流量输配不合理，致使各个用户的室温冷热不均，靠近热源近端的用户过热，室温高达25℃以上，用户被迫开窗散热，使大量热能流失；而远离热源的末端，则常常达不到设计室温，有的甚至低于10 ℃（我国室温设计要求一般为18 ℃)，严重影响了热用户日常生活和工作，为供热管理带来很多问题。

1.2水力失调的分类

1.2.1根据水力失调度来划分

1.2.1.1一致失调

供热管网系统各用户的水力失调度全部大于1或全部小于1，称为一致失调。凡属于一致失调的情况，各热用户的流量全部增大或全部减小，前者导致采暖房间过热，后者导致房间过怜。

1.2.1.2不一致失调

供热管网系统各用户的水力失调度有的大于1，有的小于1，称为不一致失调。对于不一致失调，系统各热用户的流量有的增加有的减小。前者导致采暖房间过热，浪费能源，后者导致采暖房间达不到设计室温，影响用户的正常工作和生活。

1.2.1.3等比失调

供热管网系统各用户的水力失调度全部相等且不等于1，称为等比失调。对于等比失调，各用户的流量将成比例增加或减少。等比失调一定是一致失调，而一致失调不一定是等比失调。

1.2.2根据管网系统状态来划分

1.2.2.1稳态失调

各管段的阻力固定不变的管网系统为稳态系统或静态系统，上文所述水力失调是指稳态系统的稳态失调。

1.2.2.2动态失调

各管段的阻力是可调的系统就是动态系统，动态失调是指动态系统中某些管段的阻力变化时，也就是这些管段中的调控设备动作时，对其它管段所产生影响而造成的失调。例如系统实行分户热计量安装温控和热计量设备后，原来的稳态系统就变为动态系统。如果没有动态调控设备，当某些用户主动调节用热量或散热器恒温阀自动动作时，就会干扰其它环路的用热量，严重的还会产生振动和噪音。这种失调弊病不是先天性的，是在各环路的调节过程中产生的，必须采用动态调控设备加以控制和消除，否则系统将难以正常运行。

值得注意的是，在动态系统中同样也存在稳态失调。假设在短时间内系统中全部用户都需要较大的流量时，例如室外气温骤降时，或者供水温度不足时，若不对有利环路的流量加以控制，不利环路将得不到足够的流量，因此，动态系统也要注意防止稳态失调。

2水力失调产生的原因

2.1产生水力失调的根本原因

产生水力失调的根本原因是在某运行状态下供热管网的阻力特性不能与在用户所需要的流量下实现各用户管段的阻力相等，也就是我们通常所说的阻力不平衡。

2.2产生水力失调的客观原因

产生水力失调的客观原因有如下几个方面：

2.2.1供热管网管道规格的离散性，加上供热管网上各种设施的不规则性，使系统必须经过人为调节，才能实现水力平衡。在供热管网设计时，通常所遵循的原则是，满足最不利点所必需的资用压头。这样就会使其它管段(用户)的资用压头都会有不同程度的富裕量。在自然状态下来分配各个管段(用户)流量，必然产生水力失调。

2.2.2循环水泵选择不当，流量、扬程过大或过小，都会使工作点偏离设计状态，从而导致水力失调。

2.2.3系统中用户的增加或减少，即供热管网中用户点(即管网上的节点数量)发生变化，要求各管段流量重新分配，从而导致水力失调。

2.2.4系统中用户用热量的增加或减少，即用户的流量(即节点流量)发生变化，也要求各管段流量重新分配，导致水力失调。

2.2.5目前，绝大多数的用户系统是单管顺流式采暖系统，缺少必要的调节设备，也会导致水力失调。

3供热管网水力平衡常用调节装置

3.1平衡阀

平衡阀是一次性手动调节的，不能够自动地随系统工况变化而变化阻力系数，所以称静态平衡阀。平衡阀作用对象是阻力，能够起到手动可调孔板的作用来平衡管网系统的阻力，达到各个环路的阻力平衡的作用。

3.2自力式流量控制阀

自力式流量控制阀又称作定流量阀或称作最大流量限制器。从机理上看，在一定的工作差压范围内，它可以有效地控制通过的流量。当阀门前后的压差增大时，通过阀门的自动关小动作，保持流量不增大；反之，当压差减小时，阀门自动开大，以保持流量恒定。自力式流量控制阀作用对象是流量。

3.3自力式压差控制阀

自力式压差控制阀上带有测压导管，可测出控制点之间的压差。当被控介质流量改变时，将导致自力阀芯的上下移动，使自力阀芯与阀座在一个新的位置产生平衡，改变了自力阀的流通截面积和流量系数，但压差值不变。

4供热管网热平衡调节技术

4.1 温差法