趙新兵

摘? ? 要：供熱系統(tǒng)的水力失調(diào)會(huì)造成局部用戶溫度不達(dá)標(biāo)、局部用戶溫度超標(biāo)、能源浪費(fèi)等諸多后果。水力失調(diào)現(xiàn)象是技術(shù)工作者必須面對(duì)且要解決的技術(shù)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(guān)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(shè)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(shè)計(jì)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(yùn)行的節(jié)能性要求?，F(xiàn)實(shí)中，由于供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(duì)存在的問題找出相應(yīng)的解決方法，消除水力失調(diào)，達(dá)到整個(gè)供熱系統(tǒng)的水力平衡，從而實(shí)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(shí)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(dòng)態(tài)失調(diào)。靜態(tài)失調(diào)是指當(dāng)某一環(huán)路存在剩余壓頭、阻力過小時(shí)，就會(huì)造成環(huán)路實(shí)際流量超過設(shè)計(jì)流量，引起整個(gè)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(dòng)態(tài)失調(diào)是指在動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程中，某一環(huán)路的水量發(fā)生變化時(shí)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(duì)靜態(tài)水力失調(diào)，動(dòng)態(tài)水力失調(diào)則是動(dòng)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(yùn)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(gè)水平面上的用戶流量偏離設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致水平面用戶遠(yuǎn)、近冷熱不均的現(xiàn)象。垂直失調(diào)是指在一個(gè)建筑垂直面上，進(jìn)入散熱器的流量偏離設(shè)計(jì)值而導(dǎo)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(shí)際流量和設(shè)計(jì)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(biāo)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(gè)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(gè)單元也各成一個(gè)系統(tǒng)，供熱系統(tǒng)分布遠(yuǎn)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(shè)備運(yùn)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(huì)采取“大流量、小溫差”的模式運(yùn)行。在這種模式下，鍋爐或換熱器等熱源設(shè)備難以達(dá)到其額定功率，其次循環(huán)水泵等主要設(shè)備能量輸配效率低，消耗高。

（3）熱力站能源消耗高。當(dāng)出現(xiàn)水力失調(diào)時(shí)，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(fèi)。

4? 水力失調(diào)的原因分析

（1）用戶采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。有的設(shè)計(jì)師沒有進(jìn)行詳細(xì)的熱負(fù)荷計(jì)算以及水力計(jì)算，只是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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(huì)造成水力失調(diào)。

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

（3）采暖循環(huán)水泵選擇不當(dāng)，流量、揚(yáng)程過大或過小，都會(huì)是工作點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)狀態(tài)而導(dǎo)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(huì)高低有別，錯(cuò)落有致，各自的供熱系統(tǒng)存在不同的技術(shù)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(duì)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(huì)引起原有供熱環(huán)路或整個(gè)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(shè)備，用戶系統(tǒng)無法調(diào)節(jié)，也會(huì)導(dǎo)致水力失調(diào)。

（7）運(yùn)維管理不到位。一是對(duì)具體用戶管理控制不嚴(yán)，對(duì)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(shè)置在管網(wǎng)中的閥門，無法做到嚴(yán)格的管理和控制。如果隨意改變閥門的開度，就會(huì)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)上，提出針對(duì)性的改進(jìn)措施。

（1）認(rèn)真對(duì)待供暖熱負(fù)荷以及水力平衡的計(jì)算工作。設(shè)計(jì)師在供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，應(yīng)對(duì)每棟樓的熱負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，杜絕估算行為，統(tǒng)計(jì)整個(gè)小區(qū)供熱負(fù)荷情況，同時(shí)認(rèn)真做好水力平衡的計(jì)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(jì)算必須做到嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、精確。在工程設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行過程中，首先要做好水力平衡計(jì)算，以保證計(jì)算結(jié)果符合供熱需要。

（3）當(dāng)區(qū)域系統(tǒng)較大時(shí)，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(duì)均衡，能夠保證較好的供熱效果，而且也便于運(yùn)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(yīng)符合規(guī)定。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量不完全相符的情況。因此，要通過平衡閥對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使各系統(tǒng)盡可能達(dá)到水力平衡。

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

（1）供熱系統(tǒng)安裝完畢且水壓試驗(yàn)合格以及管道清洗完畢后，需對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)包括初調(diào)節(jié)和運(yùn)行調(diào)節(jié)兩部分。初調(diào)節(jié)一般在供熱系統(tǒng)運(yùn)行前進(jìn)行，目的是將各熱用戶的運(yùn)行流量調(diào)配至理想流量。初調(diào)節(jié)可通過計(jì)算機(jī)計(jì)算和現(xiàn)場操作相結(jié)合的方式進(jìn)行。對(duì)系統(tǒng)流量進(jìn)行計(jì)算，數(shù)據(jù)應(yīng)詳細(xì)、精準(zhǔn)。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(shí)，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(yùn)行時(shí)做好初調(diào)節(jié)工作。

5.2? 做好系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)工作。

供熱系統(tǒng)的運(yùn)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(yùn)行;局部調(diào)節(jié)在熱力站或用戶引入口進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(shí)數(shù)來調(diào)節(jié)的方法。

一次（高溫水）系統(tǒng)的運(yùn)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(yùn)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(diǎn)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(yùn)行調(diào)節(jié)。間接式供熱系統(tǒng)中的每一個(gè)獨(dú)立的二次系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)小型直接式供熱系統(tǒng)，也是以質(zhì)調(diào)節(jié)為主。一個(gè)間接式供熱系統(tǒng)有幾十個(gè)或數(shù)百個(gè)二次系統(tǒng)，這些系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)要求同步進(jìn)行才能達(dá)到預(yù)期效果，因采用人工調(diào)節(jié)方法無法實(shí)現(xiàn)，故需采用自動(dòng)控制方法。自控系統(tǒng)根據(jù)室外溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)二次供水溫度，按室外溫度變化對(duì)一次系統(tǒng)供水量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，來控制二次系統(tǒng)的供水溫度，達(dá)到對(duì)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(shí)，增大循環(huán)水泵，采用“大流量、小溫差”運(yùn)行，實(shí)踐已證明，這是一種不可取的技術(shù)措施。這樣做的結(jié)果，過冷用戶循環(huán)水量會(huì)有些增加，效果會(huì)得到一定的改善，但過熱用戶依然過熱，而且水泵運(yùn)行不節(jié)能。這一運(yùn)行方式正在被淘汰或減少。在供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須進(jìn)行詳細(xì)的水力計(jì)算，科學(xué)合理的選擇循環(huán)水泵的流量和揚(yáng)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(shí)采用），消除進(jìn)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(shù)措施。（3）小區(qū)有新增用戶時(shí)的解決辦法。小區(qū)建設(shè)初期，供熱站的供熱量以及供熱主管路管徑需考慮預(yù)留一定容量的富余量，后期增加新用戶時(shí)，可通過計(jì)算確定新增用戶的熱負(fù)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(duì)整個(gè)供熱系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，徹底消除水力失調(diào)現(xiàn)象，使整個(gè)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)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(qiáng)運(yùn)維管理，做好運(yùn)行后期的調(diào)試工作。在供熱系統(tǒng)運(yùn)行期間，建筑物的采暖熱負(fù)荷隨室外氣溫而變化，生產(chǎn)工藝熱負(fù)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(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。為了做好運(yùn)行調(diào)節(jié)，現(xiàn)代供熱系統(tǒng)已采用遙測、遙控等自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備，以控制供熱介質(zhì)的流量、壓力和溫度。對(duì)小區(qū)內(nèi)供熱系統(tǒng)設(shè)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(qiáng)巡檢，做好運(yùn)行數(shù)據(jù)的記錄工作。如發(fā)現(xiàn)故障，應(yīng)及時(shí)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(shè)備。在進(jìn)行流量設(shè)計(jì)及相關(guān)的安裝、調(diào)試等過程中，都需要對(duì)系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。在實(shí)際操作中，僅憑以往的經(jīng)驗(yàn)或估計(jì)很難保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(dòng)調(diào)節(jié)難以達(dá)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(jìn)行測量、計(jì)算和調(diào)節(jié)。

造成水力失調(diào)的因素很多，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)區(qū)域、供熱系統(tǒng)形式、供熱設(shè)備、環(huán)境等具體情況的不同，認(rèn)真分析造成水力失調(diào)的各種原因，并找到有針對(duì)性的解決方法。同時(shí)，要求在項(xiàng)目建設(shè)前期的設(shè)計(jì)階段、施工過程以及供熱系統(tǒng)運(yùn)維管理的各個(gè)環(huán)節(jié)上嚴(yán)格把關(guān)，充分應(yīng)用各種調(diào)節(jié)技術(shù)，確保系統(tǒng)水力平衡，提高供熱質(zhì)量，降低運(yùn)行費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)：

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