實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)水力平衡及節(jié)能的方法研究

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1、實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)水力平衡及節(jié)能的方法研究　　【摘要】近幾年，我國城市集中供熱快速發(fā)展，截至2014年底我國集中供熱面積61.1億平方米，比上年增長6.9%。我國集中供熱快速發(fā)展的同時(shí)，還存在一些技術(shù)上的問題，如供熱管網(wǎng)水力失衡，易造成用戶側(cè)冷熱不均。在目前供熱系統(tǒng)中，管網(wǎng)水力失衡的現(xiàn)象十分普遍，嚴(yán)重制約供熱效果。針對(duì)供熱系統(tǒng)中存在的這個(gè)問題，研究并提出了一種新的解決方案：基于水力計(jì)算模型，通過自力式壓差平衡閥改造并調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)水力平衡?！　　娟P(guān)鍵詞】自力式壓差平衡閥水力平衡供熱節(jié)能　　在國內(nèi)，供熱系統(tǒng)中管網(wǎng)跨度大，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)水力平衡。水力失衡的普

2、遍現(xiàn)象為管網(wǎng)近端流量較大，而末端流量不足。國內(nèi)學(xué)者對(duì)小區(qū)集中供熱系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)的節(jié)能潛力進(jìn)行了分析研究得出，水力平衡調(diào)節(jié)平均所能取得的最大節(jié)能率為6%～8%[1]。對(duì)于供熱系統(tǒng)而言，水力失衡就會(huì)造成近端用戶過熱，而末端用戶過冷。為保證末端用戶的供熱效果，往往需要提高供熱量，導(dǎo)致近端用戶嚴(yán)重過熱，造成熱量浪費(fèi)。在一般情況下，因水力失衡引起冷熱不均所造成的能量浪費(fèi)為20～30%[2]。6　　從上述的研究可以看出，實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)的水力平衡，具有顯著的節(jié)能效果。國內(nèi)針對(duì)水力失衡，提出一些措施和方法。比如通過在用戶入口處加裝靜態(tài)平衡閥，對(duì)各支線的流量進(jìn)行合理的分配[3]

3、。但當(dāng)管網(wǎng)總流量發(fā)生變化時(shí)，各支線會(huì)等比例地相應(yīng)變化，產(chǎn)生供熱量波動(dòng)，影響熱用戶供熱效果。并且，對(duì)于熱用戶可自調(diào)節(jié)供熱量的系統(tǒng)，當(dāng)某熱用戶調(diào)節(jié)自身流量時(shí)，會(huì)對(duì)其他熱用戶產(chǎn)生強(qiáng)制性干擾，影響供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，該方法還存在局限性。而且實(shí)際中，大部分供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)僅安裝調(diào)節(jié)閥，而并未配置平衡閥，管網(wǎng)水力失衡的問題較為突出?！　”疚奶岢龈鶕?jù)管網(wǎng)水力計(jì)算，在采用自力式壓差平衡閥基礎(chǔ)上，進(jìn)行調(diào)節(jié)水力平衡的方法?！　?水力計(jì)算　　水力計(jì)算主要計(jì)算管網(wǎng)干線上各管段的壓損，并為加裝自力式壓差平衡閥提供理論依據(jù)。首先對(duì)供熱管網(wǎng)主干線進(jìn)行分段，以主干線上各個(gè)分支點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)，對(duì)主

4、干線進(jìn)行分段。根據(jù)當(dāng)?shù)夭膳療嶂笜?biāo)及該換熱站的供回水溫差，計(jì)算出每條支線上供熱總面積所需的流量，把計(jì)算出的流量相應(yīng)地累加到主干線各管段上，再根據(jù)各管段的管徑，即可計(jì)算出各管段的流速，可根據(jù)流量及管段管徑進(jìn)行計(jì)算，其表達(dá)式為：　?。?）　　式（1）中，為管道內(nèi)流速，m/s；為管道內(nèi)流量，t/h；為管徑，m?！　∑渲泄艿纼?nèi)流量通過理論計(jì)算給定：　　（2）　　式（2）中，為供熱面積，m2；為采暖熱指標(biāo)，W/m2；為二級(jí)網(wǎng)供回水溫差，℃?！　「鶕?jù)流速和管道尺寸及流體粘度，可計(jì)算出雷諾數(shù)，再結(jié)合管壁相對(duì)粗糙度，查圖可得到管道阻力損失系數(shù)6，最終則可計(jì)算出每個(gè)管段的壓降。根

5、據(jù)每個(gè)管段的壓降，可計(jì)算出主干線上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的供回水差壓，并根據(jù)該差壓進(jìn)行加轉(zhuǎn)自力式壓差平衡閥的選擇?！　?自力式壓差平衡閥加裝　　自力式壓差平衡閥可保持所在環(huán)路壓差恒定，可有效避免水力調(diào)節(jié)過程中各支路間的互相干擾[4]。因?yàn)?，通過自力式壓差平衡閥設(shè)定熱用戶側(cè)的壓差后，用戶側(cè)的阻力不變化，其流量也就保持恒定。無論是供熱總管網(wǎng)的變化，還是其他熱用戶的自調(diào)節(jié)產(chǎn)生的變化，都不會(huì)對(duì)熱用戶產(chǎn)生影響。因此，自力式壓差平衡閥可在實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)水力平衡中發(fā)揮重要作用?！　∩弦还?jié)基于各段壓降計(jì)算出供回水壓差，根據(jù)供回水壓差判定是否需要加裝自力式壓差平衡閥。考慮樓宇的資用壓頭及自力式

6、壓差平衡閥的工作壓差范圍，可在供回水壓差達(dá)到25kpa以上的支管段加裝自力式壓差平衡閥?！　∫阅硢挝坏囊粋€(gè)換熱站的支線為例對(duì)上述方法進(jìn)行具體說明，如圖1所示?！　D1換熱站某支線供熱情況　　圖中換熱站一條主干線上分出4條支線，每條支線接待1棟樓宇。每棟樓宇的供熱面積及流量計(jì)算結(jié)果見下表1所示?！　”?支線上各樓宇流量計(jì)算　　樓宇供熱面積　　m2采暖熱指標(biāo)　　w/m2二網(wǎng)供回水溫差6　　℃流量　　t/h　　1#16148.638833.0　　2#11849.238824.2　　3#15828.638832.4　　4#16577.638833.9　　以表1中求出的

7、流量為基礎(chǔ)，計(jì)算出該主干線上各管段的壓力損失，計(jì)算結(jié)果見下表2所示?！　”?主干線各管段壓力損失計(jì)算　　管段流量管道內(nèi)徑流速折算長度阻力損失系數(shù)壓降　　t/hmm/smPa/mpa　　站―4#123.60.21.10179.40.02111011　　4#―3#89.40.151.4227.30.0223870　　3#―2#57.30.1251.3174.10.02311226　　2#―1#33.00.11.1831.20.02552006　　表1中的計(jì)算結(jié)果分析得出，4#和3#樓宇處主干線的供回水壓差分別為40.6kpa和32.9kpa。因此，可在4#和3#入

8、樓管道上加裝自力式壓差平衡閥，則2#和