浅谈供热管网二级网水力失调的危害及措施方案
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作者:曲小秋
摘 要：本文着重分析了供热二级管网水利失调产生的危害，依据二级网水力平衡调节的基本原则，作者根据自身工作经验，提出有效解决方案。
关键词：水力平衡;水力失调;能效管理
当前我国供热行业，区域发展差异大。小区二次网内由于楼层，户型，距离换热站距离等差异，造成用户采暖不均衡，水利失调严重。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）5.9.12条规定：室内供暖系統设计必须进行水力平衡计算。
一、水力失调的危害
供热系统中各热用户的实际流量与设计要求流量之间的不一致性称为该用户的水力失调。
（1）供暖效果不理想，二级网水力失调严重，导致热力失调严重，冷热不均，个别远端用户室温不达标。（2）为保证不利用户的供热质量而加大总的供热量，会导致多数用户室温过高，供热系统能耗偏大。（3）为掩盖水力失调现象，错误地加大供暖系统的循环流量即大流量小温差运行，导致供热系统的单位输热电耗偏大。
二、水力平衡意义
水力平衡是指网路中各个热用户在其它热用户流量改变时保持本身流量不变的能力。
（一）节约热耗
（1）大多二次网无水力平衡调节措施，水力失调严重，保证最不利用户的供热质量而不得不增加总的供热量，导致多数用户室温过高，供热系统能耗偏大;（2）供暖系统80%的热损失在二级网侧，供热末端之间水力不平衡而导致的热耗损失占总热耗的20%左右。
（二）节约输送能耗（电耗）
（1）为了掩盖末端用户过冷的问题，错误的加大循环流量后，导致热耗偏大，能耗（电耗）也相应增加。（2）根据水泵特性，流量、扬程、轴功率与转速的关系;
G/G‘=n/n’; H/H‘=（n/n’）2=（G/G‘）2;
N/N′=（n/n′）3=（G/G′）3=（⊿t′/⊿t）3;
轴功率 N=N‘*（⊿t’/（⊿t‘-⊿Tb））3;
考虑水泵改变转速，水泵效率及变频器效率的降低，水泵耗电功率变化为：
Nd=Nd′*（⊿t′/（⊿t′-⊿tb））3*（1.2～1.3）KW
耗电减少比率：（Nd′-Nd）/Nd′*100%=[1-（⊿t′/（⊿t′-⊿tb））3*（1.2～1.3）]*100%
以散热器供暖系统为例：改造前运行温差⊿t=10℃;改造后运行温差⊿t=16℃;温差拉大⊿tb=6℃。则耗电功率减少比率：1-10/16*1.2=0.25=25%左右。
（三）降低供暖水耗量
（1）消除过冷热用户为保证室温恶意放水现象;
（2）放的热水本身也是热能;
（3）水也是能源一种。
（四）保证供暖质量
（1）消除近热远冷现象、过热过冷现象;
（2）减少居民投诉率;
（3）为企业减负减压。
三、水力平衡措施
（一）水力平衡调节的基本原则
（1）在管网中要安装流量调节装置，如静态平衡阀、短管阀门、电动调节阀等（不建议使用动态平衡阀、压差控制阀等）实现水力平衡。（2）水力平衡装置装细装全：热网是一个系统工程，要从全局去考虑，要从近及远根据需要全部安装，不能有遗漏;（3）对基础资料较为完整的要进行水力平衡计算，依据计算结果对需要装设的调节装置选型安装;（4）详细记录水力平衡装的位置、所带面积、规格、所调流量、室内温度、回水温度、有无漏装、有无堵塞、有无短路;（5）采用比例法调节时，需对管网各主要节点实测流量与计算理论流量比较计算失调度。并需要安装平衡阀及二台配套智能流量计;（6）采用补偿法调节时，需要安装平衡阀及二台配套智能流量计;并需要调试人员有较高的理论基础和计算能力;（7）无论哪种方法，实际热态运行时都要根据室温、回水温度反复细调，做到室温在18～20℃以内，回水温度基本一致（相差2℃以内）。（8）发现不热现象，应先检查过滤器有无堵塞，阀门有无问题，系统是否积气等;（9）加强系统运行管理，改进调节过程中的失衡。运行调节过程中的水力失调现象，人为因素影响较大，系统在日常运行中必须加强管理，以保证供热质量，并使系统安全、经济地运行。系统运行过程中要严格按制度办事，避免管网系统因污物堵塞、“空气塞”、排污不及时等原因造成的水力失调。管网系统设立巡回检查制度，以便及时发现系统不热、漏水和其他不正常现象。
（二）水力平衡调节方法
（1）比例调节法（对于循环泵流量相对于设计流量偏少或比较简单的系统，应首选比例调节的方法）。（2）补偿法（对于循环泵流量相对设计流量偏大或系统较大，或者采用比例调节方法，则测量、计算工作量过多的供热系统，选用补偿调节方法较好）。（3）温度调节法（当管网配置、调节仪表、相关技术资料缺失（如热网图）或技术人员等不具备条件，不能采用上述任一调节方法时，温度调节法就是唯一可以采用的调节方法）。
四、水力平衡实施方案
（一）手动平衡调节方案
（1）采用比例法、补偿法需要较完备技术资料和水平较高的专业技术人员，需配备带刻度的平衡阀及智能测量流量仪表，可冷态调节;调节相对繁琐困难。（2）采用回水温度法各种阀门均可使用，只是阀门的流量调节特性对调节准确性影响较大;若技术资料完备，可先行进行水力校核计算并对专用调节阀选型安装，并根据计算结果预先锁定开度，可实现快速调节。
（二）自动平衡调节方案
楼栋供暖入口或单元支干管或住户支管安装电动调节阀。此方案原理为回水温度法。
（1）回水管安装自带温度传感器的电动调节阀，阀门要求具备通讯功能;（2）楼栋或单元供暖入口安装电动调节阀，实现楼间或单元间水平衡;（3）安装户端智能调节阀即解决二级网水平失调又垂直失调问题;（4）由云平台或控制中心统一设定参数，下发调节指令。
五、二级网完成水力平衡调节后，可达到以下目标
（1）降低二次网回水温度，进而降低一次网回水温度，全面提升一次管网输送能力;（2）降低二次网供回水平均温度，有效降低系统热耗，消除冷热不均现象;（3）加大二次网供回水温差，减小二次网循环流量，大幅降低输热电耗。
综上所述，绝大多数供热管网都存在水力失调的问题，为了解决近端过热，远端过冷的现象，提高供热系统的效率，提高供热质量，减小系统能耗和运行费用，就必须避免水力失调，实现二级网水力平衡，消除已经失调的运行工况，提高管网的经济性，安全性和可靠性，改善供热质量。二级网水力平衡是保障供热系统“按需供热，精准控制”的基本手段，从需求侧舒适用热的目标出发，实现供热系统最佳能效管理。
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