对供暖系统运行前初调节的节能探讨

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对供暖系统运行前初调节的节能探讨　　(内蒙古师范大学后勤集团，内蒙古呼和浩特010022) 　　摘要：围绕供暖系统运行前进行初调节节能这一中心，分析讨论了供暖系统初调节的具体实施问题以及适用于供暖系统运行工况的动态热平衡测试、调节控制和管理方式等，并提出了供暖系统运行前初调节措施，用以指导供暖运行调节管理，从而实现供暖系统按需供热节能运行目的。 关键词：供暖系统；初调节；节能技术 　　中图分类号：TK11+4文献标识码：B文章编号：1007—6921(XX)24—0134—02 　　加强能源资源节约，是党的十七大确定的重要目标，目前我国北方城镇共有供暖建筑65亿m2，其中约70%采用不同类型的集中供暖。根据目前初步估计，城镇建筑供暖用能折合标准煤1.3亿t/a，占我国总的城镇建筑用能的52%。据统计，建筑采暖能耗约占国民经济总能耗的30%，因此供热节能是我国建筑节能工作中潜力最大、最主要的途径，应该作为当前开展建筑节能工作的重中之重。 　　笔者根据多年从事锅炉供暖运行管理的实践体会，从供暖系统初调节方面入手，对供暖系统运行节能进行分析讨论，供暖通专业同行们借鉴。 　　1初调节和运行调节对供暖系统热能利用率的影响 　　供暖系统在投入运行初期所进行的调节，称为供暖系统的初调节。初调节分为室外和室内两部分，首先通过各用户入口处和网路上的阀门，使热水网路的水力工况满足各用户的要求，然后再对室内系统的各立管和支管进行调节，引入口或热力站通常都装有检测仪表，所以室外网路的初调节可以根据热水的温度和流量或压差进行调节，而室内系统的初调节通常只能依靠临时观测各房间室温来进行调节，初调节的目的，是将各热用户的运行流量调配至理想流量，即满足用户实际热负荷需求的流量。 　　目前，我国的供热系统的热能利用率很低，就热网和热用户来说，热能利用率平均只有40%～50%，损失达50%～60%，热用户运行工况失调造成的损失通常为20%～50%。热损失组成如下：热网的热媒输送热损失通常为10%～15%，若保温脱落，地沟泡水则可达15%～30%，这在过去因节能管理力度不足造成的。由此可见，初调节和运行调节对供暖节能的影响是很大的。 　　2如何判定一个供暖系统热能利用率是否达标 　　科学评价一个供暖系统热能利用率，可采用以下几个指标来决定： 2.1水输送系数 　　指循环水泵每消耗1kW·h电能所能输送的供热量即WTF≥0.6(WTF)th。WTF为按设计选用的水泵铭牌轴功率计算所得的水输送系数；(WTF)th为按设计计算条件(供、回水温度95/70℃)计算所得理论水输送系数。如粗略估算：1m2供热面积其循环水泵耗电量要小于0.3～0.5W。 2.2循环流量控制指标 　　1m2供热面积其循环流量为2～3kg/h。 2.3供热煤耗指标 　　1m2供热面积一个冬季煤耗不超过19kg。呼和浩特单位建筑面积标准煤耗量指标为17kg/m2，预测煤耗为16.3kg/m2。 2.4用户室温合格率 　　室内温度在16℃以上的用户应不低于97%。 3供暖系统初调节的实施 　　一般说来，无论设计得多么仔细的供暖系统，在建成投入运行时，总有某些用户的室温不符合设计要求，一般设计中未配备调节性能好的阀门，不利于供暖管网初调节，难于实现热网的初调节能，不易消除水平失调，热网中热用户入口必须作相应改动后，进行供暖系统初调节，调节方法如下： 3.1水力计算 　　先对整个外网进行水力校核计算。算出在外网水力失调比较严重的热用户入口或分支环路处所需安装的变径截止阀的大小。如经济条件好，可在每一入户口和环路安装自力式压差调节阀，可省去这一步。 3.2施工要求 　　在进行外网水力调节平衡前，需要对整个外网各热用户入口进行改造。流量计测点的安装以及截止阀的安装(见图1)。 　　在施工时，要注意两点问题：①球阀必须选择承压能力高(PN1.6MPa级)，质量有保证的阀门。②球阀安装时，其顶端距地沟壁的距离要求保证≥500mm的测试距离。③球阀与其他热用户入口阀门、除污器及弯头、三通等会产生涡流的局部阻力的距离要满足测量要求。 　　740)this.width=740"border=undefined> 3.3调试方法 　　在施工结束后，可向供暖系统注水起泵，进行冷态调试。当然也可在点炉后进行调试。它们的方法及原理完全一样。 　　目前进行外网平衡调节的方法已有多种，但或因仪器与设备价格昂贵或因计算工作量大，或因实地调节繁琐，都有不尽如人意的地方。这就造成有的供暖单位宁可每年小修小补得过且过，也不愿一劳永逸的彻底解决问题。也正因为如此，国内外很多同行一直没有停止研究更经济、更简单、更方便、更可靠的新方法以及与新方法相配套的新型仪器。 　　便携式水力平衡测试仪是一种热网水力平衡调节的专用测试设备，该设备主要特点是在不断流的情况下对多种管道的水流量、水温进行测量。是供暖系统初调节和运行调节的重要设备。 初调节常用等比例调节法。 　　此法是利用两台便携式超声波流量计，或可测得流量的阀门(如平衡阀新型入口装置)及步话机(用于调节时人员之间的联系)来完成的，比例法的基本原理为：如果两条并联管路中的水流量以某比例流动(例如1∶2)，那么当总流量在+30%范围内变化时，它们之间的流量比仍然保持不变(1∶2)。但用比例法调节时相互间不易协调，对操作人员素质要求较高，并需要两台相同的流量计，初投入较大。 　　该调节方法主要有单机调试与双机调试。单机调试，比较麻烦，而且精度不高，而且与操作人员的经验水平有关。双机调试比较简单，精度高，而且一般人员易于掌握。 　　下面介绍一下使用流量计与等比例法的调节步骤，调试前，必须对整个外网进行调研，要有详尽的管网图，了解各热用户入口管径及走向。在各热用户入口环路安装截止阀或变径截止阀，并通过计算在图上注明各热用户的设计流量，然后清洗全部除污器，使全部阀门处于全开状态，并排除系统中的空气。 　　双机调试建议使用等比例调节法进行调节。我们知道在外网并联管路中，水流量的分配只与外网阻力有关。当总流量在一定范围内改变时，各热用户水流量的分配比例不变。在调节中，最不利热用户入户阀门开度不变，而通过它上游热用户入户阀门的调节来达到它们的平衡。这样，我们不动已经调好的阀门，只是不断调节其上游热用户或环路的阀门直到锅炉房来使整个外网达到平衡。图2是一个简单的外网图。 　　首先通过水力计算找到热网最不利的热用户A，用一台流量计测出此地的实际流量，并计算出与设计流量的比例。然后再用一台流量计测出上游热用户B处的流量，并计算出与设计流量的比例。调节B处入户口阀门使热用户A与热用户B达到相同的比例。则此时热用户A、B达到平衡。然后将A处的流量计移至B的上游C处测量，并计算出此地实际流量与设计流量的比例。调节C处阀门，则B处与C处实际流量与设计流量的比例发生变化，当此处阀门调节到B处与C处的这个流量比例相等时，则热用户A、B、C三者间达到平衡。如果此环路不是最不利环路，可通过上述方法使本环路内各热用户达到平衡，然后在D环路上任一热入户口设一流量计，在与它且已经调平衡后的并联的环路中任一热用户设一流量计，通过调节有利环路总阀门D来使此环路与其他不利环路达到平衡。因为此时调节阀门D，整个环路各热用户的流量比例按同一数值变化。依此类推，不断调节下一有利用户或环路的阀门一直到锅炉房分水器或总出水口为止，则整个外网调试结束。 　　740)this.width=740"border=undefined> 　　在调试中还应注意：①调节后的截止阀应除去阀门手柄或采用其他措施以防止一切无关人员随意乱动。②应有调节记录。每热用户入口的起始的流量、流量比例及调节结束后的流量、流量比例都应记录备查。 　　当全部外网调节完后，可以通过整个外网的流量比例的大小来判断水泵选择的是否合理。 　　通过调试，我们体会到这种测试仪在外网的水力平衡调节中有以下优点：①利用该设备进行外网水力平衡，外网的改造投资省。每个热用户入户口增设一个截止阀或变径截止阀，改造一个泄水管为测试管，每个热力入口的平均投资较少。②外网平衡调节快，效果好。调毕后的外网流量基本达到了等比变化，消除了过热户，使多年不热的几栋楼达到了供热指标要求，达到了节能之目的。③平衡测试仪使用简便，易操作，一般技术人员经过一段时间的培训都可掌握使用该设备进行外网的平衡调试，且设备性能价格比较高。 　　多年来，通过对多个小区供暖运行的节能调节，总结调节形式大致有以下四种：①各热用户标高相同的系统，这种系统最简单；供暖运行最不利点为供暖系统的最远点。②各热用户标高不相同的系统：较复杂，供暖运行最不利点要视系统情况具体进行水力计算、分析、测试等具体确定，最不利点通常为标高最高、最远者。③建筑性质不同的系统：最复杂，供暖运行最不利点要具体进行水力工况计算、分析、测试等具体情况确定，供暖运行最不利点通常为热指标最高、供暖系统最远点。④间接供暖系统，先调节一次管网水系统，后调节二次管网水系统；一次管网水系统最不利点为热负荷最高的换热站。 　　在初调节中，循环水泵的选择尤为重要，若选择不当会加剧供暖系调的失调程度，若循环水泵的扬程过大，对流量的影响为——富裕的扬程将转化为流量，造成供暖系统流量增加的幅度为50%～100%。若循环泵流量过大对供暖系统的影响是破坏了系统的可调性，供暖系统近端的多余流量仅靠调节阀门难以调往末端，因此，我们应抛弃过去传统的保守思想，盲目的选择大泵，不但不利于调节，而且造成电耗增加。 　　在进行初调节过程中要注意以下几点：①单位面积计算流量的确定与建筑物性质有关，建筑物类型不同，其单位面积计算流量不同，切记不可都按2～3kg/m2计算。②调节阀安装问题：热用户入口供水管上安装一个即可，但必须前后一致，外网近环路干管装，入口不用装，最不利环路近端、中间热用户的入口均要装，应装的地方切记不要漏装，少装一个等于其他都白装。③热源内和近端小管径的流量不应忽视，往往其所占的流量均很大，有时竞达到总流量的1/7～1/10。 4结语 　　供暖管网水平失调而造成用户冷热不均(供暖系统近环路过热，远环路不热，最不利点更不热)，是供暖系统的“常见病”、“多发病”，在过去很长时间内，因无调节需用的流量计和调节性能好的调节阀，只能用调节性能很差的闸阀或截止阀进行靠经验调节，往往费力不小，收效甚微，供暖运行管理人员只得借助大流量、小温差运行(如改换加大循环水泵、多台循环水泵并联运行，供暖系统末端设加压泵或加大供暖系统末端管径等作法)，以求适当缓解一下供暖系统末端暖气不热问题，实际上这些措施皆无助于问题的彻底解决，而白白浪费了许多电能。 　　供暖系统通过运行前初调节消除热网水平失调，改变大流量、小温差不经济运行，真正达到供暖系统按需供热节能经济运行目的。 　　最后指出：由于笔者的局限性，错漏在所难免，欢迎暖通专业同行们在供暖工程实践中检验并批评指正。 ［参考文献］ 　　［1］贺平，孙刚.供热工程(第3版)［M］.XX:中国建筑工业出版社,1993. 　　［2］石兆玉.供热系统运行调节与控制［M］.XX:清华大学出版社,1994. 　　［3］陈红兵.热水供暖系统的监测与量化研究［D］.XX:XX建筑工程学院,2001. 　　［4］中国建筑科学研究院.JGJ26—1995.民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)［S］.XX:中国建筑工业出版社,1995. 　　［5］中国建筑工业出版社.工程建设标准规范分类汇编——暖通空调规范［G］.北京:中国建筑工业出版社,2001. 　　［6］胡思科.采暖系统分阶段质调节最佳流量比的确定方法［J］.节能,2003,(5).[ZK)] 　　［7］狄洪发,江亿,秦绪忠,等.热量计量收费后供热网的运行管理［J］.暖通空调,2000,30(5).