集中供暖过程中的供热管网水力失调问题与解决措施

摘要：集中供热是通过热力管网将集中热源产生的蒸汽、热水等传输给用户，以满足其取暖和供热需求。随着城市化进程的加速和人口数量的增长，城市供热管网建设规模也在不断扩大。供热管网运行过程中往往存在着“近热远冷”的现象，为了保障居民正常供暖需求，相关热力单位需要通过提高水泵转速来增大供热管网压力，而这无疑会造成巨大的能源浪费，出现此种情况的主要因素在于热力管网水力失调。本文围绕水力失调问题，针对性地提出了多项解决措施，旨在从根源上预防再次发生水力失调问题，保障供热管网安全、平稳运行，提高集中供暖供热效果。

关键词：集中供暖；管网；水力失调

引言

近年来，为提高人居环境质量和加快城镇化发展步伐，我国多地区建设集中供暖系统，对提高供暖效果、控制供暖能耗及成本有重要作用。其中，水力失调是集中供热管网运行期间存在的一项典型问题，降低了供热质量和供热效率，导致实际集中供暖效果达不到预期，限制了供热管网功能的发挥。在这一背景下，对供热管网水力失调问题进行深入研究是十分必要的。

1城市集中供热发展状况

现阶段看来，很多城市都是在以热力联合生产的方式进行集中供热，部分区域采用锅炉房进行供热，能够基本满足供热需求。在城市化建设日益推进的背景下，政府部门普遍重视集中供热，基本都在号召相关单位加大集中供热设施建设力度，使得集中供热走上了现代化的发展之路，在这一背景下，建设有集中供热系统的城市日益增多，供热面积连年扩大，带动了集中供热总量的持续上升。但值得说明的是，很多城市在建设供热管网的初期，并未仔细了解城市建设的实际情况，并通过多方走访，采用专业技术搜集数据，导致集中供热管网扩展能力不佳，在后期无法进行扩建。很多城市建设的供热管网，都是在以单一枝状进行延伸，实践证明这种管网形式有利于帮助供热单位节约成本，但也会导致管网线路出现诸多不合理现象，如，部分单位为了满足特殊用户的需求，会对管网实施加粗，导致二次管网管径明显大于主管网，对管网的可持续经营造成负面影响。总而言之，为保障集中供热的可持续发展，有必要对管网实施优化设计。

2集中供暖过程中的供热管网水力失调问题

2.1水力失调的种类

在供热管网运行期间，水力失调问题种类繁多，各类水力失调问题的出现征兆、造成影响略有不同。以水力失调度作为分类依据，水力失调具体分为一致失调、不一致失调两种形式。其中，一致失调是各处管段水力失调度均大于1或是小于1，形成一致失调的原因是用户流量与规定流量值产生偏差，用户流量超过规定流量时会导致供热房间温度过高、浪费能源，用户流量小于规定流量时会降低供热房间室温值、削弱实际供暖效果，一致失调问题也可进一步细分为等比失调及不等比失调。不一致失调是各处管段的水力失调度超标或不达标，部分用户流量超过规定流量，部分用户流量小于规定流量。以供热管网状态作为分类依据，水力失调具体分为稳态失调、动态失调两种形式。稳态失调是各处管段阻力值始终保持稳定状态，此类管网出现水力失调问题即为稳态失调。动态失调是供热管网内各处管段阻力值保持动态变化状态，在调控设备展开动作期间，对其他管段造成影响，从而出现水力失调现象。

2.2水力失调的原因

集中供暖系统中出现用户室温冷热不均现象的根本原因在于系统的水力失调，即系统中各热用户的实际流量与设计流量不一致。引起水力失调的原因是多方面的，归纳起来主要有两点：一是循环水泵的选型不合适或者其运行控制策略不合理，导致系统的实际循环流量不满足设计要求;二是管网的水力工况发生变化，导致其流动阻力特性发生变化，例如管道内堵塞、管线长度发生变化，弯头三通等局部阻力部件发生增减等。要实现管网的水力平衡就要实现各热用户流量的按需分配。

3集中供暖过程中的供热管网水力失调的解决措施

3.1附加阻力

早期供热管网采取人工调节方式来处理水力失调问题，工作人员手动调节阀门开度来改变系统阻力，整体操作流程较为烦琐，用户数量、供热负荷发生变化时都需要开展调节操作，需要反复开展调节操作才能消除各处环路内的剩余压头。受人为因素影响，难免出现错误调节、操作不及时等问题。工作人员可采取附加阻力平衡法，在用户侧加装温控阀、平衡阀等具备较高自动化程度的调节装置，实时感知供热管网运行工况和环路剩余压头，根据检测结果自动展开动作，通过改变附加阻力来消除剩余压头，保持全部环路处于阻力平衡状态。根据实际效果来看，附加阻力平衡法有着循环水泵具备足够扬程及流量的优势，不但可以预防发生水力失调问题，还将起到减少过热用户热量浪费、降低供热管网总体能耗水平等多重作用。

3.2附加压力

对于循环泵实际扬程未满足需求的供热管网，由于用户入口供回水压差失控，导致末端部分用户供热房间室温不达标，会出现水力失调问题。常规附加阻力法缺乏适用性，工作人员应采取附加压力平衡法，在此类管段内部加装小流量和低扬程的水泵装置，通过水泵来补足资用压头欠缺部分，最终通过调节用户系统压头来解决水力失调问题。此方法既可以预防水力失调现象再次发生，还可以通过降低水泵耗电量取得一定程度的节能效果。

3.3同程采暖系统

目前来看，我国部分城镇的集中供暖系统较为落后，一些小区采取单程供热管网，此类管网有着供热半径大、结构复杂的局限性，管网不易调节控制，容易出现水力失调问题。对此，工作人员需要对供热管网进行升级改造，由同程采暖系统取代单程采暖系统，加装热量计、压差控制阀或是流量控制阀等自动调节装置。同程采暖系统分为垂直同程、水平同程两种形式。其中，垂直同程系统由供回水干管、双线立管、散热器、阀件等部分组成，水平同程系统由供回水干管、双线水平管、截止阀、调节阀等部分组成，保持水平方向各组散热器热媒温度基本一致。

3.4热力管网升级改造

根据热力管网运维管理情况，水力失调问题反复出现的重要原因在于早期管网设计方案缺乏合理性，设计之初并未考虑到水力失调问题，管道长度、管径值、管道介质温度等方面均存在设计缺陷，这也导致所采取的多项水力控制措施收效甚微，管网运行工况达不到预期。对此，需要对热力管网进行升级改造，将管径值、管道长度、管道绝热作为改造内容。（1）管径改造。以管道阻力值、流量值作为改造依据。管道流量超标情况下，酌情缩减管道管径值，通过增加管道阻力来降低流量，改善管内介质流动状态。而在管道流量长期低于标准值时，则扩大管径值，通过减少管道阻力来提高流量。（2）管道长度改造。管道长度和压力损失有着密切的关系，管道长度越大，则压力损失越大，需要适当缩短热力管道长度，或是在沿途增设额外支路，通过缩短水流距离来控制压力损失。（3）管道绝热改造。对于在室外露天敷设或是自身隔热性能较差的热力管道，在管道表面加铺保温层，更换老化严重、不堪使用的保温材料，始终维持管内介质温度处于稳定状态。这样不但可以预防发生水力失调问题，还可以降低热能损失，取得显著的节能效果。

结束语

水力平衡调节是改善供热管网运行工况和取得理想的集中供暖效果的关键，也是集中供暖体系的必然发展趋势。工作人员必须提高对供热管网水力失调问题的关注程度，找准问题症结，积极落实附加阻力、附加压力、双管采暖、阻抗补偿等多项解决措施，解决水力失调问题。

参考文献

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