区域供热管网水力平衡优化与节能潜力分析

在能源日益紧张与环保要求趋严的当下，区域供热管网水力平衡优化意义重大。供热管网若水力失衡，会致使部分用户过热、部分过冷，不仅影响供热质量，还造成大量能源浪费。而对其进行优化，能使各热用户间流量、压力合理分配，让供热系统高效运行，有效降低能源消耗，提升资源利用效率，对缓解能源压力与保护环境具有重要作用。

1. 区域供热管网水力失调问题

1.1 水力失调的表现

区域供热管网水力失调在温度和水力方面表现明显。温度上，会出现近端用户过热，远端用户过冷的现象，或是垂直方向上楼层间冷热不均。水力方面，表现为各热用户实际流量与设计值偏离，有的流量过大，有的过小。这种失调不仅影响用户供热体验，导致部分用户室内温度不达标，还会使供热系统运行效率降低，增加能源消耗，造成资源浪费。

1.2 水力失调的原因

造成区域供热管网水力失调的原因多样。设计不合理是重要因素，如设计时未充分考虑管网布局、用户负荷等，导致管径、阀门等配置不当。管道堵塞和腐蚀也不容忽视，杂质沉积、腐蚀产物附着会使管道有效流通面积减小，阻力增大。循环水泵选择不当，实际运行工况与设计偏离，也会引发水力失调。还有新建小区接入管网未复核调节，以及用户私自改动室内管线、阀门等行为，都会对水力平衡造成影响。

2. 区域供热管网水力平衡优化方法

2.1 安装调节阀改善水力平衡

在区域供热管网中，安装调节阀能有效改善水力平衡。调节阀通过改变阀芯的过流面积，调节管道中的水流量，使各分支管道流量分配均衡，实现供热系统稳定运行。手动调节阀灵活性高、成本低，可由运行人员根据实际情况调节；自动调节阀能根据水力参数和负荷需求自动调节，响应速度快、精度高。依据供热系统实际情况和水力平衡原理合理设置调节阀，可确保系统按设计流量供热，减少能源浪费，降低供热成本。

2.2 动态平衡阀与传统调节阀的区别

动态平衡阀与传统调节阀在区域供热管网水力平衡优化中有明显差异。传统调节阀多为手动调节，依赖于运行人员经验，精度和响应速度有限，且易造成能量损失。动态平衡阀则能自动适应系统压力变化，自动改变过流面积，保持通过阀门的流量为设计流量，即使在系统压力波动时也能确保流量恒定，更好地维持水力平衡，减少热量浪费，提高供热效率与质量。

2.3 管网改造对水力平衡的作用

管网改造对优化区域供热管网水力平衡作用显著。通过改变管网结构，如扩大管径、更新老化管道和阀门等，可解决末端资用压头不足等问题，使管网的水力工况得到改善。还能提高供热稳定性，减少因管道老化、阻力过大等导致的水力失调现象。经过改造，能降低供热运行成本，提升能效水平，使供热管网的水力平衡达到规范要求，减少热量浪费，提升用户供热体验。

2.4 智能控制技术在水力平衡优化中的应用

智能控制技术在区域供热管网水力平衡优化中应用广泛且优势突出。它通过集成物联网、云计算等技术，搭建智能化供热管理平台，可实现对供热系统的集中监控和热量计量。利用内置分析模型，自动分析历史数据，预测运行趋势，提前预警。基于用户室内温度的调控优化，结合热负荷预测模型和系统仿真模型，实现分层分级精细管控。能将各楼栋回水温度调节一致，偏差控制在 10^∘C 以内，减少冷热不均引起的热量浪费，提高热力企业运营管理水平，确保热网安全运行，为用户带来舒适供热体验。

3. 水力平衡优化节能潜力分析

3.1 节能潜力评估

从理论上看，水力平衡优化使供热管网各热用户流量、压力合理分配，避免了能源的无谓浪费。实际案例中，如某小区经水力平衡调节，二次网水力离散度大幅改善，关停 1 台水泵，降低了电能消耗。还有案例通过优化，管网输送效率提升 20% ，热量损失减少 15% ，全年节能约 500 吨标准煤。可见，水力平衡优化能显著降低能源消耗，具有巨大的节能潜力。

3.2 影响节能潜力的因素

影响区域供热管网水力平衡优化节能潜力的因素众多。管网结构复杂、布局不合理，会增加水力损失；用户负荷变化频繁，会使系统难以保持稳定平衡；设备老化、阀门失灵等，也会影响水力调节效果。对此，应优化管网设计，采用智能化控制系统实时监测调节，定期维护检修设备，以充分挖掘水力平衡优化的节能潜力。

4. 区域供热管网水力平衡优化面临的挑战

4.1 管网改造难度与成本区域供热管网改造难度颇大，老旧管网布局复杂、腐蚀严重，新建管网要与现有系统兼容。成本方面，改造涉及材料、人工等多方面费用，以某区域为例，5 年内36 个小区改造，建安工程费达5882.5871 万元，每平方米平均费用40.78 元，且成本呈上升趋势。

4.2 用户负荷变化影响用户负荷随天气、建筑使用情况等因素频繁变化，会使供热管网水力平衡难以维持。当部分用户负荷降低，阀门调节改变管网特性，可能导致其他用户水力失调，出现流量不均。为应对此，需采用动态平衡阀等设备，结合智能化控制系统，实时监测调节，以适应负荷变化，保持水力平衡。

5. 水力平衡优化对热用户供热质量的影响

5.1 室内温度稳定性水力平衡优化对热用户室内温度稳定性提升显著。在严寒地区某小区，采用回水温度一致法配合电动调节球阀进行水力平衡调控后，系统室温数据的标准差和方差降低，热力平衡度提高，室温一致性更好。燕山湖发电公司通过水力仿真技术和精细化调节，也解决了热用户忽冷忽热的问题，保障了管网运行安全稳定，让室内温度更加稳定。

5.2 用户投诉率与舒适度水力平衡优化能大幅降低用户投诉率，提升供热舒适度。如西坝河中里小区供热管网改造后，今冬供热季供暖诉求量同比下降八成。金顶街四区、定慧东里等 8 个供热诉求集中小区，经“ 冬病夏治” 改造后，基本实现达标供热，投诉量平稳。供热管网的优化调整，使用户室内温度适宜，供热舒适度大幅提升，用户满意度也随之提高。

6.结束语：

本文探讨了区域供热管网水力平衡优化与节能潜力问题，剖析水力失调原因与表现，阐述静态平衡阀、动态水力平衡调节技术等优化方法，分析水力平衡优化带来的节能潜力及影响因素，总结国内外相关经验，论证其对提升热用户供热质量的重要性。未来应聚焦于研发更智能的水力平衡控制系统，结合物联网、大数据等技术，实现对供热管网的精准调控。探索新材料、新技术在供热管网中的应用，提升管网的能效与可靠性。加强多学科交叉研究，从系统层面优化供热管网的规划、设计与运行，以充分挖掘节能潜力，推动供热行业绿色低碳发展。

参考文献

[1]. 樊兴, 尹甲丁. 供热系统中节能技术的实施策略[J]. 智慧中国,2023,(05):90-91.

[2]. 刘 冬 青 . 供 热 管 网 的 节 能 技 术 浅 析 [J]. 中 国 设 备 工程,2021,(18):177-178.