某校区采暖系统问题分析及解决措施

(北京都林国际工程设计咨询有限公司，北京 100044)

1 校区采暖现状

该校区锅炉房现有供热能力为35 MW，其中两台7 MW锅炉供西校区(约18万m2)采暖，一台14 MW和一台7 MW锅炉供老校区和东校区(约30万m2)采暖。西校区采暖热负荷约8 MW，室外热网为一条干线，呈枝状分布。东校区采暖热负荷约18．7 MW，室外热网为三条干线，呈枝状分布。其中两条干线为老校区服务(约11．2 MW)，一条干线为东西校区服务(约7．5 MW)。

现阶段采暖存在以下问题:

1)西校区采暖系统低负荷运行或停运时系统进气。

2)西校区各楼的空调采暖系统与散热器采暖系统不匹配，热网调节时如保证空调采暖温度，散热器采暖房间就会过热;如保证散热器采暖温度，空调采暖房间就会太冷。这种情况尤其是在室外温度较高时(刚入冬或开春时)较为严重。

3)老校区及东校区供暖的两台锅炉型号及出力不同，并联运行时小锅炉不能达到理想出力。

4)老校区及东校区距锅炉房近端建筑采暖温度过高，远端建筑采暖温度过低。特别是东校区尤为严重。

2 问题的分析及研究

2．1 关于采暖系统进气

采暖系统进气的原因有多种。如:管路坡度和放气阀安装有误;热力入口处除污器堵塞;热力入口处供水管上的调节阀调节过大;系统定压小于系统充水高度等等都会造成采暖系统进气或局部窝气。

经现场运行测试，发现每当系统低负荷运行时，系统就会进入大量的气，分析是管路和放气阀安装问题的可能性很小。检查除污器也正常。在检查锅炉房时发现西校区采暖系统定压为47 m，而西区新盖的建筑最高为59．9 m。初步判断是由于定压值低，造成低负荷运行或停运时系统水倒空。

2．2 关于散热器采暖系统与空调采暖系统不匹配的问题

经现场了解，空调采暖热水全部采用经换热器换热后温度较低(60℃以下)的二次热水。该校区热水管网全部采用质调节(即水温调节)，当室外温度升高时，锅炉房供水温度将调低。一次热网的供水温过低直接影响了空调采暖的效果。但若调高水温，散热器采暖的房间又会过热。

根据现场情况，初步判断:锅炉房调节的供水温度未保证空调采暖的最低温度要求，而热网的水力不平衡也间接影响了空调用户和采暖用户的使用效果。由于用户热力入口处未加平衡阀，只有普通的截止阀，不能起到很好的调节流量的作用。使得位于锅炉房近端的散热器采暖的用户流量偏大，而位于远端的空调采暖用户流量偏小。用户散热器支管上也未装温控阀或手动调节阀，使得当室内温度偏高(偏低)时，用户也不能自行调节房间温度。

2．3 关于老校区及东校区的小型锅炉出力不理想的问题

根据负荷情况，考虑到管网热损失及设备运行效率，老校区及东校区锅炉房高峰负荷时已满载，基本没有余量。在实际运行时，小锅炉出力很小，造成热源不足的情况发生。

初步分析由于两台锅炉型号及出力不同，并联运行时可能会发生流量不平衡的问题。考虑在两台锅炉入口处加流量平衡阀，但安装后效果并未改善多少。经过进一步检查发现小型锅炉的上煤机经常故障，大部分时间都必须人工上煤。而由于运行管理问题，运行人员的上煤量有限，造成了小型锅炉出力不足。

2．4 关于老校区及东校区近端用户过热、远端用户不热的问题

老校区及东校区采暖系统比较复杂，初步判断是管网水力失调所致。分析原因有以下几点:

1)老校区管网为两条，管径都为250，所带的负荷分别为6 671 kW和4 519 kW;东校区管网只有一条，管径为200，所带的负荷为7 500 kW。老校区干线最长700多米;东校区干线最长900多米。据了解东校区为新建校区，最初只预留了DN200的管道，但随着学校的扩建，校内建筑越来越多，目前DN200的管道偏小。经过水力计算，相比于老校区两条管网，阻力损失差值大大超过了15%。三条管网进出口集分水器处也未安装平衡阀，在系统的大环路上就已出现不平衡。

2)老校区及东校区的三条管网，管线较长且为枝状布置，本就不利于平衡。特别是东校区，近端用户和远端用户相距500多米，管道比摩阻较大。近端用户和远端用户的管网阻力相差约250 kPa，给系统水力调节造成很大的困难。

3)各用户热力入口处无平衡阀，只有普通的截止阀，不能起到很好的调节流量的作用。在实际使用时，近端用户的截止阀在调节时调节量非常有限，阀门调至接近关闭状态，流量也无很大变化，再调下去就会断流。这是造成管网各用户环路间不平衡的主要原因。

4)各楼采用散热器采暖，但散热器支管上未安装温控阀或手动调节阀，起不到房间末端的温度调节作用。特别是当近端用户房间温度过热时，无法调节，造成热量的浪费和分配不均。

5)老校区管网末端几栋建筑为老校舍，围护结构不节能，外墙无保温，外窗密闭性不好，这也间接影响了房间的采暖效果。

3 解决办法及改造效果

3．1 对于西校区的改造

1)对于采暖系统进气问题，采用提高采暖系统的定压值的方式。按西校区最高建筑为59．9 m，将定压值设为66 m，采暖系统未发生停机后大量进气的情况。

2)对于西校区空调、采暖混合系统，按规范:当热水供热管网供应采暖、通风、空调、生活热水等多种热负荷时，采暖期内一次管网应按采暖热负荷进行集中调节，并保证运行水温能满足不同热负荷的需要;同时应根据各种热负荷的用热要求在用户处进行辅助的局部调节。

根据现场实际情况，决定采用热网质、量调节相结合的方式。以质调节为主，并保证空调供暖所需的最低温度，之后采用量调节的方式，根据负荷情况调节空调采暖用户和散热器采暖用户的系统流量，保证他们的房间温度在合理范围内。

在每个用户热力入口处设静态平衡阀，以调节系统的初平衡。并在入口处设自力式压差旁通阀，来调节进入各楼的流量，以达到系统量调节的目的。在散热器采暖的各房间的散热器入口设手动调节阀，以实现根据用户用热要求调节各自房间的温度。

通过上述对系统的改造，西校区采暖期系统运行基本正常，未出现空调采暖与散热器采暖不协调的问题。

3．2 对于老校区的改造

1)热源问题是根本问题。考虑到对小锅炉使用已基本瘫痪。建议使用方重新更换了上煤机，目前锅炉运行良好。

2)在各干线接入锅炉房集水器的入口处设静态平衡阀，以调节干线环路间的水力平衡;在各建筑热力入口处设静态平衡阀，以调节各用户环路间的平衡;在各房间散热器进口设手动调节阀，以调节房间的温度。

3)目前老校区及东校区的锅炉房已无富余，而老校区管网末端的建筑围护结构保温性能又很差。采用增加管网保温厚度以减少管网热损失和提高建筑围护结构的保温性能的方式，无论从施工难度还是从施工费用上，都不能为甲方所接受。由于西校区的管网负荷富余量较大，管线不长且与老校区毗邻。决定将老校区末端的一栋楼由西校区管网来带。虽然采暖系统跨了两个校区，但分担了老校区锅炉房的部分负荷。而实际运行也很理想，划归西校区管网的建筑采暖效果很好，而老校区的其他末端建筑在平衡阀及调节阀调节系统平衡后，房间温度也基本能够被接受。

3．3 对于东校区的改造

东校区管网管径偏小，比摩阻较大。已不是单靠在热力入口处加装平衡阀能解决平衡的问题。根据现场情况，决定在原来的管网基础上再增加一个环路。按比摩阻不大于60 Pa/m的要求，原DN200的管道供东校区管网近端一带总负荷约3 500 kW的几栋建筑。新增DN250的管道供东校区管网远端一带总负荷约4 000 kW的几栋建筑。锅炉房的集分水器加大，并增设DN250出入口。之所以选择管径较大的管道，一是为了降低干线阻力，利于各用户之间的平衡;二是为东校区今后扩建做准备。

东校区管网改造后，运行效果较好。使用平衡阀调节后，各环路间基本都能够平衡。

4 结语

区域锅炉房及其管网是较为复杂的系统，它包括热源、管网、末端用户三个环节，每个环节发生问题，都会影响热网的正常使用。特别是管网的水力不平衡问题经常发生。在分析这些问题时，不但要考虑系统设计问题，也要考虑施工安装及后期维护管理等问题。并根据现场实际情况及甲方的经济情况提出合理的解决办法。

［1］陆耀庆．实用供热空调设计手册［M］．第2版．北京:中国建筑工业出版社，2008．

［2］GB 50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范［S］．

［3］全国民用建筑工程设计技术措施/暖通空调·动力［M］．北京:中国计划出版社，2009．

［4］全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇/暖通空调·动力［M］．北京:中国计划出版社，2007．

［5］闫 伟．大型锅炉集中供热运行调节［J］．山西建筑，2011，37(20):135-136．