区域供热系统管网热损耗测试分析

周磊

摘要：当前，燃气锅炉房的建设及供热系统形式成为提升环境效益和节能效益的重要内容，对改善城市市政环境具有重要作用。

关键词：区域燃气锅炉房;供热系统;经济性;节能

区域集中供热作为一种地域性质的能源供应形势，其不仅能够应用于工业化生产领域，同时可应用于集中建设区域及周边的城市居民，作为集中建设性质的能源，可供城市市区或者郊区的工业区及居住点使用。结合实践经验分析，区域集中供热方式主要应用于热能需求大且用户集中的居住区或者工业生产地域，因此在较为寒冷的国家及城镇等，往往都选择建设区域燃气锅炉作为主要的供热方式。

一、区域燃气锅炉房供热系统形式分析

（一）直接连接供热系统

直接连接供热系统是直接借助于热网的热量传递方式，直接將热量供应给用户，常常涉及到无混合装置的直接连接、装水喷水器的直接连接、装混合水泵的直接连接。其中无混合装置的直接连接中，热网提供的循环热水直接供应到用户住房内部，经过热网系统末端的散热装置返回到回水网水管，这样实现了往返循环利用，且造价低，具备经济性。无混合装置的直接连接方式又可分为一级泵定流量系统、二级泵定流量系统、一级泵变流量系统三类。

（二）间接连接供热系统

间接连接式供热系统主要是结合高温热媒或者经过二次换热系统，实现的热源用户之间的热网有效划分，同时结合锅炉房和换热器的网络结构，实现对换热系统及用户需求的二次网循环泵提供。间接连接系统主要有锅炉、换热站、循环水泵、换热站、二次循环水泵、热网循环水泵六部分组成。其中，换热站的规模选择影响因素较多，主要涉及到热源的位置、建筑物的容积率、布局形式和对应的热网形式等，在不同的选择因素的影响下会影响间接连接供热系统的经济性。对于同一个供热区域而言，对于供热的需求量是一定的，设置的换热站的个数、数量及规模等都直接决定了供热效率和供热站投资经济性。

二、某小区区域供热管网系统存在的问题分析

通过对某小区的供热管网现状、供热管网系统水力平衡进行分析。

（一）某小区的供热管网现状

该小区供热管网主要以低温热水供热系统为主，其供热管网形式属于低温热水供热管网，供水温度为95℃/70℃，供热来自独立的锅炉房，进行补给水泵定压。在最初设计的过程中，该区域规模小，且供热系统没有设置调节装置，其原来的系统总体供热量为2223kw，经过反复多次的扩建后，供热总负荷为6011kw，随着供热负荷的日益增加、热水循环泵效率的降低，导致供热系统的运行效率也逐渐降低，热力失衡现象日益严重。

（二）某小区的供热管网系统水力平衡

通过对管网系统的平衡原理、存在的问题和原因进行分析：

（1）管网系统的平衡原理

所谓水力工况，指的是在管网系统中的各点压力、流量和压差。且其中的流量和阻力损失关系表达式为：ΔP=SQ2。在这个关系表达式中，△P表示的是压差，也就是阻力损失，单位为MPa;S表示管段、系统的阻抗;Q表示的是管段或者系统所占据的体积流量，单位用m3/ h表示。

所谓水力平衡，指的是对流量进行合理分配。在供热管网系统中，进行水力工况的计算，是以为各分支流量进行设计值为目的。受到管材自身的因素以及最高流速特点的限制，说明了在设计上进行水力平衡是不能实现的，进而导致始端阻力系数达不到设计的目的，容易出现始端流量过大、末端流量不足的严重失调现象。运行水力工况的情况下，水泵输出压力是在工作曲线和外网特性曲线的交汇下形成的，针对外网特性曲线，ΔP=SQ2，通常情况下，并联状态下的始端支路S值要低于设计值，进而导致S值远远低于设计值。

（三） 管网系统存在的主要问题和原因

某小区的区域供热管网系统在运行的过程中常常容易出现水泵实际扬程短于额定扬程的情况，进而导致末端出现缺水现象，且锅炉有很大的阻力，导致锅炉出现出力不足的现象。在实际运行的过程中主要存在以下问题：

（1）管网的始端支线具有流量大、阻力小的特点，进而导致末端流量较小，且由于水泵的工作地点着重在流量大、扬程小、效率低的工作区域。（2）加大总循环水量，容易造成锅炉和换热器有很大的阻力，并且增大水流量和阻力。

（3）加大流量后，不能加大供回水温差，并且由于煤质和鼓、引风系统异常等因素能不同程度的导致锅炉输出不足。

对该问题出现的原因进行分析，主要有以下三个方面的原因：

（1）由于供热系统在设计上和锅炉房不相同，且外网水力没有计算准确，各个环路还不具有水力调节功能，导致供热管网系统出现失调的现象。（2）受到锅炉房供热外网日益扩建的原因，导致供热管网出现水力失调情况。（3）为了保障建筑物的离热源在室内的采暖度，进而增加了热水流量，导致近环路室内出现温度过热、外管网水平失调的情况。

三、区域供热管网系统改造中平衡阀的应用

基本事件是指在试验中可以直接观察到的，最基本的不能再分解的结果。一般认为，重要度即一个基本事件或者最小割集对顶上事件发生的贡献，而我们在对所有包含基本事件最小割集对整个系统稳态不可用度的影响表示时，常常会利用基本事件的FV重要度来进行。通过对平衡阀的选用原则和选用方法进行分析研究。

（一）平衡阀的选用原则

由于平衡阀具有成本造价低、使用寿命长等优点，能够对小型管网进行便利的水力工况平衡工作。阀门的调节性能是由阀门特性资料决定的。进行阀门理论特性曲线的测试是通过在一定的定压差下，工况要求阀门开度不能为1，在阀门的开度小的情况下，阀门后压差大，在开度大的情况下，阀门前后压差较小，并且阀门的实际工作曲线逐渐朝快开方向偏移，进而导致阀权度越小，偏移度越大。针对直线特性的阀门而言，实际性能的偏移容易造成阀门进行调节的开度空间小，由此得出结论，在选用阀门时，为了实现全面的特性，宜选择阀门理论曲线。

（二）平衡阀的选用方法

在区域供热管网系统改造中应用平衡阀的主要作用是以消除环路剩余压头、控制环路水流量为目的。为了选用恰当的平衡阀型号，在进行供热系统的设计時，要对管网水力平衡进行计算，在计算的条件下，依据管径选择适当的平衡阀型号。依据阀门流量G和阀门前后差△P间的关系可以用下列式子进行表示： G=Kv 。其中Kv指的是阀门的流量系数。针对各个不同的开度，均有相应的Kv值，阀门在各个开度的流通能力是由Kv值所反映出來的。

在选用平衡阀时，了解到其流量值和所消耗的压差，就可以通过运用ΔP=SQ2，将选择的阀门流量系数Kv值计算出来，然后根据不同型号平衡阀中的Kv曲线，确定相应的阀门型号和开度大小。

平衡阀作为热力管网平衡的重要工具，有利于让水力平衡达到量化的效果。针对供热管网系统来说，平衡阀通常情况下，放置在热源出口中的供水总管、支干管、用户入口处以及室内供暖系统各个方面。

四、结语

总而言之，通过对某小区的供热管网系统改造中平衡阀的应用、其中存在的主要问题以及产生的原因进行分析，结合平衡阀自身的特点，针对在供热系统中平衡阀的选用原则和选用方法进行阐述，某小区的供热管网系统经过改造后运行的效果说明了进行水力平衡的计算和结果是正确的，能够为以后在区域供热管网中应用平衡阀积累丰富的经验。

参考文献：

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[2]潘雷.供热管网改造中平衡阀的应用[J].暖通空调，2012（07）.

[3]王丽.平衡阀在供热管网改造中的应用[J].调节阀信息网，2010（12）.