热水采暖系统的水力平衡及稳定性探究

李祺威

大连建筑设计研究所有限公司 辽宁大连 116000

1 水力平衡的概念及水力稳定性的意义所在

水力平衡及稳定性问题主要存在于区域综合供热系统当中，毕竟在该系统不同用户的用人需求存在本质性不同，个别用户的用热情况发生改变时，会直接导致其它用户的流量也随之产生变化，这也就是所谓的水力失调。在单纯的热水采暖系统当中，各个用户改变流量的情况并不多、概率并不高，这也就意味着水力稳定性出现问题的概率不大，但就水力工况而言，任何管网都或多或少会面临水力稳定性的问题。

而且水力稳定性和平衡性之间既有区别、也存在联系，计算室内外管道直径以及各个节点的压力时，为了确保各个用户、用热设备都能捕获相应的流量，必须让各个环路的压力损失尽可能地相等。虽然面向不同用户所设置的热水流量有所不同，但是各个串联和并联环路的管径选择必须要满足所需的热水流量，所以各个环路之间必须满足水力平衡。只是因为室内采暖系统的并联环路数量比较多、而且大多数规格又十分有限，因此很难达到真正意义上的平衡，只能适当采取措施，控制压力损失、减少偏差额[1]。

2 水力失调产生的原因和种类说明

2.1 水力失调产生的几个主要原因

概括地说热水采暖系统水力失调的原因不外乎这样几点：

首先，工程设计一般是根据水力学理论计算而生成相应数据的，这和管网当中流体流动的动力源所提供的设计、能量存在很大差异。比如管泵的型号、规格等方面的差异、流体自由页面差的变化、动力电源的波动等，都会导致管网当中的流量和压头偏离最初的设计值。

其次，为施工条件所限，管路的实际用况和设计存在很大差别，一旦流动阻力出现变化，后续也会导致管网的阻抗力出现变化。特别是一些管网当中所设置的阀门，改变阀门的开度就能改变管网的阻力，以至于管网在实际运行过程中发生失衡；

最后，管网建成之后，会出现大量的新增用户，这会促使原有的水力平衡遭到破坏。一般情况下管网系统是由多个循环环路并联在一起生成管路系统，而这些环路之间的水力情况彼此影响，也会影响到其它环路的流量[2]。

2.2 水力失调的基本种类

水力失调的情况主要包括这样两大类：

（1）稳定性失调。即静态水力失调，主要是指因为施工、设计和设备材料所导致的系统管道特性阻力数比和设计要求管道特性阻力数值比并不相同，进而让系统内各个用户的实际流量和最初设置的流量存在不同，引发系统的水力失调。这种失调是根本性的、稳定性的，更是系统本身所固有的，是热水采暖系统水力失衡的重要因素之一。

（2）动态水力失调。即在用户阀门开度变化所导致水流改变的情况下，一旦其他用户的流量也随之发生改变、偏离最初的设计流量，就会导致水力失调。这种失调情况并不是系统本身所拥有的，具有动态的、变化的特征，是系统在运动过程中所产生的。

通过在管道系统当中增加流量调节器或压力调节器等动态水力平衡措施，如果阀门的开度出现变化，屏蔽动态水力平衡设备，让自身的流量不会产生变化，而不会干扰末端流量，这时也会出现动态的水力平衡[3]。

3 热水采暖系统的水力平衡措施

根据我国《供热通风设计手册》当中的规定，在计算热水采暖系统当中各个并联环路之间的压力差时，不能超过相应的规定，必须使用调节阀门、调节孔板、减少支管管井等措施来消耗或瓦解剩余的压力。否则一旦用户改变流量，就会直接影响到其它用户的流量，也就是所谓的影响水力稳定性的主要方法，就是减少网路干管的压力，或者相对增加用户系统的压力下降幅度。

为了减少网络干管的压力下降程度，要尽可能地增加网路干管的管径，也就是说在进行网路水力情况的计算时，要选择比较小的比摩阻值；而为了增加网络干管的压力下降程度，可以使用水喷射器调压板，通过安装高阻力、小管径阀门等措施来有所实现[4]。此外，在具体运行过程中，要合理地对网络情况进行调节，尽可能将网路干管上的阀门全部打开，将剩余的作用压力差损耗在用户系统当中。

而对于那些在供暖质量方面有着较高要求的系统，则可以在各个用户引入口安置的地方，安装流量调节器，这样可以适当改变系统的总阻数，进而适应用户数量的变化，保证热水网路的水力稳定性。同时，这样还有利于系统调节和运行，所以在进行热水采暖系统设计的过程中，既要考虑到成本节约的因素，还要考虑到水力稳定性的问题。

4 结语

热水采暖系统的室内外管网都有一定程度的水力稳定性，但具体好坏则表现在某些用户流量发生改变时，其他用户的流量也随之发生改变的程度。而对室内管网而言，可采用串联式或者增加设备阻力的方式，来提高水力的稳定性，这样有利于最终水力平衡的实现。

在后续的设计与安装阶段，若水力平衡不够理想，就会导致水力失调。而且这种失调并不是后天所带来的，而是先天性的，其所带来的影响可谓由始自终，因此必须重视水力平衡工作。而在管网达到水力平衡之后，某些用户流量的改变还会导致水力失调，但这些失调就属于后天性的失调，是暂时性的[5]。

此外，还必须观察到水力平衡以及水力稳定性——二者之间的差别，不能单纯地将水力平衡问题看作是水力稳定性的问题，也不能简单将如何增加热用户系统作用是做网路不进行阻力平衡。有的工作人员认为在投运之后，在不进行最初调整设定的情况下，只是简单地将用户和网路的压力损失控制在一定的比例和范围之内，就不会产生严重的水力失调和压力失调的观点，明显是错误的。

对于室外管网而言，使用近端热用户增加调压装置的做法是比较正常的，尽管其本质上也是对能量的损耗。致使因为很多用户共用管网和循环水泵，致使各个用户的远近又存在很大的不同，所以这种能量损耗本身也不算意外。