浅谈供热管网水力平衡的自动调节

【摘要】随着我国的经济发展与城市化建设持续推进，在当前的社会背景下人们物质生活水平得到了明显提升，与此同时，他们又对自身的生活品质提出更高的要求。再加上国家各行业的发展，对于节能减排这一任务又出现了新的问题。城市当中的供热管网主要为人民提供热能，满足他们在供暖方面的具体需求。但为了质量和安全以及经济等方面的考虑，当前如何才能提高供热管网的水利平衡并实现自动智能化调节这是需要相关人士重点考虑的。本篇文章主要分析了水力平衡调试的重要性和供热管网水力平衡失调的形成原因这两个方面，然后又对供热管网水力平衡的自动调节优化展开讨论，并提出了个人的见解。

【关键词】供热管网;水力平衡;自动调节

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.13.023

引言：

从整体上分析现如今各地区城市建设已经进入了全新常态，供热管网作为其中非常重要的市政工程建设它的特点就是有着复杂性，就像是一个流体网络系统一般，以热能源为中心给各用户扩散热量，以此来形成全面的热源供应。在供热管网运行的过程中，它所受到的影响因素有很多，包括城市的地下管网结构、自然地理条件、生态环境还有时间和施工工艺等等，只有这些做到了优化和完善才能从不同程度上满足用户对于热能的需求。以技术层面上分析，无论在城市管网设计上多么科学和认真，热能在投入使用以后都很有可能收到影响出现不同程度的问题，一旦发生就会影响用户正常使用。根据实际调查发现某些用户家中需要的热能流量偏大或偏小的情况时有发生，许多市内都达不到供热的具体标准，这是热力失调的体现，无论是对当地政府、供热企业还是群众生活都会产生相应的影响。对此，如何才能对供热管网水力平衡加以优化，并尽最大可能实现自动调节，这是当前有关企业和政府必须深入考虑和进行全面研究的。

1、水力平衡调节的重要性分析

城市的建设是离不开供热管网的，因为它不仅可以满足任何需求给人民生活带来更好条件，还可以推进城市的现代化建设。只有把城市供热管网的建设和使用保证质量与效率以及促进水利平衡，这才能有效维护管网的安全稳定性，进而来更好的服务于人民和社会。对于水力平衡这个问题主要就是管网当中不同用户之间供热流量进行转变而本身的流量并不变化的能力，也就是说唯有确保管网供热流量的平衡与稳定性才能维护城市供热。城市的地下不仅有供热管网，还有水管和电缆线等管网设施，而供热管网本身就非常复杂，他会分散到各家各户提供热能，在运行的过程中经常会受到很多条件限制，无论是设计还是运行和后期维护，难免会出现问题。

对于供热管网当中的水力平衡调节，他是对不同的串并联管路还有用户所连接而成，因为在进行设计和施工运行这些方面各种影响因素，经常性的出现供热管网水力平衡失调，一旦发生给用户带来的就是供热不平衡，缴费高低不等一系列现象。现如今各个城市中或多或少都会出现供热管网随力失调的现象，通常位于近端的住户在设计的供热煤流量大概是2～3倍左右，因此近端用户室内温度比较高。而对于远端的用户因为供热热媒的实际流量比设计预期流量低，所以室内温度很有可能达不到标准，有些用户会自行放水，这不仅造成了水资源浪费，还会给整个管网带来不利影响。供热企业为了使热能供应还有室内温度达到理想标准，通常会提升供热的温度参数还有增加供热的媒介流量，通过这些方式可以在很大程度上满足远端用户的热能需求，但是却忽略了近端住户室内温度过高的现象，整个系统的能源消耗也会提高，这些问题是不容忽视的。因此，根据上述问题描述，有必要在供热管网的水力平衡方面做出分析，不断的创新和优化，尽可能调试在合理的范围内。与此同时，考虑当前科技水平的进步，可以将人工智能融入到供热管网系统当中，促进水力平衡调节的自动化形成。

2、供热管网水力失调的主要原因

供热管网关乎到人民的生活和社会稳定，他的重要意义是不言而喻的，但是在很多城市当中供热管网的运营居然收到了各种条件限制，从而导致水力失调情况发生，这会直接或者间接性的影响热水和热能供应系统不稳定，实际应用过程中出现不达标的现象，难以满足城市的建设和用户使用。城市中供热管网水力失调的现象现如今已经在各地区城市中非常普遍，它在运行的过程中如果出现负面因素则会直接影响供热质量，所以只有采取更为科学合理的措施对水力进行科学调节和维持稳定才能促进供热管网的安全稳定以及经济运行。从实践调查当中能够发现，供热管网中出现水力失调的原因有很多，主要有以下几个方面：第1个是供热管网设计不合理，有很多供热管网工程设计在最初的考虑当中不够周全，以工程设计的角度上分析虽然并不会出现水力失调的现象，但这些都是初期按照当地水利学理论计算得来，许多数据并没有经过时间验证，只是某些预测的计算。所以在后期的实际工程施工对于管网的管材直径、质量还有具体的标准明显有着不符实际的情况，这在后期运行会对水力流量造成诸多负面因素，是形成水力失调的主要原因之一。第2个是因为施工方面的质量影响，有很多城市中对供热管网进行施工说到多方面条件限制，很难全面的展开。比方说供热管网施工位置有其他管路线缠绕，或者是地理环境不符合管网安装，这样一来对于后期的施工就难以全面开展，如果条件不利而强行落实工程的话，会让供热管网建设不符合标准，进而影响到后期水利供应，最终导致水力失调。第3个是新增用户的影响，在城市中某些供热管网进行设计的时候对用户使用总量数据收集不标准，如果漏掉一些用户或者设计的时候数值偏小，再加上增加一些用户使用，那么水力失调的现象也会发生。第4个问题是供热管网后期运营维护不合理，往往毕竟属于某种设施，他的使用寿命有限，如果忽视了后期的维护，那么经过长期的使用和消耗难免会造成某些官网出现堵塞，进而导致水流量变缓，量能跟不上，因此造成水力不平衡的情况发生。

3、自动调节装置

供热管网当中的自动调节装置使用比较常见的就是自立力式流量控制阀，他主要能够对热流进行科学的控制，也可以在不是流量流通中起到合理的限制效果。而這种控制阀从应用的原理上分析可以明显的控制工作官网当中所通过的流量，并且都是根据工作方面的差压所去界定的。结合这种控制阀能对供热流量加以科学化限制，还可针对于供热过程中压差增加的现象科学化调节，如此一来就算是供热管网当中出现压差增大或者降低，都不会影响到水力平衡。从某种角度上讲要是压差出现降低的话，那么自力式流量控制阀就会自动打开，让整个热能供应流量始终处于合理状态中。为了进一步确保供热管网保持良好的水利平衡，一般比较常用的是装置孔板，结合平衡阀门还有上述设备，但要考虑到这两种技术设备价格普遍较高，要求运营人员在技术方面有所保障，所以当前还未曾实现全面普及。针对孔板平衡虽然价格上较为合理，但是实际应用过程中很有可能出现误差偏大情况，使用起来较为困难。因此，对供热管网水力平衡自动调节装置应用需要根据实际情况进行设施设备合理化选择。

4、供热管网水力平衡的自动调节方法

4.1温差法

温差法在目前的供热管网水力平衡调节是比较常用的方式，所起到的重要作用也是不言而喻的。他能对于用户使用热能的管网处安装一个能够显示压力还有温度的计量表，其中设定标准系统可自行调节，这样就能确保系统的热力实现稳定性。对于温度的合理控制应当先设计好一个河里的温度值，通常情况下供热管网的水温度需要维持在60℃以上，温度计上显示长期处于这个恒定标准而且差额不大就达到了理想的自动调节效果。同时系统会把供应水和回水的数据记录下来，就是根据用户使用具体情况对温差额度进行调整，确定好其中的次序。在进行调节的过程中需要对供热的面积和用户规模以及温差偏离让用户全面考虑，尽可能保证在第1次调节的时候就满足标准，后续再观察情况，如果在几个小时内能够保持安全和稳定的状态，就再次做好记录，根据其中的数据参数展开二次调节，以次循环操作一直到达最合适的温度停止。

4.2比例法

比例法在供热管网的水力平衡调节上较为复杂，它的原理是两个并联管路的水流量比例达到1：2流动，观察其中是否存在问题进行计算，如果总流量是在30%上下范围内出现变动，但是各管路之间的流量比例仍然是1：2，这也就说明水力属于平衡状态。对于实际的运行当中需要使用两台工超声波流量计，目的是检测流量阀门的热流量状态，保持联络，确保水流量都能维持均衡，在合理的调节下保证水力平衡，只不过这种方式在实际供热管网水力平衡调节过程中的应用并不是特别多，因为比例调节法对于工作人员基础性要求还有素质要求都比较高，而且还需要两台相同式样的流量计落实任务，如果工作人员能力和技术上欠缺再加上设备缺乏先进性就很难完成流量调节的测试。

4.3 CCR法

CCR法属于一种较为系统的方法，在操作的过程中要确保数据完整性，计算和调整无论是哪一个步骤都会影响到日后的调节，所以需要对各方面阻力进行科学的计算与分析，通过合理的调整把其中的数据参数维持到某个标准即可。供热企业应当对官网中的阻力加以计算和分析，然后科学调节系统，让供热流量维持平衡。全面分析CCR方法必须提前把管网当中的阻力都给计算出来，然后结合数据去调节不同管网分支阀门的开度，根据这其中的标准进行调节，确保统一性和分配的合理化。这种方式加以水力调节能让诸多参数维持合理范围内，在很大程度上接受了操作的时间和各方面投入费用。

4.4综合调节法

综合调节法他所带来的效果非常明显，与其他的效果相比较而言综合调节法则管路线系统投入不过而且操作简便，能够快速且全面的将供热管网当中存在的水力平衡问题有效解决，所以目前在各城市属于大力推行的。从中国的供热管网建设实际情况上看，综合水力平衡调节法是最实用的，而这种调节方法中也包括着动态平衡阀调节还有温度调节两种方法。前者就是根据热流量在某种程度上对其实现恒定，但需要提前设计好相应的标准在以此为中心落实控制阀开度，如此一来就能将供热系统供热量的循环实现良好的运行，而对于那些未能展开分户供热的用户也比较适合这种方法进行水利调节，以此来保证流量系统稳定化。自力式压差控制阀的目标是压差控制，利用计算机系统进行降压方可发挥它的实际功能。

总体而言对于供热管网的随力调节必须遵循客观规律，无论是哪一路阻力发生改变都很有可能对整个管网流量出现影响，这就需要重新进行调配，如果支路阀门关闭的话那么其他支路就有可能出现流量增加的现象。因此，在第1轮进行水力平衡调节的时候就要把各方面全部检查，确保系统是处于全开的，这样才能为后续的调节做好充分准备。结合流量温度处理阀门大小，可以说温度调节法是比较合理的水力平衡处理方式，但是受到不同建筑物室内温度和回水平均温度差的影响，就有必要对于水力展开科学的管控调整，确保其中的数据参数关系保持合理。回水调节应当按照用户使用的具体需求设置，他们对于回水温度要求各不相同，需要把整个建筑内官网包含用户使用均值计算，这其中可根据供热能源总体回水温作为基础温度，在对不同分支的阀门加以调整，如果说某个分支的回水温度比基础温度高，这就需要将小阀门关闭，确保其他管网供热充足，以此来实现供热标准，提高质量与效率的同时维持水力平衡。

4.5实际案例应用

我们拿上海某小区作为案例，换热站在小区建设，二次元的设计采暖供回温度为85℃和60℃，系统中运用了补水泵定压方式，在热力管道入口设置了一个室内的地下房，且入口处安装温度计和压力表以及过滤器。这个换热站的供热范围是10栋建筑，且都是高层建筑最高达33层。在项目建设的过程中对于二次管网的设计还有水力平衡的调解方案都和实际情况贴近，以前使用的方式经过合理思考与选择。水力平衡调节测试之前，不同热力入口都存在着一定的水力4条情况，还有6个热力的入口无法满足标准要求，而且占到了接近一半的用户数量。但是经过对二次管网水力平衡的调试以后，这个项目的热力入口和水力平衡都达到了规范化，水力逐渐平衡。根据具体水力平衡项目测试，热力入口的流量波动比较大，某个楼层处于观望的前端，但是实际流量的调试显示为流量高出接近二倍，经过水力平衡调试以后，这些入口流量出现了明显的变化，虽然前端的流量趋于稳定，但是末端范围的用户实际流量波动减小，而且已经出现了供热不足的情况。再进行热力入口水力平衡调试以后，循环水泵的运行功率明显低于调试之前，经过计算以后证明能够起到很好的节能作用。我们从这一案例就能看出，对于供热管网的水力调节能够明显提升供热管网工作效率，并且改善水力不平衡的问题，这就在某种程度上降低资金和资源浪费，也可有效降低供暖上的消耗，让集中供热实现良好发展。经过本次案例证明，科学的水力调节能让小区内供热实际流量接近标准，确保所有的用户都能在供热量上达到标准上下。使用更加先进的设备和系统进行运行维护，可以提前或者及时发现问题，然后由后续的维修工作人员去解决，这也为用户长期实现热能供应打下良好铺垫。再加上水力平衡调试，对于循环水泵的技术性提升，也达到了供热系统的节能化。

结语：

综上所述，很明显目前中国的城市化建设已经进入了全新时代，而各城市对于供热管网的建设已经大大提高了重视度，为了能从根本上促进我国供热管网建设水平，相关政府部门和供热企业他们需要在供热管网的水力平衡调节上加以全面重视，以此来维持供热稳定化。由于供热管网属于比较系统和复杂的工程，无论是对前期的施工还是后期的维护保养，都会受到很多因素产生的负面影响，所以在进行供热管网的运营维护方面，有必要加强在水力调节上的重视，同时提高对人才的引进与培养、资金能源的节约、技术的全面提升等方面，全面推进中国供热管网水力平衡实现高质量飞升。

参考文献：

[1]唐志炳，陆王琳，王次成，陆启亮.供热管网水力平衡调節技术综述[J].上海节能，2021（10）：1128-1133.

[2]潘苏林.城市低温循环水供热管网的水力平衡问题分析[J].中国石油和化工标准与质量，2021，41（11）：116-117.

[3]张子琛.基于蝶阀的供热管网水力平衡调整研究[D].河北：河北建筑工程学院，2021.

[4]张子琛，郝哲宇，孙敬一，等.供热二次管网水力平衡调整方法的研究与实验[J].河北建筑工程学院学报，2020，38（04）：101-105.

[5]刘文英，于明晓，李萍.基于Android的供热管网水力平衡调节系统的研究与实现[J].计算机与数字工程，2020，48（07）：1638-1641+1721.

作者简介：

曲琪（1985.01-），女，汉族，山东蓬莱人，学历：本科，毕业于哈尔滨工业大学（威海分校），中级工程师，研究方向：供热通风与空调。