二次网水力平衡及户间室温调节方法应用

郭 升

(太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030000)

0 引言

目前，某公司热源厂、隔压站、换热站等一次侧供热设施已实现调控策略及执行手段的智能化。但由于现实原因，二次网的水力调节及节能降耗一直未能真正推行。用户室温是供热效果最直接的体现，供热的最终目标即保障居民室温处于合理范围，达到舒适供热的目的。单纯对用户庭院网进行水力调节，已不能满足热用户对室温的舒适性要求，将舒适供热服务推送用户门前已势在必行[1]。

1 目前存在的问题

由于用户二次网供热系统建设时间、技术标准的不同，实际运行中主要存在如下问题：

1)二次网水力不平衡，存在水平失调、垂直失调。导致近热远冷，远端供热效果差。为改善远端用户供热效果，不得不采取大流量运行，造成能耗浪费。

2)用户产权的庭院管网及部分自管站站内设计不合理，个别用户私自加泵导致的局部水力失调。

3)庭院网内调节阀缺失或损坏问题严重，平衡调节难度大。

4)部分热用户位于未做建筑节能改造的老旧小区，庭院网老旧，围护结构差，且用户处于边户、顶层等特殊位置。

5)新建小区入住率低，报停率高，户间传热导致室温不理想。

6)用户采暖设备未达到设计标准。如散热器数量或散热面积不足，地暖管敷设密度不够等。

7)部分楼栋供热设施年久失修，结构阻塞严重等致使系统阻力增大；用户私自改造采暖系统或恶意放水影响供热效果。

8)室温采集设备或通讯等原因导致室温数据不准确。

9)室温采集设备安装位置不合理，或部分热用户私自移动，导致采集数据不能代表用户真实室温。

2 二次网水力平衡及户间室温调节策略

为确保调节后的实际运行效果，应制定供热全周期管理计划。调节前需调查目标小区现有供热运行、建筑围护结构等情况。计算热力站所需供热负荷，绘制供热运行调节图表，根据气温及需求室温定制计划热指标。按热负荷计算调整各站全网平衡目标值及目标热力站的温度加权[2-3]。一次网达到初平衡后，开始二次网平衡调节。

注水期应进行二次网冲洗，同时检查除污器过滤器堵塞情况。由回水管向系统注入软化水，由低至高逐渐开启管网排气阀，根据管网的敷设情况，随时对管网各高点进行排气，直至排尽空气，工作压力稳定为止，防止积气或堵塞影响水力工况。运行初期可短时间采用大流量循环便于系统排气。

运行期循环泵调节：调节前通过控制热力站内循环泵保证暖气片系统万平方米循环流量不超过30 t/h，地暖系统万平方米循环流量不超过40 t/h，具体调节需根据实际情况，参考往年运行数据，保证二次网资用压差、循环流量满足调节及运行要求。尽可能保持单台泵高效运行(37 Hz以上)，考虑到电流过大烧泵和使用寿命问题，在流量需求接近工频时(47 Hz以上)再考虑启用双台(多台)并联运行。循环压差按照供热半径每100 m增加0.01 MPa，用户损失按0.03 MPa考虑(例如末端用户距热力站300 m，按循环压差0.09 MPa调节,高层用户按实际情况适当增加)。

二次网调节：调节前根据二次网负荷分布情况进行水力计算，确定二次网各个楼栋单元所需流量，参考计算结果，利用楼栋单元手动平衡阀或普通关断阀门对二次网进行调节，确保每个楼栋单元流量与计算结果一致，同时热力站配合进行循环泵频率的调整，最终使二次网达到平衡状态。调节过程中对于不同类型的阀门，应考虑开度与流量变化关系并记录开启闭合圈数等[4-5]。

户间温度调节：户间温度调节基于二次网平衡调节的基础上进行。对于已安装带调节阀的小区，垂直平衡调节采用预设比例法进行，从底层到顶层阀门开度依次增大，同时参考入户检测室温数据，对个别用户进行特殊调整。对于没有调节阀的小区，只能通过调整手动球阀进行调节。经过多次反复调节，系统可达到平衡状态，同时用户可根据自身用热需求，通过温控阀或球阀合理调整室内温度。

二次网平衡调节完毕后根据实际工况再次调整站内一次侧阀门，电动阀处于最佳调节区间(20%～50%)，预留充足的调节空间。在热指标平稳变化时依靠热源、一次网、热力站和自控系统的质调节增减热负荷，减少外部操作。以室温监测及用户回访数据为依据，再进行局修正优化调节，对于室温要求低的用户可根据自身用热需求，通过温控阀合理调整室内温度，避免出现开窗散热，真正实现按需供热，降低全网能耗。

3 二次网水力平衡及户间室温调节实例

某小区供热运行方式为定流量的质调节，根据供热运行参数及实际供热效果分析存在动态水力失调现象，通过调节系统中每个单元管道入口安装的平衡阀，使二次网水力平衡达到一个较为理想的状态，然后根据室温监测数据通过温控阀对同楼栋的户间温度进行调节，解决各用户供热效果不均的问题。

3.1 某小区供热情况

某小区于2018年建成，共有7栋节能建筑。热力站设计供热面积24.7万m2，共设2个分区。其中地暖低区设计供热面积10.8万m2，用户为小区1号～7号居民楼；地暖高区设计供热面积7.2万m2，用户为小区1号～2号、4号～7号居民楼；空调区设计供热面积4.7万m2，用户为公寓写字楼(未供)，本文以低区住宅为例进行介绍。

3.2 数据测量及调节方法

由于该小区商铺未供热，本次仅对住宅楼采用比例调节法由远及近进行庭院网水力平衡，调节时适当考虑各楼栋入住率、日照时间、是否为边户等不利因素，对流量进行修正。

流量测量：该小区各单元楼分支供水已安装超声波流量计，拟利用此设备进行数据采集。为保证单元流量计测量准确度，数据采集时使用手持超声波流量计进行实际流量测量，若两者偏差度在5%之内，记录单元流量计数据，若高于5%，进行数据分析，记录正确的数值。

温度测量：采用红外线手持测温枪，测量单元楼供、回水温度。记录时注意测量误差，保证温度测量的准确性。

3.3 庭院网低区初始状态及数据分析

该小区热力站地暖低区循环泵型号：SLS250-315AQ=500 m3/h,H=28 m,P=55 kW，变频柜设置28 Hz。调节前初始状态：循环泵出口流量为247.6 m3/h，庭院网低区楼栋各单元总流量为236.53 m3/h，流量基本持平，站内设备正常，且不存在短路循环。调节时室外平均气温-1 ℃，根据供热运行调节图表，热指标取28 W/m2，实际供热面积9.9万m2，供回水温差10 ℃计算，所需流量为：239.86 m3/h，现有运行状态满足供热需求。确认报停用户已关闭户阀后，测试各楼栋单元流量见图1，表1。

表1 各楼栋各单元实测流量与计算流量对比表(一)

低区楼栋各单元每万平方米流量(如图2所示)及排序如下。

1)低区1号楼、4号楼各单元万平方米流量均低于计算值，其中1号楼1单元、2单元阀门开度已达最大，且楼栋位置处于庭院管网前端，但失调度低于90%，实际流量过小，需对设备进行如下检查、维修。

2)1号楼、4号楼总体流量不足，2号楼、5号楼流量基本匹配，3号楼、6号楼、7号楼总体超流量，失调度高于110%。其中实测与计算流量偏差最大的楼栋为4号楼、7号楼需重点调节。

3)2号楼1单元、2单元流量分配不均，其余整体偏高或偏低。

4)按照楼栋位置分布，流量整体呈现前端不足，末端过流。

3.4 庭院网低区调节及数据分析

经现场检查，1号楼2单元供水过滤器内异响，拆除过滤器后，发现滤网已布满焊渣、砂石。冲洗1号楼、4号楼管网后，流量普遍上升约6 m3/h。结合庭院网楼栋分布，低区采用5号楼3单元流量作为调节基准。

根据制定的比例调节法实施策略，低区以5号楼3单元为调节基准，由远及近分别调节5号楼、6号楼、7号楼、2号楼、3号楼、4号楼及1号楼。按照5号楼3单元实时流量计算其余各单元应设的流量并结合用户实际供热情况进行流量校正。

另外，对调节过程中发现的单元阀门故障、过滤器堵塞等问题做好记录以便后期检修处理。

调节后状态：循环泵出口流量为242.7 m3/h，庭院网低区楼栋各单元总流量为235.67 m3/h，楼栋各单元实测流量如图3，表2所示。

低区楼栋各单元每万平方米流量如图4，表3所示。

表3 低区楼栋各单元每万平方米流量表

不同失调度下二次网调节的注意事项：

1)失调度低于85%，实际流量过小，需对设备进行检查维修。清洗并拆除部分过滤器：供水管道上有两台过滤器的只需保留1台，回水管道上过滤器全部拆除；检查阀门安装方向及工作状态(拆卸检查)，若发现反向安装或阀门无法开关、门芯脱落等异常状态，需及时更换维修；检查管道是否有堵塞，并及时疏通。

2)失调度介于85%～115%，实际流量接近计算流量，需清洗过滤器，同管道上有两台过滤器的需拆除1台。

3)失调度大于115%，实际流量偏大，疑似联通阀门严密性较差，建议拆除联通管。

庭院网低区调整完毕后，总流量有所下降，但各单元实测流量与计算流量、各单元每万平方米流量基本一致，已实现管网的水力平衡。

4 户间室温调节

单元垂直平衡根据室温反馈信息，按照预设比例法进行调控，由低层到高层次开度依次提高，同层用户需关注边户和中间户的调整，以3号楼1单元住户为例，根据室温监测统计数据，中间户室温平均高于边户1.5 ℃左右。将户阀开度，将中间户阀门调整为85%后，温差可控制在1 ℃以下。经过多次调节，同时参考入户检测室温数据及用户反馈信息对不同用热需求的住户进行特殊调整，系统可达到平衡状态。

5 结语

现阶段政府对供热企业监管日益严格，用户对用热质量要求越来越高。因此通过水力调节降耗增效，让政府放心、让用户满意，是供热企业发展的根本途径。同时解决二次网最后1 m的能耗问题，从末梢开始按需分配，实现更高标准的节能环保亦是供热企业义不容辞的社会责任。二次网调节能改善用户体验、实现户间平衡、降低投诉，同时也是提高效率，提升严寒期整体供热能力的有效手段。同时在具体实施过程中，需优化调节效率、提升控制准确度，沟通用户需求，避免盲目调控，真正做到科学、可持续的“精细化”调节。二次网平衡仅仅是空间的平衡，只能解决同一时间段内的均衡分配问题，在供热时间维度上仍然存在着初末寒期整体或者局部时间点超温的问题，需要用热量表来实现热力站精细化总量控制。