集中供热系统的水力失衡原因及调节策略

朱剑丽

(太原市热力集团有限责任公司小店第二供热分公司，山西 太原 030000)

近年来，我国城市集中供暖系统不断完善，使用规模不断扩大，已经成为城市基础设施建设的关键工程。但是，在集中供热系统使用中，水力失衡问题较为严重，降低集中供暖的质量以及效率，存在用户输送热量不均匀的现象。因此，针对集中供暖系统水力失衡现象开展全面的剖析，提升水力失衡问题调节效果。

1 集中供热系统的应用优势

集中供暖系统是以热水以及蒸汽为热源传播媒介，通过城市热力管网工程完成热源输送，将产生的热源向城市需要部位输送的一种形式。集中供热系统的优势主要体现在安全性、环保性、节能性三部分，首先，基于安全性方面考量，集中供暖系统在运行中对于工程人员的专业要求较高，在员工招聘中采用统一招募的形式，招聘具有相关资格证书的工作人员，积极开展岗前培训，保证工作人员的专业技术能够灵活应用到集中供暖系统运行中，提供安全保证。同时，定期开展设备维修检查工作，保证集中供暖系统运行稳定，避免由于设备故障问题引发安全事故。其次。在环保方面来讲，热源厂以及热电联项目的普遍特点为热源较为集中，采用的大型脱硫除尘的环保型设备，保证集中供暖系统排放达标，预防其对环境的影响。另外，集中供暖系统的节能效果较高，大型的热源厂的的燃烧率通常在70%～80%之间，远远高于小型热源厂。而当前集中供暖系统发展中，采用冷却水作为主要供暖纽带，在供暖中通过可回收的冷凝水发电，提升能源的利用率，实现节能发展的目标[1]。

2 集中供热系统水力失衡的表现

2.1 室内温度分布不均匀

在城市集中供暖中，供暖对象之间与供热站距离不等，在建筑工程项目中以一栋为单位形成系统，导致供热系统的分布不均匀。在集中供暖系统运行中，受距离的影响，各个环路分的流量分布存在问题，热量输送不均匀，进而出现室内温度冷热不均匀的情况[2]。

2.2 运行设备耗电快

在集中供热系统运行中出现水利失衡的情况，系统为了保证室内的达到标准温度，加大对温度较低用户的补给，通过“大流量、小温差”的形式提升室内温度，该形式下的供热设备的定额功率不达标，循环水泵等设备的能量输送效率低，存在电能源浪费的情况[3]。

2.3 热力站能耗高

在集中供暖系统运行中出现水力失衡问题时，室内的整体温度不达标，为了满足用户对于室内温度的需求，热力站不断加大能源消耗，以实现提升温度的目标，存在能源浪费的情况。

3 集中供热系统水力失衡原因

3.1 管网设计问题

为了缓解住房紧张问题，建筑工程项目的施工规模不断扩大，进而以往的供热系统外管网以及换热站建设不能满足A小区的要求，需要采用分工模式设计。在管网设计施工中，施工企业为了降低成本消耗，没有在外网设计调节阀，将二降低二次管网供热效果，诱发集中供暖系统出现水力失衡的问题[4]。

3.2 管道交叉施工问题

在集中供暖系统管网工程施工中，经常存在管网交叉施工作业的情况，部分接头以及弯曲部位的施工难度较高，管网施工不当将会导致管网堵塞的情况，同时没有安装自动放气装置，进而影响热源供应。

3.3 人为因素

受人为因素的影响，部分用户在没有经过允许的情况下擅自更改集中供热散热设备，影响水力运行情况。其次，随着集中供暖系统不断发展，整体运行时间加长，供热管道等相关设备存在老化的现象，后续维修养护不及时，将会诱发水力失衡问题[5]。

4 改善集中供暖系统中水力失衡措施

4.1 强化集中供暖系统设计

在集中供暖系统管网设计施工中，技术人员需要对原有管网工程进行改造审计，保证后期设计工作稳定开展。集中供暖系统液压不平衡是管网工程设计重点，设计人员一定要提升重视程度，保证供热管网系统设计质量。在传统集中供热管网系统设计中，设计人员对于水力失衡问题的重视程度不高，水力数据计算的精度不高，也是诱发集中供暖系统出现水力失衡问题的关键因素。因此，为了解决这一问题，提升热管网水力问题计算，全面掌握管网工程的数据信息，优化设计方案，保证循环水泵、功能泵等设备设计电放费合理性，预防集中供暖系统水力失衡问题的发生。同时，在设计期间，提升设计方案的经济适用性，升级集中供热系统管网整体布局，避免出现液压不平衡的问题[6]。

4.2 适当增加集中供暖系统动力头数量

针对集中供热系统管网容量不足、水泵运行功率较低引发的水力失衡问题，需要对系统进行压力改造以及升级，开展水泵增产措施是关键。基于集中供热系统管网设计特点，以满足用户的实际热量需求为原则，最大限度的提升系统管网循环能力，选择大功率的扬程水泵，提升集中供热系统管网循环调节效果。基于实际情况出发，适当添加集中供热系统动力头数量，弥补传统只用水头数量以及功率不足的情况。另外，积极调整附加压头安装位置以及数量，强化集中供热系统的调节效果，避免出现系统出现水力失衡的问题[7]。

4.3 优化集中供暖系统调节功能

在信息时代发展背景下，集中供热系统调节能力要求不断提升，改善调节功能能够降低集中供热系统水力失衡的风险。现阶段，为了保证集中供热系统运行稳定性，积极开展热网管道设计改造施工，将双管供热的形式引入集中供热系统中，通过双管网的优势提升集中供热管网热量测量精度。在系统调节控制中，提升其水力调节能力，保证集中供热管网系统流量与功率满足要求，避免出现水力失衡的风险。

4.4 完善系统运行方式

集中供热系统具有地域性、结构性、功能性的特点，同时不同地域的集中供热系统的运行方式不同，基于当地用户的需求建立针对性的集中供热系统运行体系，避免出现水力失衡的问题。在运行过程中以“大流量、小温差”的原则，保证系统热量分布的均匀性，改善局部室内温度不达标的情况，同时，能够有效的控制室内温度，避免出现温度过高造成能源浪费，最大限度的提升集中供热系统的适用性以及实用性，强化液压平衡控制效果。

4.5 开展运行质量监督检查

要想预防集中供暖系统运行中出现水力失衡的问题，加强质量监督检查是非常必要的，也是预防水力失衡问题的关键手段。首先，相关管理人员要提升水力失衡问题的重视程度，明确划分企业相关工作人员岗位职责划分，管理制度明确规定相关工作流程，施工技术人员需要严格按照制度开展工作，保证各项工作落实到位，及时发现集中供热系统水力失衡问题，基于实际情况制定调节控制方案，保证水力失衡调节控制质量。其次，完善热力企业奖惩制度，进而提升员工的工作积极性，保证相关监督制度落实到位，保证供热系统管网水利系统运行的稳定性。企业定期开展工作考评活动，针对规定期间内员工的工作情况进行总结反馈，秉承科学原理的原则，及时基于员工肯定，针对表现优异的员工进行精神以及物质奖励，激发员工的参与度[8]。

4.6 培养员工的责任意识

集中供热系统水力失衡调整工作中，技术人员是直接参与者，技术人员的责任意识以及工作能力直接影响水力系统调节工作质量。首先，一定要加强施工团队建设，保证技术人员的专业水平以及专业素养达标。其次，提升城市集中供暖系统整体管理水平，强化管理人员的责任意识，定期开展系统运行检查，发现问题及时处理，保证系统运行的稳定性。制定规范化操作流程，提升水力系统管理质量，及时处理水力失衡等问题。另外，构建独立的管理机制，明确划分管理人员的岗位职责，基于相关管理制度开展供热系统维修检修工作，通过分级监督管理模式，提升监督力度，预防水力失衡问题发生，保证城市集中供热系统运行稳定性[9]。

5 集中供热系统水力失衡改造分析

5.1 工程概述

A建筑工程集中供暖系统采用双管闭式系统，在实际运行中能够利用系统参数调节管内流量。在A建筑工程集中供暖系统管网调节施工中，基于用户的实际需求，当进行管内压力或者流量调节。如果集中供热系统管网的压力下降，需要及时减小管道上游流量，实现后面管道增压的效果。因此，管道内部的压力与流量呈现反比例关系，如果整体供暖阐述不变的情况下，管网内部压差变化将会直接影响流量，诱发水力失衡问题的发生。因此，下文对A集中供暖系统水力失衡管网改造提出以下建议[10]。

5.2 改造方案

5.2.1 变频泵+静态平衡阀

双管闭式系统改造施工中，采用变频泵+静态平衡阀的形式，以循环水泵调节为着手点，利用控制器对室外的温度以及管网供热回水的温度进行检测，将检测的数据信息上传至程序系统中，通过系统程序计算得出最终结果，并连接控制信号，基于数据显示不同的信号信息，进而实现控制A建筑工程集中供热系统循环水泵流量的目的。

5.2.2 定频泵+动态流量控制阀

定频泵+动态流量控制阀模式下，A建筑工程集中供热系统循环水泵以恒定流量运行，不仅能够预防水力失衡问题，将还能够降低能源消耗。在改造施工中，保证换热站与用户距离半径在供热半径的80%以内，同时，安装施工前计算好定频泵+动态流量控制阀的热力范围，保证在有效范围内，避免出现热力失效的情况。

5.2.3 定频泵+动态压差控制阀+热量表

不同的采暖期循环水泵的流量控制不同，动态压差控制阀安装在用户热力入口部位，基于用户的实际需求调节管道流量。热量表是国家分户热计算的重要设备，如果安装动态压差控制阀后，不安装热量表，将会引发更为严重的水力失衡问题。

5.3 预防项目水力失衡措施

5.3.1 安装平衡装置

集中供热系统运行中，基于热源供应情况自动调节管内助力，保证热网系统水力平衡。但是，受不良因素的影响，存在阻力调节失效的情况，为了避免水力失衡问题的发生，在管网中安装阻力调节装置，保证供热管道内部的阻力处于稳定的状态。在调节中，安装阻力平衡设备，基于供暖系统的实际情况，保证管道阻力数值符合设计标准数值。在实际操作中，阻力平衡装置安装涉及的内容较多，具有一定的施工难度，相关技术人员一定要重视施工安装质量，结合项目情况，保证阻力平衡装置安装质量达标，发挥出水力平衡调节的作用[11]。另外，安装平衡阀，利用管道内流量气压控制水力平衡，构建系统化的阀体协管机制，保证集中供热系统水力平衡。

5.3.2 开展比例调节技术

采用超声波流量计，以并联的管网流量为标准开展测量工作，该手法的测量精度较高，整体流量调节效果较好。但是，超声波流量计对于技术人员的要求高，需要其具备高水准的技术基础才能保证后续工作稳定开展。另外，借助变频技术也是调节集中供热系统管网内部流量的重要手段，能够对管网内部水量实施监督以及控制，整体的调节效果较好，能够有效的预防供暖系统水力失衡的问题，提升能源利用率。

5.3.3 采用附加压头

集中供暖系统管网调整升级施工中，出现循环水泵的实际扬程不足，也会诱发水力失衡的问题，而循环水泵扬程处理中，需要更换水泵以及部分管道的规格，进而整体的维修成本较高。因此，为了避免这一问题的发生，在施工中采用扬程低、流量小的水泵，进而达到增加用户水管压力，同时，能够更好的控制管道内部流量，如发现管道阻力值不均匀，需要及时开展平衡调节。在当前发展背景下，供热管网系统水力平衡系统预防措施不断完善，以节能环保为原则，降低系统运行的能源消耗，提升城市整体供暖效果。

6 结语

城市集中供暖系统出现水力失衡问题的诱因较多，其表现形式不同，技术人员需要结合项目的实际情况以及相关设备的状态，布置针对性的调节处理措施，降低水力失衡问题二次发生的风险，积极制定水力失衡预防方案，提升集中供暖系统管网运行的稳定性。