供热系统工况分析

供热系统工况分析

1.供热系统工况分析

1.1何为热力工况、水力工况？

研究供热系统供热量、温度等参数的分布状况称为热力工况。在热力工况的研究中，热用户室内温度的分布状况的分析尤为重要，室内实际温度是否达到设计温度直接关系到供热效果的好坏；当供热成为商品时，室温是否达标，将变为衡量供热这个商品质量优劣的唯一标尺。因此，无论供热系统的设计，还是供热系统的运行，分析供热系统的热力情况都是头等重要的任务。

研究供热系统压力、流量等参数的分布状况称为水力状况。供热系统的供热量是通过热媒（亦称介质，为热水、蒸汽、空气等）输送的。因此，热媒的输送状况，直接影响供热量的分布状况，进而影响室内温度的分布状况。而热媒的输送状况，通常是通过其压力、流量等来描述的。由于水力状况是用来分析热媒传送状况的，因此，水力状况是热力工况的源头，研究热力工况，必须着手研究水力状况。

1.2热力工况与水力工况的关系

在供热行业里，通常困扰我们的最大难题就是冷热不均，处于热源近端的室温过热，被迫开窗户；靠近热源末端的室温过冷。表1.1告诉我们：凡是室外温低的，都是进入散热器的循环流量远小于设计流量造成的。进一步分析，还可得出以下结论：凡室温低于4.5℃的，其循环流量只是设计流量的20%；凡室温在10℃左右的，流量约为设计值的30%左右；凡室温在16以上时，流量均在设计流量的70%以上；

凡实际流量超过设计流量1-2倍以上的，室温都将超过20℃以上。

1.3热力工况与水力工况的稳定性

实现热力工况稳定，供热系统在整个运行期间，并不是始终维持设计流量（最大循环流量）进行定流量运行，而是随着室外温度的升高逐渐减少系统循环流量。在表1.2的实例中，当室外温度tw为设计外温tw=-18℃时，保持热力工况稳定的循环流量为设计运行流量，此时，各热用户皆为室温18℃。当外温升至-4.1℃（当地供暖季的平均外温）时，维持热力工况稳定的循环流量是设计流量的89%（即失调度Xs=0.89）,而不是设计流量。而且随着室外温度的不断升高，维持热力工况稳定的循环流量也将不断减少。这就说明：供热系统，只有实施变流量调节，才能使热力工况得到稳定。因此，通常习惯采用的质调节即定流量调节，是无法维持热力工况稳定的。这种调节的好处是简单方便，因而，多年来，国内长期一直延用这种调节方式。随着信息技术和变频调速技术的普遍应用，变流量调节已经变得十分方便，不但可以保证热力工况的稳定，而且有显著的节电效果，此时，再坚持质调节即定流量调节，就显得太过落后了。

推广供热计量技术以来，行业内仍有一些技术人员主张继续维持定流量运行。他们的理由是：推广供热计量技术以后，由于恒温阀的调节作用，系统的流量肯定是变动的，但这种变动只是系统总流量的10%左右，因此，为了维持热力工况的稳定，建议系统仍然按定流量运行。这种理念的基础，是认定定流量调节才能保证热力工况稳定。根据上述分析，这显然是错误的，根源是对室内供暖系统的工况缺乏

最基本的了解。

1.4 最佳流量、最佳流量调节

室内双管系统的冷热不均，是由系统的自然循环压头的影响决定的；室内单管系统的冷热不均，是由散热设备的平均温度不同导致传热量不同造成的。在系统实际运行时，为了消除上述影响，保证热力工况稳定，采用有效措施，是通过流量的改变，来弥补散热量的亏赢。这一特定流量，是通过上述理念计算出来的，是随室外温度变化而变化。只有这一特定流量，才能保证系统的热力工况稳定，因此，把这一特定流量定义为最佳流量，按照最佳流量进行的调节，称为最佳流量调节。

对于双管系统，只是室外温度的函数。对于单管系统，除了室外温度外，还与散热设备的传热指数B有关。对于钢制和铸铁散热器，B值在0.2～0.35之间。对于辐射板，B=1.032（见《辐射供暖供冷技术规程》（JGJ142-2012）中的公式（3.4.6）给出的数据），即对散热器，B/1+B在0.17～0.26之间，对辐射板B/1+B为0.51。

地区愈冷，最佳循环流量的变动幅度愈大，地区愈暖和，其值变化幅度愈小。从供暖方式上看，地板辐射的最佳流量值比散热器的变动幅度大；双管系统的变动幅度又比单管系统的变动幅度大。

1.5 水力相对失调度

通过前述分析而知，在设计外温下，只要实际循环流量偏离设计循环流量，供热系统就会发生水平或垂直的热力工况失调。在非设计外温下，保证供热系统热力工况稳定（不存在水平、垂直热力失调）

的条件是循环流量按照最佳流量运行，而不再以设计循环流量为标准。同时指出，随着室外温度的升高，最佳循环流量将逐渐变小，也就是说，在设计外温下，最佳循环流量即为设计循环流量，此时，最佳循环流量达到最大值。

通过上述分析，可以发现，过去以设计循环流量为标准的水力失调度来衡量热力工况失调的程度是不严格的，真正能严格判断热力工况失调程度的应该是水力相对失调度。