供热管网节能技术

集中供热存在的主要问题

我国的集中供热，对城市建设和改善人民生活带来不可估量的收益，但是，由于长期受计划经济的制约，存在着供热体制、供热成本和供热技术方面的问题，本文主要研究技术方面的问题，对于技术方面存在的问题如下：（1）管网敷设方式落后。供热管网的敷设方式普遍采用管沟方式，这种敷设方式占地比较多，在城市规划管线综合安排上有一定的困难，施工周期长，对城市交通影响大。尤其在城市中心会遇到大量的拆迁问题，增加了大量的投资，在供热管网建设施工中，经常会与城市的整体建设规划产生冲突，与相关部门的协调配合存在较大问题，增加了施工难度，阻碍了施工进度，甚至无法实施，减缓了城市集中供热的发展速度，导致供热管道及热源的建设赶不上城市发展的需要。

（2）运行的室外管网多为支状管网，供热管网末端缺乏必要的调节手段，水力失调严重，同时大部分用户未采热计量的手段，能源浪费现象严重。如何有效的保证供热管网的水力平衡是亟待解决的问题，另外管网水力调节需要大量的资金、设备和人力投入，在实际操作中仍存在困难。

（3）供热系统的控制水平和调节水平落后。供热管网经过多年的发展已经形成规模，但是由于大多数系统没有热网监控系统，热源、热力站自动化程度低，大大降低了系统的经济性和可靠性。

（4）供热系统不能适时的有效调节供热流量和供水温度。现有的供热系统只是针对设备的粗放型管理，很少考虑对整个系统主要运行参数进行监控，更没有实现对用户室温的远程检测，无法准确掌握系统供热水平和质量，操作人员只能凭借经验调节供热量。另外，由于没有采用气候补偿技术，在实际运行过程中依然只能采用“看天烧火”的传统方式，即通过人工手动方式来调节供热量，不能自动的适时的进行分时按需供热，造成采暖初末期造成大量浪费热量。

影响管网的输送效率有以下三个方面：

水力失调损失、系统失水和保温损失，其中水力失调损失所占的比例最大，也是供热系统普遍存在的现象。

供热管网水力失调

2.1.1 水力失调的概念

供热系统中热水热网各热力站（或热用户）在运行中的实际流量与设计流量之间的不一致性，称为供热系统的水力失调。换句话说，热网不能按热用户需要的流量(热量)分配给各个热用户，导致不同位置的冷热不均的现象。

2.1.2 水力失调的分类

水力失调一般可分为三种情况，即系统的一致失调、系统的不一致失调和系统的等比失调。

a．系统的一致失调是指各个用户的水力失调度分别都大于或小于l。即各个用户流量都大于或者都小于规定流量的现象称为一致失调的情况；流量过大导致采暖房间过热，浪费能源，流量过小导致采暖房间温度达不到舒适标准要求，影响用户的生活质量。

b．系统的不一致失调是指各个用户的水力失调度有的大于l，有的小于1。即出现用户流量有的大于规定流量，有的小于规定流量的现象称为不一致失调情况；流量过大导致采暖房间过热，流量过小导致房间过泠。

c．系统的等比失调是指各个用户的水力失调度分别都相等。即各个用户的流量大于或小于规定流量，但其比值是相同的现象称为等比失调情况；等比失调导致采暖房间过热或过泠程度是一样的。

2.1.3 水力失调形成的原因

水力失调的根本原因是管网阻力不平衡造成的，即系统在运行时管网特性不能在用户需要的流量下实现各用户环路阻力相等。产生水力失调的客观原因有很多，主要有以下几方面：

（1）循环水泵选择不当，流量或扬程选择过大、过小都会使水泵工作点偏离设计工况点从而导致水力失调。（2）供热管网的用户增加或停运部分热用户，要求系统中的流量重新分配导致全网阻力特性改变进而导致水力失调。

（3）系统中用户的用热量的增加或减少，会引起管网中的流量发生变化，从而要求系统中的流量重新分配进而导致水力失调。

（4）流量调节阀的选择不当，导致水力失调。

（5）人为的随意调节入口处阀门或网路分支阀门，导致水力失调。

（6）管网管径设计不合理，或者管路中某管段堵塞使管网阻力增大，造成系统压力过大，超出了热源设备提供

的压力，导致水力失调。

（7）供热管网失水严重，超过了补水设备的补水量，系统因缺水而不能维持管网所需的压力，导致水力失调。（8）热用户室内水力工况的改变导致水力失调。

2.1.5 解决供热管网水力失调的措施

由于水力失调造成供热质量下降，能耗增加，对于已经出现的水力失调情况，必须采取措施予以解决。笔者总结出以下解决水力失调的措施：

（1）换热站一次侧设置动态压差调节阀，满足一次网回水系统的动态调节。

（2）在用户入口或热力站设置自力式压差平衡阀、自力式流量调节阀，在管网分支处设置平衡阀。

（3）采用变频技术适时调节管网流量。变频水泵能适时根据用户热负荷的变化，自动调节网路中的流量，将管网中的流量重新分配来满足用户所需要的流量，减少阀门损失，降低能耗。

（4）采用微机控制技术，使操作人员对热网进行适时的检测和调节，在换热站前端安装电动调节阀，对其压差进行有效调整和控制。

2.2 热网失水

管网失水造成系统无谓的能量浪费，管理得当的系统能把失水率控制在2%，较为先进的系统能控制在0.5%，而差的可能达10%，这其中的差距巨大，有很大的节能潜力。

2.2.1 热网失水的原因及危害

2.2.2.1 热网失水的原因

（1）施工单位的粗枝大叶，预留管段接头没有用盲板焊死，运行后泻水非常严重；管理单位管理力度不够，由于管道的长年失修，管道的跑、冒、滴、漏现象十分严重；另一方面，采用材质未达标的低劣管材与其配件的现象比较普遍，容易造成管道破损漏水。

（2）一些换热站在未经允许的情况下，私自向漏损系数较大的二次网补水，造成其跑、冒、滴、漏现象严重。（3）热网采用无补偿直埋管道时，没有满足标准规定的最小敷设深度，导致管道受压破坏出现漏、泄水。（4）由于缺乏先进的技术设备，热网失水未能及时响应，造成处理工作和维修工作不到位，致使陈旧失修的热网跑、冒、滴、漏现象严重。

（5）热用户窃水现象比较严重，造成管网失水。

2.2.2.2 热网失水的危害

在系统的供热过程中，系统失水就必须补水，系统损失多少水就必须补进多少水，然而，损失的是热水，补进的是冷水，冷热水温度的差异必然造成供热质量的下降，致使一部分用户的室内温度达不到设计要求，严重的影响了室内的热舒适性，用户投诉供热单位，造成供需之间的矛盾。

有些供热单位为了补水不按照规章操作，直接补充自来水，导致锅炉腐蚀结垢，管道生锈，大大降低了供热设备和管网的使用寿命。

2.3 管道保温

对于管沟敷设的情况而言，管道内有积水是时常出现的，这就严重的影响了保温管道的保温效果。因为，保温管道在大面积受湿的情况下，保温材料的孔隙中会渗入水分(包括水蒸气和液态水)，除空气分子的导热、对流传热和孔隙壁面的辐射换热外，还存在由蒸汽扩散引起的附加热传导，以及通过孔隙中的水分子的导热。由于水的导热系数是空气的25 倍，所以保温材料吸水后其导热系数将大幅度增加，这就直接影响了管道的输送效率，浪费了能源。因此，选用吸水率低的保温材料保温效果更好，如聚氨酯硬质泡沫塑料保温材料其吸水率小于10%，比其他保温材料低的多，保温效果能提高4～8 倍。

供热管网中常用的节能设备：变频循环泵、变频补水泵、计算机监控系统、气候补偿器、换热站一次测电动调节阀、换热站入口平衡装置、热用户入口平衡装置。

在热力入口处应安装平衡阀以消除管网的剩余压头，实现系统的阻力平衡，解决水力失调的现象。平衡阀的工作原理是通过改变阀芯与阀座的间隙(开度)，来改变流体流经阀门的流通阻力，达到调节流量的目的。工程中采用的闸阀、截止阀、球阀、锁闭阀，都属于快开特性，只能起关断作用。平衡阀的调节特性是最好的。

为了适应热源定流量运行热网测变流量运行的特点，采用双级泵系统，双级泵系统是利用一级泵保证热源