集中供热管网水力失调问题分析
摘要：水力失调是集中供热管网运行中普遍存在的一个问题，影响了采暖用户的正常使用，造成了能源浪费。本文详细分析了供热系统水力失调的根本原因和客观原因，提出了解决集中供热管网水力失调的对策及综合治理措施。
关键词：集中供热；水力失调；分析
对于一个城市的供热系统而言，热网的管理水平的高低，对供热工作的稳定以及经济运行有重大影响，是确保用户室温符合要求的关键。而供热管网的实际运行过程中，水力失调是一个十分常见的问题。笔者结合多年工作经验，着重分析探讨了集中供热管网水力失调问题。
1.供热系统出现水力失调的原因分析
1. 1根本原因。在正常运行情形下热网特性无法在满足客户要求的流量条件下达到各客户环路产生相同的阻力, 即存在阻力不平衡的因素。
1. 2客观原因。造成水力失调的客观因素有多个方面，主要包括以下几点:
1.2.1供热管网的管道不同规格的离散性使得设计热网时需要进行人为调节从而使得各客户环路实现水力平衡。在设计热网的时候，通常是满足对客户最为不利的位置所要求的资用压头，而其余客户的资用压头均有一定的富裕量。在该自然状况对各客户流量进行分配，肯定会造成水力失调。
1.2.2 所选用的循环水泵不合适，流量、压头偏大或者偏小，均会造成工作点与设计状态产生偏离而造成水力失调。
1.2.3 系统中客户数量出现变化，使得网路流量进行再次分配而造成水力失调。
1.2.4 系统中客户用热的需求数量出现变化，使得网路流量也要进行再次分配从而造成水力失调。
1.2.5 当前，绝大部分的客户的采暖系统为单管顺序的形式，缺乏有效的调节设施，不利于客户采暖系统的节工作，也会造成水力失调。
2.解决集中供热管网水力失调的对策
2.1 通过附加阻力的方法解决客户资用压头剩余的问题
在设计热网系统的时候，热网各客户环路的实际阻力达到平衡甚至完全相同是无法实现的。循环水泵的压头是根据最为不利环路所需要的阻力进行确定，即最大的阻力，所以设计没有失误的情况下，其余各环路均有一定的剩余压头。而这部分的剩余压头均需要在系统投入运行以前加以消除，否则会导致水力失调。而通过对阀门进行人工调节以达到系统阻力的平衡的难度非常大。因为在调节的时候存在相互影响的问题，需要反复进行调节，费时又费力；当系统或者客户的负荷出现变化的时候，需要重新进行调节。在客户系统设计并加装自动调节设备，也就是自动调整附加阻力的设备，可以有效解决水力失调的问题。在客户系统中安设自动调节设备解决剩余压头，从而使各环路达到阻力平衡的方法，称之为附加阻力平衡的技术。该技术的最大优点是循环水泵能够在高效率点下正常工作，降低了一些过热客户的热量损失，具有十分明显的节能效果。
2.2通过附加压头解决客户资用压头不足的问题
当热网系统的循环水泵出现扬程不足的时候，通过附加阻力的办法对系统的阻力平衡进行调节是无法实现的，除非对水泵进行更换或者改变一些管道的型号规格。通过在客户热网系统的出口或者入口安设型号规格不一样的小型水泵来弥补资用压头不足的问题，使得各环路达到阻力平衡的办法，称之为附加压头平衡的技术。该技术的最大优点是不但具备附加阻力平衡技术的节能功效之外，还能减少水泵的电耗，有着更加明显的节能效果。
在热网系统中安设加压水泵这种方法早就得到了运用，然而客户安设加压水泵会出现“抢水”的现象，即客户安设加压水泵之后提高了循环水流量，而一些并未安设加压水泵客户的循环水流量会显著降低。造成该问题的原因是设备能力不到位，也就是所选用的小型水泵的扬程不够，导致附加压头偏高，使得未安装加压水泵的客户的资用压头不足，所以造成客户水力失调的问题。目前这一技术应用的设备条件已经具备，不仅有扬程很小、流量很低、噪音小、免维护的水泵类型，并且也有对应的三档变速水泵、能够对流量、压力、温度等进行自行调节的带变频的无级变速水泵种类。只要设计科学、选型合理，以往的“抢水”问题完全能够避免。
附加压头平衡技术的基本特点：第一，无需改变原有的集中供热系统，技术改造的工程量非常小，投入的资金不多。客户在系统的末端加设加压水泵，目的是为了增加系统压头，实际上相当于在管路上加入了负阻力。只需在原有管路以及循环水泵上进行合理规划，科学设计末端客户的加压水泵，无需改变原有的集中供热系统从而实现各个客户的环路阻力平衡，避免出现水力失调现象。第二，减少电耗。水泵所耗费的电能和流量与扬程的乘积成正比关系，和水泵的运行效率成反比关系。当采取附加阻力平衡措施的时候，系统中的主循环泵的总流量为各个客户系统流量之和，当扬程要想达到系统阻力要求的时候，就需要克服最不利客户环路的最大阻力。由于系统的主循环水泵扬程不足的体现为部分客户的资用压头不足。如果通过附加压头的措施，给客户安设适当的加压水泵以弥补
扬程的不足，此时客户的流量和扬程乘积的总和要远远小于系统主循环水泵处的流量和扬程的乘积。所以，通过采取附加压头平衡措施的水泵总所耗费的电能和采取附加阻力平衡措施相比较要小得多。然而，小水泵的运行效率往往比大水泵的运行效率要低，因此节约电耗的具体数量和所安设水泵客户的数量、位置以及水泵的运行效率有直接关系。
3.综合治理热网系统存在的水力失调的问题
3.1对旧系统进行技术改造的时候应当对其实施校核性的水力核算。旧系统指的是目前正在运行的热网系统，其管道、设备设施及其附件等通常都已到位，规格、型号以及设备性能已经确定。为了查明热网系统中出现的问题，应当对运行的热网试试校核性的水力核算，在按照计算的具体数据进行深入分析并查出原因，以便提出切实可行的技术措施。
3.2设计新系统的时候应当对所配置的循环以及附加压头水泵进行优化。对于新设计的热网系统，主循环水泵的更新、增加设置中继泵以及客户的加压水泵，应该设计几个方案进行技术以及经济分析，然后进行对比与选择。
3.2选择综合治理方案的基本原则。治理热网系统存在的水力失调问题的方案有多种选择，不仅有单独实施的方案，也有联合实施的方案，所以在方案实施之前应当对其技术经济进行充分论证，对治理方案的投入与产出情况进行比对，选择那种投资回报最快、经济效益最佳的治理方案。
参考文献：
[1] 杨洪滨. 综合治理供热系统水力失调[J]. 应用能源技术，2008（07）
[2] 田玉梅. 基于热水采暖系统水力失调现象的分析[J]. 科技创新导报，2009（26）
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