二級管網水力平衡度測量計算與分析

摘 要

摘要：結合某居住小區二級管網，對該小區各熱力入口的水力平衡度進行了測量計算，水力失調現象比較嚴重，分析了水力失調原因，提出改善方案。關鍵詞：熱力站；二級管網；熱力入口；水力失調；水
摘要：結合某居住小區二級管網，對該小區各熱力入口的水力平衡度進行了測量計算，水力失調現象比較嚴重，分析了水力失調原因，提出改善方案。
關鍵詞：熱力站；二級管網；熱力入口；水力失調；水力平衡度
Measurement，Calculation and Analysis of Degree of Hydraulic Balance for Secondary Circuit
GUO Kun，HE Xuebing，ZHONG Kun
Abstract：Combined with the secondary circuit in a residential area，the degrees of hydraulic balanee at various consumer heat inlets of the residential area are measured and calculated，and the hydraulic misadjustment is severe.The reasons for hydraulic misadjustment are analyzed，and the solution scheme is proposed.
Key words：substation；secondary circuit；consumer heat inlet；hydraulic misadjustment；degree of hydraulic balance
    隨著經濟的持續快速發展，我國能源消耗量呈逐年快速增長的趨勢。據統計，我國的建筑能耗占全社會總能耗的30%，比相近氣候條件下的發達國家高2～3倍[1]。供熱能耗又是我國建筑能耗中最主要的部分，也是浪費最嚴重和節能潛力最大的部分。目前，供熱系統的能源浪費非常嚴重，因此分析熱網的水力失調原因，尋求改善水力失調的方法已迫在眉睫[2]。本文結合工程實例，對某居住小區二級管網水力平衡度進行測量計算與分析，提出改善水力失調的方法。
1 工程概況
   某小區熱力站是新疆某鍋爐房供熱系統的17座熱力站之一，供熱面積為136470.94m2，熱力站一級側為鍋爐房提供的熱水。熱力站有2臺板式換熱器，這2臺換熱器交替使用，并互為備用。2臺循環泵，1用1備。熱力站二級管網設計供、回水溫度為95、70℃。
該熱力站供熱的35幢建筑中，有14幢建筑的外墻在2009年進行了節能改造，并在熱力入口安裝了平衡調節裝置，見圖1。其他21幢建筑未進行外墻節能改造，熱力入口也未安裝平衡調節裝置，見圖2。供熱建筑室內均采用散熱器供暖系統，未安裝溫控閥。
 

2 測量計算結果與分析
2.1 水力平衡度的計算
    熱力入口共38個，其中20號樓(已進行外墻節能改造)有4個熱力入口，其他建筑只有一個熱力入口。1～21號為未進行外墻節能改造建筑的熱力入口，22～38號為已進行外墻節能改造建筑的熱力入口。
    根據JGJ 132—2009《居住建筑節能檢測標準》，熱力入口水力平衡度ηj的計算式為：
 
式中ηj——第j個熱力入口的水力平衡度
    qj——第j個熱力入口的測量流量，m3/h
    qd,j——第j個熱力入口的設計流量，m3/h
2.2 流量測量
    測量儀器：TDS 100H型手持式超聲波流量計，測量相對誤差范圍為±1%。測量時間：2010年2月19日，按JGJ 132—2009規定，測量時間應持續30min，因此每隔5min讀取數據1次，共測量6組數據，取平均值。測量對象：熱力入口的流量。測量方法：根據JGJ 132—2009進行。
    測量步驟：
    ① 選測點：選擇熱力入口供水管上的測點。
    ② 輸入參數：將測點處管段的保溫層取下，在流量計的操作面板上輸入管徑、管壁厚等參數，讀取安裝探頭的間距。
    ③ 固定探頭：把放置探頭的管子打磨干凈后，涂抹黃油，然后固定探頭，將探頭與操作面板用數據線連接起來。
    ④ 微調：根據操作面板上顯示的安裝精度微調探頭的間距。
    ⑤ 讀數：待數據顯示穩定后讀取數據，每5min讀取一次，讀取6次，取平均值。
    ⑥ 待測量完畢后將保溫層復原。
2.3 測量計算結果及分析
    根據測量結果及式(1)可計算得38個熱力入口的水力平衡度，測量計算結果見圖3。JGJ 132—2009的11.2.1條規定，各個熱力入口的水力平衡度應為0.9～1.2。由圖3可知，在未進行外墻節能改造的建筑(21幢)中，只有6個熱力入口的水力平衡度為0.9～1.2。在已進行外墻節能改造的建筑(14幢)中，不滿足JGJ 132—2009規定的熱力入口高達12個，這些熱力入口的水力平衡度明顯高于1.2，最大的達到4.3。這說明該小區大部分熱力入口的實際流量都高于設計流量，二級管網處于大流量的運行方式下，水力失調非常嚴重。
    經過分析，造成水力失調的主要原因為：一是循環泵，由于該小區部分建筑進行了外墻節能改造，設計熱負荷降低，即設計流量降低，但循環泵仍保持原流量。二是熱網的調節，該小區中已進行外墻節能改造的建筑熱力入口雖然安裝了平衡調節裝置，但在安裝初期未進行初步調節，而且在運行階段也沒有技術人員對其進行實時調節。
 

3 改善方法
    供熱系統中循環泵的單位供熱面積電功率一般控制在0.35～0.45W/m2[3]。而在大流量、小溫差的運行方式下，循環泵的實際單位供熱面積電功率達到0.5～0.6W/m2，有的甚至高達0.6～0.9W/m2[4]。本次測量的熱力站循環泵電功率為75kW，單位供熱面積電功率為0.55W/m2，明顯高于一般范圍。對于該小區，大流量運行是導致循環泵耗電量增大的主要原因，建議將定速循環泵改造成變頻調速循環泵。
    在供暖期的任何室外溫度條件下，都應當保證室內溫度符合要求，并使室內溫度保持在一定范圍內。要達到這一要求，不但需要合理的設計，而且要求供熱量應根據建筑熱負荷的變化情況進行合理調節，以達到熱量的供需平衡。
    因此，熱網的初調節和運行調節是供熱系統正常運行不可缺少的環節。針對該小區，建議對未進行外墻節能改造的建筑進行節能改造，并在熱力入口安裝平衡調節裝置，并對其進行初步調節。在運行階段還要由專業技術人員進行實時調節，從而消除水力失調現象，提高供熱質量，降低能耗[5]。
4 結語
    目前該小區二級管網的水力失調非常嚴重，實際流量遠高于設計流量，造成了能源浪費。對于供熱管網節能改造，單純進行建筑外墻節能改造和在熱力入口加裝平衡調節裝置是遠遠不夠的，還要改造熱力站循環泵，并由技術人員對熱網進行實時調節，使實際流量趨于設計流量，實現真正的節能。
參考文獻：
[1] 魏兵，李麗.我國熱網的現狀及供熱節能的對策[J].制冷與空調，2008(22)：28-30.
[2] 楊新.供熱管網水力失調與節能改造[J].鐵道標準設計，2008(增刊)：1-3.
[3] 蔣建志.新疆醫科大學供熱系統能耗審計與節能改造(碩士學位論文)[D].重慶：重慶大學，2008：49-50.
[4] 蔣建志.供熱管網大流量小溫差的測試及結果分析[J].山西建筑，2007(33)：186-187.
[5] 田雨辰，宋絳雄，陳雨濤.供熱管網水力平衡調試是實現建筑節能的有效途徑[J].天津建設科技，2005(4)：9-10.
 
(本文作者：郭坤 何雪冰 鐘坤 重慶大學 城市建設與環境工程學院 重慶 400045)