二级管网水力平衡度测量计算与分析

摘 要

摘要：结合某居住小区二级管网，对该小区各热力入口的水力平衡度进行了测量计算，水力失调现象比较严重，分析了水力失调原因，提出改善方案。关键词：热力站；二级管网；热力入口；水力失调；水
摘要：结合某居住小区二级管网，对该小区各热力入口的水力平衡度进行了测量计算，水力失调现象比较严重，分析了水力失调原因，提出改善方案。
关键词：热力站；二级管网；热力入口；水力失调；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
    随着经济的持续快速发展，我国能源消耗量呈逐年快速增长的趋势。据统计，我国的建筑能耗占全社会总能耗的30%，比相近气候条件下的发达国家高2～3倍[1]。供热能耗又是我国建筑能耗中最主要的部分，也是浪费最严重和节能潜力最大的部分。目前，供热系统的能源浪费非常严重，因此分析热网的水力失调原因，寻求改善水力失调的方法已迫在眉睫[2]。本文结合工程实例，对某居住小区二级管网水力平衡度进行测量计算与分析，提出改善水力失调的方法。
1 工程概况
   某小区热力站是新疆某锅炉房供热系统的17座热力站之一，供热面积为136470.94m2，热力站一级侧为锅炉房提供的热水。热力站有2台板式换热器，这2台换热器交替使用，并互为备用。2台循环泵，1用1备。热力站二级管网设计供、回水温度为95、70℃。
该热力站供热的35幢建筑中，有14幢建筑的外墙在2009年进行了节能改造，并在热力入口安装了平衡调节装置，见图1。其他21幢建筑未进行外墙节能改造，热力入口也未安装平衡调节装置，见图2。供热建筑室内均采用散热器供暖系统，未安装温控阀。
 

2 测量计算结果与分析
2.1 水力平衡度的计算
    热力入口共38个，其中20号楼(已进行外墙节能改造)有4个热力入口，其他建筑只有一个热力入口。1～21号为未进行外墙节能改造建筑的热力入口，22～38号为已进行外墙节能改造建筑的热力入口。
    根据JGJ 132—2009《居住建筑节能检测标准》，热力入口水力平衡度ηj的计算式为：
 
式中ηj——第j个热力入口的水力平衡度
    qj——第j个热力入口的测量流量，m3/h
    qd,j——第j个热力入口的设计流量，m3/h
2.2 流量测量
    测量仪器：TDS 100H型手持式超声波流量计，测量相对误差范围为±1%。测量时间：2010年2月19日，按JGJ 132—2009规定，测量时间应持续30min，因此每隔5min读取数据1次，共测量6组数据，取平均值。测量对象：热力入口的流量。测量方法：根据JGJ 132—2009进行。
    测量步骤：
    ① 选测点：选择热力入口供水管上的测点。
    ② 输入参数：将测点处管段的保温层取下，在流量计的操作面板上输入管径、管壁厚等参数，读取安装探头的间距。
    ③ 固定探头：把放置探头的管子打磨干净后，涂抹黄油，然后固定探头，将探头与操作面板用数据线连接起来。
    ④ 微调：根据操作面板上显示的安装精度微调探头的间距。
    ⑤ 读数：待数据显示稳定后读取数据，每5min读取一次，读取6次，取平均值。
    ⑥ 待测量完毕后将保温层复原。
2.3 测量计算结果及分析
    根据测量结果及式(1)可计算得38个热力入口的水力平衡度，测量计算结果见图3。JGJ 132—2009的11.2.1条规定，各个热力入口的水力平衡度应为0.9～1.2。由图3可知，在未进行外墙节能改造的建筑(21幢)中，只有6个热力入口的水力平衡度为0.9～1.2。在已进行外墙节能改造的建筑(14幢)中，不满足JGJ 132—2009规定的热力入口高达12个，这些热力入口的水力平衡度明显高于1.2，最大的达到4.3。这说明该小区大部分热力入口的实际流量都高于设计流量，二级管网处于大流量的运行方式下，水力失调非常严重。
    经过分析，造成水力失调的主要原因为：一是循环泵，由于该小区部分建筑进行了外墙节能改造，设计热负荷降低，即设计流量降低，但循环泵仍保持原流量。二是热网的调节，该小区中已进行外墙节能改造的建筑热力入口虽然安装了平衡调节装置，但在安装初期未进行初步调节，而且在运行阶段也没有技术人员对其进行实时调节。
 

3 改善方法
    供热系统中循环泵的单位供热面积电功率一般控制在0.35～0.45W/m2[3]。而在大流量、小温差的运行方式下，循环泵的实际单位供热面积电功率达到0.5～0.6W/m2，有的甚至高达0.6～0.9W/m2[4]。本次测量的热力站循环泵电功率为75kW，单位供热面积电功率为0.55W/m2，明显高于一般范围。对于该小区，大流量运行是导致循环泵耗电量增大的主要原因，建议将定速循环泵改造成变频调速循环泵。
    在供暖期的任何室外温度条件下，都应当保证室内温度符合要求，并使室内温度保持在一定范围内。要达到这一要求，不但需要合理的设计，而且要求供热量应根据建筑热负荷的变化情况进行合理调节，以达到热量的供需平衡。
    因此，热网的初调节和运行调节是供热系统正常运行不可缺少的环节。针对该小区，建议对未进行外墙节能改造的建筑进行节能改造，并在热力入口安装平衡调节装置，并对其进行初步调节。在运行阶段还要由专业技术人员进行实时调节，从而消除水力失调现象，提高供热质量，降低能耗[5]。
4 结语
    目前该小区二级管网的水力失调非常严重，实际流量远高于设计流量，造成了能源浪费。对于供热管网节能改造，单纯进行建筑外墙节能改造和在热力入口加装平衡调节装置是远远不够的，还要改造热力站循环泵，并由技术人员对热网进行实时调节，使实际流量趋于设计流量，实现真正的节能。
参考文献：
[1] 魏兵，李丽.我国热网的现状及供热节能的对策[J].制冷与空调，2008(22)：28-30.
[2] 杨新.供热管网水力失调与节能改造[J].铁道标准设计，2008(增刊)：1-3.
[3] 蒋建志.新疆医科大学供热系统能耗审计与节能改造(硕士学位论文)[D].重庆：重庆大学，2008：49-50.
[4] 蒋建志.供热管网大流量小温差的测试及结果分析[J].山西建筑，2007(33)：186-187.
[5] 田雨辰，宋绛雄，陈雨涛.供热管网水力平衡调试是实现建筑节能的有效途径[J].天津建设科技，2005(4)：9-10.
 
(本文作者：郭坤 何雪冰 钟坤 重庆大学 城市建设与环境工程学院 重庆 400045)