城市集中熱水供暖系統(tǒng)管網(wǎng)布局存在的問題及解決措施

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，城市規(guī)模逐步擴(kuò)大，市民對熱水供暖的數(shù)量和質(zhì)量的要求越來越高，因此城市熱水供暖系統(tǒng)管網(wǎng)的布局，成為集中供熱規(guī)劃和改造工作的重點(diǎn)，為了進(jìn)一步節(jié)約投資、減少供熱能耗和提高供暖效益，文章重點(diǎn)探究集中熱水供暖系統(tǒng)管網(wǎng)布局存在的若干問題，并針對相應(yīng)的問題提出解決措施。

關(guān)鍵詞：城市集中供暖；熱水供暖；管網(wǎng)布局

1 城市集中熱水供暖管網(wǎng)布局存在的問題

城市集中熱水供暖管網(wǎng)是集中熱水供暖的基礎(chǔ)條件，在布局方面存在的問題制約著供暖的集約化和有效性，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1.1 管網(wǎng)布局不合理

熱力站引出的熱水管道，一般都是管道長和管徑大，這樣的管網(wǎng)布局勢必需要更多熱力和動(dòng)力消耗作為支撐，否則很難滿足遠(yuǎn)端用戶的正常供熱，而近端用戶卻會(huì)出現(xiàn)過熱、噪聲等失調(diào)現(xiàn)象。為了滿足新用戶的熱水供暖需求，則需要加大管道的直徑，使得熱水在細(xì)管道和粗管道流量不均，容易造成管道破壞。

1.2 水力失調(diào)

在集中供暖的規(guī)模擴(kuò)大之后，供暖的范圍也越來越廣，系統(tǒng)的水力自然難以得到全面保障，據(jù)調(diào)查，很多城市都出現(xiàn)了水力失調(diào)的現(xiàn)象。造成水力失調(diào)的另外一個(gè)重要原因是集中熱水供暖中的阻力分配不均勻，并且沒有根據(jù)設(shè)計(jì)要求的系統(tǒng)參數(shù)運(yùn)行，因而容易出現(xiàn)近熱遠(yuǎn)冷的不均衡情況。某些城市采用加大管徑、提高流速和增加調(diào)節(jié)閥門的方法，但這些方法始終是權(quán)宜之計(jì)，其中具體的技術(shù)環(huán)節(jié)難點(diǎn)，還需要進(jìn)一步克服。

1.3 變頻技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性問題

系統(tǒng)運(yùn)行中增加風(fēng)機(jī)和泵類等機(jī)械之后，風(fēng)量和流量的調(diào)節(jié)依靠調(diào)節(jié)板或者節(jié)流閥，這種控制方法簡單，卻并不利于能源節(jié)約，而異步電動(dòng)機(jī)的恒速轉(zhuǎn)速，同樣不夠經(jīng)濟(jì)，因此變頻技術(shù)應(yīng)用需要綜合考慮價(jià)格、運(yùn)行可靠性和容量等限制問題。

2 城市集中熱水供暖管網(wǎng)布局的問題解決措施

鑒于城市集中熱水供暖管網(wǎng)布局存在的問題，筆者提出以下幾方面的解決措施：

2.1 管網(wǎng)布局的優(yōu)化措施

管網(wǎng)的布局必須經(jīng)濟(jì)合理，盡量縮短主干線，同時(shí)合理配置管線的閥門、補(bǔ)償器等附件，以便實(shí)現(xiàn)靈活放氣、放水和疏水。技術(shù)方面則要確保可靠合理，譬如盡可能避開不利敷設(shè)管道或者管道敷設(shè)后容易造成外力破壞的地段，譬如土質(zhì)疏松的區(qū)域，敷設(shè)后在重力荷載作用下，管道容易被壓壞，或者敷設(shè)于地震斷裂帶或者滑坡區(qū)域，在發(fā)生地震或者滑坡等自然災(zāi)害的時(shí)候，難以保證管道的安全。因此，管道不利于敷設(shè)在交通道路下面，筆者建議平行于車道，并盡可能敷設(shè)在車道以外，譬如沿著人行道的一側(cè)敷設(shè)。而地上的管道，為了保持美觀和不妨礙交通，可與其他管道或者建筑物合理搭配，但需要控制彼此之間的間距，以便確保管道運(yùn)行的安全和方便日后的檢查維修。至于管道的管徑大小選擇，我們可以根據(jù)熱水供暖用戶的需求，對各個(gè)管道的流量進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，然后根據(jù)流量的大小確定管道的管徑。

2.2 水力的靜動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)

為了解決集中熱水供暖時(shí)水力不均的現(xiàn)象，我們可以采用變頻器的變頻調(diào)節(jié)，控制熱水供暖的平衡。變頻器有水力靜態(tài)調(diào)節(jié)的平衡元件，設(shè)置于支干線、支線和用戶的入口處，譬如調(diào)節(jié)擋板和節(jié)流閥，這種元件的原理是手動(dòng)調(diào)節(jié)孔板2-3次，使得供熱管網(wǎng)趨向于平衡狀態(tài)，如果熱水供暖的范圍越大，則需要重復(fù)調(diào)節(jié)的頻率就越高，而且需要密切關(guān)注負(fù)荷的增加和減弱變化，筆者認(rèn)為靜態(tài)平衡元件比較適用于規(guī)模比較小的熱水供暖管網(wǎng)系統(tǒng)，而且在供暖負(fù)荷和工況不變的情況下使用為佳，主要是因?yàn)殪o態(tài)平衡元件不具備自動(dòng)消除余壓的功能，而且范圍太大的話，需要安裝更多的平衡閥，而且調(diào)試費(fèi)用也比較高，因此還需要搭配動(dòng)態(tài)水力平衡元件，這樣才能夠徹底解決水力失調(diào)的問題。動(dòng)態(tài)水力的平衡元件，可采用聯(lián)動(dòng)裝置的多孔板組合自力式流量控制器，這種元件能夠根據(jù)流量的大小，與靜態(tài)平衡元件結(jié)合，借助系統(tǒng)的壓差自動(dòng)調(diào)節(jié)阻力，直到將系統(tǒng)的剩余壓力消除干凈，這樣一來，不管熱水供暖管網(wǎng)的負(fù)荷產(chǎn)生什么樣的變化，都能夠確保流量值保持永恒穩(wěn)定，有利于安裝數(shù)量和成本的減少，為熱水供暖管網(wǎng)的有效運(yùn)行和管理提供良好條件。

2.3 泵類機(jī)械的變頻技術(shù)應(yīng)用

交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方案中，必須充分考慮變頻技術(shù)的應(yīng)用，采用變頻調(diào)速的基本原理整合電壓型變頻調(diào)速器的各個(gè)組成部分，譬如整流器和逆變器等，并且將三相交流電轉(zhuǎn)變成為直流電，以便控制微處理器的脈動(dòng)電壓，在輸出調(diào)速電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，則可以控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和電源頻率之間的關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)調(diào)速的平滑無級功能。變頻技術(shù)應(yīng)用于泵類機(jī)械，以水泵的應(yīng)用為例，通過控制轉(zhuǎn)速，有效地減少空氣動(dòng)力，在與風(fēng)門風(fēng)量控制調(diào)節(jié)方法對比的情況下，前者的耗電明顯小了許多。水泵在恒速水壓的作用下，熱水供暖的管網(wǎng)會(huì)呈現(xiàn)曲線的阻力特征，在設(shè)計(jì)水泵的時(shí)候控制輸出的流量，確保軸功率和輸出流量成正比關(guān)系，如果生產(chǎn)工藝另有所需，則在輸出流量減少到一定程度后，增加管網(wǎng)的阻力，這樣一來，在滿足某個(gè)輸出流量的特殊情況下，水壓頭就會(huì)得到大幅度的降低，而且功率也會(huì)逐漸減少，表現(xiàn)出非常明顯的損耗節(jié)約效果。從以上的分析可以得出結(jié)論，每個(gè)熱水供暖的季節(jié)，需要綜合考慮變頻調(diào)速的裝置，而且在低轉(zhuǎn)速的情況下，各種導(dǎo)致功率下降的因素都要綜合考慮，在熱負(fù)荷延續(xù)的基礎(chǔ)上，最大限度減少水泵的耗電量。

3 結(jié)束語

綜上所述，城市集中熱水供暖管網(wǎng)是集中熱水供暖的基礎(chǔ)條件，在布局方面存在管網(wǎng)布局不合理、水力失調(diào)、變頻技術(shù)成本過高等問題，制約著城市集中熱水供暖管網(wǎng)的有效運(yùn)行。為此，我們需要對管網(wǎng)的布局進(jìn)行優(yōu)化，以經(jīng)濟(jì)合理的方式，實(shí)現(xiàn)靈活放氣、放水和疏水。同時(shí)采用變頻器的變頻調(diào)節(jié)，控制熱水供暖的平衡，以解決集中熱水供暖時(shí)水力不均的現(xiàn)象，并將變頻技術(shù)應(yīng)用于泵類機(jī)械，以實(shí)現(xiàn)調(diào)速的平滑無級功能。這樣一來，才能夠節(jié)約管網(wǎng)投資、減少供熱能耗和提高供暖效益。

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