熱網(wǎng)平衡要點(diǎn)

1、熱網(wǎng)平衡要點(diǎn)華北油田計量中心站韓郁林廊坊市愛能節(jié)能技術(shù)有限公司張丙禮【摘 要】熱網(wǎng)平衡是供熱的基礎(chǔ)工作，本文主要介紹了熱網(wǎng)平衡的意義，有關(guān)設(shè)備結(jié) 構(gòu)、性能，推薦了幾種典型供熱系統(tǒng)及其節(jié)能潛力。【關(guān)鍵詞】平衡 自力式流量控制閥供熱的主要目的是為了獲得舒適的室內(nèi)溫度，同時滿足節(jié)能減排的要求。平衡 是完成這一目的最基礎(chǔ)的工作，但這一工作又是非常乏味的；在能量不太昂貴的情況下， 這項工作沒人愿意去做。然而世界多次的能源危機(jī)清楚地表明， 不管目前能源的價格如 何，我們必須減少對能源的消耗和依賴。現(xiàn)在大家已經(jīng)越來越清楚地認(rèn)識到，熱網(wǎng)平衡 的重要性。熱網(wǎng)平衡是一種控制方法，它將控制回路集成到熱網(wǎng)水力系統(tǒng)中，

2、以最少能耗費(fèi)用取得 真正的舒適性。熱網(wǎng)平衡包含：熱源、傳輸管道、用戶必須同時獲得并保持所需流量。1、供熱的基本原理 請看房間采暖示意圖及供熱的三個基本公式：1.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量公式：Q3=Kw.Fw (tn-tw)式中：Q3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，W;Kw圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/ (m2 °C);Fw 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積，m2 ;tn采暖室內(nèi)計算溫度，C ; tw采暖室外計算溫度，C 。1 . 2散熱器的散熱量公式：Q2=Ks Fs (tpj-tn) tpj= (tg-th) /2 式中：Q2 散熱器的散熱量，W;Ks散熱器的傳熱系數(shù)，W/ (m2 C);Fs散熱器的散熱面積，

3、m2tpj散熱器內(nèi)熱水平均溫度，C o1 . 3 熱水循環(huán)傳遞熱量公式：Q仁4187G (tg-th ) /3.6式中： Q1熱水傳遞的熱量，W ;G 循環(huán)流量，t/h ;tg供水溫度，C ;th 回水溫度，Co 房間的傳熱遵從Q仁Q2=Q3這個等式，也就是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量、散熱器的散熱 量和熱水循環(huán)傳遞熱量是相等的，這三個公式告訴我們，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)、散熱器確定的前 提下，要保持人們需要的室內(nèi)溫度，熱水的循環(huán)流量和供水溫度要與室外溫度相適應(yīng)。 為了適應(yīng)室外溫度的變化，循環(huán)流量和供水溫度可以同時調(diào)節(jié)(質(zhì)、量并調(diào))；也可以流量固定，調(diào)節(jié)供水溫度(質(zhì)調(diào)節(jié))；還可以供水溫度固定，調(diào)節(jié)流量(量調(diào)節(jié))。

4、供熱 單位大多采用選擇一個合適的流量加以固定，調(diào)節(jié)供水溫度適應(yīng)室外溫度的變化（質(zhì)調(diào) 節(jié)），因為這一方式比較容易實現(xiàn)。如果只給一間房子供熱，確定一個合適的流量就很簡單，然而，我們的供熱對象是千家 萬戶，每個房間很難同時滿足所需的流量，也就出現(xiàn)了冷熱不均問題，可見供熱的難點(diǎn) 是在流量分配上。2 流量輸配的基本原理2 .1熱網(wǎng)先天存在近端流量大遠(yuǎn)端流量小的問題請看供暖系統(tǒng)圖、水壓圖和流量分配遵循的三個基本公式：2 .1.1沿程阻力：每米管長的沿程損失（比摩阻）R=6.88 K10-3K0.25Pa/m Pa/mGt 管段的水流量t/hd管的內(nèi)徑mP的密度kg/m3K管壁的當(dāng)量絕對粗糙度 m,K=0.

5、5 xi0-3m2 . 1 . 2局部阻力：水網(wǎng)路局部損失4= EZP1EZI段的總局部阻力系數(shù)P的密度kg/m3v水的流速m/s2 . 1 . 3 伯努里方程：+Z1+ = BfZ2+ AH1-2 mH2O式中：P1、P2斷面1、2的壓力，Pa ;Z1、Z2 斷面1、2的管中心線離某一基準(zhǔn)面的高度， m ;V、V斷面1、2的流體平均流速，m/s ;P 體的密度，kg/m3 ;g自由落體的重力加速度，9.81m/s2 ;H1-2 流體流經(jīng)管段1 2的壓頭損失，mH20。上述公式和水壓圖表明了流量輸配的基本規(guī)律：流量輸配時受沿程阻力和局部阻力的影響，在供水管與回水管之間產(chǎn)生近端壓差大、遠(yuǎn)端壓差小

6、的的偏差，從而造成近端流量 大、遠(yuǎn)端流量小的問題，無論我們設(shè)計的多么仔細(xì)和完善，都不能徹底解決這一平衡問 題，真正的平衡只能靠設(shè)備控制來實現(xiàn)。2 . 2管道銹蝕會大大增加管道的粗糙度，壓力降將增加 40%70% ;管道直徑誤差每 1%引起的壓力降計算誤差為5%，且管道的規(guī)格還是不連續(xù)的；水溫在 2080 C時，管 道壓力降減少12-18%。因此，系統(tǒng)水力平衡計算很明顯是一項既具近似性但又必須做 的工作，真正的平衡只能通過設(shè)備控制來獲得。2 . 3只依靠溫控閥也不能解決熱網(wǎng)平衡2 . 3. 1溫控閥不能彌補(bǔ)系統(tǒng)設(shè)計中的基本錯誤，也不能確保各組散熱器之間流量的 合理分配。當(dāng)系統(tǒng)啟動時，例如每天早晨

7、，溫控閥取用著最大可能的流量，經(jīng)常會損害 系統(tǒng)的其他部分。為避免這些影響，應(yīng)將每個散熱器的流量通過另一控制設(shè)備限制到設(shè) 計值。2 . 3. 2溫控閥需要其他設(shè)備提供合適的壓差才能正常工作。2 . 3 . 3溫控閥必須有人去調(diào)，才能既感覺舒適又節(jié)能。以上闡述充分的說明：每個房間散熱器所需要的熱水流量是控制出來的，不是設(shè)計出來的；每組散熱器都要裝有流量控制設(shè)備；工作人員要入室反復(fù)細(xì)調(diào)。3 熱網(wǎng)必須控制，熱網(wǎng)必須平衡供熱的目的是在保障每個房間都達(dá)到所需溫度的前提下，還要節(jié)能減排。要實現(xiàn)這一目的，就必須首先保障每個房間所需要的熱水流量，盡量做到不多也不少。流量少了，室 內(nèi)溫度不夠；流量多了，室溫過高，

8、浪費(fèi)電能和熱能?？傊?，熱網(wǎng)控制平衡后有如下好 處：3 . 1解決冷熱不均、提高收費(fèi)率、減少維護(hù)量。3 . 2 節(jié)熱能1520%、節(jié)電2070%、節(jié)水、多帶面積、減少設(shè)備投資。進(jìn)一步說明如下：熱網(wǎng)沒有調(diào)平，要想保障最不利用戶基本達(dá)到室溫要求，整個供熱系 統(tǒng)平均每平方米建筑面積需要循環(huán)流量為 4kg/h以上(調(diào)平后循環(huán)流量為3kg/h以下)， 造成電能的浪費(fèi)。同時，由于近端用戶流量相對過大，室溫偏高，從而造成整個熱網(wǎng)實 際平均室溫比設(shè)計室溫高出2C以上，造成熱能的浪費(fèi)。a .流量與耗電功率的關(guān)系式：N1/N2=G13/G23N1、N2 平衡前、后的耗電功率kW;G1、G2平衡前、后的循環(huán)流量kg/

9、h。將G仁4G2=3代入上式，得 N1/N2=2.2。即平衡以后，循環(huán)泵可節(jié)約電能55%以上。b .供熱時，房間溫度高于所需溫度 C將引起能耗增加，此增加量可由以下公式估算 (瑞典公式)：S%= 式中：tic房間設(shè)計溫度，C；tec 室外設(shè)計溫度，C ；ai內(nèi)部得熱影響房間溫度，以溫度值表示，2 C；Sc季節(jié)平均供熱量與最大需熱量之比，0.4 ；S%房間溫度升高引起的能耗增加量，以季節(jié)能耗的百分?jǐn)?shù)計算。 例：當(dāng)房間溫度18 C，室外溫度-9 C (北京地區(qū)室外計算溫度為-9 C)S%= 10%即平衡以后，室內(nèi)平均溫度降低2 C時，在北京地區(qū)可節(jié)約電能20%以上。4 .熱網(wǎng)平衡的實用設(shè)備熱網(wǎng)平衡

10、設(shè)備的功能主要是利用流量輸配基本規(guī)律安全實現(xiàn)流量按需分配，實現(xiàn)這一功能的主要公式是利用沿程阻力和局部阻力公式的導(dǎo)出公式：P=R (L+Ld ) =SV2其中 S=6.88 X10-9 ( L+Ld) pPa/ (m3/h) 2S網(wǎng)路計算管段的阻力數(shù)，Pa/ (m3/h) 2，它代表管段通過1m3/h水流量時的壓降； 在已知水溫參數(shù)下網(wǎng)路各管段的阻力數(shù) S只和管段的管徑d、長度L、管道內(nèi)壁當(dāng)量絕 對粗糙度，以及管段局部阻力當(dāng)量長度 Ld的大小有關(guān)，即網(wǎng)路各管段的阻力數(shù) S僅取 決于管段本身，它不隨流量而變化。4 . 1自力式流量控制閥：4 .1.1定義：工作時不依靠外部動力，在壓差控制范圍內(nèi)，保

11、持流量恒定的閥門；4 . 1 . 2功能：設(shè)定、保持被控設(shè)備的流量；4 . 1 . 3結(jié)構(gòu)：本閥主要由自動和手動兩部分組成，自動部分由自動閥瓣、彈簧和膜 片組成，手動部分由手動閥瓣、刻度尺組成，二者由一個公共的腔體有機(jī)地結(jié)合在一起；4 . 1 . 4原理：手動部分兩邊的壓差通過導(dǎo)壓管作用在膜片的兩側(cè)，手動部分設(shè)定流 量大小，自動部分保持手動部分兩邊的壓差不變，從而保持設(shè)定的流量不變。當(dāng)流量增大時，則手動部分兩邊的壓差增大，膜片克服彈簧的彈力帶動自動閥瓣關(guān)小自 動閥口，減小流量；反之，增加流量，這樣，就保證了設(shè)定的流量始終不變。4 . 2 壓差閥：4 . 2 . 1定義：工作時不依靠外部動力，在

12、壓差控制范圍內(nèi)，保持被控阻力件兩邊壓 差恒定的閥門；4 . 2 . 2功能：穩(wěn)定被控阻力件的壓差，使回路之間相互獨(dú)立。4 . 2 . 3結(jié)構(gòu)：本閥主要由閥體、自動閥瓣、彈簧、膜片和導(dǎo)壓管組成。4 . 2 . 4原理：被控阻力件兩邊的壓差通過導(dǎo)壓管作用在膜片的兩側(cè)，當(dāng)被控阻力件 兩邊的壓差增大時，膜片克服彈簧的彈力帶動自動閥瓣關(guān)小自動閥口，減小流量，從而 降低被控阻力件兩邊的壓差；反之，增大被控阻力件兩邊的壓差，這樣，就保證了被控 阻力件的壓差始終不變。4 . 3均流閥：4 . 3 . 1定義：通過切換孔徑來改變流通能力的閥門；4 . 3 . 2功能：使被控阻力件得到所需要的流量；4 . 3 .

13、 3結(jié)構(gòu)：本閥主要由閥體、可調(diào)孔板組成；4 . 3 . 4原理：可調(diào)孔板上有幾個大小不同的標(biāo)準(zhǔn)孔，在同樣的壓差下，每個孔通過 不同的流量，它與流量閥或壓差閥連用，效果最佳。4 . 4 溫控閥：4 . 4 . 1定義：是一個受控于膨脹元件的自力式自控閥門，它根據(jù)溫度設(shè)定值于室溫 的差值，逐漸進(jìn)行開啟和關(guān)閉；4 . 4 . 2功能：控制通過散熱器的流量，從而控制散熱器的散熱量，保持室內(nèi)的溫度 不便；4 . 4 . 3結(jié)構(gòu)：它由閥體、自動閥瓣、感溫元件和彈簧等部件組成；4 . 4 . 4原理：當(dāng)室內(nèi)溫度高于給定的溫度值時，感溫元件熱膨脹增大，克服彈簧彈 力，帶動自動閥瓣，關(guān)小閥口，減小進(jìn)入散熱器的流

14、量，散熱器的散熱量自動減小，室 溫隨之下降；反之，室溫隨之升高。5 .熱網(wǎng)平衡控制設(shè)備使用方案假設(shè)一采暖系統(tǒng)：無平衡設(shè)備，每平米循環(huán)流量 4kg/h時，熱網(wǎng)末端基本達(dá)到所需溫度 16 C；此時熱網(wǎng)平均室溫20 C,采暖期熱能費(fèi)用20元/平米，循環(huán)泵耗電費(fèi)用1.2元/平米。 以下使用方案，不但介紹了方案的組成，還介紹了設(shè)備投入與效益的對比，而節(jié)能效益 的計算是以上述假設(shè)為前提的。5 . 1樓間的平衡此安裝方案：在單體建筑熱入口回水管上安裝一個流量控制閥，按每平米循環(huán)流量3.5kg/h調(diào)節(jié)。此方案節(jié)電33%，節(jié)電費(fèi)0.4元/平米；室溫平均降低0.5C,節(jié)熱5%，節(jié) 熱費(fèi)1元/平米；裝閥投資0.5元

15、/平米，一個采暖期節(jié)能費(fèi)減投資為0.9元/平米，即一個 采暖期就可收回裝流量閥投資，并獲利 0.9元/平米。5.2單元間平衡此安裝方案：在每個單元熱入口回水管上裝一個流量控制閥，按每平米循環(huán)流量3kg/h調(diào)節(jié)，此方案節(jié)電57.8%，節(jié)電費(fèi)0.69元/平米；室溫平均降低1C,節(jié)熱10%，節(jié)熱費(fèi)2 元/平米；裝閥投資0.7元/平米，一個采暖期節(jié)能費(fèi)減投資為2元/平米，即一個采暖期就 可收回裝流量閥投資，并獲利2元/平米。5 . 3戶間的平衡此安裝方案：在每戶熱入口回水管上安裝一個鎖閉流量閥，按每平米循環(huán)流量 2.5kg/h 調(diào)節(jié)。此方案節(jié)電75.6%，節(jié)電費(fèi)0.91元/平米；室溫平均降低1.5 C

16、,節(jié)熱15%，節(jié)熱 費(fèi)3元/平米；裝閥投資1.4元/平米，一個采暖期節(jié)能費(fèi)減投資為2.51元/平米，即一個采 暖期就可收回裝流量閥投資，并獲利2.51元/平米。5.4暖器間的平衡此安裝方案：在每戶入口回水管安裝一個鎖閉流量閥， 流量按每平米2kg/h調(diào)節(jié)并鎖閉； 在每個散熱器回水管裝一個均流閥，將流量調(diào)均。此方案節(jié)電 87.5%，節(jié)電費(fèi)1.05元/ 平米；室溫平均降低2 C,節(jié)熱20%，節(jié)熱費(fèi)4元/平米；裝閥投資2元/平米，一個采暖期 節(jié)能費(fèi)減投資為3.05元/平米，即一個采暖期就可收回裝流量閥投資，并獲利 3.05元/平 米。綜合以上安裝方案得知：熱網(wǎng)平衡設(shè)備裝的越細(xì)，節(jié)能效果越好，供熱企業(yè)

17、效益越高。 因此，根據(jù)實際條件熱網(wǎng)平衡設(shè)備盡量細(xì)裝，盡量裝全。5 . 5換熱站間的平衡6 熱網(wǎng)平衡應(yīng)注意的問題6 . 1 領(lǐng)導(dǎo)重視：有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)要真正理解熱網(wǎng)平衡的重要性， 統(tǒng)一思想，形成決議，共同大力支持這項工作；6 . 2組織落實：安排一到兩個技術(shù)過硬、工作認(rèn)真的員工專門進(jìn)行熱網(wǎng)調(diào)試工作，詳細(xì)記錄流量閥的位 置、所帶面積、規(guī)格、所調(diào)流量、室內(nèi)溫度、回水溫度、有無漏裝、有無堵塞、有無短 路；主管副職領(lǐng)導(dǎo)要適時監(jiān)督檢查，進(jìn)一步完善平衡工作；6 . 3 裝細(xì)裝全：熱網(wǎng)是一個系統(tǒng)工程，要從全局去考慮，要從近及遠(yuǎn)全部安裝，不能有遺漏，新接熱網(wǎng) 要及時補(bǔ)上；流量閥要盡量裝細(xì)，盡量裝小閥，能裝戶上就裝戶上，

18、不能裝戶上就裝單 元，不能裝單元就裝單棟樓；6 . 4反復(fù)細(xì)調(diào)：調(diào)流量不可能一次到位，要根據(jù)室溫、回水溫度反復(fù)細(xì)調(diào)，真正做到室溫在18 C以內(nèi)，回水溫度基本一致（相差3 °C以內(nèi)）；6 . 5特別注意：發(fā)現(xiàn)不熱問題，不要先考慮流量閥的問題，應(yīng)先檢查過濾器有無堵塞，其他閥門有無問 題，系統(tǒng)是否積氣等，然后再考慮流量閥有無問題。室溫低 1C,節(jié)能10%，室溫高1 C， 多耗能10%，因此應(yīng)特別注意室溫1C變化對節(jié)能的影響。6 . 6調(diào)前準(zhǔn)備：6.6 . 1檢查圖紙是否代表了已竣工的系統(tǒng)，如需要，應(yīng)修改熱網(wǎng)系統(tǒng)圖及設(shè)計流量；6.6 . 2標(biāo)明流量閥，確信這些閥門是可接近的；6.6 . 3核

19、查系統(tǒng)是否已經(jīng)清洗，過濾器濾網(wǎng)被清空以及系統(tǒng)有效地排除了空氣；6.6 . 4準(zhǔn)備好平衡所需要的表格、筆和設(shè)備（手電筒、測溫槍、活動板子、井蓋鉤 子、抹布、工作服、梯子、抽水泵）；6 . 6 . 5檢查定壓是否足夠，以防止系統(tǒng)倒空；6 . 6 . 6檢查所有關(guān)斷閥是否處于正常位置；6 . 6 . 7檢查所有水泵運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常；6 . 6 . 8檢查主要設(shè)備水系統(tǒng)壓力、溫度是否正常；7 .供熱系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本條件7 . 1熱源、循環(huán)泵、管道、負(fù)荷搭配是否合理；7 . 2 定壓點(diǎn)的壓力是否合理；7 . 3熱源設(shè)備進(jìn)出口要有溫度計；7 . 4 主要設(shè)備進(jìn)出口要有壓力表；7 . 5熱入口要有過濾器。8、供熱人員應(yīng)了解的一些數(shù)據(jù)8 . 1 熱水鍋爐的內(nèi)阻一般是810mH2O ；8 . 2 鍋爐流量變動范圍為20%，即是額定流量的80120% ；8 . 3供熱采暖一次網(wǎng)供回水溫差以4050C為宜，目前行業(yè)普遍維持在2035C； 二次網(wǎng)溫差以2025 C為宜，目前國內(nèi)行業(yè)運(yùn)行水平在1520 C。嚴(yán)寒期外網(wǎng)總供、回 水溫度5570 C；8 . 4 板式換熱器系統(tǒng)阻力正常范圍應(yīng)在57 mH20 ;8 . 5 采暖單體流量合理范圍應(yīng)在2.53.5 kg/h m2 ;8 . 6 主干線、支干線的經(jīng)濟(jì)比摩阻在3070Pa/m為宜，支干