供热系统平衡调节分析

供热系统平衡调节分析

苏建伟

（天津市河北区供热燃气公司）

摘要：供热系统平衡调节是所有供热企业必须面对的重要工作，传统的调节方式存在诸多先天不足的问题，作者做了详细的归纳整理，同时根据实际经验，提出了先进的供热平衡调节的工艺、策略和方法，从根本上扭转了传统平衡调节的被动局面，是本领域的一项重大技术进步成果。

关键词：热量平衡调节法；三级解耦；周期热量平衡分析

供热的目的：是为了获得舒适的室内温度，同时满足节能、降耗、减排的要求。所以区分不同供热对象的热量平衡是实现供热目的的保证。热量平衡的前提是热力平衡，热力平衡的前提又是水力平衡。

一、传统平衡调节的存在的主要问题

1、传统供热调节方法不能实现按需供热

随着室外温度的变化，要求网路的供回水温度也要相应变化，也就是说，锅炉要通过调节燃料和风量变负荷运行，来满足网路所要求的供回水温度，如果没有监控系统的参与支持，人工运行是很难实现这一点的。充其量运行大中小几个负荷点，再省事的就是间歇运行，温度高了就关，温度低了就开。锅炉的运行不看效率、不看负荷、单看温度，何谈按需供热，何谈供热节能。多年来我们就是拿落后当经验，再拿着经验当技术去务实的。

2、大流量小温差的运行模式弊端多多

采用大流量小温差的设计模式，供热管径增大。不但是供热管径增大，同时管理阀门、水箱、分水箱、分水器、除污器等都要加大，投资费用和施工劳动强度都要加大。

大流量小温差的供热运行模式不适合计量供热的用户自主调节。温差越小散热器的调节性能越差，也就是说在大流量运行时，即使流量改变很大，也不能变化多少散热量，散热器的供回水温差越大，流量变化引起的散热量的变化越明显。

3、源网共泵顾此失彼

传统的供热模式是：热源和热网共用一个集中循环泵，外网和热源的循环流量绑架在一起，互相钳制。往往是满足了外网的水力平衡流量就会不满足热源的额定循环流量，满足了热源的流量对于外网来说不是大了就是小了，大了就是大流量小温差的不经济的运行模式，小了又不能满足外网的水力平衡，所以说是顾此失彼。虽然热源可以通过旁通管或旁通锅炉的方式缓解外网流量大于锅炉循环流量的问题，但电能和热量的损耗又会不可避免。另外这种工艺模式下外网的调节性也很不好。

4、温度管理以偏概全

传统的控制策略可以归纳为“温度管理模式”，它表现为根据室外温度控制一次供水温度、一次回水温度、二次供水温度、二次供回水平均温度，或者采用调节一次网阀门控制二次供回水温差等多种方式。这种仅仅把“温度”作为控制目标的传统供热方式在供热系统发生各种不理想运行状态下都会产生可能的误判！温度高不一定代表供热量大！使用“温度”作为控制目标的传统供热管理方式是造成我国供热界多年难以解决平衡供热难题的理论根源。

5、冷热不均费气费电

在没有手段或者是手段不科学的情况下，热网平衡的调节往往伴随整个采暖季，反反复复、筋疲力尽，结果还是按倒葫芦起来瓢，不平衡依然存在。热力不平衡就导致冷热不均，进而导致投诉量增大，供热部门被迫直接增大热源负荷解决不热户。为了避免平衡调节的“麻烦”，在连续多天气温变化不大时，就以每天的夜间低气温为需求，数天恒定供热。尤其在热网不平衡情况下，热源被迫升温，供热量又增加了一块，这种漫灌方式，必将造成大量的能源浪费和高成本运行。根源就是传统平衡管理方法的不可操作性。

6、锅炉难控效率不高

锅炉自控不力或没有自控，全凭烧锅炉师傅的经验和习惯运行，往往是在锅炉出力不详、效率高低不知的情况下，眼睛直盯着锅炉出水温度达到那条“供温曲线”就完事大吉了，结果是尽职尽责，却又浪费严重。

二、先进的供热运行管理模式

1、建立三级解耦的工艺基础

分布变频泵技术方案是通过在各热力站安装小循环泵取代传统的统一大循环泵的运行方式有效的解决了各热力站富裕资用压力造成的大量电能浪费。把传统的“杀富济贫”的硬平衡调节方式改变成“各取所需”的软平衡调节方式，可以实现“立竿见影”的调节效果。

分解泵技术是针对具有多个二次网分支环路的热力站供热系统，在每个分支环路配置循环泵取代二次网集中循环泵的工艺方案。它彻底改变了二次网平衡调节的困难现状！能够较好的解决科学供热、节能供热的基础难题——二次网的平衡供热！

2、热网平衡调节的周期热量管理模式

采用热量管理的方式，以热量为纲，才能纲举目张。热量是个综合参数，它体现的信息和供热效果具有唯一对应性，大就是大、小就是小，是没有附加条件的。不论供热量大、小，供应方和使用方都清清楚楚。供热量大的二次网出现不热的用户或起因于二次网不平衡、或非保温建筑等，不能再归因给一次网；二次网不热、一次网热量小，或起因于一次网流量小、换热器积垢堵塞、二次网流量太小等等，这样问题清楚、责任明确！不用扯皮！供热人不怕出问题，就怕出了问题找不到出力的方向！

3、热网监控系统构建

只有做到量化监控，才能做到事半功倍的平衡热网的效果。只有量化的，才是能够被管理的。通过工艺改造和实施热力站无人值守型的热网监控系统建设，供热管理就有了合理的工艺基础，有了提纲挈领的“热量”主线，有了高度时效性的量化数据和调控目标值，有了方便的调控手段，热网的平衡调节工作就变得非常容易。平衡调节工作不再占用大量的精力和时间，不再是供热管理的主要难题和矛盾，那么追随环境温度变化的变负荷运行和高精度的平衡调节就变成我们的日常工作，安全高效和节能降耗的供热也就成了“量化监控”的必然结果。

同时要说明各热力站单独控制的气候补偿法不可行的原因。各热力站单独控制，热力站根据测出的室外温度tw,调整一次侧的电动调节阀门（或水泵变频）。以改变流过换热器一次侧的水流量。从而使二次侧热交换器出口水温tg达到设定值。从原理上讲，只要给出合理的室外温度tw与二次网供水温度tg之间的关系式，设计好电动调节阀门的调节算法，是能够使用户侧采暖建筑达到要求的。但从整个热网看，由于各热力站与热网皆为并联关系，热力站之间存在相互的耦合作用，某一个站阀门有动作，其余的热力站的电动阀门都将随之动作，况且环境温场是基本一样的，各站要关都关，要开都开，总热网及各站将产生无休止的振荡现象，尤其是当室外温度tw变化较大，热负荷变化较大，而热源调整又不及时的时候，再加上质调节系统温度延时的因素，这种振荡会严重到整个系统不能正常运行。

三、结束语

供热是一项系统工程，供热平衡的调节也是一项系统工作。针对一个供热系统，要做到系统规划、因地制宜、工艺合理、运行策略科学、调控手段有力，才能做到事半功倍，才能保证实现室温合理而能耗指标又低的科学供热。

参考文献

[1]张段军等，利用无因次综公式确定采破热负荷延续图，区域供热，1990（3）.

[2]李志等，基于线性系统理论的热网平衡方法研究——用“周期供热量”调节热网平衡，区域供热，2005（3）,25-29.

[3]张磊，单志栩.大型热网运行与管理.北京：中国水利水电出版社，2010.9.