二級管網(wǎng)水力平衡度測量計(jì)算與分析

摘 要

摘要：結(jié)合某居住小區(qū)二級管網(wǎng)，對該小區(qū)各熱力入口的水力平衡度進(jìn)行了測量計(jì)算，水力失調(diào)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，分析了水力失調(diào)原因，提出改善方案。關(guān)鍵詞：熱力站；二級管網(wǎng)；熱力入口；水力失調(diào)；水
摘要：結(jié)合某居住小區(qū)二級管網(wǎng)，對該小區(qū)各熱力入口的水力平衡度進(jìn)行了測量計(jì)算，水力失調(diào)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，分析了水力失調(diào)原因，提出改善方案。
關(guān)鍵詞：熱力站；二級管網(wǎng)；熱力入口；水力失調(diào)；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(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，我國能源消耗量呈逐年快速增長的趨勢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國的建筑能耗占全社會(huì)總能耗的30%，比相近氣候條件下的發(fā)達(dá)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(fèi)最嚴(yán)重和節(jié)能潛力最大的部分。目前，供熱系統(tǒng)的能源浪費(fèi)非常嚴(yán)重，因此分析熱網(wǎng)的水力失調(diào)原因，尋求改善水力失調(diào)的方法已迫在眉睫[2]。本文結(jié)合工程實(shí)例，對某居住小區(qū)二級管網(wǎng)水力平衡度進(jìn)行測量計(jì)算與分析，提出改善水力失調(diào)的方法。
1 工程概況
   某小區(qū)熱力站是新疆某鍋爐房供熱系統(tǒng)的17座熱力站之一，供熱面積為136470.94m2，熱力站一級側(cè)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(huán)泵，1用1備。熱力站二級管網(wǎng)設(shè)計(jì)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(jìn)行了節(jié)能改造，并在熱力入口安裝了平衡調(diào)節(jié)裝置，見圖1。其他21幢建筑未進(jìn)行外墻節(jié)能改造，熱力入口也未安裝平衡調(diào)節(jié)裝置，見圖2。供熱建筑室內(nèi)均采用散熱器供暖系統(tǒng)，未安裝溫控閥。
 

2 測量計(jì)算結(jié)果與分析
2.1 水力平衡度的計(jì)算
    熱力入口共38個(gè)，其中20號樓(已進(jìn)行外墻節(jié)能改造)有4個(gè)熱力入口，其他建筑只有一個(gè)熱力入口。1～21號為未進(jìn)行外墻節(jié)能改造建筑的熱力入口，22～38號為已進(jìn)行外墻節(jié)能改造建筑的熱力入口。
    根據(jù)JGJ 132—2009《居住建筑節(jié)能檢測標(biāo)準(zhǔn)》，熱力入口水力平衡度ηj的計(jì)算式為：
 
式中ηj——第j個(gè)熱力入口的水力平衡度
    qj——第j個(gè)熱力入口的測量流量，m3/h
    qd,j——第j個(gè)熱力入口的設(shè)計(jì)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(jì)，測量相對誤差范圍為±1%。測量時(shí)間：2010年2月19日，按JGJ 132—2009規(guī)定，測量時(shí)間應(yīng)持續(xù)30min，因此每隔5min讀取數(shù)據(jù)1次，共測量6組數(shù)據(jù)，取平均值。測量對象：熱力入口的流量。測量方法：根據(jù)JGJ 132—2009進(jìn)行。
    測量步驟：
    ① 選測點(diǎn)：選擇熱力入口供水管上的測點(diǎn)。
    ② 輸入?yún)?shù)：將測點(diǎn)處管段的保溫層取下，在流量計(jì)的操作面板上輸入管徑、管壁厚等參數(shù)，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(shù)據(jù)線連接起來。
    ④ 微調(diào)：根據(jù)操作面板上顯示的安裝精度微調(diào)探頭的間距。
    ⑤ 讀數(shù)：待數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定后讀取數(shù)據(jù)，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(fù)原。
2.3 測量計(jì)算結(jié)果及分析
    根據(jù)測量結(jié)果及式(1)可計(jì)算得38個(gè)熱力入口的水力平衡度，測量計(jì)算結(jié)果見圖3。JGJ 132—2009的11.2.1條規(guī)定，各個(gè)熱力入口的水力平衡度應(yīng)為0.9～1.2。由圖3可知，在未進(jìn)行外墻節(jié)能改造的建筑(21幢)中，只有6個(gè)熱力入口的水力平衡度為0.9～1.2。在已進(jìn)行外墻節(jié)能改造的建筑(14幢)中，不滿足JGJ 132—2009規(guī)定的熱力入口高達(dá)12個(gè)，這些熱力入口的水力平衡度明顯高于1.2，最大的達(dá)到4.3。這說明該小區(qū)大部分熱力入口的實(shí)際流量都高于設(shè)計(jì)流量，二級管網(wǎng)處于大流量的運(yùn)行方式下，水力失調(diào)非常嚴(yán)重。
    經(jīng)過分析，造成水力失調(diào)的主要原因?yàn)椋阂皇茄h(huán)泵，由于該小區(qū)部分建筑進(jìn)行了外墻節(jié)能改造，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷降低，即設(shè)計(jì)流量降低，但循環(huán)泵仍保持原流量。二是熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)，該小區(qū)中已進(jìn)行外墻節(jié)能改造的建筑熱力入口雖然安裝了平衡調(diào)節(jié)裝置，但在安裝初期未進(jìn)行初步調(diào)節(jié)，而且在運(yùn)行階段也沒有技術(shù)人員對其進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。
 

3 改善方法
    供熱系統(tǒng)中循環(huán)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(yùn)行方式下，循環(huán)泵的實(shí)際單位供熱面積電功率達(dá)到0.5～0.6W/m2，有的甚至高達(dá)0.6～0.9W/m2[4]。本次測量的熱力站循環(huán)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(qū)，大流量運(yùn)行是導(dǎo)致循環(huán)泵耗電量增大的主要原因，建議將定速循環(huán)泵改造成變頻調(diào)速循環(huán)泵。
    在供暖期的任何室外溫度條件下，都應(yīng)當(dāng)保證室內(nèi)溫度符合要求，并使室內(nèi)溫度保持在一定范圍內(nèi)。要達(dá)到這一要求，不但需要合理的設(shè)計(jì)，而且要求供熱量應(yīng)根據(jù)建筑熱負(fù)荷的變化情況進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，以達(dá)到熱量的供需平衡。
    因此，熱網(wǎng)的初調(diào)節(jié)和運(yùn)行調(diào)節(jié)是供熱系統(tǒng)正常運(yùn)行不可缺少的環(huán)節(jié)。針對該小區(qū)，建議對未進(jìn)行外墻節(jié)能改造的建筑進(jìn)行節(jié)能改造，并在熱力入口安裝平衡調(diào)節(jié)裝置，并對其進(jìn)行初步調(diào)節(jié)。在運(yùn)行階段還要由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，從而消除水力失調(diào)現(xiàn)象，提高供熱質(zhì)量，降低能耗[5]。
4 結(jié)語
    目前該小區(qū)二級管網(wǎng)的水力失調(diào)非常嚴(yán)重，實(shí)際流量遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)流量，造成了能源浪費(fèi)。對于供熱管網(wǎng)節(jié)能改造，單純進(jìn)行建筑外墻節(jié)能改造和在熱力入口加裝平衡調(diào)節(jié)裝置是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還要改造熱力站循環(huán)泵，并由技術(shù)人員對熱網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，使實(shí)際流量趨于設(shè)計(jì)流量，實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能。
參考文獻(xiàn)：
[1] 魏兵，李麗.我國熱網(wǎng)的現(xiàn)狀及供熱節(jié)能的對策[J].制冷與空調(diào)，2008(22)：28-30.
[2] 楊新.供熱管網(wǎng)水力失調(diào)與節(jié)能改造[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008(增刊)：1-3.
[3] 蔣建志.新疆醫(yī)科大學(xué)供熱系統(tǒng)能耗審計(jì)與節(jié)能改造(碩士學(xué)位論文)[D].重慶：重慶大學(xué)，2008：49-50.
[4] 蔣建志.供熱管網(wǎng)大流量小溫差的測試及結(jié)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(wǎng)水力平衡調(diào)試是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的有效途徑[J].天津建設(shè)科技，2005(4)：9-10.
 
(本文作者：郭坤 何雪冰 鐘坤 重慶大學(xué) 城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院 重慶 400045)