浅谈分户热计量后供热管网的运行调节

　　简介：由于建筑节能在建筑各项建设中的地位日益增高，大范围推广和实行分户热计量已经成为一种不可逆转的趋势。而我国现行的按房屋建筑面积进行收费的体制，显然违背了市场经济的客观规律，其弊端也已引起各级领导和管理部门的高度重视，依照热量计量收费势在必行。在实行分户热计量收费后，供热管网如何进行运行调节，使其既可以减少能耗，又利于节能，在本文中进行了简单介绍。
　　关键字：分户热计量；供热管网；运行调节
　　一、引言
　　我国地域广阔，人口众多，房屋建筑规模巨大，其中住宅建设约占居住建筑的92％，住宅建设量大而且面广，至今仍呈上升趋势，而且这个上升趋势还将持续20－30年。到2000年，全国城市建筑耗能将占能源生产总量的14％，这就说明，只有坚决采取节约能源的措施才能维持建筑的可持续发展。
　　国外的热计量经验表明，按照热量收费的制度是促使用户自觉节能的最有效手段，据统计，把按建筑面积收费改为按实际使用热量向用户收费，可节能20％－30％。而在我国长期以来实行的按建筑面积计算热费的供热收费体制，违背了市场经济的客观规律，其弊病显而易见，也是供热系统节能工作的一个最大障碍。按照国家节能法的要求，生活用能必须计量向用户收费。这是适应社会主义市场经济要求的一项重大改革，是供热企业改变运行机制的重要举措，是促进建筑节能工作的一项根本措施。我们只有遵循市场经济规律，把热作为商品，由用户自行调节控制使用，并按实用热量合理收费，才能调动用热和供热两方面的积极性，进而促进节能。在实行分户热计量收费后，供热管网如何进行运行调节，这将是我们面临的一个新课题。
　　二、正文
　　1、实行分户热计量收费前后供热管网控制方法的变化
　　1.1、按房屋建筑面积收取热费时的供热管网运行调节方法
　　目前在按房屋建筑面积收取热费的体制下，供热单位主要以定流量（大流量小温差）或分阶段变流量的质调节方案进行运行调节。在供热末端即热用户是无法进行流量及供回水温度调节的，所以供热调节的主动权在供热单位。在这种运行调节方式下，从技术角度上分析只要能做到以下几点就能进行正常供热：
　　1.1.1供热运行初期在进行初调节时按设计流量调整各热用户的流量，即流量按供热面积分配均匀即可；
　　1.1.2保证合理的供水温度：对于一次网，根据室外温度来调节热源的出口温度；对于二次网，在一次网供水温度调节适当及换热站内循环水泵和调节阀门控制合理的情况下即可保证二次网的合适供水温度。
　　正常供热后热源的供热总量变化仅仅和室外温度有关，供热总量可以预知且由其控制。
　　1.2、分户热计量后对供热系统带来的变化
　　实行分户热计量需要对热用户管网系统进行改造，即每组散热器上应安装温控阀。各热用户可以根据自己的需求调节温控阀的开度，从而达到控制室内温度的目的。可以看到这种方式的调节本质上是通过调节热用户散热器的循环流量即散热器的散热量而控制室内温度。当众多热用户调节流量后，整个热网的循环流量也将随之变化，而这个流量的变化是供热单位事前无法控制和预知的。这也就是说，分散的众多热用户成为主动的调节者，而供热单位由主动控制者变为被动的适从者。这种变化必然带来新的问题：
　　1.2.1供热单位将不能再按定流量质调节的方式运行。在这种热网循环流量随时都可能变化的情况下，怎样进行流量调节来满足各个热用户的需求呢？
　　1.2.2供热管网的质调节即调节供水温度和流量调节怎样配合呢？
　　1.2.3在保证热用户供热质量的前提下，供热单位采用哪种运行调节方式才能降低运行费用、提高经济效益呢？
　　1.2.4为了保证供热管网运行的稳定性、安全性，应该采取哪些措施呢？
　　1.3、实行分户热计量后热网控制方法
　　在实行分户热计量后，为了在任何时候都满足各热用户的用热需求，那么必须要保证各热用户有足够的资用压力（供回水压差）。
　　把供热管网某段管路的供回水压差作为压差控制点即定压差点，保持该点的供回水压差不变。定压差点设定值的大小及位置的选择主要取决于供热管网运行成本及调节性能的综合效果。定压差点位置确定以后，如设定值取值过小，虽然运行费用较低，但有可能在某些工况下保证不了热用户的要求；反之如设定值越大越能保证热用户在任何工况下都有足够的资用压力，但运行费用也就越高。在设定值大小相同的条件下，控制点位置离热网循环泵出口越近，调节能力越强，但越不利于节约运行费用；离热网循环泵出口越远，情况正好相反。
　　2、实行分户热计量后供热管网的运行调节
　　为了保证供热质量和运行经济，必须对供热管网进行运行调节。我国城市计量供热系统中，供暖、通风热负荷是主要热负荷，供热系通常以供暖热负荷随室外温度的变化规律作为供热调节的依据。在供热系统稳定的工况下，当忽略管网沿程热损失和其他热损失并忽略室外风速和风向及太阳辐射热的变化，即假设供暖热负荷与室内外温差的变化成正比，则热网供热量等于热用户散热设备的放热量，也等于供暖建筑物的耗热量。由此可导出供暖热负荷供热调节的基本公式：
　　（1）
　　（2）
　　式中：tn、t'w分别为室内、外设计温度；
　　t'g、t'h分别为设计供、回水温度；
　　b为散热器传热系数函数的一个参数。
　　2.1、建筑物热力入口处调节装置（图一）
　　对于分户热计量系统，由于温控阀的主动调节，热用户室内系统压力和流量随时变化。如某一用户的温控阀关小，相对应的管路流量减少，造成总流量减少，干管上压力损失也相应减少。这样，外网给这个用户所提供的资用压力将增加。在热力入口设自力式差压控制阀，可以根据压差的变化自动调节，使外网提供的用户资用压力基本保持不变，保证系统在调节运行中有平衡的水力工况。
　　2.2、一次网的运行调节
　　由热源至热力站的一级管网，宜采用分阶段改变流量的质调节方式。根据采暖期室外温度的变化，可将采暖期分为不同阶段。同时根据室外温度的变化，改变热源的供回水温度。这样可保证热源的安全运行，又达到理想的节能效果。
　　2.2.1定压差点位置及设定值
　　如图二所示一次网，采用定压差控制方法。假设所有热用户的资用压力都相等，为保证在任何时候都能满足所有热用户的调节要求，把定压差点确定在最远用户n的供水入口处，该热用户资用压力设定值△P为：
　　△P＝Pn－P0－Pr（3）
　　△P：热用户的资用压力；
　　Pn：热用户n的供水入口处压力；
　　P0：热源恒压点的压力值，设恒压点在循环泵的入口；
　　Pr：在设计工况下从n用户到热源恒压点的回水干管压降。
　　当各个用户所要求的资用压力相同时，定压差点可以选在最远用户处，当各用户所要求的资用压力不相同时，定压差点选在要求资用压力最大的用户处，其压差设定值为所要求的最大资用压力。
　　2.2.2一次网供水温度及循环流量的调节
　　由上述公式（1）和公式（2）可知一次网的供水温度tg仅随室外温度tw而变化。一次网循环水泵的流量用变频控制，根据定压差点的压力变化而控制变频泵的转速。假如在图二中某些热用户调小流量，则会导致一次网供水干管总流量下降，然而干管的阻力系数没有发生变化，因此干管上的压力损失将降低，会导致定压差点（例如P点）的资用压力升高。该资用压力值的升高反馈给循环水泵，使泵的转速降低，一直降到定压差点的资用压力值到设定值为止，这样，就可以保证定压差点的资用压力值保持不变。
　　2.3、二次网的运行调节
　　如图三所示由于热用户室内温控阀的主动调节，二次网是个变流量系统，二次网循环泵应采用变频调速控制，及时调整水泵的转速，适应室内系统的流量调节，以达到节能目的。
　　为了保证热量的充分供应，要求在任何时候热用户都有足够的资用压力，可以采用供回水定压差控制。把供热网某用户的供回水压差作为压差控制点即定压差点。定压差点的位置及设定值同上述一次网中所述，在运行中应当保证该用户的供回水压差不变。比如说，由于热用户的调节导致流量减少，定压差点的压差升高，降低循环泵的转速，恢复其压差设定值。
　　二次网的供水温度只与室外温度有关，不因一些用户的调节而改变，影响其他用户。这样，热力站内应装设温度自动调节装置如温度补偿仪。它能给出随室外温度变化的水温调节曲线，对应一个室外温度，有一个供水温度的给定值。当热用户室内某些温控阀调节时，二次网的循环流量就会变化，从而供水温度就会发生变化。这时温度补偿仪就会通过信号动作，控制一次网供水管上的调节阀的开启度，调节一次网通过换热器的流量，从而保证二次网供水温度保持在设定的运行曲线上。
　　3、结论
　　3.1、实行分户热计量后对供热管网的运行调节带来新的要求；热网既要装设适用的调节设备，又要有正确的调节策略，两者缺一不可。
　　3.2、为了保持热网系统中定压差点的资用压力恒定，循环水泵必须采用变频技术。
　　3.3、建筑物热力入口处必须装设自力式差压控制阀。
　　参考文献：
　　1．陆耀庆主编，供热通风设计手册。中国建筑工业出版社。
　　2．集中供热住宅计量供热设计规程，天津市城乡建设管理委员会（2001-02-00发布。
　　
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