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新建住宅计量供热系统及其供热调节程力学毕

2015-07-26 01:25

提要　本文针对新建住宅计量供热设计中的"新双管"系统，通过水力，其主要特点。提出与之匹配的室外供热系统的调节控制策略，确保在运行中有稳定的水力工况。
　　
关键词　计量供热 双管系统室外 供热系统 供热调节　

　　计量供热按热量计量是建筑节能的1项基本措施，是我国集中供热趋势。建设部提出，在城市供热住宅中推行分室控温，分户计量。
　　天津市在计量供热设计方面积极探索，经过各有关部门多年实验和实践，积累了不少经验。编制了《集中供热住宅计量供热设计规程》，计量供热技术成果，规范住宅供热系统设计。在规程中，提出新建集中供热住宅，应按照按户分环，分室控温的计量供热方式进行设计。采用户用热量表计量方式时，应采用热表到户，1户1表形式。在多层或高层住宅内，采用下分式双管系统，设共用供回水立管，连接各层户内系统。为了传统的双管垂直制式系统加以区别，本文将这种系统称为"新双管"系统。在供热设计实践中，这1系统已经逐步被采用。本文通过对"新双管"系统主要特点的分析，探讨与之匹配的室外供热系统的调节控制策略，以期在工程实践中使这1系统更加完善。
　　
　　1、"新双管"系统分析
　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1　"新双管"系统

　　1．建筑物内系统（图1）
　　建筑物内供暖系统为下分式双管系统，系统的不平衡率K
　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）
　　式中：ΔP₁--首层环路的资用压头 Pa
　　　　　ΔP₂--顶层环路的资用压头 Pa
　　　　　 　　　　　　（2）
　　式中：ΔP_1h--首层环路中户内系统的资用压头 Pa （科教范文网 fw.nseac.com编辑发布）
　　　　　ΔP_2h--顶层环路中户内系统的资用压头 Pa
　　　　　ΔP_y--主立管沿程阻力 Pa
　　　　　ΔP_g--主立管局部阻力 Pa
　　　　　H--顶层散热器与首层散热器之间的高差 m
　　　　　h--重力水头 Pa/m
　　取ΔP_g =0.5ΔP_y，且在85℃/60℃工况下，每米垂直供回水管产生的附加压头为143Pa。
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　（3）
　　将（3）代入（1）， 　　　　　　　　　　（4）
　　1般来说，"新双管"系统各层户内系统形式1致，资用压头基本相同。在正常运行之前，对户内系统进行预调节，使 这时，
　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（5）
　　当主立管的阻力能够抵消由于温差和高差产生的重力水头时，K趋于0，最利于平衡。
　　这时，1.5ΔP_y =143H，又ΔP_y =2HΔP_j（ΔP_j为主立管上的平均沿程比摩阻）
　　　　　　　　　　
　　"新双管"系统中，由于户内管道系统的阻力远大于传统中的仅接1组散热器的阻力值。由（4）式知，ΔP₁比较大，有利于系统平衡。
　　由以上分析可知，此系统具有良好的稳定性。在设计中认真进行水力计算，调整管径克服重力水头，可彻底解决水力失调。避免了传统双管"上热下冷"这种逐层温降的不均匀性。

　　2．户内系统（图1）
　　户内供暖系统宜采用双管系统。在双管系统中，散热器进出口温差大，流量对散热器的影响大，容易通过温控阀制散热器的散热量，便于调节。而且，这种系统是个变流量系统，可以根据热用户的要求进行量调节。
　　温控阀除了调节室温，恒定室温外，还可以通过改变阀门的流量大小平衡系统，解决水力失调问题。在双管系统中选有高阻值的可预调节自力式温控阀，其调节性较好，能实现室温自动调节。并且系统正常运行之前，可对温控阀进行预调节，提高系统稳定性。正是由于增加了温控阀，热能表等高阻值设备，户内系统水平并联的各组散热器才能保持平衡，新双管系统才能更好运行。

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2、运行调节
　　
　　实施分户热计量后，"新双管"供热系统的调节性能大大增强，用户根据自己的需求调节温控阀，通过改变散热器的流量大小来调节从热量，从而控制室内温度。由于温控阀的主动调节，使热网水力工况变化很大，室外供热系统要有完善的调节控制措施和高水平的运行管理，才能适应整个系统变流量运行的需要。
　　我国传统常规的室外供热系统多采用集中式热力站，供热管网分为1级管网和2级管网。供热系统运行时应是质调节和量调节相结合，根据供热负荷发生变化（如室外气温变化）采用质调节，再根据热用户末端负荷变化采用量调节。供热管网系统的稳定运行是保障供热计量的前提，为避免整个供热系统的水力失调，要采取各种严格的措施。

　　1．建筑物热力入口（图2）
　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2 建筑物热力入口

　　对于"新双管"系统，由于温控阀的主动调节，室内系统压力和流量随时变化。如某1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头将增加。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头基本保持不变，保证系统在调节运行中有平衡的水力工况。双管系统散热器间为并联状态，在定压差控制时，任意调节，流量都可以满足用户需要。

　　2．2次网的调节（图3）
　　由于温控阀的主动调节，2次网是个变流量系统，2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。
　　　　　　　　　　　　

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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3 外网压力控制示意
　　
　　为了保证热量充分供应，要求在任何时候用户都有足够的资用压头，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。当各个用户所要求的次用压头相同时，压差控制点选在最远用户处：当各个用户所要求的资用压头不同时，压差控制点选在要求资用压头最大的用户处，其压差设定值为所要求的最大资用压头。在运行中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，压差控制点的压差升高，降低循环泵的转速，恢复其压差设定值。
　　
　　3．1次网的调节（图3）
　　由热源至热力站的1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。在不同阶段调整锅炉运行台数和后来水泵运行台数，分阶段改变1级管网循环流量。同时根据室外温度的变化，改变热源的从回水温度。这样可保证热源的安全运行，又达到理想的节能效果。
　　应该注意的是，我们希望2次网的供水温度只与室外温度有关，不因1些用户的调节而改变，其他用户。这样，热力站内应充温度自动调节装置。气温补偿器给出随室外温度变化的水温调节曲线，对应1个室外温度，有1个供水温度的给定
值。当室内某些温控阀动作时，2次网的供水温度就会发生变化，气温补偿器就会通过信号动作，调节1次网通过换热器流量，使2次网供水温度保持在设定的运行曲线上。
　　集中供热分户计量作为1种新型的供热模式有很好的前景，在节能方面相比传统的供热方式有明显的优势。本文所的"新双管"供热系统是这种新型的供热模式之1，在实践中，应不断经验，改进完善。做为年轻的工程设计人员，希望能以此向同行师长求教。
　　
　　
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　　1．陆耀庆主编，供热通风设计手册。建筑出版社
　　2．集中供热住宅计量从热设计规程，天津市城乡建设管理委员会（2001-02-00发布）