一、集中供熱系統(tǒng)運行的基本過程:
1、能熱轉(zhuǎn)換過程——由熱源系統(tǒng)完成
2、熱量輸配過程——由循環(huán)泵和室外管網(wǎng)系統(tǒng)完成
3、熱量散發(fā)過程——由室內(nèi)管網(wǎng)系統(tǒng)和散熱器完成
二、熱量輸配過程實現(xiàn)節(jié)能運行的基本目標(biāo):
1.保證供熱質(zhì)量:
用戶的室溫舒適均衡穩(wěn)定可靠—溫度適中,溫差小,波動??;
2.降低投入:
a)降低能源投入,提高能源利用率:降低無效的熱量消耗,降低循環(huán)水泵的電耗;
b)降低人力投入,提高工作效率:提高管理水平和系統(tǒng)的自動化程度;
3.提高產(chǎn)出:增加供熱面積,提高投入產(chǎn)出比,降低單位面積的能源消耗和人工;
三、熱量輸配過程節(jié)能運行的首要障礙是管網(wǎng)系統(tǒng)的水力失調(diào):
1、管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)的表現(xiàn):
水力失調(diào)的表面現(xiàn)象是少數(shù)用戶室溫偏低,實際上是遠(yuǎn)端用戶室溫偏低而近端用戶室溫偏高,用戶室溫差過大的問題。在集中供熱的系統(tǒng)中,經(jīng)常有少數(shù)用戶投訴暖氣不熱、室溫偏低,在排除了堵塞和積氣等局部問題之后仍得不到解決,經(jīng)常被人們關(guān)注;另有相當(dāng)一部分用戶的室溫偏高,卻極少有用戶投訴,往往被人們忽視;由此人們經(jīng)常錯誤地認(rèn)為集中供熱系統(tǒng)的熱量供給不足或循環(huán)水量不足,實際上這是系統(tǒng)水力失調(diào)的典型表現(xiàn),離熱源越近的室溫越高,越遠(yuǎn)的室溫就越低,呈現(xiàn)有規(guī)律的分布,管網(wǎng)的供熱半徑越大,水力失調(diào)就越嚴(yán)重,室溫差就越大。一般認(rèn)為,集中供熱系統(tǒng)中各個建筑之間的室溫差在4℃(±2℃)是比較平衡的系統(tǒng)。室溫差在6℃(±3℃)以內(nèi)的,可以算基本平衡,超過8℃(±4℃)的就是較嚴(yán)重的水力失調(diào)系統(tǒng)。
2、管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)的性質(zhì):
水力失調(diào)是異程管網(wǎng)系統(tǒng)先天性的弊病。在管網(wǎng)系統(tǒng)中每個環(huán)路的長短不同,阻力就不同,熱媒流過時所需的循環(huán)動力也不同,而循環(huán)泵的動力以管網(wǎng)系統(tǒng)中最大的阻力為準(zhǔn)進(jìn)行選配。在實際運行中,循環(huán)動力的分配呈現(xiàn)兩極分化的趨勢;最近環(huán)路的阻力最小,處在動力最大的位置,流量超額數(shù)倍的很常見;而最遠(yuǎn)環(huán)路的阻力最大,反而處在管網(wǎng)中循環(huán)動力最小的位置,循環(huán)泵提供的動力幾乎被消耗殆盡。如果不采取有效的措施減少各個環(huán)路的阻力差,水力失調(diào)就必然存在。因此,它是管網(wǎng)系統(tǒng)先天性的弊病,是客觀存在和不可避免的。
3、管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)的危害:
a)供熱質(zhì)量差——室溫差過大,低溫戶投訴。
b)熱費收繳困難——低溫用戶帶頭不繳熱費,帶動一批用戶不繳熱費。
c)盲目增加循環(huán)水量——水泵電耗超過實際需要,電費大增。
d)被迫增加供熱量,無法實施按需供熱——過熱用戶開窗散熱,熱能浪費嚴(yán)重!e)少數(shù)用戶偷放長流水——既丟水又丟熱,使供熱企業(yè)損失慘重!
f)一次管網(wǎng)自控系統(tǒng)的投資回報率降低——難以進(jìn)行實時調(diào)控,節(jié)能效果大打折扣。
總之是高投入、高能耗、高成本;低質(zhì)量、低效益、低回報。
由于上述原因,我們可以斷定:管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)是集中供熱節(jié)能運行的首要障礙。
4.管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)難以根除的原因:
根除管網(wǎng)水力失調(diào)就是保證各個環(huán)路都得到合理的流量,以增減匹配各個環(huán)路阻力的方式進(jìn)行流量調(diào)節(jié),但是這種調(diào)節(jié)面臨以下幾大難題:
a)流量和阻力之間存在的非線性關(guān)系
阻力的調(diào)節(jié)與流量的變化不是一一對應(yīng)的,改變調(diào)節(jié)設(shè)備的阻力并不能直接得到相應(yīng)的流量,致使流量調(diào)控困難。
b)管網(wǎng)系統(tǒng)中各個環(huán)路之間存在的耦合關(guān)系
在流量調(diào)節(jié)的過程中通過每個環(huán)路的流量變化都會引起其他環(huán)路的流量變化,使各個環(huán)路的流量調(diào)節(jié)相互干擾,很難準(zhǔn)確分配各個環(huán)路的流量;經(jīng)常是已經(jīng)調(diào)好流量的環(huán)路又發(fā)生變化,不得不反復(fù)調(diào)節(jié)。
c)管網(wǎng)系統(tǒng)的逐年擴(kuò)容改造
當(dāng)管網(wǎng)系統(tǒng)擴(kuò)容后,不僅失去原有的設(shè)計依據(jù),也失去了原來調(diào)試過的水力工況,需要重新進(jìn)行平衡調(diào)試,因為經(jīng)過擴(kuò)容的管網(wǎng)系統(tǒng)必然造成管網(wǎng)阻力特性的改變,使水力失調(diào)再次出現(xiàn)。
d)流量調(diào)控設(shè)備不完善
流量調(diào)控設(shè)備的調(diào)節(jié)精度不夠,也不能適應(yīng)管網(wǎng)的耦合特性和流量與阻力之間的非線性關(guān)系,是水力失調(diào)難以根除的主要原因;
四、根除管網(wǎng)水力失調(diào)的設(shè)備——恒流量調(diào)節(jié)閥
恒流量調(diào)節(jié)閥是具有恒流量功能的調(diào)節(jié)閥,屬于自力式變阻力設(shè)備,它是將自力式驅(qū)動的壓差控制閥瓣和外力驅(qū)動的流量調(diào)節(jié)閥瓣組合而成的調(diào)控設(shè)備,壓差控制閥瓣可以控制并穩(wěn)定流量調(diào)節(jié)閥瓣前后的壓差,從而使通過的流量不受閥門前后的壓差變化的影響,在工作壓差范圍內(nèi),通過閥門某一開度的流量能夠自動保持恒定,需要變流量運行時,只需要調(diào)節(jié)閥門開度即可實現(xiàn),流量可以任意調(diào)節(jié)和設(shè)定,與閥門前后的壓差無關(guān)。流量設(shè)定之后,能根據(jù)閥門前后壓差的變化隨時調(diào)節(jié)閥門的阻力,自動保持流量設(shè)定值的恒定。
恒流量調(diào)節(jié)閥徹底克服了管網(wǎng)系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)的難點問題:
1、將流量與阻力的非線性關(guān)系變?yōu)榱髁颗c閥門開度的對應(yīng)關(guān)系,使流量調(diào)節(jié)變得簡便、直觀。
2、切斷了管網(wǎng)中各個環(huán)路之間的耦合關(guān)系,消除了流量調(diào)節(jié)時相互干擾的難題。
3、供熱系統(tǒng)新的擴(kuò)容改造環(huán)路不會影響舊的已經(jīng)調(diào)整好流量的環(huán)路。
4、一次管網(wǎng)自控系統(tǒng)安裝電動恒流量調(diào)節(jié)閥之后可實現(xiàn)實時調(diào)控的節(jié)能運行方式。
五、根除管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)后配套的節(jié)能運行措施
1、調(diào)整循環(huán)水泵的流量和揚程,降低循環(huán)泵的功耗;
在鍋爐直供系統(tǒng)和換熱站二次管網(wǎng)系統(tǒng)中,將恒流量調(diào)節(jié)閥安裝在各個建筑的熱力入口,根除水力失調(diào)后,首先得到的節(jié)能效益就是減小了各個建筑之間的室溫差,減少了過熱用戶開窗造成的能耗,使系統(tǒng)總供熱量趨于合理,但這還不夠,應(yīng)該及時調(diào)整循環(huán)水泵的流量和揚程,降低循環(huán)泵電機(jī)的功率,以最小的循環(huán)動力和最少的循環(huán)水量保證良好的供熱效果。
根據(jù)我們幾年來的工程實例,循環(huán)泵調(diào)整后的節(jié)電率一般都在20%以上。如果再采用變頻器調(diào)速,就能最大限度的降低循環(huán)泵的電耗。
2、實施一次網(wǎng)變流量調(diào)控,降低供熱量和循環(huán)泵的功耗;
目前,在間接供熱的一次水系統(tǒng)中,實現(xiàn)變流量調(diào)節(jié)的同時保持水力平衡是非常困難的事,這是因為實施變流量調(diào)節(jié)時水力平衡就破壞了,要保持水力平衡就不能頻繁地進(jìn)行變流量調(diào)節(jié),因此一般都采用定流量加質(zhì)調(diào)節(jié)的方式運行,很多熱網(wǎng)的自動監(jiān)控系統(tǒng)只能監(jiān)測,無法調(diào)控,這就使自動監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)能運行效果大打折扣,其根本原因就是沒有能自動保持平衡的調(diào)控設(shè)備,
恒流量調(diào)節(jié)閥就是能夠自動保持平衡的調(diào)控設(shè)備,將恒流量調(diào)節(jié)閥安裝在各個換熱站的一次水管路上,在供熱的初期可以采用手動調(diào)節(jié)的方式,調(diào)節(jié)各個換熱站的循環(huán)水流量,首先保證各個換熱站都能得到合理的流量,根除管網(wǎng)水力失調(diào),同時以盡可能小的循環(huán)水流量和盡可能大的供回水溫差向二次網(wǎng)供給熱量,到供熱的中期和末期可分階段改變流量以滿足供熱量的需求,這樣既可以顯著降低一次網(wǎng)循環(huán)泵的電耗,也可以大大提高熱網(wǎng)的輸送效率。
在裝備熱網(wǎng)的自動監(jiān)控系統(tǒng)的管網(wǎng)中,在各個換熱站的一次水管路上安裝電動恒流量調(diào)節(jié)閥,與變速循環(huán)泵配合,就能實施依據(jù)氣候變化實時按需供熱的自動調(diào)節(jié)與控制,真正實現(xiàn)實時變流量變溫差的高效節(jié)能運行,其運行的節(jié)能率一般都在30%以上。