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新建住宅計量供熱系統(tǒng)及其供熱調(diào)節(jié)
提要 本文針對新建住宅計量供熱設(shè)計中的"新雙管"系統(tǒng)，通過水力，其主要特點。提出與之匹配的室外供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制策略，確保在運行中有穩(wěn)定的水力工況。
關(guān)鍵詞 計量供熱 雙管系統(tǒng)室外 供熱系統(tǒng) 供熱調(diào)節(jié)
計量供熱按熱量計量是建筑節(jié)能的1項基本措施，是我國集中供熱趨勢。建設(shè)部提出，在城市供熱住宅中推行分室控溫，分戶計量。
天津市在計量供熱設(shè)計方面積極探索，經(jīng)過各有關(guān)部門多年實驗和實踐，積累了不少經(jīng)驗。編制了《集中供熱住宅計量供熱設(shè)計規(guī)程》，計量供熱技術(shù)成果，規(guī)范住宅供熱系統(tǒng)設(shè)計。在規(guī)程中，提出新建集中供熱住宅，應按照按戶分環(huán)，分室控溫的計量供熱方式進行設(shè)計。采用戶用熱量表計量方式時，應采用熱表到戶，1戶1表形式。在多層或高層住宅內(nèi)，采用下分式雙管系統(tǒng)，設(shè)共用供回水立管，連接各層戶內(nèi)系統(tǒng)。為了傳統(tǒng)的雙管垂直制式系統(tǒng)加以區(qū)別，本文將這種系統(tǒng)稱為"新雙管"系統(tǒng)。在供熱設(shè)計實踐中，這1系統(tǒng)已經(jīng)逐步被采用。本文通過對"新雙管"系統(tǒng)主要特點的分析，探討與之匹配的室外供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制策略，以期在工程實踐中使這1系統(tǒng)更加完善。
1、"新雙管"系統(tǒng)分析
圖1 "新雙管"系統(tǒng)
1．建筑物內(nèi)系統(tǒng)（圖1）
建筑物內(nèi)供暖系統(tǒng)為下分式雙管系統(tǒng)，系統(tǒng)的不平衡率K
（1）
式中：ΔP1--首層環(huán)路的資用壓頭 Pa
ΔP2--頂層環(huán)路的資用壓頭 Pa
（2）
式中：ΔP1h--首層環(huán)路中戶內(nèi)系統(tǒng)的資用壓頭 Pa
ΔP2h--頂層環(huán)路中戶內(nèi)系統(tǒng)的資用壓頭 Pa
ΔPy--主立管沿程阻力 Pa
ΔPg--主立管局部阻力 Pa
H--頂層散熱器與首層散熱器之間的高差 m
h--重力水頭 Pa/m
取ΔPg =0.5ΔPy，且在85℃/60℃工況下，每米垂直供回水管產(chǎn)生的附加壓頭為143Pa。
（3）
將（3）代入（1）， （4）
1般來說，"新雙管"系統(tǒng)各層戶內(nèi)系統(tǒng)形式1致，資用壓頭基本相同。在正常運行之前，對戶內(nèi)系統(tǒng)進行預調(diào)節(jié)，使 這時，
（5）
當主立管的阻力能夠抵消由于溫差和高差產(chǎn)生的重力水頭時，K趨于0，最利于平衡。
這時，1.5ΔPy =143H，又ΔPy =2HΔPj（ΔPj為主立管上的平均沿程比摩阻）
"新雙管"系統(tǒng)中，由于戶內(nèi)管道系統(tǒng)的阻力遠大于傳統(tǒng)中的僅接1組散熱器的阻力值。由（4）式知，ΔP1比較大，有利于系統(tǒng)平衡。
由以上分析可知，此系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性。在設(shè)計中認真進行水力計算，調(diào)整管徑克服重力水頭，可徹底解決水力失調(diào)。避免了傳統(tǒng)雙管"上熱下冷"這種逐層溫降的不均勻性。
2．戶內(nèi)系統(tǒng)（圖1）
戶內(nèi)供暖系統(tǒng)宜采用雙管系統(tǒng)。在雙管系統(tǒng)中，散熱器進出口溫差大，流量對散熱器的影響大，容易通過溫控閥制散熱器的散熱量，便于調(diào)節(jié)。而且，這種系統(tǒng)是個變流量系統(tǒng)，可以根據(jù)熱用戶的要求進行量調(diào)節(jié)。
溫控閥除了調(diào)節(jié)室溫，恒定室溫外，還可以通過改變閥門的流量大小平衡系統(tǒng)，解決水力失調(diào)問題。在雙管系統(tǒng)中選有高阻值的可預調(diào)節(jié)自力式溫控閥，其調(diào)節(jié)性較好，能實現(xiàn)室溫自動調(diào)節(jié)。并且系統(tǒng)正常運行之前，可對溫控閥進行預調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。正是由于增加了溫控閥，熱能表等高阻值設(shè)備，戶內(nèi)系統(tǒng)水平并聯(lián)的各組散熱器才能保持平衡，新雙管系統(tǒng)才能更好運行。
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2、運行調(diào)節(jié)
實施分戶熱計量后，"新雙管"供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能大大增強，用戶根據(jù)自己的需求調(diào)節(jié)溫控閥，通過改變散熱器的流量大小來調(diào)節(jié)從熱量，從而控制室內(nèi)溫度。由于溫控閥的主動調(diào)節(jié)，使熱網(wǎng)水力工況變化很大，室外供熱系統(tǒng)要有完善的調(diào)節(jié)控制措施和高水平的運行管理，才能適應整個系統(tǒng)變流量運行的需要。
我國傳統(tǒng)常規(guī)的室外供熱系統(tǒng)多采用集中式熱力站，供熱管網(wǎng)分為1級管網(wǎng)和2級管網(wǎng)。供熱系統(tǒng)運行時應是質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)相結(jié)合，根據(jù)供熱負荷發(fā)生變化（如室外氣溫變化）采用質(zhì)調(diào)節(jié)，再根據(jù)熱用戶末端負荷變化采用量調(diào)節(jié)。供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是保障供熱計量的前提，為避免整個供熱系統(tǒng)的水力失調(diào)，要采取各種嚴格的措施。
1．建筑物熱力入口（圖2）
圖2 建筑物熱力入口
對于"新雙管"系統(tǒng)，由于溫控閥的主動調(diào)節(jié)，室內(nèi)系統(tǒng)壓力和流量隨時變化。如某1用戶的溫控閥關(guān)小，相對應的管路流量減少，造成總流量減少，干管上壓力損失也相應減少。這樣，外網(wǎng)給這個用戶所提供的資用壓頭將增加。在熱力入口設(shè)自力式差壓控制閥，可以根據(jù)壓差的變化自動調(diào)節(jié)，使外網(wǎng)提供的用戶資用壓頭基本保持不變，保證系統(tǒng)在調(diào)節(jié)運行中有平衡的水力工況。雙管系統(tǒng)散熱器間為并聯(lián)狀態(tài)，在定壓差控制時，任意調(diào)節(jié)，流量都可以滿足用戶需要。
2．2次網(wǎng)的調(diào)節(jié)（圖3）
由于溫控閥的主動調(diào)節(jié)，2次網(wǎng)是個變流量系統(tǒng)，2次網(wǎng)循環(huán)泵應采用變頻調(diào)速控制，及時調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速，適應室內(nèi)系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)，以達到節(jié)能目的。
圖3 外網(wǎng)壓力控制示意
為了保證熱量充分供應，要求在任何時候用戶都有足夠的資用壓頭，可以采用供回水定壓差控制。把供熱網(wǎng)某用戶的供回水壓差作為壓差控制點。當各個用戶所要求的次用壓頭相同時，壓差控制點選在最遠用戶處：當各個用戶所要求的資用壓頭不同時，壓差控制點選在要求資用壓頭最大的用戶處，其壓差設(shè)定值為所要求的最大資用壓頭。在運行中保證該用戶的供回水壓差不變。比如說，由于熱用戶的調(diào)節(jié)導致流量減少，壓差控制點的壓差升高，降低循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，恢復其壓差設(shè)定值。
3．1次網(wǎng)的調(diào)節(jié)（圖3）
由熱源至熱力站的1級管網(wǎng)，宜采用分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式。根據(jù)采暖期室外溫度的變化，可將采暖期分為不同階段。在不同階段調(diào)整鍋爐運行臺數(shù)和后來水泵運行臺數(shù)，分階段改變1級管網(wǎng)循環(huán)流量。同時根據(jù)室外溫度的變化，改變熱源的從回水溫度。這樣可保證熱源的安全運行，又達到理想的節(jié)能效果。
應該注意的是，我們希望2次網(wǎng)的供水溫度只與室外溫度有關(guān)，不因1些用戶的調(diào)節(jié)而改變，其他用戶。這樣，熱力站內(nèi)應充溫度自動調(diào)節(jié)裝置。氣溫補償器給出隨室外溫度變化的水溫調(diào)節(jié)曲線，對應1個室外溫度，有1個供水溫度的給定
值。當室內(nèi)某些溫控閥動作時，2次網(wǎng)的供水溫度就會發(fā)生變化，氣溫補償器就會通過信號動作，調(diào)節(jié)1次網(wǎng)通過換熱器流量，使2次網(wǎng)供水溫度保持在設(shè)定的運行曲線上。
集中供熱分戶計量作為1種新型的供熱模式有很好的前景，在節(jié)能方面相比傳統(tǒng)的供熱方式有明顯的優(yōu)勢。本文所的"新雙管"供熱系統(tǒng)是這種新型的供熱模式之1，在實踐中，應不斷經(jīng)驗，改進完善。做為年輕的工程設(shè)計人員，希望能以此向同行師長求教。
：
1．陸耀慶主編，供熱通風設(shè)計手冊。建筑出版社
2．集中供熱住宅計量從熱設(shè)計規(guī)程，天津市城鄉(xiāng)建設(shè)管理委員會（2001-02-00發(fā)布）
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