集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)一次網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)節(jié)原則

集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)一次網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)節(jié)原則1.1、以熱量平衡為最終目的的調(diào)節(jié)方式實(shí)現(xiàn)熱量的按需分配由于現(xiàn)在采用集中供熱的地區(qū)，采暖期持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)、室外溫差的變化大等的影響，對(duì)供熱工作的質(zhì)量、安全、可靠性都提出了較高的要求。為了保證冬季供熱質(zhì)量和供熱管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，就必須對(duì)供熱管網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)節(jié)，以使供熱量和耗熱量間維持平衡。當(dāng)前普遍存在的問題在于集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的供熱量與建筑物的實(shí)際需熱量不相符，造成區(qū)域過熱或室溫不達(dá)標(biāo)，為了解決這一弊端，我們必須做到科學(xué)合理的調(diào)節(jié)，則既可以保證環(huán)境的舒適，又可以節(jié)約大量的燃料,達(dá)到供、需平衡的目的。1.2、以“大溫差、小流量”的運(yùn)行方式，降低耗電量長(zhǎng)期以來，集中供熱管網(wǎng)的調(diào)整一直處于比較粗放的管理狀態(tài)下，對(duì)經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)的重要性認(rèn)識(shí)不高，同時(shí)因?yàn)楣峁芫W(wǎng)系統(tǒng)一直比較簡(jiǎn)單，設(shè)備可調(diào)節(jié)性能差，沒有較好的控制手段，給調(diào)試人員和用戶都帶來很多的不便，因此長(zhǎng)期以來集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的一級(jí)網(wǎng)大多采用以調(diào)節(jié)供水溫度為主的質(zhì)調(diào)節(jié)手段，這種調(diào)節(jié)方式原理簡(jiǎn)單，操作網(wǎng)路水力工況穩(wěn)定，但造成了大量電能浪費(fèi)。通過采用“大溫差、小流量”的運(yùn)行方式，可直接降低一次管網(wǎng)的電量消耗。另外通過采用“大溫差、小流量”的運(yùn)行方式，提高了供熱管網(wǎng)系統(tǒng)一級(jí)管網(wǎng)的輸送能力，保證了一級(jí)管網(wǎng)以高參數(shù)運(yùn)行，降低流量的同時(shí)也改善了管網(wǎng)的沿途阻力，進(jìn)而提高了一級(jí)管網(wǎng)最不利環(huán)路末端熱力站的可利用的資用壓頭，使管網(wǎng)的可調(diào)節(jié)能力得到提高。以承德市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)2011年1月和2012年1月的運(yùn)行數(shù)據(jù)為例（表2-1）：表2-1：運(yùn)行日期2012年1月2011年1月供熱面積（萬）1006.82928平均供水溫度（℃）111.795.13平均溫差（℃）64.246.74一次網(wǎng)平均流量(T/H)51305850循環(huán)泵耗電量（KWH）12136401676113耗電單耗（KWH/萬㎡）1205.41806.2通過以上數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，隨著供熱面積及用熱負(fù)荷的增加，通過控制一次網(wǎng)循環(huán)流量，逐步拉大一次網(wǎng)供、回水溫差，2012年1月一次網(wǎng)循環(huán)水耗電單耗較2011年1月降低達(dá)到33.3%，節(jié)電效益非常可觀。1.3、科學(xué)合理的確定供熱指標(biāo)并根據(jù)氣溫變化及時(shí)完善修正集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的熱負(fù)荷是研究集中供熱方案、制定集中供熱規(guī)劃、確定集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)型式、決定熱源供熱設(shè)備規(guī)模、計(jì)算供熱管網(wǎng)直徑以及擬定集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式和運(yùn)行制度的基本依據(jù)。因此，無論是供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段還是運(yùn)行過程中熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)階段，對(duì)各換熱站熱負(fù)荷的數(shù)量、性質(zhì)及其參數(shù)必須進(jìn)行詳細(xì)地調(diào)查和準(zhǔn)確計(jì)算。通常采用概算指標(biāo)法來確定各類熱用戶的熱負(fù)荷，此項(xiàng)工作在建筑室內(nèi)采暖系統(tǒng)和集中供暖過熱采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)中完成，并通過工程的實(shí)施而固化下來。在實(shí)際運(yùn)行中，概算指標(biāo)法明顯帶有一定的局限性。眾所周知建筑物的供暖熱負(fù)荷因室外溫度的變化而變化，同時(shí)受到日照、刮風(fēng)等天氣因素影響，建筑物的需熱量波動(dòng)也比較大。如果采取“以每日氣象資料加以修正”熱量調(diào)節(jié)方式運(yùn)行，這一問題將得到較好解決。1.3.1、采取“以每日氣象資料對(duì)供熱指標(biāo)加以修正”的熱量調(diào)節(jié)方式，不僅降低了管網(wǎng)的運(yùn)行工況波動(dòng)，同時(shí)也減小運(yùn)行人員的工作量。以日平均溫度加以修正確定供熱負(fù)荷的公式如下：Q=δ1×δ2×δ3×N×C×S×(Ts-Tw)/(Ts-Ts1)×3600/109N——供熱區(qū)域內(nèi)綜合熱指標(biāo)W/㎡Q——熱量GJ/HC——管網(wǎng)介質(zhì)（水）的比熱4.187*103J/KG·℃S——供熱面積萬㎡Ts——室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度℃Tw——室外平均溫度℃Ts1——地區(qū)建筑設(shè)計(jì)平均室外溫度℃δ1——光照情況修正系數(shù)δ2——風(fēng)力情況修正系數(shù)δ3——光照情況修正系數(shù)1.3.2、以日平均氣溫作為計(jì)算熱指標(biāo)的基礎(chǔ)依據(jù)，避免對(duì)熱源的沖擊過大，破壞熱源運(yùn)行穩(wěn)定性。在我國(guó)緯度較高的地區(qū)，晝夜溫差超過15℃，據(jù)此，建筑物的需熱量波動(dòng)也接近或超過50%。隨著供熱面積的增大，供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的總供熱需求數(shù)量較大，以某城市2012年1月13日氣溫為例，氣象預(yù)報(bào)最低室外氣溫-16℃，最高室外氣溫-1℃，平均室外氣溫-10℃，供熱面積1000萬平米為例，采暖熱指標(biāo)48W/㎡，則對(duì)應(yīng)最低最高平均氣溫需要供熱負(fù)荷分別為510MW、285MW、420MW，如果采用依據(jù)室外氣溫適時(shí)調(diào)整的策略，負(fù)荷變動(dòng)達(dá)到44%，熱源設(shè)備將無法正常穩(wěn)定運(yùn)行。有研究表明：各房間的內(nèi)壁溫度波動(dòng)相對(duì)于室外溫度延遲時(shí)間普遍在10小時(shí)左右,因此在熱量調(diào)節(jié)方面，可充分利用建筑物熱惰性，特別是對(duì)于實(shí)行三步制節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)后的節(jié)能建筑，室內(nèi)溫度相對(duì)室外氣溫變化的影響因建筑物的保溫和熱惰性影響，存在較長(zhǎng)的時(shí)間差異。通過對(duì)承德市紫薇家園小區(qū)某一用戶室內(nèi)溫度連續(xù)監(jiān)測(cè)，我們繪制了以下圖表（圖3-1）：圖3-1：某用戶溫度連續(xù)監(jiān)測(cè)通過上圖，我們不難發(fā)現(xiàn)，雖然室外溫度波動(dòng)達(dá)到了11℃，但是用戶室內(nèi)溫度波動(dòng)不超過2℃，且一直處于達(dá)標(biāo)范圍內(nèi)。故采用日平均氣溫作為計(jì)算熱指標(biāo)的基礎(chǔ)依據(jù)是合理可行的。1.4、以“分階段改變供水溫度的量調(diào)節(jié)”方式運(yùn)行集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)投入運(yùn)行初期，首先需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初調(diào)試。在初調(diào)試完成后，為了保證供熱質(zhì)量，滿足客戶要求，并使熱能制備、轉(zhuǎn)換和輸送經(jīng)濟(jì)合理，就要對(duì)整個(gè)熱網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)。熱網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)有集中調(diào)節(jié)、局部調(diào)節(jié)和單獨(dú)調(diào)節(jié)三種調(diào)節(jié)方式。其中集中調(diào)節(jié)是最主要的供熱調(diào)節(jié)方式。隨著供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的不斷擴(kuò)張，系統(tǒng)愈加復(fù)雜，單獨(dú)使用一種調(diào)節(jié)方式，較難收到全面良好的效果，往往將三種調(diào)節(jié)方式互相結(jié)合起來使用。集中供熱調(diào)節(jié)方法主要有以下幾種：1.4.1、質(zhì)調(diào)節(jié)——只改變一次網(wǎng)的供水溫度。采用集中質(zhì)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)的循環(huán)流量是恒定的，所以對(duì)循環(huán)水泵沒有特殊要求，因而目前大部分機(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)普遍采用集中質(zhì)調(diào)節(jié)。集中質(zhì)調(diào)節(jié)方法的實(shí)施，是由運(yùn)行人員根據(jù)溫度曲線或表格，通過調(diào)整一次網(wǎng)供水溫度來實(shí)現(xiàn)的。質(zhì)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)：管理簡(jiǎn)單，操作網(wǎng)路水力工況穩(wěn)定，但耗電能較多。1.4.2、量調(diào)節(jié)——只改變一次網(wǎng)的循環(huán)水流量。集中量調(diào)節(jié)是在保持一次網(wǎng)供水溫度不變的條件下，隨著室外空氣溫度的變化，通過改變熱源一次網(wǎng)循環(huán)水水量進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)的一種方式。在以往的供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，調(diào)整手段單一，采用量調(diào)節(jié)時(shí)，隨著室外空氣溫度的升高，一次網(wǎng)循環(huán)水量迅速減少，容易引起供暖系統(tǒng)垂直水力失調(diào)，而且在實(shí)際運(yùn)行中，隨著室外溫度變化不斷地改變一次網(wǎng)流量，操作技術(shù)較復(fù)雜，難以進(jìn)行管理。往往只作為集中調(diào)節(jié)的一種輔助方法，對(duì)局部供暖系統(tǒng)進(jìn)行輔助性調(diào)節(jié)。近年來隨著熱網(wǎng)自控技術(shù)、高壓變頻技術(shù)的發(fā)展及無人值守?fù)Q熱站技術(shù)的推廣，在技術(shù)上為供熱管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)整提供了更加先進(jìn)、便捷的手段，因此集中量調(diào)節(jié)在一定程度上已經(jīng)能夠得到較好的實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)：操作技術(shù)較復(fù)雜，全網(wǎng)水力工況不穩(wěn)定，但節(jié)電效果明顯。1.4.3、分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)——既改變網(wǎng)絡(luò)的循環(huán)水流量又改變網(wǎng)絡(luò)的供水溫度。分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)，是指把整個(gè)供暖期按室外溫度的高低分成2-3個(gè)階段，在室外溫度較低的階段中保持設(shè)計(jì)最大流量，而在室外溫度較高的階段中，保持較小流量。在每一個(gè)階段中，網(wǎng)絡(luò)采用一種流量并保持不變，同時(shí)隨時(shí)室外溫度變化，采用改變供水溫度的質(zhì)調(diào)節(jié)。特點(diǎn)：節(jié)約能源。1.4.4、分階段改變供水溫度的量調(diào)節(jié)很多文獻(xiàn)傾向于選擇質(zhì)量—流量調(diào)節(jié)作為最優(yōu)調(diào)節(jié)方法，但它們的共同前提是所選擇的相對(duì)流量比等于相對(duì)供熱負(fù)荷比，即G=Q；但當(dāng)供暖熱負(fù)荷很低時(shí)（例如Q=0.4），網(wǎng)路的流量很小，極易發(fā)生水力工況失調(diào)，熱水網(wǎng)路穩(wěn)定性很差；同時(shí)，由于供熱運(yùn)行的初末期室外氣溫較高，供熱負(fù)荷較低，如果選擇較高的供水溫度勢(shì)必會(huì)使流量較低，流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離正常設(shè)計(jì)流速，造成管道輸送損失和散熱損失增大，超過循環(huán)水泵的節(jié)電量，反而使運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降。分階段改變供水溫度的量調(diào)節(jié)就是