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新建住宅計量供熱系統及其供熱調節
提要 本文針對新建住宅計量供熱設計中的"新雙管"系統，通過(guò)水力，其主要特點(diǎn)。提出與之匹配的室外供熱系統的調節控制策略，確保在運行中有穩定的水力工況。
關(guān)鍵詞 計量供熱 雙管系統室外 供熱系統 供熱調節
計量供熱按熱量計量是建筑節能的1項基本措施，是我國集中供熱趨勢。建設部提出，在城市供熱住宅中推行分室控溫，分戶(hù)計量。
天津市在計量供熱設計方面積極探索，經(jīng)過(guò)各有關(guān)部門(mén)多年實(shí)驗和實(shí)踐，積累了不少經(jīng)驗。編制了《集中供熱住宅計量供熱設計規程》，計量供熱技術(shù)成果，規范住宅供熱系統設計。在規程中，提出新建集中供熱住宅，應按照按戶(hù)分環(huán)，分室控溫的計量供熱方式進(jìn)行設計。采用戶(hù)用熱量表計量方式時(shí)，應采用熱表到戶(hù)，1戶(hù)1表形式。在多層或高層住宅內，采用下分式雙管系統，設共用供回水立管，連接各層戶(hù)內系統。為了傳統的雙管垂直制式系統加以區別，本文將這種系統稱(chēng)為"新雙管"系統。在供熱設計實(shí)踐中，這1系統已經(jīng)逐步被采用。本文通過(guò)對"新雙管"系統主要特點(diǎn)的分析，探討與之匹配的室外供熱系統的調節控制策略，以期在工程實(shí)踐中使這1系統更加完善。
1、"新雙管"系統分析
圖1 "新雙管"系統
1．建筑物內系統（圖1）
建筑物內供暖系統為下分式雙管系統，系統的不平衡率K
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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
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式中：ΔP1h--首層環(huán)路中戶(hù)內系統的資用壓頭 Pa
ΔP2h--頂層環(huán)路中戶(hù)內系統的資用壓頭 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。
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將（3）代入（1）， �。�4）
1般來(lái)說(shuō)，"新雙管"系統各層戶(hù)內系統形式1致，資用壓頭基本相同。在正常運行之前，對戶(hù)內系統進(jìn)行預調節，使 這時(shí)，
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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(shí)，K趨于0，最利于平衡。
這時(shí)，1.5ΔPy =143H，又ΔPy =2HΔPj（ΔPj為主立管上的平均沿程比摩阻）
"新雙管"系統中，由于戶(hù)內管道系統的阻力遠大于傳統中的僅接1組散熱器的阻力值。由（4）式知，ΔP1比較大，有利于系統平衡。
由以上分析可知，此系統具有良好的穩定性。在設計中認真進(jìn)行水力計算，調整管徑克服重力水頭，可徹底解決水力失調。避免了傳統雙管"上熱下冷"這種逐層溫降的不均勻性。
2．戶(hù)內系統（圖1）
戶(hù)內供暖系統宜采用雙管系統。在雙管系統中，散熱器進(jìn)出口溫差大，流量對散熱器的影響大，容易通過(guò)溫控閥制散熱器的散熱量，便于調節。而且，這種系統是個(gè)變流量系統，可以根據熱用戶(hù)的要求進(jìn)行量調節。
溫控閥除了調節室溫，恒定室溫外，還可以通過(guò)改變閥門(mén)的流量大小平衡系統，解決水力失調問(wèn)題。在雙管系統中選有高阻值的可預調節自力式溫控閥，其調節性較好，能實(shí)現室溫自動(dòng)調節。并且系統正常運行之前，可對溫控閥進(jìn)行預調節，提高系統穩定性。正是由于增加了溫控閥，熱能表等高阻值設備，戶(hù)內系統水平并聯(lián)的各組散熱器才能保持平衡，新雙管系統才能更好運行。
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2、運行調節
實(shí)施分戶(hù)熱計量后，"新雙管"供熱系統的調節性能大大增強，用戶(hù)根據自己的需求調節溫控閥，通過(guò)改變散熱器的流量大小來(lái)調節從熱量，從而控制室內溫度。由于溫控閥的主動(dòng)調節，使熱網(wǎng)水力工況變化很大，室外供熱系統要有完善的調節控制措施和高水平的運行管理，才能適應整個(gè)系統變流量運行的需要。
我國傳統常規的室外供熱系統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)。供熱系統運行時(shí)應是質(zhì)調節和量調節相結合，根據供熱負荷發(fā)生變化（如室外氣溫變化）采用質(zhì)調節，再根據熱用戶(hù)末端負荷變化采用量調節。供熱管網(wǎng)系統的穩定運行是保障供熱計量的前提，為避免整個(gè)供熱系統的水力失調，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，由于溫控閥的主動(dòng)調節，室內系統壓力和流量隨時(shí)變化。如某1用戶(hù)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(gè)用戶(hù)所提供的資用壓頭將增加。在熱力入口設自力式差壓控制閥，可以根據壓差的變化自動(dòng)調節，使外網(wǎng)提供的用戶(hù)資用壓頭基本保持不變，保證系統在調節運行中有平衡的水力工況。雙管系統散熱器間為并聯(lián)狀態(tài)，在定壓差控制時(shí)，任意調節，流量都可以滿(mǎn)足用戶(hù)需要。
2．2次網(wǎng)的調節（圖3）
由于溫控閥的主動(dòng)調節，2次網(wǎng)是個(gè)變流量系統，2次網(wǎng)循環(huán)泵應采用變頻調速控制，及時(shí)調整水泵的轉速，適應室內系統的流量調節，以達到節能目的。
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(shí)候用戶(hù)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(hù)的供回水壓差作為壓差控制點(diǎn)。當各個(gè)用戶(hù)所要求的次用壓頭相同時(shí)，壓差控制點(diǎn)選在最遠用戶(hù)處：當各個(gè)用戶(hù)所要求的資用壓頭不同時(shí)，壓差控制點(diǎn)選在要求資用壓頭最大的用戶(hù)處，其壓差設定值為所要求的最大資用壓頭。在運行中保證該用戶(hù)的供回水壓差不變。比如說(shuō)，由于熱用戶(hù)的調節導致流量減少，壓差控制點(diǎn)的壓差升高，降低循環(huán)泵的轉速，恢復其壓差設定值。
3．1次網(wǎng)的調節（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)調節方式。根據采暖期室外溫度的變化，可將采暖期分為不同階段。在不同階段調整鍋爐運行臺數和后來(lái)水泵運行臺數，分階段改變1級管網(wǎng)循環(huán)流量。同時(shí)根據室外溫度的變化，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(hù)的調節而改變，其他用戶(hù)。這樣，熱力站內應充溫度自動(dòng)調節裝置。氣溫補償器給出隨室外溫度變化的水溫調節曲線(xiàn)，對應1個(gè)室外溫度，有1個(gè)供水溫度的給定
值。當室內某些溫控閥動(dòng)作時(shí)，2次網(wǎng)的供水溫度就會(huì )發(fā)生變化，氣溫補償器就會(huì )通過(guò)信號動(dòng)作，調節1次網(wǎng)通過(guò)換熱器流量，使2次網(wǎng)供水溫度保持在設定的運行曲線(xiàn)上。
集中供熱分戶(hù)計量作為1種新型的供熱模式有很好的前景，在節能方面相比傳統的供熱方式有明顯的優(yōu)勢。本文所的"新雙管"供熱系統是這種新型的供熱模式之1，在實(shí)踐中，應不斷經(jīng)驗，改進(jìn)完善。做為年輕的工程設計人員，希望能以此向同行師長(cháng)求教。
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1．陸耀慶主編，供熱通風(fēng)設計手冊。建筑出版社
2．集中供熱住宅計量從熱設計規程，天津市城鄉建設管理委員會(huì )（2001-02-00發(fā)布）
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