平衡閥在水力管網(wǎng)中的應(yīng)用及節(jié)能交易

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關(guān)鍵詞 平衡閥  水力失調(diào)  應(yīng)用實例  節(jié)能效益      

    在集中供熱或空調(diào)系統(tǒng)中，熱水或冷水由水力管網(wǎng)輸送到各個用戶。對于一個按照設(shè)計要求理想運行的供熱或空調(diào)系統(tǒng)，各個用戶都能夠獲得設(shè)計水流量，滿足用戶室內(nèi)溫度的舒適性要求和系統(tǒng)運行的節(jié)能性要求，避免了用戶投訴和能源浪費。這樣的系統(tǒng)就是實現(xiàn)了水力平衡的系統(tǒng)，否則，就是水力不平衡或稱水力失調(diào)的系統(tǒng)。

    我國以往建成的各類建筑，在設(shè)計時大多沒有考慮在集中供熱和集中空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置水力平衡設(shè)備，因此比較普遍地存在水力失調(diào)現(xiàn)象，系統(tǒng)中總有室溫過熱或過冷的用戶。近年來，隨著房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，各類建筑中的集中供熱和集中空調(diào)面積越來越大，達(dá)到幾十萬平方米已不鮮見，水力失調(diào)現(xiàn)象變得尤為突出，這就迫使業(yè)主或物業(yè)管理單位不得不在系統(tǒng)上投入更多的設(shè)備和能源，以滿足用戶的要求。這種長期的不合理的運行，不僅不能解決供熱或供冷品質(zhì)不高的問題，還造成了大量的能源浪費。

    在水力管網(wǎng)系統(tǒng)中，當(dāng)某些環(huán)路存在剩余壓頭時（即某些環(huán)路的阻力過小時），這些環(huán)路的實際流量就將超過設(shè)計流量，這就必然造成其它環(huán)路的實際流量達(dá)不到設(shè)計流量。這種水力失調(diào)是管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計缺陷和施工缺陷造成的，稱為靜態(tài)失調(diào)。這種失調(diào)是先天性的，根本性的，如不采取措施予以糾正，其不良影響在系統(tǒng)中將自始至終存在。

    對于建筑中大量的供熱和空調(diào)系統(tǒng)水力失調(diào)問題，通過調(diào)研，測試和實際改造工作，我們發(fā)現(xiàn)，在房屋用戶對供熱和空調(diào)品質(zhì)強烈投訴的背后，存在著極大的能源浪費。本文通過兩個管網(wǎng)改造的實例，說明對水力失調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改造，將會取得顯著的節(jié)能效益。這在當(dāng)前我國建筑節(jié)能呼聲日益強烈、世界性的能源供應(yīng)日趨緊張的形勢面前，具有重要意義。

1 應(yīng)用實例①

    北京東興住宅小區(qū)是上世紀(jì)90年代建設(shè)的綜合住宅小區(qū)，以多層建筑為主。小區(qū)建成后，每年都有部分用戶因室溫未達(dá)到北京市最低供熱標(biāo)準(zhǔn)，向小區(qū)供熱所投訴，部分用戶拒絕交納供熱費。小區(qū)供暖所也曾采取了加裝水泵變頻調(diào)速器、更換鍋爐、鍋爐運行量化管理等多種手段,試圖改善供熱質(zhì)量，但都沒有明顯效果。實行物業(yè)管理后，超額的運行費用也使供熱單位不堪重負(fù)。經(jīng)我們現(xiàn)場調(diào)研、測試后，認(rèn)為該小區(qū)供熱系統(tǒng)屬于典型的管網(wǎng)水力失調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)從解決系統(tǒng)的水力失調(diào)問題入手，改善系統(tǒng)的運行狀況。

1.1 改造前系統(tǒng)狀況

1.1.1 供熱面積：42.5m2。

1.1.2 設(shè)備參數(shù)：

1.1.3 供回水溫差：5℃。   

1.1.4 住戶室內(nèi)溫度：最高26℃,最低10℃。

1.2 系統(tǒng)運行狀況分析

    根據(jù)理論計算及常規(guī)經(jīng)驗，在鍋爐出力能夠滿足要求的情況下，42.5萬m2的供熱面積在北京地區(qū)所需的循環(huán)水量約為1100t/h左右。經(jīng)調(diào)查實測，該系統(tǒng)的實際循環(huán)水量已高達(dá)近2100t/h，實際循環(huán)水量是所需循環(huán)水量的1.9倍。小區(qū)內(nèi)住戶最高室溫高達(dá)26℃,最低卻只能達(dá)到10℃，供回水溫差只有5℃。這是典型的大流量小溫差的不合理的運行狀態(tài)，在這種運行狀態(tài)下，鍋爐效率降低，水泵功率超常。造成這一現(xiàn)象的主要原因就是管網(wǎng)系統(tǒng)水力失調(diào)。這種不良的運行狀態(tài)，一方面加大了煤、電等能源的消耗量，造成了大量的能源浪費，另一方面仍有部分用戶室溫達(dá)不到北京市規(guī)定的最低供熱室溫要求。

1.3 系統(tǒng)改造方案

    在對管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了全面、充分的調(diào)研分析后,  確認(rèn)了系統(tǒng)運行中存在的主要問題和造成問題的原因,對系統(tǒng)提出了以下幾點改造措施:

1.3.1 在循環(huán)水泵處安裝平衡閥；

1.3.2 在管網(wǎng)的各分支管路上安裝平衡閥；

1.3.3 在各建筑入口處安裝平衡閥；

1.3.4 進(jìn)行全面系統(tǒng)的水力平衡調(diào)試，使安裝了平衡閥的各個環(huán)路的流量基本都能達(dá)到設(shè)計流量，把室溫過熱的用戶溫度降下來，把室溫不達(dá)標(biāo)的用戶溫度提高到能夠滿足供熱要求。

1.3.5 經(jīng)設(shè)計選型確定該系統(tǒng)共需安裝平衡閥195臺（見安裝示意圖）。

1.4 改造效果 
                                         
1.4.1 依據(jù)上述方案，安裝了平衡閥并進(jìn)行系統(tǒng)水力平衡調(diào)試后，每一分支環(huán)路及每一棟樓房都基本能夠按照設(shè)計流量運行。

1.4.2 提高了供熱品質(zhì)，消除了物業(yè)與業(yè)主的矛盾，避免了用戶投訴，收到了良好的社會效益。

1.4.3 經(jīng)濟效益顯著。下表是系統(tǒng)改造前后的運行狀況對比：

    從上表可以看出，系統(tǒng)經(jīng)改造后少用了1臺10t鍋爐和1臺110kW的水泵（流量800 m3/h）。僅水泵一項，每個采暖季就可節(jié)約用電31.7萬度。兩個采暖季即可收回全部用于加裝平衡閥的投資。

    由于住戶室內(nèi)的采暖設(shè)施大都在房屋裝修時進(jìn)行了封閉處理，無法安裝平衡閥，因此上述改造措施只解決了系統(tǒng)的水平失調(diào)問題，垂直失調(diào)問題還無法解決。如果垂直失調(diào)現(xiàn)象也能夠得到改變，節(jié)能效益將更為顯著。

2 應(yīng)用實例②

    北京卡爾公寓位于北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)（亦莊），是2004年入住的高檔住宅小區(qū)。小區(qū)內(nèi)有別墅288棟；高層住宅樓12棟，住戶588戶。小區(qū)熱力管網(wǎng)通過熱力站與市政熱力管線換熱。2005年采暖季，小區(qū)開始供熱后，每天都有幾十戶業(yè)主到物業(yè)投訴暖氣不熱，甚至上書開發(fā)區(qū)管委會，要求解決問題。針對嚴(yán)峻的形勢，小區(qū)開發(fā)商已經(jīng)著手準(zhǔn)備更換更大功率的水泵，以期望能夠改善供熱狀況。在研究確定改造方案時，我們建議不應(yīng)急于更換水泵，而應(yīng)首先對系統(tǒng)的基本運行狀況進(jìn)行測試分析，以找出問題的癥結(jié)所在。

2.1 改造前系統(tǒng)狀況

2.1.1 總供熱面積18萬m2

2.1.2 設(shè)備參數(shù)：

2.2 系統(tǒng)運行狀況分析

2.2.1 卡爾公寓總供熱面積為18萬m2，按北京地區(qū)基本熱指標(biāo)估算，循環(huán)水量在400 m3/h左右時即能滿足供熱要求。通過對水泵運轉(zhuǎn)的實測，結(jié)果表明，開2臺水泵時流量為470 m3/h，已經(jīng)達(dá)到所需流量。而現(xiàn)在實際運行3臺水泵，流量已達(dá)700 m3/h，超出所需流量230 m3/h，超出近75%，還仍然有大量住戶投訴暖氣不熱。