關鍵詞 平衡閥  水力失調  應用實例  節(jié)能效益      

    在集中供熱或空調系統(tǒng)中，熱水或冷水由水力管網輸送到各個用戶。對于一個按照設計要求理想運行的供熱或空調系統(tǒng)，各個用戶都能夠獲得設計水流量，滿足用戶室內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)就是實現了水力平衡的系統(tǒng)，否則，就是水力不平衡或稱水力失調的系統(tǒng)。

    我國以往建成的各類建筑，在設計時大多沒有考慮在集中供熱和集中空調系統(tǒng)中設置水力平衡設備，因此比較普遍地存在水力失調現象，系統(tǒng)中總有室溫過熱或過冷的用戶。近年來，隨著房地產業(yè)的快速發(fā)展，各類建筑中的集中供熱和集中空調面積越來越大，達到幾十萬平方米已不鮮見，水力失調現象變得尤為突出，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不高的問題，還造成了大量的能源浪費。

    在水力管網系統(tǒng)中，當某些環(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計流量，這就必然造成其它環(huán)路的實際流量達不到設計流量。這種水力失調是管網系統(tǒng)的設計缺陷和施工缺陷造成的，稱為靜態(tài)失調。這種失調是先天性的，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系統(tǒng)水力失調問題，通過調研，測試和實際改造工作，我們發(fā)現，在房屋用戶對供熱和空調品質強烈投訴的背后，存在著極大的能源浪費。本文通過兩個管網改造的實例，說明對水力失調系統(tǒng)進行改造，將會取得顯著的節(jié)能效益。這在當前我國建筑節(jié)能呼聲日益強烈、世界性的能源供應日趨緊張的形勢面前，具有重要意義。

1 應用實例①

    北京東興住宅小區(qū)是上世紀90年代建設的綜合住宅小區(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到北京市最低供熱標準，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。經我們現場調研、測試后，認為該小區(qū)供熱系統(tǒng)屬于典型的管網水力失調系統(tǒng)，應從解決系統(tǒng)的水力失調問題入手，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 設備參數：

1.1.3 供回水溫差：5℃。   

1.1.4 住戶室內溫度：最高26℃,最低10℃。

1.2 系統(tǒng)運行狀況分析

    根據理論計算及常規(guī)經驗，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。經調查實測，該系統(tǒng)的實際循環(huán)水量已高達近2100t/h，實際循環(huán)水量是所需循環(huán)水量的1.9倍。小區(qū)內住戶最高室溫高達26℃,最低卻只能達到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。造成這一現象的主要原因就是管網系統(tǒng)水力失調。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

    在對管網系統(tǒng)進行了全面、充分的調研分析后,  確認了系統(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 進行全面系統(tǒng)的水力平衡調試，使安裝了平衡閥的各個環(huán)路的流量基本都能達到設計流量，把室溫過熱的用戶溫度降下來，把室溫不達標的用戶溫度提高到能夠滿足供熱要求。

1.3.5 經設計選型確定該系統(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 依據上述方案，安裝了平衡閥并進行系統(tǒng)水力平衡調試后，每一分支環(huán)路及每一棟樓房都基本能夠按照設計流量運行。

1.4.2 提高了供熱品質，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。

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

2 應用實例②

    北京卡爾公寓位于北京經濟技術開發(fā)區(qū)（亦莊），是2004年入住的高檔住宅小區(qū)。小區(qū)內有別墅288棟；高層住宅樓12棟，住戶588戶。小區(qū)熱力管網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。針對嚴峻的形勢，小區(qū)開發(fā)商已經著手準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，我們建議不應急于更換水泵，而應首先對系統(tǒng)的基本運行狀況進行測試分析，以找出問題的癥結所在。

2.1 改造前系統(tǒng)狀況

2.1.1 總供熱面積18萬m2

2.1.2 設備參數：

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。通過對水泵運轉的實測，結果表明，開2臺水泵時流量為470 m3/h，已經達到所需流量。而現在實際運行3臺水泵，流量已達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。