供热运行中参数调节优化研究

供热运行中参数调节优化研究

张子杰

北京阿克姆热能科技开发有限公司 100096

摘要：供热系统作为人们日常生活中的重要基础设施，能够为人们提供热能供应的基础上，同时也产生了一定的能源浪费问题，基于这样的问题，结合于供热系统的运行效果，按照既定原则对供热系统的参数进行优化，进一步分析供热系统当中二级管网的回水压差以及定压压力范围等相关数值的选择，结合对供热系统优化后的参数调节以及设备的运行改造等，进一步实现供热系统的节能环保效应，在为人们提供更加充足的热能的同时，降低电能消耗，并且本文将结合某住宅小区对于供热系统的改造进行全面探究。

关键词：供热系统；运行参数；调节优化

引言：供热系统作为人们在生活当中必不可少的设备项目，在实际当中关乎到人们的生活质量，并且对于能源资源来讲具有一定影响，在我国逐渐重视到节能环保的背景下，提升供热系统的供热效果，并达到节能减排的能效，需要进一步优化设备的运行，基于实际运行参数进行调节，进而促使其符合当地供暖需求并以最高的热网水力效果为建筑供暖提供能源，降低运行电力成本，进而实现冬季供暖效果的最佳表现。

1 供热系统运行参数优化原则

由于我国整体幅员辽阔的特性，因此，基于北方的供暖地区来讲，由于地理位置的差异，以及各地经济条件的不同，进而导致各地不同小区间建设的供热系统的合计存在着较大的差异。基于实际来讲，在建设过程当中，需要充分考虑到供热系统管网直径以及有关于系统阻力的配置情况，在不同设计人员的思维差异以及不同地区的供热要素影响下，促使供热系统的最终设计成果也明显存在着较大的差异。即使在同一个设计方案下对于某地区的整体供热系统进行设计，但是不同的施工建设队伍又会出现不一样的效果，基于施工经验的差距，进而促使供热系统的最终工程结果以及后续的运行效率等会与预期的设定效果之间存在着偏差。因此，为了能够对供热系统的运行参数进行优化调节，需要能够在设计阶段对供热系统整体的方案图纸等内容进行深入的研究^[1]。基于对供热系统阻力的修正，需要能够保障在充分的运行经验基础下为系统设定更加合理的运行参数。具体来讲，需要遵循既定原则的体现。首先，需要保障供热系统能够提供质量可靠且运行稳定的供热效果，其次，需要结合于供暖地区在冬季的室内外温度，对供热系统当中的一级网管与二级网管等进行相应的控制，调节供回水温差，再次，在供热系统的运行过程当中，二级管网的实际运行效果需要在充满水的不利端保障基础条件保障下才能够避免在管道内存气影响供暖效果，最后，在系统运行过程当中，需要保障二级管网供回水产生的压力差处于最小值单位当中，才能够保障较高的供暖质量。

2 优化供热系统的运行参数

基于传统的供热系统在运行过程当中主要是基于大流量以及较小温差的情况下运行的，因此，系统的供回水压力与定压压力之间产生的影响相对较弱。产生这样现象的主要原因主要是在于，当供热系统的定压压力处于较高的数值状态时，会产生较为容易分配的资用压头，进而对于整体供热管网的水利热能等进行充分的平衡调节。而在系统运行过程当中，如若整体定压压力相对较弱，那么则会相应的促使系统压差自身给予一定的补偿值，进而在这样的补偿效果下能够有效避免供热系统受到较低定压压力的不良影响^[2]。因此无论在供热系统当中会出现哪一种压力形式，定压压力的高低对于系统的影响都将会被系统的大流量所掩盖。在优化系统参数的情况下，除了需要遵循既定的原则体现，同时也需要对系统的运行参数进行调节，保障在更加合理的数值匹配下产生良好的运行效果，而这其中有关于运行参数的优化具体所指的是供热系统二级管网定压压力以及供回水压差。

2.1二级管网供回水压差

供热系统的二级管网供回水压力差主要是基于系统整体的阻力对抗需求所产生的。由于在供热系统当中的循环泵运行产生的消耗功率与供热介质体积3次产生的变化处于相对一致的状态，因此，基于降低循环泵的使用电耗来讲，达到节能减排的效果需要能够处于降低供热介质体积流量的状态当中，进而在实现供热效果的同时能够达到较高质量节能减排效果。基于供热系统的运行效果以及相关参数的优化需求，进一步调节二级管网的供回水压差，需要具体计算整体供热系统的运行流量，保障在合理的数值范围内进行控制，进而降低电能消耗。结合于以往建设供热系统的运行经验，在建筑单位当中每一平方的供热系统价值体积流量数值大约在2.0~2.5kg/（m²·h）左右，这样的取值同时需要结合于供热系统当中的入口装置的热力值以及在建筑供热室内的供暖形式进行综合考虑之后进行设定^[3]。基于我国在建设供热系统发展至今的时间当中，不断积累运行经验，在充分的运行数据信息的统一收录下，调查研究发现，在供热系统当中处于相对较为平衡的热网水力效果下，二级管网处于合理流量匹配状态的供回水压力差具体定值为：单管顺序供暖的最佳差值处于40~80kPa之间，而供暖方式当中按户分环供暖则需要在30~60kPa之间取值，并且还存在着一种方式，基于在传统的垂直双管供暖效果之下，供热系统的最终取值需要在60~80kPa之间。

2.2定压压力调节

2.2.1压力确定

对供热系统来讲，优化定压压力参数需要充分考虑到多种供热当中存在的影响要素，进而才能够保障处于相对较高的温度状态下实现于电能降低的效果。首先需要保障热力站的供热半径。同时需要保障确定优化定压压力时需要保持在热网的最高高度与点位当中。基于热网的不同运行方式，大流量与小温差的运行效果，其最主要的就是在保障水力处于较为平衡的效果下才能够避免热网系统受到影响，进而能够提升二级管网的供回水温差。与此同时，也需要充分考虑供热系统的热网阻力数值进一步确定二级管网的定压压力^[4]。基于以上影响因素，在热网的最高高点高度下增加5~10m左右的点位设定二级管网的定压水头。结合热力站热力供应范围半径的大小，在更加合理的运行阻力下，一般情况下会应用到传统的大流量、小温差的运行方式，在供热半径相对较小时进而此时的定压水头一般会取下限值，如果供暖范围半径相对较大，则会取上限值。

2.2.2点位选择

基于在供热系统当中一般会应用到变频式补给水泵对热力站进行定压，因此合理的定压点位选择对于定压压力的数值具有直接影响。大多数的补给水泵以及上回水管则是定压点位的最佳选择。基于实际来讲，如若定压点位的最终位置处在供热系统当中的回水管道上，与循环泵入口之间需要保持相对较远的距离，进而能够保障在处于相对较好的压力信号当中完成水泵的变频补给反馈。如若在供热系统的补给水泵出口位置设定定压点位，由于实际回水管与定压点之间产生了相对较长的距离，因此，在不合理的供给流量匹配效果下，导致水泵的工作运行等受到一定的影响，定压点位与回水管上产生的压力数值具有较大的差异性。因此，导致在供热运行过程当中的补给水泵暂停运行时，供热系统的回水压力与预定值之间产生较大的差距，这样就意味着难以达到良好的控制效果，进而产生控制不良的状况。基于这样的情况，对于供热系统中的单管顺序供暖方式以及传统的垂直双管供热方式存在着一定的弊端，由于资用压头的匮乏，进而造成较为严重的供热不稳定现象。尤其是对于高层建筑当中的顶层用户来讲，供热压力的不足造成顶层供热效果的不良现象^[5]。为了解决这一问题，在对二级管网的定压压力进行设定时，需要能够充分保障上限值与系统回水压力数值进行充分对比后，进一步促使二者之间的差值作为二级管网的定压压力上限，并进一步观察在这样的定压压力值下的供热系统实际运行效果。或是同样可以以降低阻力的方式，扩大补给水泵的出口管直径，保障压力值能够处于相对较高的状态当中，在供热系统的回水管上布置定压点位同样能够起到一定的增压效果。

3 供热系统的调节改造

3.1系统运行调节

基于我国近年来在不断发展经济建设下，为了普惠人民大众的生活效果，进而形成了越来越多的高层建筑，因此在大多数的高层建筑末端位置当中，存在着多层建筑与小高层的混合建筑模式，进而在这样的建筑模式下所提供的供热运行系统处于通用模式，从而造成经常性的供热水力水平失衡的问题。基于在低温供热网状态下，管道内频繁发生积气现象，将管道内的积气排出后方可恢复到正常状态当中，在供暖期的持续过程当中，会频繁反复产生这一现象，直到在供热系统迎来严寒期的最高供水温度环境时，才会逐渐消失。进而导致大多数管理人员认为管道积气的现象已经被全面解决，基于这样的本质认知错误，导致严重的供热质量问题，严重影响到我国的供热效能。结合工程实际案例以及相关工作经验表明，二级管网当中的水温变化对于供热效果同样会产生一定的影响。水温的变化，进而促使水体的密度同样产生了变化，在提升了水温的情况下，水体密度不断下降，进而在处于相同压力环境当中会造成资用水头的提升，进一步实现了对水体密度产生的对压现象，从根本上解决了二级管网积气的问题。因此，如若二级管网当这种的水体温度处于持续提升的状态当中，既能够保障供暖效果的正常稳定，掩盖了供热系统中不正常的水力供给问题以及定压值不符合预期效果的情况。

基于供暖初期的实际需求，管道在经过排气后，发现在管道内会产生水流声，循声寻找，发现在热网的最高点发生声响，这样的现象就意味着热网的实际运行压力相对较低，进而促使在不充足的介质运行循环状态下产生断流现象。造成这一现象的主要原因一是由于热网水力的失调，而是由于定压压力的削弱，这两种原因都是建立在热网资用压头过度消耗的情况下所产生的。基于这样的问题，提升定压水头1~2m高度，检查水声的存在状况，如若并为消失，则持续提升水头高度，每次0.5~1m范围内的提升，直到水声完全消失。此时同时需要对供热质量进行检测，进一步调节热网水力状态，分为垂直调节与水平调节两种不同的方式。充分保障水力处于平衡状态后，降低二级管网中的压力，促使水力失调状态下产生的多余定压压力，保障供热系统的所有数值处于合理状态下运行。定压压力的最小值需要始终处于供热系统在最不利状态下条件当中，进而避免影响到供暖效果，基于实际来讲，定压压力的最小值往往处于供暖初期以及供暖末期的时间当中。

3.2供热系统改造

基于不断优化的运行参数，为了能够实现我国北方整体范围的良好供暖效果，解决水力不平衡的问题，基于相关工程事例，对天津市经济开发区的住宅小区供热系统进行优化改造。具体来讲，主要是基于输泵变频装置的增加，基于循环水泵产生的局限性，以及补给水泵自身的运行效果，难以完成基础参数优化后的运行需求，进而需要对相关的设备进行改造。将原有的设备控制系统统一改造为变频装置，在变频控制状态下能够达到节能减排效果的实施。此外，还可以通过对热力入口装置的改造实现通热系统的整体优化运行，基于在天津市的住宅小区当中所提供的供热系统，装置了相应的差压平衡阀进一步实现于热力装置入口的控制，但是这样条件下产生的差压值难以进行统一的控制，进而在有限的作用下造成供暖系统的阻力与差压平衡阀之间存在着严重的不匹配现象。基于这样的问题，需要设定流量变动系统控制方式，应用到可调节式差压阀代替原有的差压平衡阀，同时还需要应用到更为先进的自流控制器对管网流量进行控制，进一步实现高质量的供热体现的同时，缓解以往在管网经常性出现的水力失调问题，取得较好的成果，能够为住宅供热形成更加良好的发展助力。

3.3改造节能效果

在天津市经济开发区当中形成的供热系统当中，某一锅炉房当中下设13座热力站，应用到间接连接方式对各个热力站实施控制。在这样的供热环境当中，其中一个热力站的总建筑面积达到18万m²，并分为两个阶段实施正式开发，其中现行开发阶段维单管顺序式供暖，而后期的开发阶段处于按户分环供暖模式。在该热力站当中应用到的热力循环泵其实际功率为30kW，二级管网的供回水压力为0.36、0.32MPa。在实现供热系统的运行参数优化后，处于不平衡的热力问题得以改善，进而避免了存在着个别用户不热的问题，同时也能够降低在非供热系统运行过程当中产生的高能耗问题。基于该住宅小区四年内产生的4个供暖期当中的实际耗电量从19.5×10⁴kw·h一直到5.4×10⁴kw·h，实现了良好的节能效果，第一年与第二年的改造计划完成后，供热系统的耗电量相较于上一季度的供暖降低了30%。同时在不断对相关设备以及运行参数进行优化调节的过程当中，促使第四年的供热系统单位面积耗电量仅为0.3kw·h相较于上一季度的电能消耗降低了72.5%，达到了良好的室内供热效果，进一步提升了住宅用户的缴费及积极性，收费率提升了45％。

结束语：综上所述，对于供暖参数的调节优化以及相关设备的应用改造，能够进一步促使供热系统为人民营造更加良好的供热效果的同时，降低运行过程当中的电能消耗，降低成本费用的投入，以实现调节质量，克服运行缺陷为目的供暖效果，对于二级管网的流量与温度实现相互连接的调节，不仅能够促进供热管网的良好平衡，还能够实现能源资源的有效节约。

参考文献：

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[3]孙杰,姜艳艳,方修睦.基于历史运行数据的供热系统特征参数辨识方法探究[J].区域供热,2021(04):95-102.

[4]张洪彦,唐文强,张洪福.供热系统的运行参数优化与调节改造[J].煤气与热力,2007(08):87-89.

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