水力失調(diào)是影響供熱質(zhì)量的因素之一。供熱系統(tǒng)運(yùn)行中，因水力失調(diào)造成的距離熱源遠(yuǎn)近或樓層上下的不同用戶出現(xiàn)過冷或過熱等異常現(xiàn)象，運(yùn)用平衡閥調(diào)節(jié)，達(dá)到了設(shè)計(jì)的水力工況，保證了供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　水力失調(diào)是影響供熱質(zhì)量的因素之一。隨著國家對節(jié)能和環(huán)保的重視，城市采暖中市政集中供熱已是方向和趨勢。近年來，房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，住宅小區(qū)的供熱范圍也不斷增加，達(dá)到幾十萬m2已不鮮見。但同樣，其造成水力失調(diào)等異常現(xiàn)象也將更為突出。特別是集中供熱分戶計(jì)量改革政策的實(shí)施，供熱質(zhì)量直接影響著人民的生活水平和收費(fèi)計(jì)量的落實(shí)，因此供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)必須足夠重視。

1、供熱系統(tǒng)運(yùn)行工況分析

　　水力工況是指系統(tǒng)管網(wǎng)各點(diǎn)的壓力、流量及壓差。水力平衡表現(xiàn)為各用戶流量的合理分配。供熱管網(wǎng)中，水是熱載體介質(zhì)，流量的合理分配是熱力工況平衡的基礎(chǔ)。水力工況的計(jì)算是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時各用戶流量在理論狀況下確定的，由于管材及最高流速的限制，導(dǎo)致系統(tǒng)管道特性阻力數(shù)比值與設(shè)計(jì)要求的管道特性阻力數(shù)比值不一致，這是系統(tǒng)本身所固有的。供熱系統(tǒng)是一個復(fù)雜的水力系統(tǒng)，各環(huán)路之間的水力工況相互影響，相互制約。運(yùn)行中，任何一個用戶的流量發(fā)生變化都將引起其他用戶的流量隨著發(fā)生變化，系統(tǒng)中各個用戶的流量將重新分配，從而使各用戶的實(shí)際流量與計(jì)算流量不相一致，引起水力失調(diào)，產(chǎn)生冷熱不均的現(xiàn)象。供熱系統(tǒng)的水力工況是水泵的輸出壓力工作曲線與外網(wǎng)特性曲線交匯形成的。供熱系統(tǒng)的水壓圖是系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行和確定最佳運(yùn)行點(diǎn)的外網(wǎng)壓力工況的理論表現(xiàn)。供熱系統(tǒng)投入運(yùn)行，由于循環(huán)水泵特性曲線比較平緩，其總壓力降的變化很小，而且外網(wǎng)特性曲線一定，所以，運(yùn)行中水力工況的調(diào)整過程實(shí)質(zhì)上是根據(jù)系統(tǒng)壓力圖，按照各用戶的計(jì)算流量分配熱媒的調(diào)整過程。也就是設(shè)置水力平衡設(shè)備，克服供熱系統(tǒng)近端的多余資用壓頭，增加近端阻力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中的水壓圖和水力工況設(shè)計(jì)形成的水壓圖趨于接近的過程。這樣，達(dá)到了與設(shè)計(jì)要求的管道特性阻力數(shù)比值一致，系統(tǒng)運(yùn)行流量與設(shè)計(jì)總流量一致，各末端用戶流量達(dá)到計(jì)算流量，分配均勻合理，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)的水力平衡，達(dá)到了安全可靠運(yùn)行，水力穩(wěn)定性和供熱質(zhì)量的目的。

2、供熱系統(tǒng)水力失調(diào)的分析

　　供熱系統(tǒng)水力失調(diào)是普遍存在的問題。主要原因存在于：其一。設(shè)計(jì)中供熱外網(wǎng)水力計(jì)算不準(zhǔn)確，只注意到最不利點(diǎn)(通常在系統(tǒng)的末端)必需的自用壓頭，而其他點(diǎn)的自用壓頭總是大于計(jì)算值，越接近熱源的位置自用壓頭就越大。而各環(huán)路自身又不具備自主水力調(diào)節(jié)功能，必然要出現(xiàn)流量分配偏離設(shè)計(jì)狀態(tài)，導(dǎo)致用戶冷熱不均的水力失調(diào)現(xiàn)象(通常是近端過熱、遠(yuǎn)端不熱)。其二，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理的情況下，水泵選型過大，運(yùn)行流量偏離設(shè)計(jì)狀態(tài)(大流量小溫差)，也導(dǎo)致系統(tǒng)的水力失調(diào)。其三，新用戶的增加和供熱外網(wǎng)的擴(kuò)建，卻沒有及時改造校核，而只是更換水泵(加大水泵的流量和揚(yáng)程)使系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)和管理更為復(fù)雜，造成新的水力失調(diào)。通常設(shè)置大流量、高揚(yáng)程水泵，采用大流量小溫差這種方式并不能解決水力失調(diào)現(xiàn)象。據(jù)有關(guān)資料介紹，大流量小溫差的運(yùn)行方式將會使系統(tǒng)投資增加20%以上，耗費(fèi)熱能15%-20%，多耗電能30%以上。

3、平衡閥對供熱系統(tǒng)水力失調(diào)的調(diào)節(jié)

　　3.1、在引入口的管段安裝節(jié)流孔板或裝設(shè)閘閥、截止閥等，平衡管道系統(tǒng)阻力和調(diào)節(jié)流量，消除用戶系統(tǒng)剩余壓頭。但其缺點(diǎn)是，節(jié)流孔板的孔徑是根據(jù)設(shè)計(jì)工況計(jì)算確定的，當(dāng)熱負(fù)荷變化時就需要重新計(jì)算和更換節(jié)流孔板。而且，節(jié)流孔板的孔徑太小，容易堵塞。

　　同樣，閘閥、截止閥存在調(diào)節(jié)性能差，實(shí)質(zhì)上只宜作為關(guān)斷閥門用。

　　特別是實(shí)施分戶計(jì)量措施后，若任意用戶系統(tǒng)的閥門開度發(fā)生變化，因節(jié)流孔板等其調(diào)節(jié)流量固定，將對流量重新分配后產(chǎn)生的新的水利失調(diào)現(xiàn)象，需要重新計(jì)算調(diào)節(jié)，動作滯后，操作復(fù)雜，靈活性差。

　　3.2、在引入口的管段上安裝平衡閥、自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥等，其自動化程度高，靈活敏捷。國內(nèi)近幾年有所使用，效果良好。平衡閥、自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥等都屬于調(diào)節(jié)閥的范疇。這些調(diào)節(jié)裝置的核心設(shè)備是閥體，其調(diào)節(jié)原理都是通過改變閥芯的行程來改變節(jié)流面積和閥的阻力，從而調(diào)節(jié)通過閥門的流量，改變流經(jīng)閥門的流動阻力，在沒有外接電源的情況下，自動實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的流量平衡從而達(dá)到調(diào)節(jié)控制流量的目的。平衡閥在調(diào)節(jié)中設(shè)定的是開度，運(yùn)行中其開度不隨流量的變化而改變;自力式流量控制閥在調(diào)節(jié)中設(shè)定的是通過自身的流量，運(yùn)行中其開度隨流量變化而自動改變，從而使通過自身的流量保持基本不變;自力式壓差控制閥在調(diào)節(jié)中設(shè)定的是兩個測壓點(diǎn)之間的壓差，運(yùn)行中其開度隨壓差變化而自動改變，能使兩個測壓點(diǎn)之間壓差保持基本不變。與節(jié)流孔板等調(diào)節(jié)裝置比較，平衡閥具有直線形流量特征，即在閥門前后壓差不變的情況下，流量與開度呈線性關(guān)系;有精確的開度指示;有開度鎖定裝置，非管理人員不能改變開度;閥體上有兩個測壓小孔與智能儀表用軟管連接，可以很方便地顯示閥門前后的壓差及流量。

　　3.3、供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)中，對系統(tǒng)流量不改變的集中調(diào)節(jié)，由于系統(tǒng)流量不改變，管網(wǎng)的壓差也不會變，因而平衡閥、自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥的開度都不改變，管網(wǎng)的流量分配也不改變，所以均可選用。但以選用流量控制閥或平衡閥為先，如進(jìn)行量調(diào)節(jié)則應(yīng)選用平衡閥。對用戶自主改變流量下的調(diào)節(jié)，因其室內(nèi)系統(tǒng)多采用共用立管的雙管系統(tǒng)。所以，若共用立管入口裝設(shè)平衡閥，依靠各用戶溫控閥的多次動作，可達(dá)到不同用戶對室溫的要求，因而平衡閥可選用。若共用立管入口裝設(shè)自力式壓差控制閥，可使共用立管的壓差保持不變，有利于溫控閥對所控制散熱器的流量調(diào)節(jié)，所以選用自力式壓差控制閥效果最好。由于用戶自主調(diào)節(jié)，管網(wǎng)流量也因此而改變，所以管網(wǎng)各分支處也宜安裝自力式壓差控制閥。

4、平衡閥應(yīng)用的舉例

　　某單位供熱系統(tǒng)改造過程中安裝了平衡閥，經(jīng)過幾個采暖季的運(yùn)行結(jié)果表明，裝設(shè)平衡閥能很好地解決系統(tǒng)的水力失調(diào)現(xiàn)象，提高供熱質(zhì)量，取得了良好的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。運(yùn)行對比情況見表1所示。

表1 某住宅小區(qū)采暖裝設(shè)平衡閥流量偏差對比表

　　通過數(shù)據(jù)表明，該小區(qū)供熱系統(tǒng)裝設(shè)平衡閥后，各分支系統(tǒng)流量分配均可達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)算流量，原多年來一直不熱的用戶室內(nèi)溫度調(diào)整到18℃以上;系統(tǒng)存在的過流和欠流區(qū)域其流量都可調(diào)整到設(shè)計(jì)計(jì)算值，末端的用戶流量得以保證，局部過熱和過冷現(xiàn)象得以解決，供暖效果穩(wěn)定。部分用戶由于私自改裝管道，導(dǎo)致部分單元阻力過大，通過平衡閥的流量平衡分配，也達(dá)到計(jì)算流量。

5、平衡閥對供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的體會

　　①冷熱不均現(xiàn)象消除，供熱質(zhì)量得到保證，用戶投訴率降低。

　　②熱源設(shè)備能力得到充分發(fā)揮。(某小區(qū)實(shí)施平衡閥改造后，原來提供19萬m²采暖面積的鍋爐房，在采暖面積增加到23萬m²后，供暖效果仍穩(wěn)定良好。

　　③達(dá)到運(yùn)行調(diào)節(jié)節(jié)能的目的。供熱系統(tǒng)能準(zhǔn)確按照供回水溫差和室外溫度進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。(某住宅小區(qū)實(shí)施的平衡閥改造后，各建筑供暖系統(tǒng)回水溫度偏差不超過3℃)

　　④保證了循環(huán)水泵高效區(qū)運(yùn)行。既節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，延長了循環(huán)水泵的使用壽命。

6、結(jié)論

　　①平衡閥在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)的水力平衡，達(dá)到了安全可靠運(yùn)行，水力穩(wěn)定性和供熱質(zhì)量的目的。

　　②因單體建筑室內(nèi)供熱系統(tǒng)入戶管徑偏大的普遍存在，應(yīng)用平衡閥進(jìn)行供熱管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)是管網(wǎng)系統(tǒng)水力平衡的必要手段。同樣，從住宅小區(qū)的應(yīng)用實(shí)踐，城市供熱系統(tǒng)的一級網(wǎng)站也是實(shí)現(xiàn)水力平衡的方法之一。

　　③合理布置環(huán)路，根據(jù)水力平衡的原則選擇管徑，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)靜態(tài)平衡的完整理念。但不應(yīng)采用配置平衡閥的方法代替環(huán)路的設(shè)汁和水力平衡計(jì)算。

　　④供熱系統(tǒng)水力平衡將節(jié)能15-20%，水力平衡技術(shù)的應(yīng)用是改善供熱系統(tǒng)現(xiàn)狀和促進(jìn)節(jié)能改造的有效途徑，具有顯著的經(jīng)濟(jì)與社會效益。