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热水网路水力研究论文 篇1：
关于采暖的水力计算和水力平衡的研究
摘要：近年来，随着经济的快速发展，人们对采暖系统的要求也越来越高。本文针对采暖系统中的水力计算进行了总结，分析优劣，并对水力平衡问题进行了研究。
关键词：采暖系统；水力计算；水力平衡
引言
隨着我国供热事业的发展，城市里的用热区域越来越大，用热量也越来越大，特别是在我国北方，供热管网变得越来越庞大，其结构也越来越复杂。 在管网的新建和扩建中，准确、迅速的供热管网水力计算是实现高质量的管网设计、施工以及运行调度的必要条件。设计者设计热水路网是根据用户已知的热负荷来确定各管段的管径和阻力损失以及网路的阻力损失，进而确定循环水泵的扬程。然而当今的计算方法各有优劣，水力平衡问题有待提高。
1.采暖系统中的水力计算
1.1水力计算的基本概念
这里的水力计算指的是通风空调，热水采暖、给排水中流体输配管网设计时根据要求的流量分配，确定管网的各段的管径和阻力，求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备准备好条件，进而确定动力设备的型号和动力消耗；或根据已定的动力设备，确定保证流量分配的管道尺寸。是流体输配管网设计的基本手段，是管网设计质量的基本保证。
1.2采暖系统中水力计算的基本方法
（1）树状管网的计算。确定各管段的流量；根据经济流速选取标准管径；计算各管段的水头流失；确定控制点；计算控制线路的总水头损失，确定水泵扬程或水塔高度；确定各支管可利用的剩余水头；计算各支管的平均水力坡度，选定管径。
（2）环状网的计算。根据已知节点（控制点和泵站）的水压，初步确定其他各节点的水压；根据流量与水头损失的关系求出各管段的流量；计算各节点的不平衡流量；计算各节点的校正压力；重复上述步骤直到校正压力符合要求为止。
1.3当今水力计算的优劣
优点：当今通常使用等降温法或变降温法来进行水力计算。第一步，选择最不利的环路，确定管径和压力损失。第二，按照平衡要求一一确定剩下环路的管径和压力损失。如等降温法是假设各立管的“温降”相同，这时便可以根据其热负荷确定立管的流量，在流量一定的前提下一一计算各管段的管径、压力损失。这种方法很容易确定立管流量，而且各立管温降一致，因此相同楼层不同房间的散热器的平均温度可看做近似相等，散热器片数很容易计算。然而由于是根据流量选管径，而管径的型号、系列、规格有限，而且并联环路产生的阻力损失很难符合平衡要求，而对异程式系统来说这种缺陷更为严重，因此容易产生“水平失调”现象。
缺点：计算繁琐复杂，影响速度和质量。
2.水力平衡的探索
2.1水力平衡的基本概念
水力平衡，是为了解决水力失调问题从而达到节约能源降低消耗而创造出的一种调节方法。水力失调一般分为两种，静态失调和动态失调。其中静态失调是当某些环路的阻力不足时，这些环路实际的流量超出了设定的流量，这时，一些环路就产生了剩余压头。然而总的流量是一定的，这时剩余部分就会达不到设计流量，就会产生冷热不均衡现象；动态失调则是当某些环路的水量发生变化引起系统的压力分布发生变化，进而干扰到剩余环路，使其产生本不应有的变化。水力平衡的原理也就是克服水力失调的原理。
2.2水力平衡的重要性
为了节约无效的热能，减少电能损失，方便调节系统和运行，我们可以促进热水网路的水力平衡，使供暖系统正常运行，确保用户能够正常的工作、生活，。所以当我们设计热水供暖管网时在关心节省造价同时，也应当给予提高系统的水力平衡足够的重视。我们说水力平衡很重要，那如果水力不平衡会产生何种危害呢？第一，容易造成系统管路在输送的过程中，水流量的波动增大，从而对末端设备造成破坏，产生气蚀现象以及噪音。而且控制房间温度的误差变大，会产生冷热不均的现象，影响舒适度；再者系统水力失衡，系统就容易产生故障，维修的次数及费用也会相应的增加，日常维护也变得繁琐；第三，系统水力失衡，将会不可避免产生流量大、温差小、耗能高的工况，从而浪费更多的能源。水力不平衡的实质就是系统中处于不利环路的用户无法完全获得自己需要的流量，而部分用户获得过多的流量。其具体表现就是部分用户的房间达不到设定温度，而一些用户却室温过高，甚至打开门窗。我们加大流量，提高能耗来满足处于最不利环路的用户的需要，这样便“掩盖”了水力不平衡的现象。但是这种方法造成的隐患更多。对散热器而言，流量相对较小时，增加流量会比较快地提高出水温度，提高散热器平均温度，增加散热量。但当流量达到一定值时，通过改变流量来提高散热器的平均温度将会变得缓慢。实验显示，当流量提高到三倍设定流量时，散热量提高了10%；末端盘管的流量提高到两倍设计流量的时候，盘管供热量提高了6%。从表面上看，稍稍改善了最不利用户的室温状况，但问题更加严重。流量增大，水系统陷入“流量大，温差小”的不利境地，耗电输热比大大低于标准值，供回水的温差减小，冷热源的使用效率也降低。因此，水力平衡的实现才是解决矛盾的根本方法。
2.3分析水力平衡与水利失衡
（1）静态水力失调与平衡：静态水力失调，是指设计施工和设备材料等原因造成系统管道的特性阻力数比与设计要求的管道特性阻力数比不同，系统各用户的实际流量与设计要求流量不一致，引起的一种水力失调。静态水力失调是一种稳定的、实质性的失调，是水系统本身所具有的一种根本性质。在我国暖通空调水系统中，静态水力失调是其中一种重要因素。我们可以在管道系统中增设一些静态水力平衡设备，比如水力平衡阀，调节系统中管道的特性阻力数，使其达到设计所要求的管道特性阻力数。这时当系统中的总流量与设计流量相同，各个末端设备的流量也达到设计的流量，整个系统实现了静态水力平衡。
（2）动态水力失调和平衡：动态失调是一种当我们打开阀门改变水流量时，这时也会改变其它用户的流量，从而和设计所要求的流量产生差距，导致的一种水力失调。与静态水力失调相对，动态水力失调是一种变化、运动的失调，它是在系统本身在运行过程中所产生的一种失调。同样，我们可以在管道系统中增加一种动态水力平衡设备，如流量调节器、压差调节器等，当用户打开阀门时，流量调节器等设备能够起屏蔽作用，确保其自身的流量不会改变，从而使末端设备的流量互相不干扰，这时水系统实现了动态水力平衡。
2.4实现水力平衡的措施
首先在设计时尽量采用同程式布置，力求管道短直，以减小管道的沿程和局部阻力，采暖引入管设于热用户集中地区，使金属消耗量少，施工简便。尽量不要采用双管采暖系统。因为双管系统存在自然压头，由于供、回水温度不同而密度不同所致，通过各层散热器的回路造成了大小不同的自然压头，使流过上层散热器的水量多于实际需要量，而流过下层散热器的水量少于实际需要量，从而导致水力失调。尽量采用单管系统。因为单管采暖系统和散热器相连的主管只有一根，主、支管间交叉减少，因而安装方便，不会因自然压头的存在而出现水力失调。
3.结语
在我国城市供热采暖系统中，仍存在着各种各样的问题。当今虽有不少采暖水力计算方法，实际工作人员则需根据实际情况，慎重选择计算方法，明辨其中的优缺点。水力失衡是采暖系统中相当重要的一个环节，水力平衡方法也显得尤为重要。本文虽提供了一些行之有效的方法，但更多的更有效的则需要更多的努力。
参考文献：
[1]方琰.热水采暖系统水力计算新方法.江西华宫2004年第3期.
[2]刑岩.实现系统水力平衡的重要性和措施.大庆油田设计院民用建筑设计所.
作者：李晨
热水网路水力研究论文 篇2：
提高公寓式住宅集中供热系统热利用效率的应用研究
摘要：近年来，如何提高公寓式住宅集中供热系统热利用效率得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了现有的供热调节种类及其主要性质，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面探讨了提高公寓式住宅集中供热系统热利用效率的有效途径，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：公寓式住宅；集中供热系统；热利用效率；提升
1、前言
作为一项实际要求较高的实践性工作，公寓式住宅集中供热系统热利用效率的提升有着其自身的特殊性。该项课题的研究，将会更好地提升对公寓式住宅集中供热系统的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。
2、概述
我国城镇建筑单位面积供暖能耗是同纬度国家的2～3倍，提高集中供热系统热利用效率是建筑节能工作中可以挖潜的重点途径之一，降低建筑供暖能耗的关键，在于降低建筑物供暖耗热量，改善集中供热系统的调节，以避免局部过热造成的热损失。传统垂直单管顺流室内供热系统的改造意义重大。我国传统的室内采暖系统形式主要是沿用前苏联的上行下给的垂直单管系统，也有一部分垂直双管系统。无论就分户计量还是分室调节，垂直式系统都不能满足计量供热的要求。据有关资料统计，占目前城镇11亿m2供热面积约60%的居住建筑，其室内采暖系统形式基本都是垂直单管系统。因此，为使国家的计量收费政策能够顺利实施，就必须提高旧有建筑供热系统的热利用效率。我国居民的主要居住方式是大量的公寓式建筑，而目前工程中大量采用的单管串联式末端方式最容易出现局部过热现象，国内研究认为供水温度过高，部分房间散热器面积过大，超过设计计算要求的散热面积，存在着室内某根立管或某栋建筑水流量偏大的问题。
3、现有的供热调节种类及其主要性质
目前我国国内的供热系统主要分为三种温度调控形式，下面进行简单的分析和介绍：（1）集中调节。集中调节的操作方法比较简单，只需要在供热的源头进行好温度的控制即可，这种便捷的调控方式比较适合在城镇中的小区，方便管理大规模的用户供暖温度；（2）局部调节。所谓的局部调节相比较集中调节而言就灵活了一些，主要在单独的热力站或者用户热源的连接处进行温度的控制，这种局部调节的方式既能够满足用户的不同需求，且操作起来也相对简单，因此有一定的应用空间；（3）个体调节。所谓的个体调节，顾名思义，就是用户根据自身的需求在供暖设备处进行的自动温度调节处理方式，例如用户在暖气片、暖风机等处进行的单独调节都属于个体调节的范畴，这种调控方式最大的优势即满足个体的不同需求。需要强调的是，三种调节的方式并不是单独存在的，即使是统一进行供热的系统，用户可以根据自身的需要进行个体调节，当然小区的物业也可以根据小区居民的具体需求进行局部调节，在实际的工作中，可以灵活处理。需要注意的是，为了更加有效地节约能源，供热公司在进行集中供热和集中调控工作时，应该随着外部温度的变化而有所调整，否则恒定的供热标准在气温较高的时间里是一种能源的浪费，在气温较低的日子里又不能够满足用户的需求，直接影响了整个供热公司的服务质量。
4、提高公寓式住宅集中供热系统热利用效率的有效途径
4.1质调节
在进行质调节时，运行时循环流量始终保持设计值不变，只改变供暖系统的供水温度。这种调节方式，网路水力工况稳定，运行管理简便，采用这种调节方法，通常可达到预期效果。集中质调节是目前最为广泛采用的供热调节方式。优点：采用质调节，对于集中供热系统，由于网路供水温度随着室外温度升高而降低，有利于提高热源的经济性，节约燃料，而且操作简单，只调节水溫，不必调节流量，热力工况较稳定。缺点：由于在整个供暖系统中，网路循环水量总保持不变，消耗电能较多。同时，对于有多种热负荷的热水供热系统，在室外温度较高时，如仍按质调节供热，往往难以满足其他热负荷的要求。例如，对连接有热水供应用户的网路，供水温度就不应低于70℃。热水网路中连接通风用户系统时，如网路供水温度过低，在实际运行中，通风系统的送风温度也过低，这样会产生吹冷风的不舒适感。在这种条件下，就不能再按质调节方式，而采用其他调节方式进行供热调节了。
4.2量调节
就是将采暖期按室外温度的高低分成初寒期、严寒期和末寒期三个区间，根据水的潜热与流量成正比的概念，对于每个时期热水的流量即指室外温度低的寒冬区间中保持大的流量，使用流量大的循环泵；在室外温度高的初冬和末冬区间保持小的流量，使用小一点的循环泵。量调节的缺点：水力工况稳定性差，实用性差。量调节虽节约水泵电耗，可在流量较小时容易引起严重的热力工况垂直失调，因此流量不断改变实现很困难需要进一步研制推广。
4.3分段改变流量调节
把整个供暖期按室外温度的高低分成几个阶段在室外温度较低的阶段中管网保持较大的流量；而在室外温度较高的阶段中管网保持较小的流量。在每一个阶段内，网路均采用一种流量并保持不变，同时采用不断改变网路供水温度的质调节，这种调节方法叫分阶段变流量的质调节。采用分阶段改变流量的质调节，与纯质调节相对比，由于流量减少，网路的供水温度升高，回水温度降低，供、回水温差增大。但从散热器放热量的热平衡来看，散热器的平均温度是保持相等的，因而供暖系统供水温度的升高和回水温度的降低的数值是相等的。这种调节方法综合了质调节、量调节的优点，既能省电，又能避免热力工况失调。
4.4间歇调节
属于一种辅助的运行调节方式。常见的方式是：在初末寒期，热源为单台锅炉的采用间断运行，热源为多台锅炉的在不同时段减少运行台数，而循环水泵连续运行的方式，即所谓的“停炉不停泵”方式。在严寒期，则采取24h连续供暖的方式。在室外温度达到设计值时，热源连续供暖，随着室外温度的升高，逐渐减少运行时间。它的前提是假设热源能在额定出力的情况下制定运行时间。如果热源达不到额定出力，将不能保证用户的供热质量。事实上要想使设备满负荷高效率的运行，没有一套完整的监测和管理办法是绝对办不到的。故本调节方法实际上也很少被采用。
实际上，究竟采用哪种方式更为合理，不能一概而论。对于热电厂供热系统，汽轮机抽气量的大小和抽气压力的高低都会波及电能的输出，节约燃料，故应对供电和供热综合效益进行对比分析。
5、结束语
综上所述，加强对提高公寓式住宅集中供热系统热利用效率的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的公寓式住宅集中供热系统热利用效率提升工作过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献：
[1]林伟健.试论集中供热节能减排技术应用[J].黑龙江科技信息.2017（11）：60-62.
[2]王继国.试论集中供热锅炉节能减排问题及对策[J].东北林业大学学报.2017（01）：115-116.
[3]陈超.日本的建筑节能概念与政策[J].暖通空调.2016（21）：88-89.
作者：王天财 谢强
热水网路水力研究论文 篇3：
浅析供热管网水力平衡的调节方法
【摘要】当前国家对节能问题越来越重视，供热系统的节能运行受到更多的关注。供热管网在实际运行中往往存在水力失调问题。克服水力失调，实现供热管网的水力平衡，提高管网的经济性、安全性和可靠性，改善供热质量，是供热行业所面临的问题。本文供热管网水力平衡的调节方法进行了探讨分析。
【关键词】供热管网；水力平衡；调节方法
水力平衡是指网路中各个热用户在其他热用户流量改变时保持本身流量不变的能力。供热管网是一个复杂的流体网络系统，它的运行工况受工作条件、环境、时间、制造和施工等多方面的影响。一般来说不论设计多么细致，但在建成投入运行后总有一些用户的流量达不到要求，流量偏大或偏小，某些用户的室温不符合规定值，室温过高或过低，即所谓冷热不均的热力失调现象。
1供热管网水力失调问题及原因
供热管网在实际运行中往往存在水力失调问题。在热水供热系统中各热用户的实际流量与设计要求流量之间的不一致性称为该用户的水力失调。水力失调的程度可以用实际流量与设计要求流量的比值来衡量。
造成水力失调的主要原因有：一，工程设计是根据水力学理论进行计算而选取相应的数据，而实际管材的数值与标准是有差别的；二，由于施工条件的限制，使管路的实际情况与设计情况有很大不同，供热管网在实际运行中不能达到平衡；三，管网建成后的新用户增加，使原有的水力平衡遭到破坏；四，管网维护不当，使管网水力平衡受到影响。
水力工况失调是供热管网普遍存在的现象，如何克服水力失调，实现供热管网的水力平衡，提高管网的经济性、安全性和可靠性，改善供热质量，是供热行业所面临的问题。
2供热管网水力平衡常用调节装置有平衡阀和自力式流量控制阀。
平衡阀是一次性手动调节的，不能够自动地随系统工况变化而变化阻力系数，所以称静态平衡阀。平衡阀作用对象是阻力，能够起到手动可调孔板的作用来平衡管网系统的阻力，达到各个环路的阻力平衡的作用。自力式流量控制阀又称作定流量阀或称作最大流量限制器。自力式流量控制阀作用对象是流量。从机理上看，在一定的工作差压范围内，它可以有效地控制通过的流量。当阀门前后的压差增大时，通过阀 门的自动关小动作，保持流量不增大；反之，当压差减小时，阀门自动开大，以保持流量恒定。
目前，供热管网（主要为二次供热管网）的热力平衡措施，主要有装设孔板，普通截止阀、平衡阀及自力式平衡阀几种，因为平衡阀及自力式平衡阀造价较高，并且也需要一定的人工调节，所以采用较少，孔板平衡措施由于管网实际安装与计算工况很难相同，所 以会有一定的误差，在实际使用中有一定的困难。而装设具有一定调节能力的截止阀进行管网的水力平衡调节，由于其成本低，且管网具有可调性，得到了广泛的应用。
3水力平衡调节方法
近年来，国内采用的主要调节方法有温差法、比例法以及CCR 法。
3.1温差法利用在用户引入口安装压力表温度计，对系统进行初调节。 使整个系统首先达以热力稳定。使网路供水温度保持60℃以上的某个温度不变化，若热源的总回水温度不再变化就可以认为整 个系统已达到热力稳定。此时记录下热源的总供水及回水温度和所有热用户处、回水压力和供、回水温度，然后按照用户的规模大小和温差的偏离程度大小，确定初调节次序。先对规模较大且温差的偏离也较大的热用户进行调节。待第一轮次调节完毕系统稳定运行几小时后，重新记录总供水温差及各用户入口处供回水压力及温度进行下一轮的调节。如此反复进行，直到水力平衡。
3.2比例法的基本原理是如果两条并联管路中的水流量以某比例流动（例如1：2），那么当总流量在+30% 范围内变化时，它们之间的流量比仍然保持不变（1：2）。具体操作为利用两台便携工超声波流量计，测得流量的阀门（如平衡阀新型入口装置）及步话机（用于调节时人员之间的联系）来完成。比例法调节对操作人员素质要求较高，并需要两台相同的流量计，初投入较大。
3.3 CCR 法由采集数据，计算机计算和现场调整三步构成，是在严格的对全系统刊物阻力分析计算的基础上，对全系统实行一次调整的新方法。CCR 法的基本思路是先测出被测管网现状的各管段阻力数S 值，再根据所要求的各支路流量计算出各调节阀所相应的开度，最后根据计算结果一次将各调节阀调节到所计算的开度，使系统这到所要求的分配流量。此方法降低了运行费用，是未来发 展的方向。
上述方法在使用中各有优缺点，综合分析如上各调节方法的优缺点，有研究者提出了一种新的调节方法，此方法具有比例法和CCR 法的一些特点，因此称为综合调节法。
3.4“综合调节法”有别于现行的调节方法。与其它方法比较而言，这种方法管路系统投资较少，比较容易操作，简单易行，对目前解决供热管网水力平衡调节问题，具有很大的应用价值，较适合中国国情。综合调节法有两种调节形式，一种为动态平衡阀调节法，另一种为利用简易快速法与温度调节法相结合来进行调节。
供热管网中使用的动态平衡法分为自力式流量控制阀和自力式压差控制阀。自力式流量控制阀作用对象是流量，能够保持流量恒定，所以使用自力式流量控制阀的关键是设定流量的确定，设定流量可根据供热系统总循环量和各建筑的热负荷分别计算出各建筑的相应流量，这种方法简便易行，适用于定流量系统，不适用于变流量系统。自力式压差控制阀作用对象是压差，可以使供回水压差维持在设定压差值附近，设定压差可取设计流量下该分支处的供回水压差，主要适应变流量系统，调试简单，但必须准确计算系统压降。
由调节原理知，并联支路的任一支路阻力改变必然引起整个供热管网流量的重新分配，某一支路阀门关小，流量减少时必引起其他支路流量的增大。简易快速法就利用了这个原理。在进行初调节前，系统的阀门处于全开状态，初调节应在关小阀门的过程中进行。用上述调节方法调节后，在供热阶段可采用温度调节法进一步调节。温度调节法的原理步骤如下：由于建筑室内温度与供回水平均温度之间存在简单的对应关系。当供回水平均温度相同时，室内温度必然相等。所以，温度调节法就是通过调节各用户流量，使各热用户的供、回水平均温度达到一致，从而实现各热用户室内温度彼此相同的目的。由于供热管网中各用户的供水温度一般相等，可采用回水温度调节法来简化操作。回水温度法可采用如下操作方法：以各用户回水温度的平均值或粗略的以热源的总回水温度作为基准温度，然后逐个调节各个分支的阀门，当某分支的回水温度高于基准温度时，关小阀门；反之，开大阀门，使该分支的回水温度等于基准温度。
4结束语
供热管网的水力平衡调试既需要准确的计算，也需要有一定实践经验的专业技术人员去分析解决调试过程中遇到的一些问题，专业性强，技术要求非常高。随着对管网水力平衡调试工作的重視和调试经验的不断积累，达到供热管网的水力平衡是完全可以实现的。
参考文献：
[1]张立勇.供热管网的流体网络分析及水力平衡研究.天津大学. 2004年
[2] 张庆.供热管网水力平衡调节方法的研究.内蒙古石油化工.2011.12期
[3] 贺平 孙刚.试析供热管网水力平衡调节的措施.华东科技.2013.05期
[4] 王琳锋.医疗建筑特殊弱电系统浅析.山西建筑.20 10 .10 月
[5] 王婷.浅谈供热管网水力平衡.山西建筑.2010.30期
作者：孙浩