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摘 要 热力站供热规模的大小关系到供热系统热平衡调节、热能利用效率、用户冷热和供热成本等方面。适度规模的热力站可有效减少水力失调严重问题，从而提高能源利用率。
关键词 热力站；供热规模；控制措施
中图分类号：TU995 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-177-01
据相关资料显示，我国北方城镇采暖能耗占全国建筑总能耗的36%，是建筑能源消耗的最大组成部分，为北欧同等纬度条件下建筑能耗的2-4倍，采暖能耗浪费巨大。下面本人仅以某热力公司居民采暖热力站供热规模和节能控制方面做简单的分析。
1 现状
某公司居民供热采暖系统现有5座低温水直供式热力站，为3万户居民供热，住宅楼近1000栋，供热面积246万m2，热网管线长约100公里。
根据相关数据，该公司1～5号热力站的实际供暖指标为： qa=54.3W/m2
调查表明，目前在设计室外温度下该公司民用建筑的供暖设计负荷为65 W/m2，而在整个供暖期内的平均供热指标为38 W/m2，平均设计供暖指标 为其最大允许值，则可得到这5个热力站的平均热能利用率为：
该公司的5座热力站每座供热负荷大都在30～70万m2，供热规模大，管线长，使整个外网系统水力平衡几乎不可能实现，各用户供热质量难以稳定、均衡，造成热能利用率较低。
2 热不平衡现象规律分析
假定各供暖热用户的散热器都是按照供水温度为95℃、回水温度为70℃设计，在室外温度为-15℃时能保证室内温度维持在18±2℃。根据供暖热用户的变工况模型及管网阻力方程，可以获得距离起始点不同距离处的热用户处的供水流量、供热量及室内温度如图1及图2所示。
图1及图2中L0为按照平均比摩阻计算的最大输送距离。由此可知随着距离起始点距离的增加，其流量、供热量都随之下降，但当L/L0小于0.8之前，供热量的下降都比较缓慢，而当L/L0大于0.8之后，其供热量会急剧下降。室内温度变化也有类似的规律，这一规律对减少热不平衡现象的影响是非常有利的。而当L/L0接近1时，室内温度则急剧下降。由于热网管道实际运行中基本处于阻力平方区，其流动压损和流量的平方成正比，因此L0只和管网的阻力系数有关；由于循环起始压差反映了热用户的流动阻力，平均比压降反映了主供热管线的流动阻力，因此主干管线的流动阻力越小，热用户的流动阻力越大，L0也越大。由此可知L0是表征供热管线热不平衡特性的关键参数。对给定区域，该值越大则热均匀性越好；该值越小则其热不平衡性现象越严重。而对于给定的供热管道，保证热网均匀的供暖距离L是有限的，为使室内温度保持在采暖标准16℃以上，L/L0应小于0.57。实际运行中考虑到散热损失等原因，L/L0应取更小的数值。
图1 供水流量及供热量随距起始点距离的关系
图2 室内温度随距起始点距离的关系
以2号热力站为例说明热不平衡的实际情况。2号热力站为5个小区的民用住宅及公用设施供暖，目前2号热力站供暖面积已经超过了40万m2。该换热站的主要输配管线有3条，循环水流量约2000 t/h，站内起始压差为0.2 MPa。这些管线的长度都在3公里以上，均超过了合理供暖距离范围。其中一个小区输配管线公称直径为DN200，长度达到了4.5 km，虽然末端用户室内管道采用了较大的直径，但仍有不少用户存在暖气不热的情况。
为保证远端用户的供热质量，只能靠提高系统供水温度，增大循环流量，被迫采用“大流量小温差”的方式运行，使近端用户过热，只好开窗放热调节室温，造成热能的大量浪费。
3 控制措施
1）缩小热力站规模，减小输送管线长度。
确定热力站的合理供热规模是一个非常复杂的问题。热力站供热面积过大，则管网长度增加，容易出现水力失调现象；热力站供热面积过小，则所需要的热力站数量增多，基建及设备投资增大。经验表明，热力站的合理供暖面积在5～15万m2之内比较适宜。
2）将现有换热站改为一次网站输送高温热水，在各小区建二次网热力站。
现有的5座低温水直供式换热站全部改造为高温水间供式换热站，再在各小区建二级网换热机组，采用热电厂--高温水换热站--小区低温水换热机组--热用户的间供式系统供热。这种间供式系统高温水与低温水相互隔离，互不影响，不论高温水系统工况怎样变化，对低温水系统均不产生影响，变以前系统的质调节为量调节，便于实现整个供热管网的平衡调节与控制。因此，这种供热系统可缩小换热站规模，减小输送管线长度，消除水力失衡，优化供热系统结构，实现均衡供热。国内、国外类似的热源结构改造和系统优化表明，改造后供热系统可节能约25%左右。
3）对输送距离较长的管线设置二次泵。
输送距离较长、地势相差大的场合考虑旁通管路设混水泵。混水泵选取要经过认真计算，一般选取扬程低、流量大的泵，防止泵的前方用户压力不足，不热现象出现。
4）在各支路安裝自力式平衡阀。
在热力站及输配管线优化工作的基础上，可根据热网系统的水力计算结果，在前端用户支管路处加装自力式的平衡阀，在远端用户支管路处加装中继泵。
参考文献
[1]李善化，康慧.集中供热设计手册[M].北京：中国电力出版社，1996.
[2]王荣和，顾国维.优选管径法在给水管网优化设计中的应用[J].中国给水排水，1998.
关键词 热力站；供热规模；控制措施
中图分类号：TU995 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）041-177-01
据相关资料显示，我国北方城镇采暖能耗占全国建筑总能耗的36%，是建筑能源消耗的最大组成部分，为北欧同等纬度条件下建筑能耗的2-4倍，采暖能耗浪费巨大。下面本人仅以某热力公司居民采暖热力站供热规模和节能控制方面做简单的分析。
1 现状
某公司居民供热采暖系统现有5座低温水直供式热力站，为3万户居民供热，住宅楼近1000栋，供热面积246万m2，热网管线长约100公里。
根据相关数据，该公司1～5号热力站的实际供暖指标为： qa=54.3W/m2
调查表明，目前在设计室外温度下该公司民用建筑的供暖设计负荷为65 W/m2，而在整个供暖期内的平均供热指标为38 W/m2，平均设计供暖指标 为其最大允许值，则可得到这5个热力站的平均热能利用率为：
该公司的5座热力站每座供热负荷大都在30～70万m2，供热规模大，管线长，使整个外网系统水力平衡几乎不可能实现，各用户供热质量难以稳定、均衡，造成热能利用率较低。
2 热不平衡现象规律分析
假定各供暖热用户的散热器都是按照供水温度为95℃、回水温度为70℃设计，在室外温度为-15℃时能保证室内温度维持在18±2℃。根据供暖热用户的变工况模型及管网阻力方程，可以获得距离起始点不同距离处的热用户处的供水流量、供热量及室内温度如图1及图2所示。
图1及图2中L0为按照平均比摩阻计算的最大输送距离。由此可知随着距离起始点距离的增加，其流量、供热量都随之下降，但当L/L0小于0.8之前，供热量的下降都比较缓慢，而当L/L0大于0.8之后，其供热量会急剧下降。室内温度变化也有类似的规律，这一规律对减少热不平衡现象的影响是非常有利的。而当L/L0接近1时，室内温度则急剧下降。由于热网管道实际运行中基本处于阻力平方区，其流动压损和流量的平方成正比，因此L0只和管网的阻力系数有关；由于循环起始压差反映了热用户的流动阻力，平均比压降反映了主供热管线的流动阻力，因此主干管线的流动阻力越小，热用户的流动阻力越大，L0也越大。由此可知L0是表征供热管线热不平衡特性的关键参数。对给定区域，该值越大则热均匀性越好；该值越小则其热不平衡性现象越严重。而对于给定的供热管道，保证热网均匀的供暖距离L是有限的，为使室内温度保持在采暖标准16℃以上，L/L0应小于0.57。实际运行中考虑到散热损失等原因，L/L0应取更小的数值。
图1 供水流量及供热量随距起始点距离的关系
图2 室内温度随距起始点距离的关系
以2号热力站为例说明热不平衡的实际情况。2号热力站为5个小区的民用住宅及公用设施供暖，目前2号热力站供暖面积已经超过了40万m2。该换热站的主要输配管线有3条，循环水流量约2000 t/h，站内起始压差为0.2 MPa。这些管线的长度都在3公里以上，均超过了合理供暖距离范围。其中一个小区输配管线公称直径为DN200，长度达到了4.5 km，虽然末端用户室内管道采用了较大的直径，但仍有不少用户存在暖气不热的情况。
为保证远端用户的供热质量，只能靠提高系统供水温度，增大循环流量，被迫采用“大流量小温差”的方式运行，使近端用户过热，只好开窗放热调节室温，造成热能的大量浪费。
3 控制措施
1）缩小热力站规模，减小输送管线长度。
确定热力站的合理供热规模是一个非常复杂的问题。热力站供热面积过大，则管网长度增加，容易出现水力失调现象；热力站供热面积过小，则所需要的热力站数量增多，基建及设备投资增大。经验表明，热力站的合理供暖面积在5～15万m2之内比较适宜。
2）将现有换热站改为一次网站输送高温热水，在各小区建二次网热力站。
现有的5座低温水直供式换热站全部改造为高温水间供式换热站，再在各小区建二级网换热机组，采用热电厂--高温水换热站--小区低温水换热机组--热用户的间供式系统供热。这种间供式系统高温水与低温水相互隔离，互不影响，不论高温水系统工况怎样变化，对低温水系统均不产生影响，变以前系统的质调节为量调节，便于实现整个供热管网的平衡调节与控制。因此，这种供热系统可缩小换热站规模，减小输送管线长度，消除水力失衡，优化供热系统结构，实现均衡供热。国内、国外类似的热源结构改造和系统优化表明，改造后供热系统可节能约25%左右。
3）对输送距离较长的管线设置二次泵。
输送距离较长、地势相差大的场合考虑旁通管路设混水泵。混水泵选取要经过认真计算，一般选取扬程低、流量大的泵，防止泵的前方用户压力不足，不热现象出现。
4）在各支路安裝自力式平衡阀。
在热力站及输配管线优化工作的基础上，可根据热网系统的水力计算结果，在前端用户支管路处加装自力式的平衡阀，在远端用户支管路处加装中继泵。
参考文献
[1]李善化，康慧.集中供热设计手册[M].北京：中国电力出版社，1996.
[2]王荣和，顾国维.优选管径法在给水管网优化设计中的应用[J].中国给水排水，1998.