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近年来，随着我国城市集中供热事业的发展，很多小区的居民楼被纳入集中供热系统，由于当初设计的一些原因，造成末端用户低温不热的问题。本文以河北省某学院实训楼供热设计为例，介绍了利用扩供新热用户机会，解决小区末端用户低温不热问题的方法。
一、引言
近年来，我国城市集中供热事业发展很快。特别是最近几年，随着国家治理雾霾、保护环境的力度不断加大，各地纷纷采取有力措施，分批分阶段取缔低效率、污染环境的小锅炉，在此基础上有效整合规模较小的二次供热管网，统由新建的热力站进行集中供热。由于原有的小锅炉比较分散，设计人员供热知识和经验不足，造成整合后的二次供热管网水力平衡不能像新建小区一样做到全面水力平衡。此外，很多二次管网的设计结构不尽合理，比如采取“糖葫芦式”的二次供热管网，造成运行后末端用户低温不热的问题。
二、理论分析
实践表明，理想的小区二次供热管网设计是将热力站设置于该站供热范围的中心，管网呈发散状向四周辐射。二次管网最忌讳的是热力站位于供热小区的一边，供热管网像“糖葫芦”一样一直延伸到最末端的用户。在这种情况下，二次管网末端用户的水力失调就会很大，仅靠运行调节手段很不容易解决问题。
管道的阻力公式为△P=R*I*（1+a）。通过这一公式可以看出，管道的阻力AP与比摩阻R和管道的长度1两个参数有关。如果两栋楼的热力管道长度“1”相差很大，那么两栋楼的水力平衡就很困难。只有近端管道的比摩阻R足够大，两栋楼的压降才会接近相等，水力也才会平衡。但是，这时调节阀附近的管道就会产生震动和噪音，而且会进一步损坏管道和管件。在阻力较小的分支加装调节阀，相当于增加该分支的比摩阻R，以此实现管网水力平衡。但是，如果调节阀加装过多，就会造成二次管网整体阻力的增加，二次循环水泵的耗电量也会大大增加。所以，最好的办法是将热力站设置在供热范围的中部，管网呈发散状向四面辐射。
对于“糖葫芦式”的二次管网，必然会造成末端用户低温不热的问题。这里有两种解决方案，对此类二次管网进行合理改造。一种方案是将近端和后端用户分为两个系统，在原有的近端系统加装调节阀，为末端用户新敷设一条管线，专供末端热用户。如果条件允许，还可以在热力站新加装一套供热系统（该系统包括换热器、循环泵、补水泵、除污器等），专供末端热用户，供热效果会更好。另一种方案是利用纳入集中供热的机会，将低温不热的楼改由新建热力站供热，如此不用单独审批新建热力站的规划用地，可谓一举两得，既解决了新建筑物供热的问题，又解决了原有二次管网末端用户低温不热的问题。这一方案虽然在投资分摊管理上要费一些周折，比如需要与用户协商，但是总体来说这一方案利国利民，既节约了能源又保护了生活环境。
三，工程实例
2015年6月，河北省某学院新建的实训楼（6层）改造扩供，供热面积为14841m2，原1#热力站二次管网就是一种典型的“糖葫芦式”二次供热管网，实际供热情况近热远冷，西教学楼和3#、4#宿舍楼，以及西教学楼往西的几栋教学楼均不热。学院1#站1998年建成，原设计供热能力9131kW，供热面积11万m。。2002年9月板式换热器加片后增加供热面积2万m2至13万m。。2008年10月热力站再次改造，加循环泵两台，供热面积达140336m～，远超原设计供热能力，且一次线管径为DN200，按30℃温差计算，一次线水量为282t/h，查水力计算表比摩阻为331.6Pa/m，而且现有的循环泵耗电量很大。虽然1#站通过增加循环泵、板式换热器加片、低温大流量的方法改造后有一些效果，但是对于末端用户低温不热的问题仍然不能彻底解决。针对以上问题，河北省唐山市热力工程设计院提出了以下三种设计方案：
第一，在原有的1#热力站重新安装大容量板式换热器和循环泵、补水泵，改造原有二次线，一次线翻管为DN300。
第二，实训楼供热面积14841m2。因该楼为教室，所以按热指标70W/m2估算，该楼的计算热负荷为Q=70×14841=1039 kW；该楼的二次水量为G=0.86*1039*1.05/（80-60）=46.9t/h。查水力计算表，二次水量46.9t/h，当管径为DN150时，管道的比摩阻为50.3Pa/m。由原供热管网平面图得知，该二次线西侧原管线本来是DN150。实训楼位于1#热力站二次线管网末端，如果简单地将实训楼并入原有管网，就会使原本就不热的西侧各楼雪上加霜，所以需要对原二次线进行改造。
第三，1#热力站内板式换热器需要加板片和循环泵或更换大循环泵。由于上述原因，在热力站中加片和加循环泵已经不可能，需要拆除原有的板式换热器和循环泵，重新安装大容量板式换热器和循环泵、补水泵。一次线扩供实训楼后，总供热面积为140336+14841=155177m2。扩供后一次线循环水量为G=0.86*70*155177*1.05/（95-65）=327t/h，一次线需要由DN200翻管为DN300。
此方案投资最大，共计272万元，而且施工困难，一次线和二次线翻管需要开挖路面，影响学校的正常教学秩序。再有，由于末端实训楼距离较远（约850m），循环水泵扬程高，后期运行水力调节工作量大，运行费用也很大。
（一）新建热力站单供实训楼供热
这一方案的设计和施工图比较简单，可以保障新建实训楼的供热效果，不会影响学校的正常教学秩序，但是不能解决西教学楼和3#、4#宿舍楼以及西教学楼往西的几栋教学楼的低温不热问题。投资包括一次线、热力站和二次线费用。一次线DN125 167m17万元；热力站45万元；二次线管网14万元，总计76万元。新建2#热力站：额定供热能力1039kW，一次设计供回水温度95/65℃，二次设计供回水温度80/60℃。
（二）综合考虑解决1#站部分楼不热和实训楼扩供
针对上述方案的优点和不足，根据原有二次线低温不热问题，以及学院西南角敷有市政热力管网的条件，工程设计人员提出在学院西侧新建2#热力站。学院2#热力站不仅要解决新建实训楼的供热问题，而且经与学院领导协商，把西教学楼和3#、4#宿舍楼以及西教学楼往西的几栋教学楼均划给2#热力站供热，如此既解决了新建实训楼的供热问题，又解决了原1#热力站供热能力不足的问题。这个方案投资较低，施工也较方便，而且对校区的环境影响小。新建2#热力站考虑到要将西教学楼和3#、4#宿舍楼以及西教学楼往西的几栋教学楼划过来，因此设计供热面积按60015m2计算，额定供热能力4201kW，一次设计供回水温度95/65℃，二次设计供回水温度80/60℃。投资包括一次线、热力站和改造二次线等费用。新建一次线DN200 167m 28万元，新建热力站49万元，新敷设DN250主干线和改造局部原有二次线，二次线投资估算总计61万元，合计共138万元。
这一方案可以保障新建实训楼和北教学楼往西的几栋教学楼供热，提高北教学楼和3#、4#宿舍楼的供热水平。1#站由于把末端的北教学楼和3#、4#宿舍楼以及北教学楼往西的几栋教学楼划出，供热负荷减少，余下建筑物的供热效果可以明显得到改善。
此外，工程设计人员还将市政管网“多热源互补”的理论成功地应用于二次供热管网的设计改造中。具体讲，可以在西教学楼东侧加装分断阀门，实现3#、4#宿舍楼在两个热力站之间的切换，如果2#热力站供热效果不好，可以利用1#热力站供热，反之亦然。再有，如果一个热力站出现故障，可以把分断阀门全部打開，用另一个热力站实现暂时的不保证室内温度供热。
四、运行效果
该工程经过2015-2016年度采暖季供热运行后，学院领导反映实训楼的供热效果良好。特别是彻底解决了西教学楼和西教学楼往西的几栋教学楼多年低温不热的问题，3#、4#宿舍楼低温不热的状况也得到了明显改善，1#站供热范围供热效果整体好于上一采暖季。
（责任编辑：李静敏）
一、引言
近年来，我国城市集中供热事业发展很快。特别是最近几年，随着国家治理雾霾、保护环境的力度不断加大，各地纷纷采取有力措施，分批分阶段取缔低效率、污染环境的小锅炉，在此基础上有效整合规模较小的二次供热管网，统由新建的热力站进行集中供热。由于原有的小锅炉比较分散，设计人员供热知识和经验不足，造成整合后的二次供热管网水力平衡不能像新建小区一样做到全面水力平衡。此外，很多二次管网的设计结构不尽合理，比如采取“糖葫芦式”的二次供热管网，造成运行后末端用户低温不热的问题。
二、理论分析
实践表明，理想的小区二次供热管网设计是将热力站设置于该站供热范围的中心，管网呈发散状向四周辐射。二次管网最忌讳的是热力站位于供热小区的一边，供热管网像“糖葫芦”一样一直延伸到最末端的用户。在这种情况下，二次管网末端用户的水力失调就会很大，仅靠运行调节手段很不容易解决问题。
管道的阻力公式为△P=R*I*（1+a）。通过这一公式可以看出，管道的阻力AP与比摩阻R和管道的长度1两个参数有关。如果两栋楼的热力管道长度“1”相差很大，那么两栋楼的水力平衡就很困难。只有近端管道的比摩阻R足够大，两栋楼的压降才会接近相等，水力也才会平衡。但是，这时调节阀附近的管道就会产生震动和噪音，而且会进一步损坏管道和管件。在阻力较小的分支加装调节阀，相当于增加该分支的比摩阻R，以此实现管网水力平衡。但是，如果调节阀加装过多，就会造成二次管网整体阻力的增加，二次循环水泵的耗电量也会大大增加。所以，最好的办法是将热力站设置在供热范围的中部，管网呈发散状向四面辐射。
对于“糖葫芦式”的二次管网，必然会造成末端用户低温不热的问题。这里有两种解决方案，对此类二次管网进行合理改造。一种方案是将近端和后端用户分为两个系统，在原有的近端系统加装调节阀，为末端用户新敷设一条管线，专供末端热用户。如果条件允许，还可以在热力站新加装一套供热系统（该系统包括换热器、循环泵、补水泵、除污器等），专供末端热用户，供热效果会更好。另一种方案是利用纳入集中供热的机会，将低温不热的楼改由新建热力站供热，如此不用单独审批新建热力站的规划用地，可谓一举两得，既解决了新建筑物供热的问题，又解决了原有二次管网末端用户低温不热的问题。这一方案虽然在投资分摊管理上要费一些周折，比如需要与用户协商，但是总体来说这一方案利国利民，既节约了能源又保护了生活环境。
三，工程实例
2015年6月，河北省某学院新建的实训楼（6层）改造扩供，供热面积为14841m2，原1#热力站二次管网就是一种典型的“糖葫芦式”二次供热管网，实际供热情况近热远冷，西教学楼和3#、4#宿舍楼，以及西教学楼往西的几栋教学楼均不热。学院1#站1998年建成，原设计供热能力9131kW，供热面积11万m。。2002年9月板式换热器加片后增加供热面积2万m2至13万m。。2008年10月热力站再次改造，加循环泵两台，供热面积达140336m～，远超原设计供热能力，且一次线管径为DN200，按30℃温差计算，一次线水量为282t/h，查水力计算表比摩阻为331.6Pa/m，而且现有的循环泵耗电量很大。虽然1#站通过增加循环泵、板式换热器加片、低温大流量的方法改造后有一些效果，但是对于末端用户低温不热的问题仍然不能彻底解决。针对以上问题，河北省唐山市热力工程设计院提出了以下三种设计方案：
第一，在原有的1#热力站重新安装大容量板式换热器和循环泵、补水泵，改造原有二次线，一次线翻管为DN300。
第二，实训楼供热面积14841m2。因该楼为教室，所以按热指标70W/m2估算，该楼的计算热负荷为Q=70×14841=1039 kW；该楼的二次水量为G=0.86*1039*1.05/（80-60）=46.9t/h。查水力计算表，二次水量46.9t/h，当管径为DN150时，管道的比摩阻为50.3Pa/m。由原供热管网平面图得知，该二次线西侧原管线本来是DN150。实训楼位于1#热力站二次线管网末端，如果简单地将实训楼并入原有管网，就会使原本就不热的西侧各楼雪上加霜，所以需要对原二次线进行改造。
第三，1#热力站内板式换热器需要加板片和循环泵或更换大循环泵。由于上述原因，在热力站中加片和加循环泵已经不可能，需要拆除原有的板式换热器和循环泵，重新安装大容量板式换热器和循环泵、补水泵。一次线扩供实训楼后，总供热面积为140336+14841=155177m2。扩供后一次线循环水量为G=0.86*70*155177*1.05/（95-65）=327t/h，一次线需要由DN200翻管为DN300。
此方案投资最大，共计272万元，而且施工困难，一次线和二次线翻管需要开挖路面，影响学校的正常教学秩序。再有，由于末端实训楼距离较远（约850m），循环水泵扬程高，后期运行水力调节工作量大，运行费用也很大。
（一）新建热力站单供实训楼供热
这一方案的设计和施工图比较简单，可以保障新建实训楼的供热效果，不会影响学校的正常教学秩序，但是不能解决西教学楼和3#、4#宿舍楼以及西教学楼往西的几栋教学楼的低温不热问题。投资包括一次线、热力站和二次线费用。一次线DN125 167m17万元；热力站45万元；二次线管网14万元，总计76万元。新建2#热力站：额定供热能力1039kW，一次设计供回水温度95/65℃，二次设计供回水温度80/60℃。
（二）综合考虑解决1#站部分楼不热和实训楼扩供
针对上述方案的优点和不足，根据原有二次线低温不热问题，以及学院西南角敷有市政热力管网的条件，工程设计人员提出在学院西侧新建2#热力站。学院2#热力站不仅要解决新建实训楼的供热问题，而且经与学院领导协商，把西教学楼和3#、4#宿舍楼以及西教学楼往西的几栋教学楼均划给2#热力站供热，如此既解决了新建实训楼的供热问题，又解决了原1#热力站供热能力不足的问题。这个方案投资较低，施工也较方便，而且对校区的环境影响小。新建2#热力站考虑到要将西教学楼和3#、4#宿舍楼以及西教学楼往西的几栋教学楼划过来，因此设计供热面积按60015m2计算，额定供热能力4201kW，一次设计供回水温度95/65℃，二次设计供回水温度80/60℃。投资包括一次线、热力站和改造二次线等费用。新建一次线DN200 167m 28万元，新建热力站49万元，新敷设DN250主干线和改造局部原有二次线，二次线投资估算总计61万元，合计共138万元。
这一方案可以保障新建实训楼和北教学楼往西的几栋教学楼供热，提高北教学楼和3#、4#宿舍楼的供热水平。1#站由于把末端的北教学楼和3#、4#宿舍楼以及北教学楼往西的几栋教学楼划出，供热负荷减少，余下建筑物的供热效果可以明显得到改善。
此外，工程设计人员还将市政管网“多热源互补”的理论成功地应用于二次供热管网的设计改造中。具体讲，可以在西教学楼东侧加装分断阀门，实现3#、4#宿舍楼在两个热力站之间的切换，如果2#热力站供热效果不好，可以利用1#热力站供热，反之亦然。再有，如果一个热力站出现故障，可以把分断阀门全部打開，用另一个热力站实现暂时的不保证室内温度供热。
四、运行效果
该工程经过2015-2016年度采暖季供热运行后，学院领导反映实训楼的供热效果良好。特别是彻底解决了西教学楼和西教学楼往西的几栋教学楼多年低温不热的问题，3#、4#宿舍楼低温不热的状况也得到了明显改善，1#站供热范围供热效果整体好于上一采暖季。
（责任编辑：李静敏）