供热分户热计量系统平衡阀的合理选用.doc

供热分户热计量系统平衡阀的合理选用 【摘 要】本文阐述供热系统分户热计量后，户内安装了恒温阀、智能温控阀等自动温度控制装置，用户根据自己的用热需求，对阀门进行调节。从而使用户管路中的流量也发生了变化。必然引起其它用户的流量发生变化，采暖热用户管路之间的流量会重新分配，引起动态水力失调。本文模拟分析热计量系统分别采用静态平衡阀、自力式流量控制阀和自力式压差控制阀时，在供热计量系统水力工况变化时的调节作用，提出自力式压差控制阀，在实际应用中能屏蔽用户调节时的相互干扰，节能更明显，更适用热计量后管路流量动态变化的热网。供热计量的调控与节能实施供热计量的目的就是提高热用户的节能意识，充分利用电器、阳光等自由热，在提高供热品质的同时最大限度的节约能源，实现供热系统的节能减排。 供热计量本身并不节能，建筑物应安装温度自动测量装置及调节装置，供热管网也应安装调控装置。这就意味着热网是随时根据用户的用热要求及气候变化动态变化的。这里我们不讨论怎样的计量方式更节能 热量表法或者通断时间面积法及其它方法，我们讨论一下这种用户户内安装了恒温阀、智能温控阀等自动温度控制装置及其他调控装置有行为调节能力后，供热管网采用哪种水力平衡产品更节能。供热计量变流量运行工况1. 供热计量后用户调节室内温度，外出或上班时分时控制，及气候变化时则必然使热水网路的总阻抗S值发生变化，热水网路的水力工况也就改变了。不仅网路的总水量和总压降而且由于支路阻抗发生了变化，也会引起流量分配发生变化。如图1所示一个带有5个热用户的热网示意图，图2是满负荷运行时的水压图。当热网额定负荷工作时，热网无论采用静态平衡阀、自力式压差控制阀、自力式流量控制阀均能消除水力失调。调节到设计流量（假定每个用户达到设计工况时），此时基本上无节能空间。2.用户根据用热需求调节流量，系统处于变工况时，静态平衡阀和自力式压差控制阀、自力式流量控制阀其各自水力工况及能耗分析。 图1 图2 热计量供热系统改变工况时，分别安装静态平衡阀和自力式压差控制阀、自力式流量控制阀后，系统处于部分负荷时各自水力工况及供热能耗情况。为了方便分析假定满负荷时如图3总流量为500m热用户为V1=100m、V2=100m、V3=100m、V4=100m、V5=100m、满负荷时水压图（如图4所示）图3 图41. 采用静态平衡阀变工况时的能耗：热水网路采用静态平衡阀时，为消除水力失调，使每个用户调节到设计流量。假定我们在某一段时间内关闭了用户3，变流量时的运行工况见图5。设水力工况变化前后，循环水泵扬程不变。 图5根据V=可以求出，工况变化部分负荷后，用户V1、V2、V3、V4、V5的流量。见图表6计算过程略、参考供热工程教材273页。图表6由图表6关闭用户“3”后重新分配的流量为“V1=102” “V2=106.3” “V3=0 V4=114.7” “V5=114.7”变化后的总水量为437.7m，节约为62.3m，如果供回水温度不变的情况，视节约的循环水量节能率，节能率为62.3 /500=12.46%;此分析数据是循环水泵有变频设置，恒压差控制下。如果循环水泵无变频控制，用户“3”调节的水量几乎被全部排挤到其他回路去。用户调节下来的流量没有减少。其数据不再分析。2. 供热计量系统采用自力式流量控制阀变工况运行时的能耗：自力式流量控制阀可以简单方便的将热网用户1、2、3、4、5调到设计流量值，在关闭用户3时，自力式流量控制阀能消除系统压力波动产生的流量变化。保持各用户的流量恒定，既用户3调节下来的流量，全部节约下来。(自力式流量控制阀的工作原理不再详述)在恒压差控制下，系统循环总水量为400m，节约100m节能率：100/500=20%。3、供热计量系统采用自力式压差控制阀变工况运行时的能耗；采用自力式压差控制阀把用户调节到设计流量，在关闭用户3时和自力式流量控制阀特性一样，也能消除用户3关闭时产生的压力波动，保持原设定流量恒定。（工作原理不详述）在水泵恒压差控制下，用户3调节下来的水量100m全部节省能下来。节能率：100/500=20%。系统关闭用户3时变工况运行数据，安装静态平衡阀节能率12.46%,自力式流量控制阀和自力式压差控制阀节能率20%，应用自力式压差控制阀，自力式流量控制阀在以上变工况运行条件下系统能耗更低。以上分析的是控制阀被环路之外用户调节时发生的工况变化。那么实际热计量以后，被控环路户内根据室外气温变化和用户的用热需求为主要调节手段，调节变化是频繁复杂的。控制阀被控环路之内的用户调节发生的水力工况变化，自力式流量控制阀和自力式压差控制阀哪种平衡产品能耗更低哪？以下分析如下：被控环路内用户调节流量时自力式流量控制阀和自力式压差控制阀的工况及能耗。1、安装自力式流量控制阀时被控环路内用户调节时的能耗如图7假设网路安装的是自力式流量控制阀，管网调节平衡以后，自力式流量控制阀被控环路的用户1A和2A根据用热要求需要和关闭阀门，那么自力式流量控制阀维持原来流量的恒定，虽然有维持原来流量的恒定的特性，但低于被控设定流量时，自力式流量控制阀没有响应动作（应该感知阀门开启），不会感知1A和2A的流量产生变化，也就是说1A和2A调节下来的水量又和安装了静态平衡阀一样的结果，1A和2A调节下来的水量被排挤到其他用户去，使系统工况产生了动态失调，流量会重新分配，调节下来的水量没有被全部节省下来，节能率又降低了。图72安装自力式压差控制阀被控用户内部的用户调节时的能耗安装自力式压差控制阀的用户图8所示，各用户单元入口处安装了自力式压差控制阀，自力式压差控制阀被控环路户内1A和2A关闭阀门，那么供水P1就会产生变化，自力式压差控制阀就会根据这种变化，关小阀口，使P2增加，维持原来P1-P2的恒定，无论环路内用户的任何调节，自力式压差控制阀均能保持P1-P2的恒定。图8 对于未调节的用户，由于P1-P2的恒定，未调节用户户内的阻抗S没有变化，根据V= 所以未调节用户的流量不会产生影响，供热品质也不会因其他用户的调节造成干扰。（本文所指单元入口安装，楼内的供回水立管阻抗相对采暖散热设备阻抗小可以忽略），用户调节下多少水量，热源就会节约下多少水量，为热计量系统的稳定运行及节能降耗提供了保障。通过以上阐述表明，自力式压差控制阀在被控用户内调节时能够消除对其他用户的干扰；自力式流量控制阀不能满足要求。综合以上分析把系统应用静态平衡阀、自力式压差控制阀，用户调节水量系统变工况运行，绘成图9所示；图9 Q1满负荷时的系统流量；Q2系统安装静态平衡阀系统流量调小20%变工况运行时的流量；Q3系统安装自力式压差控制阀系统流量调小20%变工况时的流量；R1满负荷时热网的特性曲线；R2安装静态平衡阀调小20%部分负荷时热网的特性曲线；R3安装自力式压差控制阀调小20%变负荷运行的特性曲线；M1满负荷时循环水泵运行的工作点M2安装静态平衡阀调小20%部分负荷时，循环水泵运行的工作点；M3安装自力式压差控制阀调小20%部分负荷时，水泵工况的运行点。通过图9，由循环水泵运行的工作点M3于坐标轴围成的矩形面积M3 H1 0Q3和由循环水泵运行的工作点M2坐标轴围成的矩形面积M2 HI 0 Q2，能清晰反映出, 热计量系统在系统恒压差变工况下运行下，安装自力式压差控制阀相比安装静态平衡阀的热网节省了M2 M3 Q2 Q3围成的矩形面积。热源的循环水泵循环水量更低，节能节电效果更明显。自力式压差控制阀是供热计量系统的优选产品。【结 束 语】实施