供热管网水力平衡计算及分析

1、供热管网水力平衡计算及分析1 问题的提出中南建筑设计院西区（生活区）集中低温热水采暖系统于1991年完成设计及施工，并于当年年底投入运行。系统运行至今已有十年，大大改善了我院职工的生活条件。但该热水采暖系统自运行之初起，就存在着热力失衡问题。后随着用户的增加，管网作用半径的增大，随着燃煤蒸汽锅炉、汽-水换热器、热水循环泵运行效率的降低，也随着采暖系统阀件及沿程管道性能的弱化，采暖系统运行效率降低，热力失衡问题越来越严重，具体表现在管网末端用户的采暖效果越来越差。为配合我院沿街开发的形势，院西区两栋临街多层住宅拆除，由于采暖用户（以下均指单栋或单元建筑）减少采暖外网须相应调整，此举可部分程度缓解

2、采暖系统效果恶化情况，但热力管网水力失衡问题尚未得到解决。2 管网水力计算及平衡分析基于上述原因，我们对院西区采暖热网进行水力计算及分析，拟采取水力平衡阀等技术措施对该采暖热网进行水力平衡，以期改善西区整体采暖效果。2.1 计算条件已知条件（1）外网各环路管段管径及沿程长度，各单位采暖设计热负荷及总设计热负荷。各环路用户采暖热负荷说“表1”表一用户名称13单元47单元北大板28单元29单元幼儿园南幼儿园北单元单元单元热负荷（kw）126.1126.1160.051.033.644.138.070.770.778.2续表一用户名称33单元34单元35单元23户710单元1114单元中南海1521

3、单元中单热负荷（kw）55.760.960.9155.8184.7184.7527.6115.0（2）各环路用户室采暖水系统所需资用压头，由各单体采暖设计图纸及资料获得，参见“表四”及“表五”中“用户所需资用压头”项。 假定条件：（1）由于锅炉及换热器效率的降低，根据该系统运行经验采暖供水最高温度为80，最大供回水温差1518。采暖供回水温度取80/60。（2）由于系统运行多年外管内壁粗糙度增大，外管内壁粗糙度取K=0.5mm。2.2环路外网摩阻计算1#环路负担总热负荷为1219kw，循环水量为52.8kg/h，其供回水总管管径为DN125，环路外网摩阻计算说“表二”表二管段编号流量（t/h）

4、管径（mm）流速（m/s）单位摩阻（Pa/m）管段长度（m）管段摩阻（Pa/m）累计摩阻（Pa/m）L152.81251.2517115426.3026.3L247.31251.1113513418.1044.4L341.91250.9910712413.3057.7L431.31250.7460100.6058.3L526.31250.6242261.1059.4L623.31250.5533260.8660.3L718.11000.6766543.5663.8L813.41000.5036200.7264.6L910.81000.4125200.5065.1L106.5500.963302

5、47.9073.0L1110.5650.90157203.1460.9L129.07650.70116202.3263.2L136.93650.6280504.0067.22#环路负担总热负荷为897kw，循环水量为22.9kg/h，其供回水总管管径为DN125，环路外网摩阻计算详“表三”。表三管段编号管段流量（t/h）公称直径（mm）管段流速（m/s）单位摩阻（Pa/m）管段长度（m）管段摩阻（Pa/m）累计摩阻（Pa/m）L1438.81250.9292.420018.4818.5L1522.91000.85104.8505.2423.7L1622.9801.26300.420060.08

6、3.7L1715.9800.88145.3507.2731.0L187.94800.4436.41304.7335.72.3 环路外网水力平衡分析及平衡措施表四用户名称用户流量（t/h）环路提供压头（kpa）用户所需资用压头（kpa）平衡阀用压头（kpa）入户管径（mm）平衡阀阀径（mm）平衡阀开度（%）46单元5.4283.73053.750403013单元5.4265.63035.6504038幼儿园南1.9052.32032.340322530单元3.0452.32527.350323531单元30.451.72526.7503237幼儿园北1.6450.62030.640322332单

7、元3.3649.72524.750324218户2.7546.22521.240323833单元2.4146.22521.250403334单元2.6445.42520.450403835单元2.9644.92519.950404023户7.7930.0307.050不设阀28单元1.4449.12524.150322329单元2.1146.82521.8503229北大板6.8842.83012.8504050表五用户名称用户流量（t/h）环路提供压头（kpa）用户所需资用压头（kpa）平衡阀用压头（kpa）入户管径（mm）平衡阀阀径（mm）平衡阀开度（%）710单元7.9583.73090

8、5040301114单元7.95665.63085504038中南海1521单元22.930300DN25× 19DN20× 6不设阀3 供热管网改造及效果在2000年采暖季之前，中南院西区集中供热管网已根据上述水力平衡方案进行了改造。具体做法是：（1）对绝大多数热用户热力入口处的供水干管均增设SP型数字锁定平衡阀，并将平衡阀设定在计算所确定的开度，用户供回水干管上原有手动截止阀或闸阀全部满开；（2）通过调节换热站内集分水器处各环路供回水管上的主阀，使1#，2#，3#环路的资用压头分别为115 kpa,125 kpa,50 kpa。2000年入冬后，院西区集中供暖系统投入运行，长期以来困绕我院的热力失衡问题得到了解决。例如，1#环路原采暖效果最差的用户“23户”室内采暖系统完全正常，该环路已实现热力平衡，其水力平衡已得到体现。2#环路除“中南海1516单元”个别室内立管外，该环路也基本正常。“中南海”各单元供暖系统为水平同程布置，系统投入运行的头几年各单元属正常，“1516单元”个别室内立管不热的原因初步分析结果是，部分住户近几年装修时对室内系统改动较大导致水流不畅，部分室内立管上回水失灵无法开启或被杂物堵塞，目前该问题正在整改中。3#环路“中单公寓”略有过热现象，后经过系统微调完全正常。4.小结（1）该供热和网改造后的运行效果证明上述