摘要：我国北方城镇常见的集中供热系统是由热源、热网和热用户组成，而热网又是由一级网系统、换热站和二级网系统组。二级网作为连接换热站和热用户的热交换枢纽，主要作用就是分配和输送热量。在我国，早期二级网是采用管沟敷设，由于运行年数已久管道粗糙度变大，管网阻力也随之增大，管网容易出现水力失调，既影响供热质量，又增加供热运行能耗，并且很多管网利用矿渣棉作为保温层，保温保湿效果很差，冬季热损失量一般会达到总供热量的 20%-30%。所以二级网供热节能改造，迫在眉睫。
关键词：供热系统；二级网水力失调；措施
我们国家比较常见集中供热系统的主要组成部分包含有热网、热源以及热用户，其中热网是由一级网系统、二级网系统和热换站组成的。二级网是连接热用户及热换站的重要枢纽，其作用在于输送及分配热量。我国最开始的二级网是运用管沟敷设的，但是因为运行年数相对久远，导致管道开始变得粗糙，管网阻力愈渐变大，极易出现水力失调的情况。这样不但会影响到供热的质量，还会增大供热能耗，并且大多数的管网都是应用矿渣棉作为保温层的，因此整体保温效果比较差，在冬季的时候其热量损耗基本会达到总供热量的1/5，因此加强对二级网供热节能的改造已经势在必行。
一、二级管网
在集中供热当中二级管网所发挥的作用主要是进行热量输送机热量分配，对其进行衡量的两个基本指标为：热量分配的合理性以及热量输送的基本效率。换句话来说就是管网输送的效率以及管网水力失调度。其中关于管网的运输能力基本都是通过管网的运输效率来进行评价的，而管道自身的保温效果通常是影响管道运输效率最大的因素之一。在某一处小区当中，其管网与热换站是同时进行建设的，其敷设方式是直埋敷设，并且为枝状。整体二级管网运行时间比较久远，已经出现了阀门锈蚀、漏水的现象，并且其保温层也出现了脱落的状况。
二、供热管网水力平衡调节措施
1、模拟调节法。模拟调节法是在流体网络理论和图论的基础上，根据环能量方程和节点方程，对供热管网的水力工况进行模拟计算分析，准确地计算出整个管网管段与管段之间的影响因素，模拟出各支路的流量和各节点的压力，以此来分析判断管网水力失调的原因，且指导管网调节。人类对热的需求量不断增加，所以供热的规模也在不停增加，有的供热管网甚至负责上千的热用户，同时也会增加管网的负担，从而环能量方程和节点方程数量非常多。所以，要想尽快得到管网的模拟结果就必须借助于计算机程序。采用供热空调输配系统水力计算软件（缩写 HACNet），可以方便快速地指导整个管网系统的水力平衡调节，水力平衡调节的模拟过程如下：（1）根据HACNet 建立二级网的网络拓扑结构图，然后在所建立的网络拓扑结构图中输入必要的管网参数，包括管道的长度、管径、管壁粗糙度以及阀门的局部阻力系数。 （2）在对应的热用户中输入管网各支路的运行流量，通过水力计算调整每个热用户的入口处阀门开度的大小，使每个管段阻抗和实际的管网阻抗相对应，通过这一步完成了 HACNet 对二级管网的水力工况模拟。 （3）把热用户的设计流量分别输入各自对应的热用户中，通过 HACNet 计算，得出实际流量与设计流量不一样，在软件中通过调节热用户前阀门开度的大小，使计算流量和设计流量相同，计算得到的调节阀的开启度是多少则设定热用户前阀门开启度是多少。这样，各热用户的实际流量与设计流量一致。
2、回水温度调节法。当整个供热系统稳定运行时，假设供热管网沿途的散热损失忽略不计，则采暖用户所得热量多少即供热管网供给用户的热量。由能量计算公式可知，用户所得管网供给的热量等于流量、水的比热容和供回水温差的乘积。当设计流量小于实际流量时，则供回水温差变小，回水温度升高；设计流量大于实际流量时，则供回水温差变大，回水温度降低。所以，当供热管网的供水温度相同时，把各个热用户的回水温度调到一致，则就能使循环流量达到所设计的流量。
3、对比分析。对供热系统的温度计、压力表、阀门种类的要求都不高，但是供热管网有一个最大的弊端就是热滞后性，供热管网升温或降温都比较缓慢，当调整热用户前的阀门开度后，所显示的温度并不一定就是流量的变化反映，所以此方法的局限性就在于此。调节人员需要具有一定的专业水平和经验，尽管如此，此方法的准确性还是很差劲的，每次调节都需要进行反复多次，并且由于回温很慢，所需周期很长，耗费人力和物力比较大；有的供热管网保温效果比较差，热损失也很大，供水和回水的温度对管网信息的反馈也是不准确的。此方法不适合本二级管网系统。
4、管网运行中的其它问题。二级管网还存在一些不合理的地方，也是导致管网运行阻力大、能耗高的原因。比如设计和施工安装不合理或者管理不到位等原因。本管网中设计的过滤器是串联的，这样就加大了管网的阻力；在施工安装方面，有的阀门与表示的流向安装相反，这些都会直接导致系统阻力变大。在管网系统的运行维护方面，阀门不断锈蚀，漏水十分严重，有的管道保温层甚至脱落或者有的建筑热力入口直接暴露在外面，这些不合理的地方都会造成热量的浪费、系统失水、甚至减少设备使用寿命。
三、供热系统水力节能改造
1、运用气候补偿器。一年当中最开始进行供暖的时候其气温差异都相对比较大，系统调节通常也都会引发比较大的误差，因此最好的方式就是运用气候补偿器。它能够依照室内外所设定的调节曲线将供水温度计算出来，进而达到自动化和智能化的供水温度调节，最终满足用户的基本需求，实现节能效果。
2、供暖初期进行管网调节。大部分的城市管网其运行时间都相对比较长，所以内壁上出现了不同程度的腐蚀，因此各个管段的沿程阻力就会出现一定差异，致使管段流量出现分布不均或者是与设计流量出现误差的情况，进而导致出现水力失调。要想有效解决这种问题，其方式通常都是将流量加大，但是这种方式往往会导致出现近热远冷的现象，从而浪费了能源。因此在最开始进行采暖的时候就需要对管网进行调节，将流量重新进行分配，对于流量开大导致的热源浪费情况会产生一些缓解作用。这里需要注意的是，在最开始进行调节的时候其水流的速度比较缓慢，热量要达到建筑通常需要一些时间，再加上建筑自身具有蓄热的功能，因此在最开始调节的时候就需要对其滞后性问题进行重点考虑。
3、防止多台水泵并联运转。在这之中有一些水泵之间运用并联的方式进行连接，这样整体的功率增加了一倍左右，但是流量却无法达到这样的增加程度，整体耗电量非常大，但是关于流量调节却存在一定限制，整体节能效果不理想。所以在对换热站进行改造的时候可以根据实际情况设置出三台水泵，给其流量分别是设计工况的一倍、4/5、3/5，这样一来其水泵就可以适应高负荷、中等负荷以及低负荷三种状况，实现一定的节能目的。
总之，绝大多数供热管网都存在水力失调的问题，为了解决近端过热，远端过冷的现象，提高供热系统的效率，提高供热质量，减小系统能耗和运行费用，就必须避免水力失调，实现二级网水力平衡，消除已经失调的运行工况，提高管网的经济性，安全性和可靠性，改善供热质量。二级网水力平衡是保障供热系统“按需供热，精准控制”的基本手段，从需求侧舒适用热的目标出发，实现供热系统最佳能效管理。
参考文献：
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