热水网路水力研究论文

摘要：近年来，随着经济的快速发展，人们对采暖系统的要求也越来越高。本文针对采暖系统中的水力计算进行了总结，分析优劣，并对水力平衡问题进行了研究。今天小编为大家精心挑选了关于《热水网路水力研究论文 (精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

热水网路水力研究论文 篇1：

关于集中供热系统运行调节管理的探究

【摘要】集中供热的目的在于维持室内气温适宜，使建筑物得热与失热始终处于平衡。供暖管网水平失调而造成用户冷热不均是供暖系统的常见问题与多发问题，因此对整个热水系统进行合理的供热调节变得至关重要，如此才能使系统达到安全合理和高效运行。以下就集中供热系统运行调节管理进行研究分析，以供参考。

【关键词】集中供热系统；供热运行；调节；管理

一、供热调节的类型及特点

根据供热调节地点的不同，供热调节可以分为集中调节、局部调节、和个体调节。集中调节在热源处进行调节；局部调节在热力站或用户入口处进行调节；个体调节是在散热设备（如散热器、暖风机、换热器）处进行调节。集中供热调节容易实施，运行管理方便，是最主要的供热调节方法。但即使对只有单一供暖热负荷的供热系统，也往往需要对个别热力站或热用户进行局部调节，调整用户的用热量。对有多种热负荷的热水供热系统，通常根据供暖热负荷进行集中供热调节，而对于其他热负荷（如热水供应、通风等热负荷），由于其变化规律不同于供暖热负荷，则需要在熱力站或用户处配以局部调节，以满足其要求。对多种热用户的供热调节，通常也称为供热综合调节。对于分户计量的供暖系统，用户根据自己的需要进行个体调节，热源根据用户及室外气温的变化进行被动的集中运行调节。

二、集中供热系统运行调节的管理

集中供热的目的在于维持室内气温适宜，使建筑物热量的得与失之间处于平衡状态，因此运行期间，随着室外气候因素的改变需要进行适时的调节，最大限度的节约能源。因此集中运行调节分为：质调节；量调节；分段改变流量调节；间歇调节。

1、质调节在进行质调节时，运行时循环流量始终保持设计值不变，只改变供暖系统的供水温度。这种调节方式，网路水力工况稳定，运行管理简便，采用这种调节方法，通常可达到预期效果。集中质调节是目前最为广泛采用的供热调节方式。（1）缺点：由于在整个供暖系统中，网路循环水量总保持不变，消耗电能较多。同时，对于有多种热负荷的热水供热系统，在室外温度较高时，如仍按质调节供热，往往难以满足其他热负荷的要求。例如，对连接有热水供应用户的网路，供水温度就不应低于70℃。热水网路中连接通风用户系统时，如网路供水温度过低，在实际运行中，通风系统的送风温度也过低，这样会产生吹冷风的不舒适感。在这种条件下，就不能再按质调节方式，而采用其他调节方式进行供热调节了。（2）优点：采用质调节，对于集中供热系统，由于网路供水温度随着室外温度升高而降低，有利于提高热源的经济性，节约燃料，而且操作简单，只调节水温，不必调节流量，热力工况较稳定。

2、量调节就是将采暖期按室外温度的高低分成初寒期、严寒期和末寒期三个区间，根据水的潜热与流量成正比的概念，对于每个时期热水的流量即指室外温度低的寒冬区间中保持大的流量，使用流量大的循环泵；在室外温度高的初冬和末冬区间保持小的流量，使用小一点的循环泵。（1）量调节的缺点：水力工况稳定性差，实用性差。（2）量调节的优点是节约水泵电耗，可在流量较小时容易引起严重的热力工况垂直失调，如果在间接连接的系统中加以采用，则可扬长避短充分发挥它的优势。但流量不断改变实现很困难需要进一步研制推广。把整个供暖期按室外温度的高低分成几个阶段：在室外温度较低的阶段中管网保持较大的流量；而在室外温度较高的阶段中管网保持较小的流量。在每一个阶段内，网路均采用一种流量并保持不变，同时采用不断改变网路供水温度的质调节，这种调节方法叫分阶段变流量的质调节。

3、采用分阶段改变流量的质调节，与纯质调节相对比，由于流量减少，网路的供水温度升高，回水温度降低，供、回水温差增大。但从散热器放热量的热平衡来看，散热器的平均温度是保持相等的，因而供暖系统供水温度的升高和回水温度的降低的数值是相等的。这种调节方法综合了质调节、量调节的优点，既能省电，又能避免热力工况失调。

4、间歇调节属于一种辅助的运行调节方式。常见的方式是：在初末寒期，热源为单台锅炉的采用间断运行，热源为多台锅炉的在不同时段减少运行台数，而循环水泵连续运行的方式，即所谓的“停炉不停泵”方式。在严寒期，则采取24h连续供暖的方式。在室外温度达到设计值时，热源连续供暖，随着室外温度的升高，逐渐减少运行时间。它的前提是假设热源能在额定出力的情况下制定运行时间。如果热源达不到额定出力，将不能保证用户的供热质量。事实上要想使设备满负荷高效率的运行，没有一套完整的监测和管理办法是绝对办不到的。故本调节方法实际上也很少被采用。实际上，究竟采用哪种方式更为合理，不能一概而论。对于热电厂供热系统，汽轮机抽气量的大小和抽气压力的高低都会波及电能的输出，节约燃料，故应对供电和供热综合效益进行对比分析。

三、热计量后的供热系统调节

实现用户热量可调节的技术主要是在用户室内的各散热器支管上安装自力式温度调节阀，用户可根据个人生活习惯及经济条件在调节阀上设定所需温度。

1、用户调节。以热源热网及用户为一个整体考虑，用户系统采用双通阀调节散热器（或是其他末端散热装置）的散热量，系统的整体节能效果最明显。但是如果有的用户系统不允许采用双通阀调节散热器（末端装置）的散热量时，则应该设置用户入口装置将热网和室内系统隔离开。室内系统采用恒流量运行，热网系统采用变流量运行，也能获得较好的节能效果。用户入口装置也要采取一定的调节方案，构成独立的调节单元。

2、热源与热网调节。热用户安装有三通阀或者双通阀后，已经具备了自调节能力。此时在热源处的负荷预报就变得很有意义了。根据热网运行参数预报的供热负荷，就是用户在下一个时间段所需要的热负荷。因此，提高预报精度，保证预报控制稳定性成为主要的问题。（1）循环泵恒转速时的预测控制如果热用户是恒流量运行，则循环泵应该是恒转速运行，热源应该是质调节运行。控制系统应该根据热源出口处的参数，如热网供回水温度室外温度热网供回水流量（主要是监视异常情况），预测热源的供回水温度，并且进行反馈调节。（2）循环泵变转速时的预测控制热力系统采用变流量运行方式输送热量具有很大的节能潜力。而在较大范围内变化流量调节时，采用变频来改变循环泵转速是当前普遍的做法，其节能效果显著。因此，如果热用户是变流量运行，则循环泵应该采用变频变转速运行，即热源采用质调节与量调节相结合的综合调节运行方案。（3）热源调节热源应该按照预测控制系统预报的循环流量和供回水温度进行调节，在保证控制指标的前提下，锅炉采用最佳燃烧寻优调节

四、结束语

目前，在热水供暖系统中，我国大量采用的调节方式仍是质调节和分阶段改变流量的质调节，而很少采用量调节。集中质调节在全部供暖期内保持循环水量不变，而根据室外气温变化改变供回水温度，这种调节方式设备简单，控制、调节方便，因此应用比较广泛。但是由于运行中循环水量不变，因此水泵的运行能耗较高。热水采暖系统中质调节的供水温度调

节方式的意义是重大的，对于节省燃料，经济运行的效益是客观的，尤其对北方寒冷地区采暖期长的特点意义更为重大，应引起重视。

参考文献：

[1]贺平，孙刚等，供热工程，中国建筑工业出版社，2009.

[2]工程建筑设计标准规范分类汇编-----暖通空调规范[M] 中国建筑工业出版社，2001.

[3]石兆玉供热系统运行调节与控制[M]北京：清华大学出版社，1994.

作者：张志辉

热水网路水力研究论文 篇2：

关于采暖的水力计算和水力平衡的研究

摘要：近年来，随着经济的快速发展，人们对采暖系统的要求也越来越高。本文针对采暖系统中的水力计算进行了总结，分析优劣，并对水力平衡问题进行了研究。

关键词：采暖系统；水力计算；水力平衡

引言

隨着我国供热事业的发展，城市里的用热区域越来越大，用热量也越来越大，特别是在我国北方，供热管网变得越来越庞大，其结构也越来越复杂。 在管网的新建和扩建中，准确、迅速的供热管网水力计算是实现高质量的管网设计、施工以及运行调度的必要条件。设计者设计热水路网是根据用户已知的热负荷来确定各管段的管径和阻力损失以及网路的阻力损失，进而确定循环水泵的扬程。然而当今的计算方法各有优劣，水力平衡问题有待提高。

1.采暖系统中的水力计算

1.1水力计算的基本概念

这里的水力计算指的是通风空调，热水采暖、给排水中流体输配管网设计时根据要求的流量分配，确定管网的各段的管径和阻力，求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备准备好条件，进而确定动力设备的型号和动力消耗；或根据已定的动力设备，确定保证流量分配的管道尺寸。是流体输配管网设计的基本手段，是管网设计质量的基本保证。

1.2采暖系统中水力计算的基本方法

（1）树状管网的计算。确定各管段的流量；根据经济流速选取标准管径；计算各管段的水头流失；确定控制点；计算控制线路的总水头损失，确定水泵扬程或水塔高度；确定各支管可利用的剩余水头；计算各支管的平均水力坡度，选定管径。

（2）环状网的计算。根据已知节点（控制点和泵站）的水压，初步确定其他各节点的水压；根据流量与水头损失的关系求出各管段的流量；计算各节点的不平衡流量；计算各节点的校正压力；重复上述步骤直到校正压力符合要求为止。

1.3当今水力计算的优劣

优点：当今通常使用等降温法或变降温法来进行水力计算。第一步，选择最不利的环路，确定管径和压力损失。第二，按照平衡要求一一确定剩下环路的管径和压力损失。如等降温法是假设各立管的“温降”相同，这时便可以根据其热负荷确定立管的流量，在流量一定的前提下一一计算各管段的管径、压力损失。这种方法很容易确定立管流量，而且各立管温降一致，因此相同楼层不同房间的散热器的平均温度可看做近似相等，散热器片数很容易计算。然而由于是根据流量选管径，而管径的型号、系列、规格有限，而且并联环路产生的阻力损失很难符合平衡要求，而对异程式系统来说这种缺陷更为严重，因此容易产生“水平失调”现象。

缺点：计算繁琐复杂，影响速度和质量。

2.水力平衡的探索

2.1水力平衡的基本概念

水力平衡，是为了解决水力失调问题从而达到节约能源降低消耗而创造出的一种调节方法。水力失调一般分为两种，静态失调和动态失调。其中静态失调是当某些环路的阻力不足时，这些环路实际的流量超出了设定的流量，这时，一些环路就产生了剩余压头。然而总的流量是一定的，这时剩余部分就会达不到设计流量，就会产生冷热不均衡现象；动态失调则是当某些环路的水量发生变化引起系统的压力分布发生变化，进而干扰到剩余环路，使其产生本不应有的变化。水力平衡的原理也就是克服水力失调的原理。

2.2水力平衡的重要性

为了节约无效的热能，减少电能损失，方便调节系统和运行，我们可以促进热水网路的水力平衡，使供暖系统正常运行，确保用户能够正常的工作、生活，。所以当我们设计热水供暖管网时在关心节省造价同时，也应当给予提高系统的水力平衡足够的重视。我们说水力平衡很重要，那如果水力不平衡会产生何种危害呢？第一，容易造成系统管路在输送的过程中，水流量的波动增大，从而对末端设备造成破坏，产生气蚀现象以及噪音。而且控制房间温度的误差变大，会产生冷热不均的现象，影响舒适度；再者系统水力失衡，系统就容易产生故障，维修的次数及费用也会相应的增加，日常维护也变得繁琐；第三，系统水力失衡，将会不可避免产生流量大、温差小、耗能高的工况，从而浪费更多的能源。水力不平衡的实质就是系统中处于不利环路的用户无法完全获得自己需要的流量，而部分用户获得过多的流量。其具体表现就是部分用户的房间达不到设定温度，而一些用户却室温过高，甚至打开门窗。我们加大流量，提高能耗来满足处于最不利环路的用户的需要，这样便“掩盖”了水力不平衡的现象。但是这种方法造成的隐患更多。对散热器而言，流量相对较小时，增加流量会比较快地提高出水温度，提高散热器平均温度，增加散热量。但当流量达到一定值时，通过改变流量来提高散热器的平均温度将会变得缓慢。实验显示，当流量提高到三倍设定流量时，散热量提高了10%；末端盘管的流量提高到两倍设计流量的时候，盘管供热量提高了6%。从表面上看，稍稍改善了最不利用户的室温状况，但问题更加严重。流量增大，水系统陷入“流量大，温差小”的不利境地，耗电输热比大大低于标准值，供回水的温差减小，冷热源的使用效率也降低。因此，水力平衡的实现才是解决矛盾的根本方法。

2.3分析水力平衡与水利失衡

（1）静态水力失调与平衡：静态水力失调，是指设计施工和设备材料等原因造成系统管道的特性阻力数比与设计要求的管道特性阻力数比不同，系统各用户的实际流量与设计要求流量不一致，引起的一种水力失调。静态水力失调是一种稳定的、实质性的失调，是水系统本身所具有的一种根本性质。在我国暖通空调水系统中，静态水力失调是其中一种重要因素。我们可以在管道系统中增设一些静态水力平衡设备，比如水力平衡阀，调节系统中管道的特性阻力数，使其达到设计所要求的管道特性阻力数。这时当系统中的总流量与设计流量相同，各个末端设备的流量也达到设计的流量，整个系统实现了静态水力平衡。

（2）动态水力失调和平衡：动态失调是一种当我们打开阀门改变水流量时，这时也会改变其它用户的流量，从而和设计所要求的流量产生差距，导致的一种水力失调。与静态水力失调相对，动态水力失调是一种变化、运动的失调，它是在系统本身在运行过程中所产生的一种失调。同样，我们可以在管道系统中增加一种动态水力平衡设备，如流量调节器、压差调节器等，当用户打开阀门时，流量调节器等设备能够起屏蔽作用，确保其自身的流量不会改变，从而使末端设备的流量互相不干扰，这时水系统实现了动态水力平衡。

2.4实现水力平衡的措施

首先在设计时尽量采用同程式布置，力求管道短直，以减小管道的沿程和局部阻力，采暖引入管设于热用户集中地区，使金属消耗量少，施工简便。尽量不要采用双管采暖系统。因为双管系统存在自然压头，由于供、回水温度不同而密度不同所致，通过各层散热器的回路造成了大小不同的自然压头，使流过上层散热器的水量多于实际需要量，而流过下层散热器的水量少于实际需要量，从而导致水力失调。尽量采用单管系统。因为单管采暖系统和散热器相连的主管只有一根，主、支管间交叉减少，因而安装方便，不会因自然压头的存在而出现水力失调。

3.结语

在我国城市供热采暖系统中，仍存在着各种各样的问题。当今虽有不少采暖水力计算方法，实际工作人员则需根据实际情况，慎重选择计算方法，明辨其中的优缺点。水力失衡是采暖系统中相当重要的一个环节，水力平衡方法也显得尤为重要。本文虽提供了一些行之有效的方法，但更多的更有效的则需要更多的努力。

参考文献：

[1]方琰.热水采暖系统水力计算新方法.江西华宫2004年第3期.

[2]刑岩.实现系统水力平衡的重要性和措施.大庆油田设计院民用建筑设计所.

作者：李晨

热水网路水力研究论文 篇3：

关于热水采暖系统水力平衡的研究

摘要：目前，我国采暖系统中普遍存在水力失现象，不仅造成供暖质量差，而且还增加了能耗。供暖系统的水力平衡技术投资少、见效快，，它是改善供暖系统现状和促进节能减排改造的有效途径，具有显著的经济、社会效益。本文对设计热水采暖系统时水力平衡计算应该注意的几个方面以及对热水采暖系统因为水力失衡而造成的不良后果与改善措施进行了详细分析与探讨。

关键词：采暖系统；水力平衡；调节阀

正文：

1 采暖系统的水力失衡现象

建立热水采暖系统的目的是为了给居住者提供舒适的居住环境，然而，在现实中，许多采暖系统中采暖空间都普遍存在着冷热不均现象，由于冷热不均，最终也会带来供暖成本、设备和能源的巨大浪费。

冷热不均，归根结底是由于供暖系统中水力系统的不平衡所造成的。当用户阀门开度变化引起管道水流量改变时，其他用户的水流量也随之发生一些改变，偏离原先设计所要求的流量，从而导致的水力失调，这种现象叫做动态水力失调。动态水力失调是变化的、动态的，它是在系统运行过程中产生的，不是系统本身所固有的。可以通过在管道系统中增设动态水力平衡设备，例如，流量调节器或压差调节器等来解决这个问题，当其他用户的阀门开度发生变化时，由于动态水力平衡设备的屏蔽作用，使用户自身的水流量并不随之发生改变，此时，末端设备流量不会互相干扰，可以使供暖系统实现动态水力平衡。

定流量水力平衡系统也是采暖系统设计中比较常见的水力系统，在运行的过程中供暖系统各处的水流量基本保持恒定值。对于那些完全定流量系统，仅仅存在静态水力失调，不会产生动态水力失调的现象，因此，只需在特定的部位安装静态水力平衡设备就可实现水力平衡。

2 水力失调的原因分析

导致热水供暖系统水力失衡的原因是多方面的，首先，在系统设计上，用户系统各立支管环路或网路分支环路之间的阻力损失未能在设计流量分配下达到平衡状态，在供暖系统开始运行时并没有进行很好的初调节，而且在系统运行过程中，分支环路和热用户的流量也可能会发生变化，如果系统中任何一个散热设备或者热用户的流量发生变化，都会引起其他散热设备或者热用户的流量发生一些变化，另外，还有供暖系统的扩容改造等，这些情况都是难免的，它们都会导致供暖系统的流量重新分配，导致水力失衡的现象。

另外，由于受到系统管径规格的限制，完全地依靠系统设计来消除水力失衡是很不现实的，而且在实际运行中由于局部区域或者热用户的热负荷的发生变化，也会引起新的水力失衡现象，因此，在供暖系统运行过程中应该根据实际情况进行一些必要的调节。一般来说，在进行热水供暖系统水力平衡时，一般的做法是调整散热设备进出口阀门和管网阀门，但如果采用这种方法进行调节，不仅调节大，而且还很难达到比较好的水力平衡调节效果。

3 保持水力平衡的措施

首先，在进行供暖系统设计时，应该保证供暖系统处于静态平衡状态，实现系统静态水力平衡的基本判据是：当供暖系统所有动态水力平衡设备均设定到设计流量或压差，所有的末端设备的温度控制阀门都处于全开位置时，这时供暖系统是完全定流量的系统，各处流量均是恒定的，系统所有末端设备的流量均达到设计流量，可以通过在相应的部位安装静态水力平衡设备，使供暖系统达到静态水力平衡状态。

从上分析可以看出，实现系统静态水力平衡的目的是保证末端设备可以达到设计流量，就是末端设备所需的最大流量。从而避免了一般供暖系统中，一些设备还没有达到设计流量，而另一些设备已远高于设计流量的现象。因此它解决的是系统能力和系统静态平衡的问题，也就是保证系统可以均衡地输送足够的水量到各个末端设备。对于变流量系统，可以参照定流量系统的描述来选择静态水力平衡设备。

一般来说，换热站房有三种变流量动态水力平衡方式。

1）电动调节阀方式

电动调节阀方式可以分为电动三通合（分）流调节阀和电动二通阀方式三种，这里以电动二通阀方式为例：首先從分集水器上采集压力信号P1和P2输入压差变送器，压差变送器输出4-20mA的标准电流信号到DDC，通过和调节计上预先设定压差相比较，然后输出4-20mA的控制信号到电动调节阀以控制其动作，最后通过调节电动调节阀来改变旁通水量，从而保证分集水器压差△P为设计压差这一恒定值，此时，分集水器上任一分支回路流量的改变不会对其他回路产生影响，供暖系统可以实现动态水力平衡。

2）自力式压差调节器方式

当某一分支环路如流量变化时，可以在分集水器旁通管上设压差调节器调节分集水器压差，由于压差调节器的调节作用，可以使分集水器的压差保持恒定值。如此一来，其余分支环路的流量就不会随之发生改变，从而使供暖系统实现动态水力平衡。

3）调频水泵方式

也可以将从分集水器上采集压力信号P1和P2先输入到压差变送器，然后压差变送器输4～20m标准电流信号到DDC，和调节计设定的压差进行比较后输出4～20mA控制信号到调频器，最后通过调频器输出已调频的电压信号到水泵电机，来控制水泵转速改变水流量，从而保证预先设定的压差和分集水器的压差保持一致，从而使供暖系统实现动态水力平衡。

4 总结

目前，我国热水供暖系统中普遍存在着水力失衡的不良现象，通过以上的分析可以看出，在做热水采暖系统设计时应认真做好水力平衡计算，在热水采暖系统中合理地安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统调节，可以有效地改善系统的水力特性，使系统接近或者达到水力平衡，从而既为供暖系统的正常运行提供了保证，同时还节省了客观的能源，使得供暖系统得以经济高效地运行。

参考文献

[1]贺平.供热工程[M].中国建筑工业出版社,2006

[2]常怀生.建筑环境公理学述略[J].建筑师,2008

[3]陈一才.建筑设备工程设计手册[M].机械工业出版社,2008

[4]尹定邦.设计学概论[M].湖南科学技术出版社,2000

[5]陆耀庆.供暖通风设计手册[M].中国建筑工业出版社,2007

作者简介

李威（1984－），男（汉族），福建省明溪县人，本科生，主要研究方向：采暖通风与空气调节

作者：李威