摘要： 集中熱水供暖系統(tǒng)中，tg=95℃,th=70℃,并配之以分階段改變流量質(zhì)調(diào)節(jié)的運(yùn)行調(diào)節(jié)方法被廣泛應(yīng)用。但還不應(yīng)說(shuō)這是惟一最合適的方法。本文結(jié)合運(yùn)行調(diào)節(jié)方式，從減小管網(wǎng)計(jì)算流量、加大設(shè)計(jì)供回水溫差入手探討一種與“大流量小溫差”這種不經(jīng)濟(jì)的方式相對(duì)而言較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)節(jié)方法。
關(guān)鍵詞： 管網(wǎng)計(jì)量 熱水供暖 集中供暖
引言
作為鍋爐運(yùn)行管理部門(mén)，為了保證住宅小區(qū)不僅能在室外設(shè)計(jì)溫度（如吉林市-24℃）的條件下，維持室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度（一般為18℃）標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還應(yīng)該保證在其它任意非設(shè)計(jì)室外溫度條件下，也能合理調(diào)整熱媒參數(shù)保證室內(nèi)溫度，作到既能保暖又節(jié)煤，那么，不僅需要有正確的設(shè)計(jì)，還必須認(rèn)真搞好熱水供暖系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)，否則是難于實(shí)現(xiàn)。
集中熱水供暖系統(tǒng)中，tg=95℃,th=70℃,并配之以分階段改變流量質(zhì)調(diào)節(jié)的運(yùn)行調(diào)節(jié)方法（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“TJ”方法）被廣泛應(yīng)用。但還不應(yīng)說(shuō)這是惟一最合適的方法。尤其是按這些基本點(diǎn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，實(shí)際管網(wǎng)和設(shè)計(jì)容量過(guò)大（如水泵、管網(wǎng)直徑），過(guò)多（如散熱器），普通為”大流量小溫差”、并且是低溫工況下的運(yùn)行方式。盡管這種方式可以彌補(bǔ)（或者說(shuō)是掩蓋）了一些設(shè)計(jì)方面和運(yùn)行方面的不足，但相對(duì)一次性投資較大，運(yùn)行耗電較多，則與我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)狀況反差太大，不相適應(yīng)。
所以本文試圖結(jié)合運(yùn)行調(diào)節(jié)方式，從減小管網(wǎng)計(jì)算流量、加大設(shè)計(jì)供回水溫差入手探討一種與“大流量小溫差”這種不經(jīng)濟(jì)的方式相對(duì)而言較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)節(jié)方法。
一、運(yùn)行調(diào)節(jié)方法及管網(wǎng)計(jì)算流量
目前國(guó)內(nèi)小區(qū)共暖設(shè)計(jì)上考慮采用運(yùn)行調(diào)節(jié)方法，都是“TJ”方法總結(jié)其原因是：
1.短期內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的設(shè)備水平還難以實(shí)現(xiàn)逐室逐戶(hù)的個(gè)體調(diào)節(jié)，只能在熱源或熱力站進(jìn)行集中或局部調(diào)節(jié)。
2.單純的集中質(zhì)調(diào)節(jié)或量調(diào)節(jié)又各有不可克服的明顯弊病。
3.雖然熱水供暖系統(tǒng)的最佳調(diào)節(jié)工況為質(zhì)和量的綜合調(diào)節(jié)，但亦因目前的設(shè)備及水平有限還難以廣泛應(yīng)用。
4.間歇調(diào)節(jié)并非象一些外行人認(rèn)為可以節(jié)煤，如果說(shuō)已經(jīng)節(jié)煤則是以允許室內(nèi)溫度有過(guò)大的波動(dòng)為前提的。而且即使有很多是設(shè)計(jì)按“TJ”方法，而實(shí)際運(yùn)行上則采用了間歇調(diào)節(jié)的供暖系統(tǒng)是相當(dāng)普遍的，其主要原因往往都是設(shè)備容量過(guò)大，只能靠減少運(yùn)行時(shí)數(shù)來(lái)提高負(fù)荷比，這不屬于設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮的范圍。而由于“TJ”方法相對(duì)融合了質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)的長(zhǎng)處，并且易于實(shí)現(xiàn)，則被設(shè)計(jì)者廣泛采用之。
但是，目前設(shè)計(jì)者所考慮采用的“TJ”方法從理論上講，在小流量階段（如設(shè)計(jì)流量的75%）使運(yùn)行電耗降低幅度很大，但正如前所述，實(shí)際運(yùn)行中往往仍按“大流量小溫差”運(yùn)行，而未達(dá)到節(jié)電目的。另一方面，從室外氣溫分布的情況看，很多地區(qū)整個(gè)供暖期中可按小流量運(yùn)行的時(shí)間占50% 以上。而從管網(wǎng)的綜合經(jīng)濟(jì)性看，在一次性投資極為緊張的我國(guó)，管網(wǎng)長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行則顯得太不經(jīng)濟(jì)。
當(dāng)采用“TJ”方法時(shí)，對(duì)于外網(wǎng)與用戶(hù)直接連接的供暖系統(tǒng)，一般將熱網(wǎng)相對(duì)流量比分為 φ=100%,φ=75% 兩個(gè)階段。當(dāng)tg=95℃,th=70℃,tn=18℃, φ=75%，方翼60型散熱器：B=0.35,按吉林地區(qū)tw=-24℃并令tg=95℃經(jīng)計(jì)算得：
tg=95℃ th=63.76℃
對(duì)應(yīng)tw=-21.8℃
而吉林地區(qū)日平均溫度低于-21.8℃的日數(shù)最多不超過(guò)二三個(gè)月，按規(guī)范吉林供暖日數(shù)為165天，從近期吉林地區(qū)氣溫部分?jǐn)?shù)據(jù)可知，可按75%流量運(yùn)行階段時(shí)間占整個(gè)供暖季50%以上。
因而室外管網(wǎng)水利計(jì)算中選擇管徑時(shí)的計(jì)算流量若按100%取，則由于按75%流量階段運(yùn)行的日數(shù)很長(zhǎng)，即實(shí)際長(zhǎng)期處于低利用律狀態(tài)下運(yùn)行。從另一角度表現(xiàn)為明顯的管網(wǎng)及部分設(shè)備容量過(guò)大（不包括實(shí)際選定設(shè)備人為增大部分）。相對(duì)而言，如不分階段變流量運(yùn)行，則更為非經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)運(yùn)行方式，既因流量較大而使管網(wǎng)投資較大，又因長(zhǎng)期大流量運(yùn)行而電耗極為浪費(fèi)。
所以，建議熱水管網(wǎng)的計(jì)算流量可按運(yùn)行時(shí)間總數(shù)50%之久的小流量設(shè)計(jì)，或按提高供回水溫差而使流量減小來(lái)計(jì)算。例如：取φ=75%，即按G2=0.751選取直徑，此時(shí)管網(wǎng)的單位長(zhǎng)度阻力損失和管內(nèi)流速仍按常規(guī)方法取定。
由摩阻計(jì)算公式：R=AKC-25G2/D5.25ρ
當(dāng)R1=R2，可得：D2/D1=（G2/G1）2/5.25=0.750.381=0.896
即管徑可縮小10%響應(yīng)管網(wǎng)工程造價(jià)節(jié)約亦很可觀,同時(shí)運(yùn)行電耗亦有所降低。由水泵耗電計(jì)算公式：]
E=T*ρ*G*H/1000M
當(dāng)H1=H2，可得
E2/E1=G2/G1=75%
即可節(jié)電25%。
管網(wǎng)計(jì)算流量的降低其經(jīng)濟(jì)性是顯而易見(jiàn)的，但其對(duì)于供暖系統(tǒng)運(yùn)行效果的影響不可忽視。尤其對(duì)于室內(nèi)散熱裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算產(chǎn)生絕對(duì)性影響。
二、供回水計(jì)算溫度及散熱器計(jì)算
在設(shè)熱負(fù)荷以定條件下，當(dāng)計(jì)算流量相對(duì)取較小，但回水計(jì)算溫差必然應(yīng)加大。對(duì)于一般熱水供暖系統(tǒng)，在供水溫度不能有大幅度提高的限制下，只能降低回水溫度，這就意味著在計(jì)算上的結(jié)果散熱面積要增加。尤其是對(duì)于目前占絕對(duì)多數(shù)的多層，中高層建筑的室內(nèi)供暖系統(tǒng)大都是上供下回垂直單管順流式系統(tǒng)，下層散熱器要明顯增多。否則必然要發(fā)生“豎向熱力失調(diào)”。這也是為何雖然設(shè)計(jì)中注明采用“TJ”的運(yùn)行方式而實(shí)際大多數(shù)運(yùn)行中并不減小流量，而且更多采用“大流量小溫差”的主要原因之一。
當(dāng)然，導(dǎo)致“上熱下冷”的豎向熱力失調(diào)有諸多因素，如熱負(fù)荷計(jì)算不夠準(zhǔn)確完善，管道散熱未能準(zhǔn)確計(jì)入等等。因而目前設(shè)計(jì)者大都在散熱器決定布置時(shí)，往往經(jīng)驗(yàn)性地相對(duì)于計(jì)算結(jié)果普遍附加的基礎(chǔ)上，在底部再增加1至2片散熱器。
(方翼大60型)這種做法有兩個(gè)問(wèn)題:
1.普通增加散熱面積, 在熱負(fù)荷一定的條件下意味著要降低供水溫度。反過(guò)來(lái)增加散熱面積是由于供水溫度過(guò)底。這就造成了一種惡性循環(huán)。管網(wǎng)和散熱器容量越來(lái)越大，低溫運(yùn)行耗電量越多，鍋爐效率越低。現(xiàn)在這種低溫大流量小溫差的運(yùn)行狀況，而且不為少數(shù)。
2.底部經(jīng)驗(yàn)性增加散熱器來(lái)緩解“上熱下冷”的失調(diào)，在區(qū)域性大規(guī)模供熱設(shè)計(jì)中難以統(tǒng)一，必然存在按正規(guī)計(jì)算方法取直 與經(jīng)驗(yàn)附加的差異。因而增大供回水計(jì)算溫差，即可統(tǒng)一從設(shè)計(jì)計(jì)算中解決因改變流量、熱負(fù)荷計(jì)算不準(zhǔn)確，管道散熱等因素導(dǎo)致的“上熱下冷”的熱力失調(diào)更為妥當(dāng)。
由于實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行中普遍存在著流量過(guò)大、溫差過(guò)小、低溫運(yùn)行這些極為不經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，改變傳統(tǒng)做法，增大供回水溫差，以期降低計(jì)算流量，保證在相對(duì)較高溫度下運(yùn)行的“大溫差小流量”的設(shè)計(jì)方法應(yīng)為可行的方法。
當(dāng)然，考慮到供熱系統(tǒng)的普遍適應(yīng)性，供水溫度應(yīng)以不超過(guò)100℃為宜，建議可按98℃取定。回水溫度則考慮到市內(nèi)供熱系統(tǒng)立管流量不宜過(guò)小，可取65℃，即供回水設(shè)計(jì)溫度為98/65℃此時(shí)供回水溫度為33℃。
由：Q=C1C(Tg1-Th1)=C2C(Tg2-Th2)
G2/G1=ΔT1/ΔT2=(95-70)/(98-65)=0.757
即相當(dāng)于95/70℃時(shí)計(jì)算流量的75%流量。顯然這與以往通常采用“TJ”方法中的小流量階段一致。這種流量的減少以廣大設(shè)計(jì)者所接授。所不同的是此時(shí)散熱器的計(jì)算溫度已不同于95/70℃計(jì)算參數(shù)下的值。由于這種變化，使得單管順流式系統(tǒng)下部散熱面積增加，這將明顯有利于緩解以往采用“PJ”方法中，小流量階段會(huì)出現(xiàn)的“上熱下冷”的熱力失調(diào)現(xiàn)象。同時(shí)，由于溫差增大，當(dāng)在回水溫度相同時(shí)，供水溫度高于計(jì)算溫度為 95/70℃ 的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，有利于提高鍋爐效率。
三、循環(huán)泵配置及運(yùn)行調(diào)節(jié)
以98/65℃供回水計(jì)算溫度得到的計(jì)算流量為100%來(lái)進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計(jì)。運(yùn)行調(diào)節(jié)方法仍采用“PJ”方法時(shí)，建議循環(huán)水泵以100%，133%流量配置兩臺(tái)（也可以75%,100%流量配置）。盡管此時(shí)水泵的容量與95/70℃設(shè)計(jì)參數(shù)下的75%,100%流量條件的容量相當(dāng)，但其正常運(yùn)行條件下是以相對(duì)于以往計(jì)算流量的75%并且管網(wǎng)容量亦已減小。而相對(duì)以往100%容量（即133%）的循環(huán)泵則視室外溫度的變化極少開(kāi)動(dòng)。僅當(dāng)氣溫降低至按98/65℃設(shè)計(jì)的質(zhì)調(diào)節(jié)曲線的供水溫度上升到95℃時(shí)，可考慮改用133%容量循環(huán)泵。當(dāng)133%容量泵運(yùn)行時(shí)流量大于管網(wǎng)系統(tǒng)的計(jì)算流量，從理論上講會(huì)引起“上冷下熱”的熱力失調(diào)。但室內(nèi)供暖系統(tǒng)已按室外計(jì)算溫度設(shè)計(jì)133% 泵運(yùn)行屬于特殊冷天氣，而所謂“下熱”則因?yàn)闊嶝?fù)荷計(jì)算精度有限，還將有助于保證底層達(dá)到設(shè)計(jì)溫度或是使室內(nèi)溫度標(biāo)準(zhǔn)稍有提高。至于超過(guò)計(jì)算流量下功率下電耗有大幅度的上升，則因其時(shí)間相對(duì)極少（一般在數(shù)十小時(shí)之內(nèi)），綜合經(jīng)濟(jì)效果95/70℃設(shè)計(jì)參數(shù)的系統(tǒng)。
當(dāng)98/65℃設(shè)計(jì)參數(shù)按75%,100%流量配泵時(shí)75%容量循環(huán)泵建議選用其性能曲線以坡降較大類(lèi)型為宜，以其當(dāng)極冷天氣下100%流量循環(huán)泵并聯(lián)使用，提高系統(tǒng)循環(huán)流量。
四、“TJ”方法應(yīng)用探討
在實(shí)際工作中，用來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法很多，最多的是質(zhì)調(diào)節(jié)，但就現(xiàn)狀來(lái)講這種運(yùn)行調(diào)節(jié)很多是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，即由司爐工隨著室外溫度的變化調(diào)整鍋爐的供水及回水溫度，天冷時(shí)水溫由于沒(méi)有科學(xué)的數(shù)據(jù)為依據(jù)，熱媒參數(shù)的確盲目性很大，很難燒得高一些，天暖時(shí)水溫?zé)托此^的“看天燒火”，達(dá)到保暖節(jié)煤的目的。
為提高熱水供暖系統(tǒng)的管理水平，可通過(guò)理論計(jì)算根據(jù)天氣變化來(lái)調(diào)節(jié)熱媒參數(shù)，即采用眾所周知的運(yùn)行調(diào)節(jié)基本公式（1）（2），來(lái)求得人任意室外溫度tw,下的供、回水溫度tg,,和th,,
式中： tg′——任意室外日均溫度時(shí)的供水溫度℃
th′——任意室外日均溫度時(shí)的回水溫度℃
th ——室內(nèi)設(shè)計(jì)要求溫度℃
tg ——室外計(jì)算溫度時(shí)的供水溫度℃
th ——室外計(jì)算溫度時(shí)的回水溫度℃
tw′——任意室外日平均溫度℃
B——散熱器指數(shù)（實(shí)驗(yàn)得數(shù)）
G——相對(duì)流量比（即系統(tǒng)實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量比）
公式（1）（2）是來(lái)源于不考慮熱網(wǎng)熱損失的熱平衡方程：
Q1=Q2=Q3 (3)
式中：Q1 —建筑物的熱負(fù)荷(W)
Q2 —散熱器放出的熱量(W)
Q3 —熱網(wǎng)輸出的熱量 (W)
運(yùn)行基本調(diào)節(jié)公式（1）（2），是個(gè)理論公式，只有當(dāng)建筑物的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷與實(shí)際需要量相等，而且G已知，才可以求出該工況下的熱煤運(yùn)行參數(shù)，這是我們皆很熟悉的。但是，我們?cè)诙嗄甑臒崴┡こ痰倪\(yùn)行管理實(shí)踐中體會(huì)到，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)算，由于種種偏于安全的考慮，往往與設(shè)計(jì)流量不相等，因此，當(dāng)我們?cè)趹?yīng)用上述運(yùn)行調(diào)節(jié)基本公式時(shí)，并不能確定出符合實(shí)際運(yùn)行工況要求的熱煤參數(shù)。為了切實(shí)指導(dǎo)實(shí)際運(yùn)行，有必要對(duì)運(yùn)行調(diào)節(jié)基本公式進(jìn)行處理和改造，導(dǎo)出正確的實(shí)用的運(yùn)行調(diào)節(jié)公式，才能真正指導(dǎo)實(shí)踐，把運(yùn)行管理納入科學(xué)的軌道。
在運(yùn)行調(diào)節(jié)基本公式中加入熱負(fù)荷修正系數(shù)的辦法，并指導(dǎo)出正確的實(shí)用的熱水供暖質(zhì)調(diào)節(jié)公式。
公式
公式（4）（5）中
n—— 棟建筑物在設(shè)計(jì)工況下，實(shí)際熱負(fù)荷與設(shè)計(jì)熱負(fù)荷之比，稱(chēng)熱負(fù)荷修正系數(shù)
q—— 運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況下建筑物熱指標(biāo)之比
tn——室內(nèi)設(shè)計(jì)要求溫度℃
tn——運(yùn)行室內(nèi)實(shí)際溫度℃
G—— 相對(duì)流量比
該成果還通過(guò)變量質(zhì)換導(dǎo)出熱負(fù)荷修正系數(shù)n和相對(duì)流量比G 的公式：
現(xiàn)根據(jù)實(shí)測(cè)供暖工程列出《熱水供暖實(shí)際運(yùn)行熱煤參數(shù)的確定》的具體應(yīng)用實(shí)例：
系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況：
室外計(jì)算溫度 tw =－24℃
室內(nèi)溫度 tn =18℃
供水溫度 tg =95℃
回水溫度 th =70℃
測(cè)定獲得數(shù)據(jù)：
室外日均溫度 tw′=－14.8℃
室內(nèi)日均溫度 tn′ =18.3℃
供水日均溫度 tg′ =57.4℃
回水日均溫度 th′ =48.5℃
將上列數(shù)據(jù)代入（6）（7）式得：
將n及 G值代入（4）（5）式即可得出該工程現(xiàn)行流量下的熱媒運(yùn)行調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)照表。
tw tg′ th′ tw′ tg′ th′
5 43 38 -12 67 55
4 44 39 -13 68 57
3 46 40 -14 68 57
2 48 41 -15 69 57
1 49 42 -16 71 58
0 51 43 -17 72 59
-1 52 44 -18 74 60
-2 53 45 -19 75 61
-3 54 47 -20 77 62
-4 56 48 -21 78 63
-5 58 49 -22 80 64
-6 59 50 -23 82 64
-7 61 51 -24 84 65
-8 62 52 -25 85 66
-9 63 53 -26 88 67
-10 65 54 -27 90 68
-11 66 55 -28 93 69
N=0.59 -G=1.3
從上表中可以看出，《熱水供暖實(shí)際熱媒參數(shù)的確定和應(yīng)用》這一科研成果具有很好的實(shí)用價(jià)值，對(duì)改變盲目的“看天 燒火”為科學(xué)的“看火燒火”，對(duì)實(shí)現(xiàn)在科學(xué)數(shù)據(jù)指導(dǎo)下的合理的運(yùn)行調(diào)節(jié)十分有益，而且做法并不繁瑣，在基層可以辦到。它可以使室溫穩(wěn)定控制在設(shè)計(jì)要求之內(nèi)，保證供暖的社會(huì)效益，還能準(zhǔn)確合理地確定熱媒運(yùn)行參數(shù)，避免了供、回水溫度過(guò)高或過(guò)低的狀況，合理應(yīng)用能源，保證供暖的經(jīng)濟(jì)效益，較好地解決了理論公式在實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)中應(yīng)用的重要問(wèn)題，確實(shí)值得運(yùn)行管理部門(mén)大力推廣應(yīng)用。
值得提出的是，由于熱負(fù)荷修正系數(shù)n對(duì)各建筑物并非同一值，因而在實(shí)際應(yīng)用中，只能通過(guò)測(cè)試的手段來(lái)獲得有關(guān)數(shù)據(jù)，如可在穩(wěn)定的運(yùn)行條件下，測(cè)量熱用戶(hù)口處供水溫度tg′和回水溫度th′，測(cè)量用戶(hù)室內(nèi)溫度tn′ 和室外溫度 tw′等（而且應(yīng)取一晝夜的日平均值），再連同該建筑物的相應(yīng)設(shè)計(jì)工況下的設(shè)計(jì)值如tg、th、tn和 tw 等一并代入公式，便可求得熱負(fù)荷修正系數(shù)n及流量比 G ，進(jìn)而列出一個(gè)對(duì)該建筑物有實(shí)用價(jià)值的運(yùn)行調(diào)節(jié)公式，最終求出相應(yīng)的熱煤運(yùn)行調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)照表，就可指導(dǎo)該熱水供暖系數(shù)的運(yùn)行了。
關(guān)鍵詞： 管網(wǎng)計(jì)量 熱水供暖 集中供暖
引言
作為鍋爐運(yùn)行管理部門(mén)，為了保證住宅小區(qū)不僅能在室外設(shè)計(jì)溫度（如吉林市-24℃）的條件下，維持室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度（一般為18℃）標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還應(yīng)該保證在其它任意非設(shè)計(jì)室外溫度條件下，也能合理調(diào)整熱媒參數(shù)保證室內(nèi)溫度，作到既能保暖又節(jié)煤，那么，不僅需要有正確的設(shè)計(jì)，還必須認(rèn)真搞好熱水供暖系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)，否則是難于實(shí)現(xiàn)。
集中熱水供暖系統(tǒng)中，tg=95℃,th=70℃,并配之以分階段改變流量質(zhì)調(diào)節(jié)的運(yùn)行調(diào)節(jié)方法（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“TJ”方法）被廣泛應(yīng)用。但還不應(yīng)說(shuō)這是惟一最合適的方法。尤其是按這些基本點(diǎn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，實(shí)際管網(wǎng)和設(shè)計(jì)容量過(guò)大（如水泵、管網(wǎng)直徑），過(guò)多（如散熱器），普通為”大流量小溫差”、并且是低溫工況下的運(yùn)行方式。盡管這種方式可以彌補(bǔ)（或者說(shuō)是掩蓋）了一些設(shè)計(jì)方面和運(yùn)行方面的不足，但相對(duì)一次性投資較大，運(yùn)行耗電較多，則與我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)狀況反差太大，不相適應(yīng)。
所以本文試圖結(jié)合運(yùn)行調(diào)節(jié)方式，從減小管網(wǎng)計(jì)算流量、加大設(shè)計(jì)供回水溫差入手探討一種與“大流量小溫差”這種不經(jīng)濟(jì)的方式相對(duì)而言較為經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)節(jié)方法。
一、運(yùn)行調(diào)節(jié)方法及管網(wǎng)計(jì)算流量
目前國(guó)內(nèi)小區(qū)共暖設(shè)計(jì)上考慮采用運(yùn)行調(diào)節(jié)方法，都是“TJ”方法總結(jié)其原因是：
1.短期內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的設(shè)備水平還難以實(shí)現(xiàn)逐室逐戶(hù)的個(gè)體調(diào)節(jié)，只能在熱源或熱力站進(jìn)行集中或局部調(diào)節(jié)。
2.單純的集中質(zhì)調(diào)節(jié)或量調(diào)節(jié)又各有不可克服的明顯弊病。
3.雖然熱水供暖系統(tǒng)的最佳調(diào)節(jié)工況為質(zhì)和量的綜合調(diào)節(jié)，但亦因目前的設(shè)備及水平有限還難以廣泛應(yīng)用。
4.間歇調(diào)節(jié)并非象一些外行人認(rèn)為可以節(jié)煤，如果說(shuō)已經(jīng)節(jié)煤則是以允許室內(nèi)溫度有過(guò)大的波動(dòng)為前提的。而且即使有很多是設(shè)計(jì)按“TJ”方法，而實(shí)際運(yùn)行上則采用了間歇調(diào)節(jié)的供暖系統(tǒng)是相當(dāng)普遍的，其主要原因往往都是設(shè)備容量過(guò)大，只能靠減少運(yùn)行時(shí)數(shù)來(lái)提高負(fù)荷比，這不屬于設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮的范圍。而由于“TJ”方法相對(duì)融合了質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)的長(zhǎng)處，并且易于實(shí)現(xiàn)，則被設(shè)計(jì)者廣泛采用之。
但是，目前設(shè)計(jì)者所考慮采用的“TJ”方法從理論上講，在小流量階段（如設(shè)計(jì)流量的75%）使運(yùn)行電耗降低幅度很大，但正如前所述，實(shí)際運(yùn)行中往往仍按“大流量小溫差”運(yùn)行，而未達(dá)到節(jié)電目的。另一方面，從室外氣溫分布的情況看，很多地區(qū)整個(gè)供暖期中可按小流量運(yùn)行的時(shí)間占50% 以上。而從管網(wǎng)的綜合經(jīng)濟(jì)性看，在一次性投資極為緊張的我國(guó)，管網(wǎng)長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行則顯得太不經(jīng)濟(jì)。
當(dāng)采用“TJ”方法時(shí)，對(duì)于外網(wǎng)與用戶(hù)直接連接的供暖系統(tǒng)，一般將熱網(wǎng)相對(duì)流量比分為 φ=100%,φ=75% 兩個(gè)階段。當(dāng)tg=95℃,th=70℃,tn=18℃, φ=75%，方翼60型散熱器：B=0.35,按吉林地區(qū)tw=-24℃并令tg=95℃經(jīng)計(jì)算得：
tg=95℃ th=63.76℃
對(duì)應(yīng)tw=-21.8℃
而吉林地區(qū)日平均溫度低于-21.8℃的日數(shù)最多不超過(guò)二三個(gè)月，按規(guī)范吉林供暖日數(shù)為165天，從近期吉林地區(qū)氣溫部分?jǐn)?shù)據(jù)可知，可按75%流量運(yùn)行階段時(shí)間占整個(gè)供暖季50%以上。
因而室外管網(wǎng)水利計(jì)算中選擇管徑時(shí)的計(jì)算流量若按100%取，則由于按75%流量階段運(yùn)行的日數(shù)很長(zhǎng)，即實(shí)際長(zhǎng)期處于低利用律狀態(tài)下運(yùn)行。從另一角度表現(xiàn)為明顯的管網(wǎng)及部分設(shè)備容量過(guò)大（不包括實(shí)際選定設(shè)備人為增大部分）。相對(duì)而言，如不分階段變流量運(yùn)行，則更為非經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)運(yùn)行方式，既因流量較大而使管網(wǎng)投資較大，又因長(zhǎng)期大流量運(yùn)行而電耗極為浪費(fèi)。
所以，建議熱水管網(wǎng)的計(jì)算流量可按運(yùn)行時(shí)間總數(shù)50%之久的小流量設(shè)計(jì)，或按提高供回水溫差而使流量減小來(lái)計(jì)算。例如：取φ=75%，即按G2=0.751選取直徑，此時(shí)管網(wǎng)的單位長(zhǎng)度阻力損失和管內(nèi)流速仍按常規(guī)方法取定。
由摩阻計(jì)算公式：R=AKC-25G2/D5.25ρ
當(dāng)R1=R2，可得：D2/D1=（G2/G1）2/5.25=0.750.381=0.896
即管徑可縮小10%響應(yīng)管網(wǎng)工程造價(jià)節(jié)約亦很可觀,同時(shí)運(yùn)行電耗亦有所降低。由水泵耗電計(jì)算公式：]
E=T*ρ*G*H/1000M
當(dāng)H1=H2，可得
E2/E1=G2/G1=75%
即可節(jié)電25%。
管網(wǎng)計(jì)算流量的降低其經(jīng)濟(jì)性是顯而易見(jiàn)的，但其對(duì)于供暖系統(tǒng)運(yùn)行效果的影響不可忽視。尤其對(duì)于室內(nèi)散熱裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算產(chǎn)生絕對(duì)性影響。
二、供回水計(jì)算溫度及散熱器計(jì)算
在設(shè)熱負(fù)荷以定條件下，當(dāng)計(jì)算流量相對(duì)取較小，但回水計(jì)算溫差必然應(yīng)加大。對(duì)于一般熱水供暖系統(tǒng)，在供水溫度不能有大幅度提高的限制下，只能降低回水溫度，這就意味著在計(jì)算上的結(jié)果散熱面積要增加。尤其是對(duì)于目前占絕對(duì)多數(shù)的多層，中高層建筑的室內(nèi)供暖系統(tǒng)大都是上供下回垂直單管順流式系統(tǒng)，下層散熱器要明顯增多。否則必然要發(fā)生“豎向熱力失調(diào)”。這也是為何雖然設(shè)計(jì)中注明采用“TJ”的運(yùn)行方式而實(shí)際大多數(shù)運(yùn)行中并不減小流量，而且更多采用“大流量小溫差”的主要原因之一。
當(dāng)然，導(dǎo)致“上熱下冷”的豎向熱力失調(diào)有諸多因素，如熱負(fù)荷計(jì)算不夠準(zhǔn)確完善，管道散熱未能準(zhǔn)確計(jì)入等等。因而目前設(shè)計(jì)者大都在散熱器決定布置時(shí)，往往經(jīng)驗(yàn)性地相對(duì)于計(jì)算結(jié)果普遍附加的基礎(chǔ)上，在底部再增加1至2片散熱器。
(方翼大60型)這種做法有兩個(gè)問(wèn)題:
1.普通增加散熱面積, 在熱負(fù)荷一定的條件下意味著要降低供水溫度。反過(guò)來(lái)增加散熱面積是由于供水溫度過(guò)底。這就造成了一種惡性循環(huán)。管網(wǎng)和散熱器容量越來(lái)越大，低溫運(yùn)行耗電量越多，鍋爐效率越低。現(xiàn)在這種低溫大流量小溫差的運(yùn)行狀況，而且不為少數(shù)。
2.底部經(jīng)驗(yàn)性增加散熱器來(lái)緩解“上熱下冷”的失調(diào)，在區(qū)域性大規(guī)模供熱設(shè)計(jì)中難以統(tǒng)一，必然存在按正規(guī)計(jì)算方法取直 與經(jīng)驗(yàn)附加的差異。因而增大供回水計(jì)算溫差，即可統(tǒng)一從設(shè)計(jì)計(jì)算中解決因改變流量、熱負(fù)荷計(jì)算不準(zhǔn)確，管道散熱等因素導(dǎo)致的“上熱下冷”的熱力失調(diào)更為妥當(dāng)。
由于實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行中普遍存在著流量過(guò)大、溫差過(guò)小、低溫運(yùn)行這些極為不經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，改變傳統(tǒng)做法，增大供回水溫差，以期降低計(jì)算流量，保證在相對(duì)較高溫度下運(yùn)行的“大溫差小流量”的設(shè)計(jì)方法應(yīng)為可行的方法。
當(dāng)然，考慮到供熱系統(tǒng)的普遍適應(yīng)性，供水溫度應(yīng)以不超過(guò)100℃為宜，建議可按98℃取定。回水溫度則考慮到市內(nèi)供熱系統(tǒng)立管流量不宜過(guò)小，可取65℃，即供回水設(shè)計(jì)溫度為98/65℃此時(shí)供回水溫度為33℃。
由：Q=C1C(Tg1-Th1)=C2C(Tg2-Th2)
G2/G1=ΔT1/ΔT2=(95-70)/(98-65)=0.757
即相當(dāng)于95/70℃時(shí)計(jì)算流量的75%流量。顯然這與以往通常采用“TJ”方法中的小流量階段一致。這種流量的減少以廣大設(shè)計(jì)者所接授。所不同的是此時(shí)散熱器的計(jì)算溫度已不同于95/70℃計(jì)算參數(shù)下的值。由于這種變化，使得單管順流式系統(tǒng)下部散熱面積增加，這將明顯有利于緩解以往采用“PJ”方法中，小流量階段會(huì)出現(xiàn)的“上熱下冷”的熱力失調(diào)現(xiàn)象。同時(shí)，由于溫差增大，當(dāng)在回水溫度相同時(shí)，供水溫度高于計(jì)算溫度為 95/70℃ 的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，有利于提高鍋爐效率。
三、循環(huán)泵配置及運(yùn)行調(diào)節(jié)
以98/65℃供回水計(jì)算溫度得到的計(jì)算流量為100%來(lái)進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計(jì)。運(yùn)行調(diào)節(jié)方法仍采用“PJ”方法時(shí)，建議循環(huán)水泵以100%，133%流量配置兩臺(tái)（也可以75%,100%流量配置）。盡管此時(shí)水泵的容量與95/70℃設(shè)計(jì)參數(shù)下的75%,100%流量條件的容量相當(dāng)，但其正常運(yùn)行條件下是以相對(duì)于以往計(jì)算流量的75%并且管網(wǎng)容量亦已減小。而相對(duì)以往100%容量（即133%）的循環(huán)泵則視室外溫度的變化極少開(kāi)動(dòng)。僅當(dāng)氣溫降低至按98/65℃設(shè)計(jì)的質(zhì)調(diào)節(jié)曲線的供水溫度上升到95℃時(shí)，可考慮改用133%容量循環(huán)泵。當(dāng)133%容量泵運(yùn)行時(shí)流量大于管網(wǎng)系統(tǒng)的計(jì)算流量，從理論上講會(huì)引起“上冷下熱”的熱力失調(diào)。但室內(nèi)供暖系統(tǒng)已按室外計(jì)算溫度設(shè)計(jì)133% 泵運(yùn)行屬于特殊冷天氣，而所謂“下熱”則因?yàn)闊嶝?fù)荷計(jì)算精度有限，還將有助于保證底層達(dá)到設(shè)計(jì)溫度或是使室內(nèi)溫度標(biāo)準(zhǔn)稍有提高。至于超過(guò)計(jì)算流量下功率下電耗有大幅度的上升，則因其時(shí)間相對(duì)極少（一般在數(shù)十小時(shí)之內(nèi)），綜合經(jīng)濟(jì)效果95/70℃設(shè)計(jì)參數(shù)的系統(tǒng)。
當(dāng)98/65℃設(shè)計(jì)參數(shù)按75%,100%流量配泵時(shí)75%容量循環(huán)泵建議選用其性能曲線以坡降較大類(lèi)型為宜，以其當(dāng)極冷天氣下100%流量循環(huán)泵并聯(lián)使用，提高系統(tǒng)循環(huán)流量。
四、“TJ”方法應(yīng)用探討
在實(shí)際工作中，用來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法很多，最多的是質(zhì)調(diào)節(jié)，但就現(xiàn)狀來(lái)講這種運(yùn)行調(diào)節(jié)很多是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，即由司爐工隨著室外溫度的變化調(diào)整鍋爐的供水及回水溫度，天冷時(shí)水溫由于沒(méi)有科學(xué)的數(shù)據(jù)為依據(jù)，熱媒參數(shù)的確盲目性很大，很難燒得高一些，天暖時(shí)水溫?zé)托此^的“看天燒火”，達(dá)到保暖節(jié)煤的目的。
為提高熱水供暖系統(tǒng)的管理水平，可通過(guò)理論計(jì)算根據(jù)天氣變化來(lái)調(diào)節(jié)熱媒參數(shù)，即采用眾所周知的運(yùn)行調(diào)節(jié)基本公式（1）（2），來(lái)求得人任意室外溫度tw,下的供、回水溫度tg,,和th,,
式中： tg′——任意室外日均溫度時(shí)的供水溫度℃
th′——任意室外日均溫度時(shí)的回水溫度℃
th ——室內(nèi)設(shè)計(jì)要求溫度℃
tg ——室外計(jì)算溫度時(shí)的供水溫度℃
th ——室外計(jì)算溫度時(shí)的回水溫度℃
tw′——任意室外日平均溫度℃
B——散熱器指數(shù)（實(shí)驗(yàn)得數(shù)）
G——相對(duì)流量比（即系統(tǒng)實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量比）
公式（1）（2）是來(lái)源于不考慮熱網(wǎng)熱損失的熱平衡方程：
Q1=Q2=Q3 (3)
式中：Q1 —建筑物的熱負(fù)荷(W)
Q2 —散熱器放出的熱量(W)
Q3 —熱網(wǎng)輸出的熱量 (W)
運(yùn)行基本調(diào)節(jié)公式（1）（2），是個(gè)理論公式，只有當(dāng)建筑物的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷與實(shí)際需要量相等，而且G已知，才可以求出該工況下的熱煤運(yùn)行參數(shù)，這是我們皆很熟悉的。但是，我們?cè)诙嗄甑臒崴┡こ痰倪\(yùn)行管理實(shí)踐中體會(huì)到，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)算，由于種種偏于安全的考慮，往往與設(shè)計(jì)流量不相等，因此，當(dāng)我們?cè)趹?yīng)用上述運(yùn)行調(diào)節(jié)基本公式時(shí)，并不能確定出符合實(shí)際運(yùn)行工況要求的熱煤參數(shù)。為了切實(shí)指導(dǎo)實(shí)際運(yùn)行，有必要對(duì)運(yùn)行調(diào)節(jié)基本公式進(jìn)行處理和改造，導(dǎo)出正確的實(shí)用的運(yùn)行調(diào)節(jié)公式，才能真正指導(dǎo)實(shí)踐，把運(yùn)行管理納入科學(xué)的軌道。
在運(yùn)行調(diào)節(jié)基本公式中加入熱負(fù)荷修正系數(shù)的辦法，并指導(dǎo)出正確的實(shí)用的熱水供暖質(zhì)調(diào)節(jié)公式。
公式
公式（4）（5）中
n—— 棟建筑物在設(shè)計(jì)工況下，實(shí)際熱負(fù)荷與設(shè)計(jì)熱負(fù)荷之比，稱(chēng)熱負(fù)荷修正系數(shù)
q—— 運(yùn)行工況與設(shè)計(jì)工況下建筑物熱指標(biāo)之比
tn——室內(nèi)設(shè)計(jì)要求溫度℃
tn——運(yùn)行室內(nèi)實(shí)際溫度℃
G—— 相對(duì)流量比
該成果還通過(guò)變量質(zhì)換導(dǎo)出熱負(fù)荷修正系數(shù)n和相對(duì)流量比G 的公式：
現(xiàn)根據(jù)實(shí)測(cè)供暖工程列出《熱水供暖實(shí)際運(yùn)行熱煤參數(shù)的確定》的具體應(yīng)用實(shí)例：
系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況：
室外計(jì)算溫度 tw =－24℃
室內(nèi)溫度 tn =18℃
供水溫度 tg =95℃
回水溫度 th =70℃
測(cè)定獲得數(shù)據(jù)：
室外日均溫度 tw′=－14.8℃
室內(nèi)日均溫度 tn′ =18.3℃
供水日均溫度 tg′ =57.4℃
回水日均溫度 th′ =48.5℃
將上列數(shù)據(jù)代入（6）（7）式得：
將n及 G值代入（4）（5）式即可得出該工程現(xiàn)行流量下的熱媒運(yùn)行調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)照表。
tw tg′ th′ tw′ tg′ th′
5 43 38 -12 67 55
4 44 39 -13 68 57
3 46 40 -14 68 57
2 48 41 -15 69 57
1 49 42 -16 71 58
0 51 43 -17 72 59
-1 52 44 -18 74 60
-2 53 45 -19 75 61
-3 54 47 -20 77 62
-4 56 48 -21 78 63
-5 58 49 -22 80 64
-6 59 50 -23 82 64
-7 61 51 -24 84 65
-8 62 52 -25 85 66
-9 63 53 -26 88 67
-10 65 54 -27 90 68
-11 66 55 -28 93 69
N=0.59 -G=1.3
從上表中可以看出，《熱水供暖實(shí)際熱媒參數(shù)的確定和應(yīng)用》這一科研成果具有很好的實(shí)用價(jià)值，對(duì)改變盲目的“看天 燒火”為科學(xué)的“看火燒火”，對(duì)實(shí)現(xiàn)在科學(xué)數(shù)據(jù)指導(dǎo)下的合理的運(yùn)行調(diào)節(jié)十分有益，而且做法并不繁瑣，在基層可以辦到。它可以使室溫穩(wěn)定控制在設(shè)計(jì)要求之內(nèi)，保證供暖的社會(huì)效益，還能準(zhǔn)確合理地確定熱媒運(yùn)行參數(shù)，避免了供、回水溫度過(guò)高或過(guò)低的狀況，合理應(yīng)用能源，保證供暖的經(jīng)濟(jì)效益，較好地解決了理論公式在實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)中應(yīng)用的重要問(wèn)題，確實(shí)值得運(yùn)行管理部門(mén)大力推廣應(yīng)用。
值得提出的是，由于熱負(fù)荷修正系數(shù)n對(duì)各建筑物并非同一值，因而在實(shí)際應(yīng)用中，只能通過(guò)測(cè)試的手段來(lái)獲得有關(guān)數(shù)據(jù)，如可在穩(wěn)定的運(yùn)行條件下，測(cè)量熱用戶(hù)口處供水溫度tg′和回水溫度th′，測(cè)量用戶(hù)室內(nèi)溫度tn′ 和室外溫度 tw′等（而且應(yīng)取一晝夜的日平均值），再連同該建筑物的相應(yīng)設(shè)計(jì)工況下的設(shè)計(jì)值如tg、th、tn和 tw 等一并代入公式，便可求得熱負(fù)荷修正系數(shù)n及流量比 G ，進(jìn)而列出一個(gè)對(duì)該建筑物有實(shí)用價(jià)值的運(yùn)行調(diào)節(jié)公式，最終求出相應(yīng)的熱煤運(yùn)行調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)照表，就可指導(dǎo)該熱水供暖系數(shù)的運(yùn)行了。
