作者：姜永成，高惠娜，顧冬明，鄭瑞蕓，王昭俊，方修睦，趙華

摘要：供熱終端熱量可調(diào)，供熱用戶(hù)按照熱量收費(fèi)以后，室內(nèi)供熱系統(tǒng)已經(jīng)成為一個(gè)自調(diào)節(jié)系統(tǒng)。因此必須采用相對(duì)應(yīng)的供熱調(diào)節(jié)方案，按照用戶(hù)所需熱量進(jìn)行供熱才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)供熱系統(tǒng)的節(jié)能。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)體現(xiàn)在三個(gè)方面，一是熱用戶(hù)實(shí)現(xiàn)按需購(gòu)熱；二是輸送系統(tǒng)以最小能耗方式向用戶(hù)輸送能量；三是熱源在保證用戶(hù)所需熱量的前提下始終處于最佳的燃燒狀態(tài)。在這三個(gè)方面都實(shí)現(xiàn)最佳，才是供熱適量調(diào)節(jié)技術(shù)的關(guān)鍵。

   1、概述

   供熱用戶(hù)實(shí)行供熱計(jì)量收費(fèi)[1]以后，必須要有相應(yīng)的熱量可調(diào)節(jié)的手段，否則不能實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能。目前實(shí)現(xiàn)用戶(hù)熱量可調(diào)節(jié)的技術(shù)主要是在用戶(hù)室內(nèi)的各散熱器支管上安裝自力式溫度電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用戶(hù)可以根據(jù)個(gè)人生活習(xí)慣及經(jīng)濟(jì)條件在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上設(shè)定所需溫度。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的安裝與調(diào)節(jié)方式主要有雙通閥和三通閥兩種方式，針對(duì)這兩種方式供熱系統(tǒng)也要采取相應(yīng)的調(diào)節(jié)方案。

   2、熱力運(yùn)行分析

   2.1  用戶(hù)分析

   2.1.1  安裝雙通閥的室內(nèi)系統(tǒng)

   每一臺(tái)散熱器都裝有一只自力式雙通溫控閥，如圖1（a）所示，此系統(tǒng)適用于分戶(hù)供熱的室內(nèi)水平式系統(tǒng)。采用雙通溫控閥后，室內(nèi)供熱系統(tǒng)就成為了變流量系統(tǒng)。根據(jù)流體因磨擦阻力所造成的能量損失可得（1）式中：、供、回水壓力；流體密度；摩擦系數(shù)；管路直徑；供、回水平均流速。變換（1）式則可得：（2）。式中：是供、回水壓差；是局部阻力系數(shù)；是供回水流量。根據(jù)室內(nèi)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行情況結(jié)合（2）式進(jìn)行分析，可以看出供回水流量的變化是用戶(hù)系統(tǒng)的主動(dòng)調(diào)節(jié)作用，而且是在主動(dòng)調(diào)節(jié)局部阻力系數(shù)后變化的。供回水壓差的變化則取決于熱網(wǎng)循環(huán)泵的運(yùn)行狀態(tài)，循環(huán)泵恒速運(yùn)行時(shí)的變化較小，循環(huán)泵變速運(yùn)行時(shí)的變化則會(huì)較大。

   2.1.2  安裝三通閥的室內(nèi)系統(tǒng)

   每一臺(tái)散熱器都裝有一只自力式三通溫控閥，如圖1（b）所示，此系統(tǒng)適用于室內(nèi)垂直系統(tǒng)，也適用于分戶(hù)供熱的室內(nèi)水平式系統(tǒng)。采用三通溫控閥后，室內(nèi)供熱系統(tǒng)的流量變化很小，可以認(rèn)為是恒流量系統(tǒng)。但是要有部分高溫供水直接流入熱網(wǎng)回水管，造成一定的能量浪費(fèi)。

   下面針對(duì)以上兩種室內(nèi)系統(tǒng)的熱量調(diào)節(jié)方案對(duì)熱網(wǎng)的運(yùn)行工況進(jìn)行分析。

   2.2  熱網(wǎng)分析

   輸送熱力的熱網(wǎng)循環(huán)泵按兩種運(yùn)行方案進(jìn)行討論，一種是恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行，另一種是變轉(zhuǎn)速運(yùn)行。熱網(wǎng)循環(huán)泵的運(yùn)行方案與室內(nèi)系統(tǒng)的運(yùn)行方案進(jìn)行組合就會(huì)產(chǎn)生四種運(yùn)行方案。

   2.2.1  室內(nèi)系統(tǒng)變流量熱網(wǎng)循環(huán)泵恒轉(zhuǎn)速

   室內(nèi)系統(tǒng)變流量運(yùn)行、熱網(wǎng)循環(huán)泵恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行。由于室內(nèi)散熱器溫控閥阻力的變化，使得管網(wǎng)的基金項(xiàng)目：國(guó)家“十一五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。

   阻力特性發(fā)生變化，從而使得熱網(wǎng)的流量發(fā)生變化，量為時(shí)，熱網(wǎng)阻力系數(shù)會(huì)變化為，循環(huán)泵出口揚(yáng)程也會(huì)增加到。顯然系統(tǒng)的工作點(diǎn)是沿著水泵的工作特性曲線(xiàn)變化的，在最低供熱負(fù)荷時(shí)熱網(wǎng)的流量可能會(huì)變得很小，流量太小熱源是否能夠承受需進(jìn)行綜合分析研究。

   另外從節(jié)能的角度研究，恒轉(zhuǎn)速水泵在循環(huán)泵流量減小后，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變小，其消耗的電能量也會(huì)減小。參考文獻(xiàn)中給出了節(jié)流方式調(diào)節(jié)離心式泵類(lèi)負(fù)載時(shí)的電機(jī)輸入功率計(jì)算公式，如下式所示

   （3）式中：是流量為時(shí)循環(huán)泵電動(dòng)機(jī)消耗的功率，是循環(huán)泵的額定流量，是循環(huán)泵電動(dòng)機(jī)的額定功率。由（3）式可以推出其節(jié)能率公式（4）式

   （4）式中：是流量為時(shí)循環(huán)泵電動(dòng)機(jī)節(jié)電的功率。根據(jù)（4）式可計(jì)算出幾種流量下水泵電機(jī)的節(jié)能率，當(dāng)時(shí)，節(jié)電率為；當(dāng)時(shí)，節(jié)電率為。

   此種方案也是節(jié)能的，但是流量越小其節(jié)能效果越不明顯，理論上計(jì)算零流量時(shí)的節(jié)能率為0.55。

   2.2.2  室內(nèi)系統(tǒng)變流量熱網(wǎng)循環(huán)泵變轉(zhuǎn)速

   室內(nèi)系統(tǒng)變流量運(yùn)行、熱網(wǎng)循環(huán)泵變轉(zhuǎn)速運(yùn)行。室內(nèi)散熱器溫控閥調(diào)節(jié)后其阻力發(fā)生變化，使得管網(wǎng)的阻力特性發(fā)生變化，從而使得熱網(wǎng)的流量發(fā)生變化，如圖2所示。此時(shí)熱網(wǎng)循環(huán)泵應(yīng)該改變轉(zhuǎn)速，使得循環(huán)泵的工作特性平行下移，下移的最佳工作點(diǎn)應(yīng)該使得管網(wǎng)阻力特性恢復(fù)至點(diǎn)，如圖3所示。此種調(diào)節(jié)方案同樣存在系統(tǒng)最小流量限制的問(wèn)題。