
在供熱系統(tǒng)中,供熱二網(wǎng)是連接換熱站與用戶的 “最后一公里”,其運(yùn)行狀態(tài)直接影響著供熱質(zhì)量與能源消耗。實(shí)現(xiàn)供熱二網(wǎng)平衡,不僅能提升用戶的供熱體驗(yàn),更是供熱行業(yè)節(jié)能降耗、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵舉措。?
一、供熱二網(wǎng)平衡的節(jié)能原理?
供熱二網(wǎng)如同城市供熱的 “毛細(xì)血管”,負(fù)責(zé)將一次網(wǎng)輸送至換熱站的熱量精準(zhǔn)分配到千家萬戶。然而,由于管網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、用戶分布不均、閥門調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)纫蛩兀W(wǎng)常出現(xiàn)水力失調(diào)現(xiàn)象,導(dǎo)致部分用戶供熱過度,而部分用戶供熱不足。供熱二網(wǎng)平衡,就是通過調(diào)節(jié)管網(wǎng)中各支路的流量,使各用戶端的熱量分配達(dá)到理想狀態(tài),避免能源的無效損耗。?
從能量守恒角度來看,當(dāng)二網(wǎng)達(dá)到平衡時(shí),熱源輸出的熱量能夠高效地被用戶利用,減少了因熱量分配不均而造成的熱量散失。例如,在水力失調(diào)的情況下,為保證遠(yuǎn)端用戶達(dá)到基本供熱溫度,供熱企業(yè)往往需要提高熱源溫度,這會(huì)導(dǎo)致近端用戶溫度過高,用戶開窗散熱,造成大量熱量浪費(fèi)。而實(shí)現(xiàn)二網(wǎng)平衡后,可根據(jù)用戶實(shí)際需求精準(zhǔn)供熱,降低熱源能耗。同時(shí),平衡的二網(wǎng)系統(tǒng)還能減少水泵的無效做功,降低電力消耗,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。?
二、供熱二網(wǎng)平衡的技術(shù)手段?
(一)靜態(tài)水力平衡調(diào)節(jié)?
靜態(tài)水力平衡閥是實(shí)現(xiàn)二網(wǎng)靜態(tài)平衡的重要設(shè)備。在供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段,通過對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算,確定各支路所需的流量。安裝靜態(tài)平衡閥時(shí),依據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)定閥門開度,使各支路的阻力與設(shè)計(jì)流量相匹配。這種方式適用于熱負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定、用戶數(shù)量變化較小的供熱區(qū)域,能在系統(tǒng)初始運(yùn)行時(shí)建立起基本的水力平衡狀態(tài)。例如,在一些老式居民小區(qū)的供熱改造中,通過安裝靜態(tài)平衡閥,有效改善了管網(wǎng)中各樓棟之間供熱不均的問題,降低了整體供熱能耗。?
(二)動(dòng)態(tài)水力平衡調(diào)節(jié)?
動(dòng)態(tài)平衡閥可根據(jù)管網(wǎng)壓力變化自動(dòng)調(diào)節(jié)流量,使通過閥門的流量保持恒定。相較于靜態(tài)平衡閥,動(dòng)態(tài)平衡閥更適用于熱負(fù)荷波動(dòng)較大的供熱系統(tǒng)。在實(shí)際運(yùn)行中,當(dāng)部分用戶調(diào)節(jié)用熱需求或管網(wǎng)壓力發(fā)生變化時(shí),動(dòng)態(tài)平衡閥能夠迅速做出響應(yīng),自動(dòng)調(diào)整閥門開度,維持所在支路的流量穩(wěn)定,從而保證整個(gè)二網(wǎng)系統(tǒng)的平衡。例如,在商業(yè)辦公區(qū)域與居民混合的供熱片區(qū),白天商業(yè)用戶用熱量大,夜間居民用熱需求增加,動(dòng)態(tài)平衡閥可有效應(yīng)對(duì)這種熱負(fù)荷的動(dòng)態(tài)變化,確保二網(wǎng)平衡運(yùn)行。?
(三)智能監(jiān)控與調(diào)節(jié)系統(tǒng)?
借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù),構(gòu)建智能監(jiān)控與調(diào)節(jié)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)供熱二網(wǎng)精準(zhǔn)平衡的前沿手段。在二網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝溫度、壓力、流量傳感器,實(shí)時(shí)采集管網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)傳輸至中央控制平臺(tái)。平臺(tái)通過智能算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和各用戶端的供熱情況。一旦發(fā)現(xiàn)水力失調(diào)或熱量分配不合理,系統(tǒng)可自動(dòng)下達(dá)指令,遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)閥門開度、水泵轉(zhuǎn)速等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)二網(wǎng)的動(dòng)態(tài)平衡。例如,某智慧供熱項(xiàng)目中,智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠提前預(yù)測(cè)熱負(fù)荷變化,在寒潮來臨前自動(dòng)調(diào)整二網(wǎng)流量分配,既保證了用戶供熱質(zhì)量,又降低了能源消耗。?
三、供熱二網(wǎng)平衡的應(yīng)用場(chǎng)景?
(一)老舊小區(qū)供熱改造?
許多老舊小區(qū)的供熱二網(wǎng)存在管網(wǎng)老化、管徑不合理、閥門損壞等問題,水力失調(diào)嚴(yán)重,能源浪費(fèi)現(xiàn)象突出。在改造過程中,通過更換老化管道、安裝平衡閥、優(yōu)化管網(wǎng)布局等措施,實(shí)現(xiàn)二網(wǎng)平衡。例如,某市對(duì) 20 個(gè)老舊小區(qū)進(jìn)行供熱二網(wǎng)平衡改造后,平均供熱能耗降低了 15% - 20%,同時(shí)用戶室溫達(dá)標(biāo)率從原來的 70% 提升至 95% 以上,顯著改善了居民的供熱體驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了節(jié)能與服務(wù)質(zhì)量的雙提升。?
(二)大型綜合社區(qū)供熱?
大型綜合社區(qū)用戶數(shù)量眾多,且不同區(qū)域用戶的用熱習(xí)慣和需求差異較大,容易出現(xiàn)局部供熱不均的情況。通過構(gòu)建智能二網(wǎng)平衡系統(tǒng),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各樓棟、各單元的供熱數(shù)據(jù),根據(jù)用戶需求動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)流量。例如,某超大型社區(qū)采用智能二網(wǎng)平衡方案后,通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析,針對(duì)高層與低層用戶、不同朝向住戶的供熱差異進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)節(jié),在保證供熱質(zhì)量的前提下,每年節(jié)省供熱成本數(shù)百萬元。?
(三)工業(yè)園區(qū)供熱?
工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)眾多,生產(chǎn)工藝不同導(dǎo)致用熱需求差異巨大,且熱負(fù)荷波動(dòng)頻繁。實(shí)現(xiàn)供熱二網(wǎng)平衡,有助于工業(yè)園區(qū)根據(jù)企業(yè)實(shí)際用熱需求合理分配熱量,避免能源浪費(fèi)。例如,某工業(yè)園區(qū)通過安裝動(dòng)態(tài)平衡閥和智能監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)不同企業(yè)的供熱支路進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控,使整個(gè)園區(qū)的供熱能源利用率提高了 18%,降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本,同時(shí)也減少了園區(qū)的碳排放。?
四、供熱二網(wǎng)平衡帶來的節(jié)能效益?
(一)降低熱源能耗?
通過實(shí)現(xiàn)二網(wǎng)平衡,供熱企業(yè)能夠更精準(zhǔn)地匹配熱源輸出與用戶需求,避免因供熱過度而提高熱源溫度。據(jù)統(tǒng)計(jì),在二網(wǎng)平衡良好的供熱系統(tǒng)中,熱源的燃料消耗可降低 10% - 15%,顯著減少了煤炭、天然氣等能源的使用量,降低了供熱成本,同時(shí)也減少了污染物排放,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。?
(二)減少水泵能耗?
水力失調(diào)會(huì)導(dǎo)致水泵為克服不合理的管網(wǎng)阻力而增加功率輸出,造成電力浪費(fèi)。當(dāng)二網(wǎng)達(dá)到平衡后,管網(wǎng)阻力減小,水泵運(yùn)行更加順暢,所需功率降低。研究表明,實(shí)現(xiàn)二網(wǎng)平衡后,水泵的能耗可降低 10% - 20%,進(jìn)一步降低了供熱系統(tǒng)的運(yùn)行成本。?
(三)提升能源綜合利用效率?
供熱二網(wǎng)平衡使熱量能夠更高效地從熱源傳輸?shù)接脩舳?,減少了熱量在輸送過程中的損失。同時(shí),用戶端供熱質(zhì)量的提升,也減少了因供熱不足而導(dǎo)致的重復(fù)供熱現(xiàn)象,提高了能源的綜合利用效率,為實(shí)現(xiàn) “雙碳” 目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。