簡介： 濟南某花園住宅小區工程受供熱熱源和山坡復雜地勢等外部因素的制約，造成了供熱二次管網高差大，供熱半徑長等問題。鑒于這方面的工程設計在省內乃至國內都較為少見，且缺乏成熟的經驗，作者對此進行了初步探討。通過將供熱管網分為高、低區兩個系統，合理調整管網走向，有效降低了豎向的垂直高差，確保了低區供熱系統的安全運行；在供熱系統中采用自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥以及動態流量平衡閥，有效地提高了管網自動調節水力平衡的能力；低溫熱水供熱管網采用了無補償直埋敷設技術。實踐證明是完全可行的。
關鍵字：低溫熱水 供熱系統 水力平衡
1 工程概述
濟南某花園住宅小區一期工程，是集多層、小高層、別墅為一體的大型綜合建筑群。該工程地處復雜的山坡地帶，沿山勢而建，高低落差較大。自然地勢高差——最高點與最低點高差達66.6米。一期供熱面積約３０萬平方米，供熱半徑約1.5公里。在小區內建換熱站，將熱電廠提供的一次高溫水110/90℃換成二次低溫熱水80/60℃，供小區供暖之用。供熱管網設計比摩阻控制在：主干管30-60Pa/m，支干管60-150Pa/m。
因受一次供熱外網壓力地限制，只能在合適的標高處建立一個換熱站，因此給整個工程增加了難度。該工程設計的主要思路，首先在換熱站內設立兩個系統，根據地勢情況把系統分為高區和低區，依地勢的變化及建筑物的標高合理布置管網的走向，調整管網動水壓力曲線，進一步降低系統低處散熱器的壓力，提高系統的安全性。其次結合分戶熱計量集中采暖系統的特點，對兩個系統分別采用了不同的方法解決管網水力失調問題。再者是確定合適的系統定壓方式，減少低點系統設備承壓問題；最后采用無補償直埋供熱管道技術，充分利用自然地形進行補償，降低投資，節約能源，提高施工效率。總之是以較為經濟的投資比，保證供熱系統水力穩定性和安全性，以達到最佳的供熱質量和節能效果。
2 設計中探討的主要問題
2.1 大高差低溫熱水直接供熱系統的特點
由于二次供熱區域內地勢高差變化大、供熱半徑較長，系統重力附加壓差影響大，管網復雜多變不易平衡，尤其是系統靜壓我們將結合本外管網工程對該類系統的有些問題進行探討。
2.1.1大高差對供熱系統的影響
考慮當系統管網各分支始點與分支終點之間或各分支點與供熱站房出口之間因高差產生的重力附加壓差大于所考慮節點之間管道阻力的10％時，認為應考慮重力附加壓差的影響。那么如何在水力計算之前確定供熱系統是不是大高差系統且需要考慮重力附加壓差的影響呢？建議采用管網主干的坡度值來判斷，根據不同管網設計供回水溫度、管道局部阻力占摩擦阻力的百分比等因素計算。
實際上對于大高差供熱系統當熱源在高處時，重力附加壓差應按最不利情況考慮；當熱源設在低處時，因重力附加壓差對管網運行來說是動力附加，因此可以將其作為安全系數加以處理，也可充分利用它的作用減少能耗。對于大高差供熱系統中重力附加壓差的影響，可以從以下幾個方面加以考慮：
（1）在水力計算時不計入重力附加壓差，但在計算循環水泵揚程時計入最大值；
（2）在管網水力計算中選擇管徑時考慮對管段比摩阻的增減；
（3）在選擇差壓控制器時，如水力計算中未計入重力附加壓差的影響，宜對差壓控制器所控壓差范圍進行復核。
2.1.2 大高差供熱系統水力失調的特殊性
大高差供熱系統除具有一般供熱系統所存在的不平衡因素造成的管網不平衡外，還存在因重力附加壓差作用而產生的系統不平衡，因此一般來說，大高差供熱系統具有比一般系統更大的不平衡率，如本供熱系統內最大高差為57米，該分支點處的資用壓差因重力附加壓差的影響將增加8993Pa，而該處的資用壓差為0.1MPa左右，由重力附加壓差的影響將使該處流量比設計工況下增加約4.5％。因此在大高差供熱系統中重力附加壓差的影響對系統的平衡是一個不容忽視的因素。即使在設計過程中考慮重力附加壓差的影響，但是在運行過程中尤其是在質調節過程中，隨著水溫與設計工況的變化，因重力附加壓差影響而造成的系統不平衡率將上升。由于重力附加壓差對管網水力失調的影響與循環水泵揚程的改變造成的系統局部水力失調相似，故可將其歸入造成動態水力失調的因素，因此大高差供熱系統的水力失調可以通過應用動態平衡閥來加以解決。
2.1.3 設計中采取的措施
通過上面的分析可知，應考慮重力附加的因素。故此在工程設計中采用了分高低區系統的措施，根據地勢情況把系統分為高區和低區，依地勢的變化及建筑物的標高合理布置管網的走向，盡可能降低豎向高差，減少附加壓差對系統的影響。確保低處散熱器不超壓，提高系統的安全性。
2.2 供熱系統的定壓問題
熱水供熱系統定壓補水的主要目的之一就是保證供熱系統無論是在運行狀態還是在靜止狀態都能充滿水而不至于倒空吸入空氣或者汽化。根據定壓點的位置不同，補給水泵定壓方式可以分為回水定壓方式、出水定壓方式和旁通管定壓方式。此三種定壓方式各有優缺點。一般常用的回水定壓方式其靜水壓線的高度是根據系統最高點高度再加上汽化壓力和一定的富裕值來確定的，這樣在運行過程中就存在系統動壓偏高的問題，這種定壓方式是偏于安全的，而出口定壓方式相對于回水定壓方式雖然動壓有所降低，但其靜水壓線高度將有所增加。旁通管定壓方式是介于上述兩者之間的一種定壓方式。該系統恒壓點的壓力可按設定值準確控制。其靜水壓線高度可以與回水定壓方式的相同也可以適當降低，而其動水壓線則可達到出口定壓方式所能達到的最低高度甚至更低，而且隨著對旁通管上所設閥門的調節可以很方便的抬高或降低動壓曲線，調節靈活性較高。變頻調速補水定壓，其優點是不受限于系統結構的影響，壓力穩定，節能效果明顯，自控功能強，設備小巧占地面積小。本供熱系統采用了變頻回水定壓方式。
2.3 大高差供熱系統的管網平衡問題
2.3.1系統水力失調形式及消除方法
系統水力失調一般分為靜態失調和動態失調兩種。靜態失調可用靜態平衡閥或動態平衡閥來解決，對于分階段量調節系統目前只能用靜態平衡閥來解決。動態失調是隨機性的、變化的。局部流量的改變對其它用戶影響小，則水力失調程度就小，反之就大。這種失調現象只能用動態平衡閥來解決。靜態平衡閥是指利用儀器或儀表人工改變閥芯與閥座的間隙（開度）來改變局部系統阻力特性從而消除系統過剩壓頭的閥門，包括手動調節閥、數字鎖定式平衡閥等。動態平衡閥是一種通過自力式改變閥芯的過流面積能在較大的壓差范圍內恒定流量或在較大的流量范圍內恒定壓差的閥門。相對于靜態平衡閥來說，動態平衡不需要繁瑣的人工調試即可達到系統的平衡，且能在一定的工作范圍內高精度的保持壓差或流量的平衡。
從水壓圖可知，最不利點的資用壓頭為5mH2O，最近點用戶資用壓頭為14mH2O，資用壓頭差為9mH2O。解決由于各用戶資用壓頭差所產生的流量差，采取了以下措施：
（1）控制系統管網的流量和壓力的設計參數。各用戶入口設置自力式流量控制閥。該閥可按用戶流量需求設定進戶流量，并將此流量控制在設定值。近端用戶入口設置數字鎖定平衡閥，此閥用于配合自力式流量調節閥控制用戶的流量和壓力，并可作為切斷閥。近端用戶干管設置自力式壓差控制閥，以消耗近端用戶多余的壓差，其消耗壓差的范圍在1mH2O~20mH2O.可人工設定其消耗壓力值。
（2）直接在采暖人口采用新型動態流量平衡閥，直接控制單元用戶的流量和壓力的設計參數。通過以上措施來實現供熱系統的水力穩定性和供熱質量。
2.3.2系統的運行調節方式與自力式調節閥的選擇
當系統的運行調節采用集中量調節(比如水泵的變速調節等)時，不能采用自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥。因為這種調節是通過改變水量實現的，因而調節時改變了系統的水力工況。所以若采用自力式調節閥，勢必造成有的閥能正常工作，但被控對象流量過大(超過此時的熱負荷所對應的流量)，有的閥全開仍達不到流量要求，有的閥因兩端壓差達不到啟動壓差而不能正常工作，即出現流量分配的混亂。顯然，由于自力式調節閥的存在而造成了系統集中調節難以實現。這時若采用手動調節閥(比如平衡閥)，則系統總流量增減時，各支路、各用戶的流量可以同比例增減，即系統的集中調節可以傳遞到每一個末端裝置。
當系統的運行調節為質調節時，可以采用自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥，因為這種調節方式只改變供水溫度，而與系統的水力工況無關，即在不改變系統的水力工況的情況下，把調節傳遞到每個用戶和設備。采用自力式流量控制閥，可以吸收網路的壓力波動，維持被控負載的流量恒定。采用自力式壓差控制閥可以吸收網路的壓力波動，以及克服內擾(被控環路內部的阻力變化)，以維持施加于被控環路上的壓差恒定。
在環路入口處裝設自力式壓差控制閥，由于可以保持環路的壓差恒定，將大大減弱各支路間的調節干擾。如果環路中干管的阻力相對于支路的阻力可以忽略不計，則可把干管視為靜壓箱，各支路的調節互不干擾，即一個支路的流量調節對另外支路的流量不產生影響。實際上，由于干管阻力的存在，使得各支路間的調節干擾不可避免，比如一個支路關小，其它支路的流量均將程度不同的有所增加。但在設計合理的情況下，這種干擾是微弱的。系統設計時對于被控環路的干管采用相對較大的管徑，且在干管上不再裝設其它閥門，盡可能減小干管的阻力，可以使各支路間的調節干擾降到最低程度，使環路具有較好的水力穩定性。
對于分戶熱計量的供暖系統，強調用熱調節的自主性，而又必須從設計上考慮盡可能減輕各用戶間的調節干擾，所以宜采用自力式壓差控制閥。對于采用集中質調節的供暖系統，一個支路上連接多個用戶，無疑在支路入口處可以裝設自力式壓差控制閥。但如果各用戶的調節是不經常的、無規律的以及相對于支路的總流量來說調節所產生的影響是輕微的，則也可以把支路的流量視為恒定，采用自力式流量控制閥。
2.3.3動態流量平衡閥與動態壓差平衡閥的設計選型
動態流量平衡閥設計選型的目的是通過選擇合適的管徑和壓差范圍或流量范圍，使供熱系統達到動態平衡，并使系統具有良好的穩定性和經濟性，選型設計方法為：首先算出通過該閥門的水流量，按樣本提供的數據，并參考設備的接口尺寸，核對該規格閥門的流量是否滿足要求；然后選擇適當的壓差范圍，計算系統阻力，得出閥門需要吸收的壓差，據此來確定該閥門的壓差范圍；最后根據計算出的流量和壓差范圍，以及技術要求來選擇適當的系列、型號及零配件。
2.4 供熱管道無補償直埋方式的可行性和經濟性分析
2.4.1 可行性分析
由于大高差低溫熱水供熱系統所采用的供熱介質溫度一般為95℃/70℃或85℃/60℃，因此應力計算的溫差較小，一般為80℃左右，而且該類系統一般都存在地勢變化較大的問題，因而管道轉角多而直管段較短，雖然因高差大使得管網內壓有所增大，但是采用應力分類法對管道應力進行驗算就會發現，管道的一次應力、二次應力和峰值應力的當量值及其變化范圍都符合規范要求，即管道的一次應力的當量值不超過鋼材在計算溫度下的基本許用應力，管道的一次應力的變化范圍、二次應力范圍和峰值應力的當量應力變化幅度不超過鋼材在計算溫度下的基本許用應力的三倍。而且據資料顯示無補償直埋供熱管道敷設在工程上已有成功的先例。如70年代末期，北京市煤氣熱力設計所等五家單位進行了“熱力管道無補償直埋敷設實驗研究”，并按應力分類法設計和安裝了以瀝青珍珠巖為保溫材料的直埋敷設熱水供熱管道，一直正常運行近20年。因此大高差低溫熱水供熱管網應用無補償直埋敷設方式是可行的。而且可充分利用地勢的變化自然補償，消除直埋管道中因采用補償器帶來的漏損以及施工和運行管理中的諸多問題。
2.4.2 經濟性分析
眾所周知直埋敷設相對于管溝敷設是比較經濟的，而同屬于直埋敷設方式中的無補償直埋敷設和有補償直埋敷設（包括明溝分段預熱直埋敷設和采用一次性補償器覆土預熱直埋敷設）相比是否經濟呢？對此我們從幾個方面作了一點探討。無補償直埋方式是應用最新應力驗算方法的產物，在相同安全性的情況下應該比有補償直埋方式具有更好的經濟性，無補償直埋敷設方式省去了大量的補償器和部分固定支墩及局部管溝，并且可以冷施工不需任何預熱手段，減少了人工，減少了工程初投資，可縮短施工工期10%，而且無補償直埋方式由于省去了補償器減少了易損壞管件，降低了運行過程中的維修管理強度，提高了管網的使用壽命和管網的運行安全性。我們分別按無補償直埋敷設和有補償直埋敷設對小區外管網工程初投資進行了計算比較，無補償直埋敷設比有補償直埋敷設方式節省投資15%。
3供熱管網試運行情況簡介
本工程從2002年11月下旬開始試運行至2003年3月15日結束。試運行情況表明，由于用戶的入住率不是很高，高區負荷僅為設計熱負荷的三分之一，低區負荷僅為設計熱負荷的二分之一。低區出口壓力為0.60Mpa，最不利末端的供水壓力為0.75Mpa，高區出口壓力為0.56MPa，最不利末端的供水壓力為0.10MPa，每個單元入口在平衡閥的作用下，完全滿足了最不利末端用戶的自用作用壓力，解決了管網不平衡的問題。當室外氣溫降到-15℃，供回水溫度為72/60℃時，用戶室溫保持在18℃以上，有個別用戶室溫在16℃，最近端與最遠端的用戶室溫都在設計要求的范圍內，而大部分時間供回水溫度控制在60/55℃。我們通過供水干管的溫度表觀察到從換熱站出口溫度與管道末端的溫差僅為2-4℃。供熱管網運行正常，沒有出現裂縫漏水現象。從管網的整體設計到運行效果都處于比較理想的狀態中。
4 幾點結論
通過上述工程設計實踐及工程試運行情況，可以初步得出以下幾點結論：
（1）供熱管網分為高、低區兩個系統，既合理調整管網走向，又有效降低了豎向的垂直高差，確保了低區供熱系統的安全運行。
（2）在供熱系統中采用自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥以及動態流量平衡閥，有效地提高了管網自動調節水力平衡的能力。但動態流量平衡閥由于自身阻力過大，不宜使用在末端用戶。
（3）低溫熱水供熱管網采用無補償直埋敷設技術是完全可行的。該項技術節省投資，提高了施工效率。減少了易損壞管件，降低了運行過程中的維修管理強度，提高了管網的使用壽命和運行的安全性，同時也提高了能源的利用率。
總之，該供熱管網從設計到施工是一次應用先進技術與設備的成功嘗試。但是，由于某些客觀因素的影響，工程中的一些問題還需要進一步研究探討。
參考文獻
[1]《動力管道手冊》.《動力管道手冊》編寫組編-北京：機械工業出版社，1994.4
[2]《 城市熱力網設計規范》CJJ34-2002.中國建筑工業出版社，2002北京.
[3]《 城市直埋供熱管道工程技術規范》CJJ/81-98.中國建筑工業出版社，1998北京.
關鍵字：低溫熱水 供熱系統 水力平衡
1 工程概述
濟南某花園住宅小區一期工程，是集多層、小高層、別墅為一體的大型綜合建筑群。該工程地處復雜的山坡地帶，沿山勢而建，高低落差較大。自然地勢高差——最高點與最低點高差達66.6米。一期供熱面積約３０萬平方米，供熱半徑約1.5公里。在小區內建換熱站，將熱電廠提供的一次高溫水110/90℃換成二次低溫熱水80/60℃，供小區供暖之用。供熱管網設計比摩阻控制在：主干管30-60Pa/m，支干管60-150Pa/m。
因受一次供熱外網壓力地限制，只能在合適的標高處建立一個換熱站，因此給整個工程增加了難度。該工程設計的主要思路，首先在換熱站內設立兩個系統，根據地勢情況把系統分為高區和低區，依地勢的變化及建筑物的標高合理布置管網的走向，調整管網動水壓力曲線，進一步降低系統低處散熱器的壓力，提高系統的安全性。其次結合分戶熱計量集中采暖系統的特點，對兩個系統分別采用了不同的方法解決管網水力失調問題。再者是確定合適的系統定壓方式，減少低點系統設備承壓問題；最后采用無補償直埋供熱管道技術，充分利用自然地形進行補償，降低投資，節約能源，提高施工效率。總之是以較為經濟的投資比，保證供熱系統水力穩定性和安全性，以達到最佳的供熱質量和節能效果。
2 設計中探討的主要問題
2.1 大高差低溫熱水直接供熱系統的特點
由于二次供熱區域內地勢高差變化大、供熱半徑較長，系統重力附加壓差影響大，管網復雜多變不易平衡，尤其是系統靜壓我們將結合本外管網工程對該類系統的有些問題進行探討。
2.1.1大高差對供熱系統的影響
考慮當系統管網各分支始點與分支終點之間或各分支點與供熱站房出口之間因高差產生的重力附加壓差大于所考慮節點之間管道阻力的10％時，認為應考慮重力附加壓差的影響。那么如何在水力計算之前確定供熱系統是不是大高差系統且需要考慮重力附加壓差的影響呢？建議采用管網主干的坡度值來判斷，根據不同管網設計供回水溫度、管道局部阻力占摩擦阻力的百分比等因素計算。
實際上對于大高差供熱系統當熱源在高處時，重力附加壓差應按最不利情況考慮；當熱源設在低處時，因重力附加壓差對管網運行來說是動力附加，因此可以將其作為安全系數加以處理，也可充分利用它的作用減少能耗。對于大高差供熱系統中重力附加壓差的影響，可以從以下幾個方面加以考慮：
（1）在水力計算時不計入重力附加壓差，但在計算循環水泵揚程時計入最大值；
（2）在管網水力計算中選擇管徑時考慮對管段比摩阻的增減；
（3）在選擇差壓控制器時，如水力計算中未計入重力附加壓差的影響，宜對差壓控制器所控壓差范圍進行復核。
2.1.2 大高差供熱系統水力失調的特殊性
大高差供熱系統除具有一般供熱系統所存在的不平衡因素造成的管網不平衡外，還存在因重力附加壓差作用而產生的系統不平衡，因此一般來說，大高差供熱系統具有比一般系統更大的不平衡率，如本供熱系統內最大高差為57米，該分支點處的資用壓差因重力附加壓差的影響將增加8993Pa，而該處的資用壓差為0.1MPa左右，由重力附加壓差的影響將使該處流量比設計工況下增加約4.5％。因此在大高差供熱系統中重力附加壓差的影響對系統的平衡是一個不容忽視的因素。即使在設計過程中考慮重力附加壓差的影響，但是在運行過程中尤其是在質調節過程中，隨著水溫與設計工況的變化，因重力附加壓差影響而造成的系統不平衡率將上升。由于重力附加壓差對管網水力失調的影響與循環水泵揚程的改變造成的系統局部水力失調相似，故可將其歸入造成動態水力失調的因素，因此大高差供熱系統的水力失調可以通過應用動態平衡閥來加以解決。
2.1.3 設計中采取的措施
通過上面的分析可知，應考慮重力附加的因素。故此在工程設計中采用了分高低區系統的措施，根據地勢情況把系統分為高區和低區，依地勢的變化及建筑物的標高合理布置管網的走向，盡可能降低豎向高差，減少附加壓差對系統的影響。確保低處散熱器不超壓，提高系統的安全性。
2.2 供熱系統的定壓問題
熱水供熱系統定壓補水的主要目的之一就是保證供熱系統無論是在運行狀態還是在靜止狀態都能充滿水而不至于倒空吸入空氣或者汽化。根據定壓點的位置不同，補給水泵定壓方式可以分為回水定壓方式、出水定壓方式和旁通管定壓方式。此三種定壓方式各有優缺點。一般常用的回水定壓方式其靜水壓線的高度是根據系統最高點高度再加上汽化壓力和一定的富裕值來確定的，這樣在運行過程中就存在系統動壓偏高的問題，這種定壓方式是偏于安全的，而出口定壓方式相對于回水定壓方式雖然動壓有所降低，但其靜水壓線高度將有所增加。旁通管定壓方式是介于上述兩者之間的一種定壓方式。該系統恒壓點的壓力可按設定值準確控制。其靜水壓線高度可以與回水定壓方式的相同也可以適當降低，而其動水壓線則可達到出口定壓方式所能達到的最低高度甚至更低，而且隨著對旁通管上所設閥門的調節可以很方便的抬高或降低動壓曲線，調節靈活性較高。變頻調速補水定壓，其優點是不受限于系統結構的影響，壓力穩定，節能效果明顯，自控功能強，設備小巧占地面積小。本供熱系統采用了變頻回水定壓方式。
2.3 大高差供熱系統的管網平衡問題
2.3.1系統水力失調形式及消除方法
系統水力失調一般分為靜態失調和動態失調兩種。靜態失調可用靜態平衡閥或動態平衡閥來解決，對于分階段量調節系統目前只能用靜態平衡閥來解決。動態失調是隨機性的、變化的。局部流量的改變對其它用戶影響小，則水力失調程度就小，反之就大。這種失調現象只能用動態平衡閥來解決。靜態平衡閥是指利用儀器或儀表人工改變閥芯與閥座的間隙（開度）來改變局部系統阻力特性從而消除系統過剩壓頭的閥門，包括手動調節閥、數字鎖定式平衡閥等。動態平衡閥是一種通過自力式改變閥芯的過流面積能在較大的壓差范圍內恒定流量或在較大的流量范圍內恒定壓差的閥門。相對于靜態平衡閥來說，動態平衡不需要繁瑣的人工調試即可達到系統的平衡，且能在一定的工作范圍內高精度的保持壓差或流量的平衡。
從水壓圖可知，最不利點的資用壓頭為5mH2O，最近點用戶資用壓頭為14mH2O，資用壓頭差為9mH2O。解決由于各用戶資用壓頭差所產生的流量差，采取了以下措施：
（1）控制系統管網的流量和壓力的設計參數。各用戶入口設置自力式流量控制閥。該閥可按用戶流量需求設定進戶流量，并將此流量控制在設定值。近端用戶入口設置數字鎖定平衡閥，此閥用于配合自力式流量調節閥控制用戶的流量和壓力，并可作為切斷閥。近端用戶干管設置自力式壓差控制閥，以消耗近端用戶多余的壓差，其消耗壓差的范圍在1mH2O~20mH2O.可人工設定其消耗壓力值。
（2）直接在采暖人口采用新型動態流量平衡閥，直接控制單元用戶的流量和壓力的設計參數。通過以上措施來實現供熱系統的水力穩定性和供熱質量。
2.3.2系統的運行調節方式與自力式調節閥的選擇
當系統的運行調節采用集中量調節(比如水泵的變速調節等)時，不能采用自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥。因為這種調節是通過改變水量實現的，因而調節時改變了系統的水力工況。所以若采用自力式調節閥，勢必造成有的閥能正常工作，但被控對象流量過大(超過此時的熱負荷所對應的流量)，有的閥全開仍達不到流量要求，有的閥因兩端壓差達不到啟動壓差而不能正常工作，即出現流量分配的混亂。顯然，由于自力式調節閥的存在而造成了系統集中調節難以實現。這時若采用手動調節閥(比如平衡閥)，則系統總流量增減時，各支路、各用戶的流量可以同比例增減，即系統的集中調節可以傳遞到每一個末端裝置。
當系統的運行調節為質調節時，可以采用自力式流量控制閥和自力式壓差控制閥，因為這種調節方式只改變供水溫度，而與系統的水力工況無關，即在不改變系統的水力工況的情況下，把調節傳遞到每個用戶和設備。采用自力式流量控制閥，可以吸收網路的壓力波動，維持被控負載的流量恒定。采用自力式壓差控制閥可以吸收網路的壓力波動，以及克服內擾(被控環路內部的阻力變化)，以維持施加于被控環路上的壓差恒定。
在環路入口處裝設自力式壓差控制閥，由于可以保持環路的壓差恒定，將大大減弱各支路間的調節干擾。如果環路中干管的阻力相對于支路的阻力可以忽略不計，則可把干管視為靜壓箱，各支路的調節互不干擾，即一個支路的流量調節對另外支路的流量不產生影響。實際上，由于干管阻力的存在，使得各支路間的調節干擾不可避免，比如一個支路關小，其它支路的流量均將程度不同的有所增加。但在設計合理的情況下，這種干擾是微弱的。系統設計時對于被控環路的干管采用相對較大的管徑，且在干管上不再裝設其它閥門，盡可能減小干管的阻力，可以使各支路間的調節干擾降到最低程度，使環路具有較好的水力穩定性。
對于分戶熱計量的供暖系統，強調用熱調節的自主性，而又必須從設計上考慮盡可能減輕各用戶間的調節干擾，所以宜采用自力式壓差控制閥。對于采用集中質調節的供暖系統，一個支路上連接多個用戶，無疑在支路入口處可以裝設自力式壓差控制閥。但如果各用戶的調節是不經常的、無規律的以及相對于支路的總流量來說調節所產生的影響是輕微的，則也可以把支路的流量視為恒定，采用自力式流量控制閥。
2.3.3動態流量平衡閥與動態壓差平衡閥的設計選型
動態流量平衡閥設計選型的目的是通過選擇合適的管徑和壓差范圍或流量范圍，使供熱系統達到動態平衡，并使系統具有良好的穩定性和經濟性，選型設計方法為：首先算出通過該閥門的水流量，按樣本提供的數據，并參考設備的接口尺寸，核對該規格閥門的流量是否滿足要求；然后選擇適當的壓差范圍，計算系統阻力，得出閥門需要吸收的壓差，據此來確定該閥門的壓差范圍；最后根據計算出的流量和壓差范圍，以及技術要求來選擇適當的系列、型號及零配件。
2.4 供熱管道無補償直埋方式的可行性和經濟性分析
2.4.1 可行性分析
由于大高差低溫熱水供熱系統所采用的供熱介質溫度一般為95℃/70℃或85℃/60℃，因此應力計算的溫差較小，一般為80℃左右，而且該類系統一般都存在地勢變化較大的問題，因而管道轉角多而直管段較短，雖然因高差大使得管網內壓有所增大，但是采用應力分類法對管道應力進行驗算就會發現，管道的一次應力、二次應力和峰值應力的當量值及其變化范圍都符合規范要求，即管道的一次應力的當量值不超過鋼材在計算溫度下的基本許用應力，管道的一次應力的變化范圍、二次應力范圍和峰值應力的當量應力變化幅度不超過鋼材在計算溫度下的基本許用應力的三倍。而且據資料顯示無補償直埋供熱管道敷設在工程上已有成功的先例。如70年代末期，北京市煤氣熱力設計所等五家單位進行了“熱力管道無補償直埋敷設實驗研究”，并按應力分類法設計和安裝了以瀝青珍珠巖為保溫材料的直埋敷設熱水供熱管道，一直正常運行近20年。因此大高差低溫熱水供熱管網應用無補償直埋敷設方式是可行的。而且可充分利用地勢的變化自然補償，消除直埋管道中因采用補償器帶來的漏損以及施工和運行管理中的諸多問題。
2.4.2 經濟性分析
眾所周知直埋敷設相對于管溝敷設是比較經濟的，而同屬于直埋敷設方式中的無補償直埋敷設和有補償直埋敷設（包括明溝分段預熱直埋敷設和采用一次性補償器覆土預熱直埋敷設）相比是否經濟呢？對此我們從幾個方面作了一點探討。無補償直埋方式是應用最新應力驗算方法的產物，在相同安全性的情況下應該比有補償直埋方式具有更好的經濟性，無補償直埋敷設方式省去了大量的補償器和部分固定支墩及局部管溝，并且可以冷施工不需任何預熱手段，減少了人工，減少了工程初投資，可縮短施工工期10%，而且無補償直埋方式由于省去了補償器減少了易損壞管件，降低了運行過程中的維修管理強度，提高了管網的使用壽命和管網的運行安全性。我們分別按無補償直埋敷設和有補償直埋敷設對小區外管網工程初投資進行了計算比較，無補償直埋敷設比有補償直埋敷設方式節省投資15%。
3供熱管網試運行情況簡介
本工程從2002年11月下旬開始試運行至2003年3月15日結束。試運行情況表明，由于用戶的入住率不是很高，高區負荷僅為設計熱負荷的三分之一，低區負荷僅為設計熱負荷的二分之一。低區出口壓力為0.60Mpa，最不利末端的供水壓力為0.75Mpa，高區出口壓力為0.56MPa，最不利末端的供水壓力為0.10MPa，每個單元入口在平衡閥的作用下，完全滿足了最不利末端用戶的自用作用壓力，解決了管網不平衡的問題。當室外氣溫降到-15℃，供回水溫度為72/60℃時，用戶室溫保持在18℃以上，有個別用戶室溫在16℃，最近端與最遠端的用戶室溫都在設計要求的范圍內，而大部分時間供回水溫度控制在60/55℃。我們通過供水干管的溫度表觀察到從換熱站出口溫度與管道末端的溫差僅為2-4℃。供熱管網運行正常，沒有出現裂縫漏水現象。從管網的整體設計到運行效果都處于比較理想的狀態中。
4 幾點結論
通過上述工程設計實踐及工程試運行情況，可以初步得出以下幾點結論：
（1）供熱管網分為高、低區兩個系統，既合理調整管網走向，又有效降低了豎向的垂直高差，確保了低區供熱系統的安全運行。
（2）在供熱系統中采用自力式流量控制閥、自力式壓差控制閥以及動態流量平衡閥，有效地提高了管網自動調節水力平衡的能力。但動態流量平衡閥由于自身阻力過大，不宜使用在末端用戶。
（3）低溫熱水供熱管網采用無補償直埋敷設技術是完全可行的。該項技術節省投資，提高了施工效率。減少了易損壞管件，降低了運行過程中的維修管理強度，提高了管網的使用壽命和運行的安全性，同時也提高了能源的利用率。
總之，該供熱管網從設計到施工是一次應用先進技術與設備的成功嘗試。但是，由于某些客觀因素的影響，工程中的一些問題還需要進一步研究探討。
參考文獻
[1]《動力管道手冊》.《動力管道手冊》編寫組編-北京：機械工業出版社，1994.4
[2]《 城市熱力網設計規范》CJJ34-2002.中國建筑工業出版社，2002北京.
[3]《 城市直埋供熱管道工程技術規范》CJJ/81-98.中國建筑工業出版社，1998北京.
