引言
     根據國家發改委預測，我國每年的能源消耗量將從現在的20億噸標煤增大到56億噸標煤，這一巨大的能源消耗量已經成為制約我國經濟發展的瓶頸。然而，在這些能源中，建筑能耗約占全國總能耗的1/4~1/3，其中，供熱、空調、制冷能耗占建筑總能耗的1/3，特別是供熱行業，因為至今供熱行業仍處于粗放經營階段，因此對于集中供熱系統進行節能改造勢在必行。
      對于集中供熱系統，其最重要的控制目標之一是追求水力工況的穩定性，滿足各用戶的溫度要求，使得各用戶的實際運行流量與設計流量相當，保持各換熱站的水力平衡度在0.9~1.15［2］。但由于設計、施工和運行等多種原因，目前我國的集中供熱系統普遍存在近熱遠冷的冷熱不均現象，這種水力失調即流量分配和設計流量不相符合而引起的用戶水平方向和垂直方向的室溫偏差，稱為供熱系統的熱力失調。本文通過對某集中供熱管網一次網系統的流量和溫度的實測，來分析研究改善熱力失調的方法。

1 調研實測對象
      新疆某集中供熱系統設有17個一次網換熱站，其中有6個小區換熱站（北路、東路、南路、京都、福利、北校區）和11個樓宇換熱站（高層住宅樓、高層學生公寓、臨床教學樓、26層住宅、中醫實驗樓、中醫綜合教學、一附院新住院大樓、科技大樓、公園、15層住宅、16層住宅）。下面是各換熱站的供熱面積、設計流量和供熱管徑（數據來自于該調研對象的供熱中心）。具體見下頁表1。

2 評價指標與測試儀器
      2.1 評價指標
      管網的水力平衡度［2］是指建筑物熱力入口處循環水量（質量流量）的測量值與設計值之比，其計算公式如下：   
          HBj=■（1）
      式中：HBj——第j個熱力入口的水力平衡度；
      Gm，j——第j個熱力入口處的循環水量測量值，t/h；
      Gd，j——第j個熱力入口處的循環水量設計值，t/h；
      j——熱力入口的序號；
      管網的輸送效率［3］（Heat Transfer
      Efficiency）——各用戶所得到的熱量之和（輸入總熱量減去各段熱損失）與管網輸入總熱量的比值。用公式表示如下：
           η=■（2）
      式中η——管網的輸送效率；
      Gj——某熱力入口處檢測期間平均流量，m3/h；
      G——換熱站總管處供水管檢測期間平均流量，m3/h；
      tjg——某用戶在檢測期間供水平均溫度，℃；
      tjh——某用戶在檢測期間回水平均溫度，℃；
      tg——換熱站總管處在檢測期間供水平均溫度，℃；
      th——換熱站總管處在檢測期間回水平均溫度，℃。
      2.2 測試儀器
      測量參數包括流量、溫度。
      2.2.1
      流量的測試儀器是TDS-100H型手持式超聲波流量計。其主要性能參數：
測量管徑在DN20mm~DN6000mm之間；測量流速在－32m/s~+32m/s之間；測量準確度為示值的±1%。其使用方法如下（使用之前必須對流量計進行校核）：
      ①選擇測量位置。測量位置的選擇直接影響到測量結果的準確性和精確度。安裝傳感器要有足夠長的直管段，一般上游10倍管徑，下游5倍管徑，兩個探頭之間的距離根據不同管徑在儀器中直接設定計算，并且一般安裝在管道的側面，以保證探頭和管內流體有充分的接觸，防止超聲波信號中斷；
      ②處理測點。摘下已選好測點的保溫層，用砂紙將管道打磨使其不留鐵銹，以保證測量的精度，同時在流量計的操作面板上設定管徑、管壁厚等要求的參數，讀取探頭安裝距離，用數據線連接操作面板和測試探頭；
      ③安裝探頭，進行測試。在探頭上涂抹一層黃油，必須均勻，以保證里面沒有雜質和空氣。按照面板上的安裝距離進行探頭安裝（一般采用V法安裝），并將其固定，以免滑動造成測試精度降低；
      ④讀取數據。一切安裝完畢后，待面板上的流量參數穩定后方可讀取。
      2.2.2 溫度的測量儀器是便攜式紅外測溫儀TN435，其主要性能參數：測量范圍為
      -60℃～1500℃；距離系數（D:S）為50：1；發射率為0.1～1步長0.01。對于小區換熱站（北路、東路、南路、京都、福利、北校區），其溫度直接從換熱站進行讀取。

3 數據分析
      下面對實測數據進行整理分析，計算各評價參數。具體見表2。
      通過對實測數據的分析及相關參數的計算可以發現，在該集中供熱系統的一次網換熱站中，其水力平衡度在0.556~2.519不等。而《采暖居住建筑節能檢驗標準》JCJ132-2007中規定水力平衡度在0.9~1.15。該供熱系統的17個換熱站中僅有5個換熱站的水力平衡度在規范規定范圍內。如此嚴重的水力失調現象必然導致各換熱站的熱量與設計值不相符。為滿足所有低流量換熱站的熱量需求，供熱單位采用了加大流量的方法來滿足熱力失調度小于1的換熱站，這樣使得原來水力失調度大于1的換熱站的水力失調更加嚴重。出現了“大流量小溫差”的運行模式，勢必造成能源的極大浪費。
      管網輸送效率是衡量管網輸送能力的物理量。在該供熱系統中，通過式（2）可以計算得出其管網輸送效率只有57.55%。而導致管網輸送效率低的主要原因是管道的保溫效果較差。從現場測試調研發現，該集中供熱系統中，由于有的管網建設年代已久，保溫棉稀松，保溫效果差，有的甚至脫落，冬天下雪后，有的管網地面上基本沒有積雪，所以導致其供熱系統的輸送效率較低。
      4 改造方案
      通過以上的數據分析，結合該集中供熱系統的實際情況，現提出以下三種改造方案：水力平衡調節法、變頻調速水泵法、改善管道的保溫性能。
      4.1 水力平衡調節方法——安裝平衡閥
      目前常用的平衡閥有靜態平衡閥和動態平衡閥。
      靜態平衡閥是通過改變閥芯與閥座的間隙（開度），來改變流經閥門的流動阻力以達到調節流量的目的，旨在解決由于設計、施工、設備材料等方面存在的限制條件導致系統管道特性阻力數比值與設計要求的管道特性阻力數比值不一致，從而使系統各用戶的實際流量與設計流量不一致引起的靜態水力失調。
      動態平衡閥是根據系統工況（壓差）變動而自動變化阻力系數，在一定的壓差范圍內，可以有效地控制通過的流量保持一個常值，即當閥門前后的壓差增大時，通過閥門的自動關小的動作能夠保持流量不增大，反之，當壓差減小時，閥門自動開大，流量仍保持恒定。旨在解決在系統實際運行過程中，由于某些末端設備的閥門開度改變引起流量變化時所系統的壓力產生波動，其他末端的流量隨之發生改變、偏離末端要求流量而引起的動態水力失調。
      所以兩個結合使用能夠同時解決靜態水力失調和動態水力失調。
      4.2 變頻調速水泵
      變頻調速水泵是指通過變頻器改變電機電流頻率而改變轉速的水泵。當通過變頻器減小電流頻率時，流量相應減少。由于電機軸功率與流量3次方成正比，功率下降程度很大，同時又能始終保證水泵在高效段運行，所以它在保持水泵較高機械效率和減少電耗方面是非常有效的。
      4.3 改善管道的保溫性能
      供熱管道的保溫情況直接關系到管網的輸送效率。根據實際調查和分析發現，在含有一次網管道的地溝里，平均溫度可達到37℃左右，這樣的溫度會造成熱源在輸送過程中大量浪費。福利小區的一次水管網和二次水管網由于敷設年代已久，保溫棉脫落現象嚴重，裸露處比較多，建議對其進行全部更換。同時強烈建議采用聚氨酯供熱管道直埋方式代替原有的地溝敷設。---  重慶大學城市建設與環境工程學院 藺鵬飛 何雪冰
參考文獻
      ［1］胡延軍.供熱系統的節能途徑，內蒙古科技與經濟，2009年5月
      ［2］《采暖居住建筑節能檢驗標準》，JGJ132-2007
      ［3］賀平 孫剛編著.供熱工程（第三版）.中國建筑工業出版社，1993