1、1,第九章,热水供热系统的供热调节,2,1 概述,一.调节原因与目的设计热负荷实际热负荷 室外气象条件变化及使用条件变化供热系统经济合理运行 热水供热系统进行供热调节运行调节调节作用与目的 避免系统失调调节是解决失调问题的措施 使用户散热设备的放热量与其热负荷变化规律一致防止供暖热用户出现室温过高或过低现象,3,二.热水采暖系统失调类型 1.水力失调流量分配偏离设计要求 2.热力失调供热量及室内温度偏离设计要求 水力失调是热力失调的主要原因之一三. 热水采暖系统的调节分类 1.按调节进行的时间 初调节、运行调节 2.按调节进行的地点 集中调节、局部调节和个体调节 3.按调节的参数 质调节、量调
2、节、质量流量调节和间歇调节,4,初调节 运行调节,把实际水压图调到设计水压图水力工况调节调节手段：管网结构调节时间：供热前或中调节频率：一次性调节人员：施工、热网运行人员,随着tw变化随时调节供水t、G，达到设计要求热力工况调节调节手段：锅炉运行调节时间：在初调节的基础上，供热运行过程中调节频率：随时调节调节人员：热源运行人员,5,（1）初调节内容在投入运行初期所进行的调节目的将各用户散热器流量分配到设计工况初调节的方法 通过调节各用户入口处和网路上的调节阀， 使热水网路的水力工况满足各用户的要求， 再对室内系统的各立管和支管进行调节。 室外网路根据热水的温度和流量或压差进行调节； 室内系统依
3、靠临时观测各房间室温来进行调节。,6,（2）运行调节 以供暖热负荷随室外温度的变化规律， 作为供热调节的依据。（3）集中调节 在热源处进行的集中供热调节集中供暖（4）局部调节 在热力站或用户引入口处进行的调节 热水供应、生产工艺等多采用局部调节（5）个体调节 在用热设备处进行的调节,7,（6）质调节调节内容与特点 在热源处改变网路供水温度，网路循环水量保持不变。 （7）量调节调节内容与特点 在热源处改变网路循环水量，网路供水温度保持变。改变供给热媒流量的方法 改变循环水泵转速：变频调速器、液力耦合器 改变循环水泵运行台数 改变网路阻力数S：调节阀门的开启度,8,（8）间歇调节调节内容与特点 不
4、改变网路的循环水流量和供水温度， 只减少每天供暖的小时数 (9) 分阶段改变流量的质调节调节内容与特点 按室外温度高低将流量分成几个阶段， 在每一阶段中，网路的循环水量始终保持不变， 改变网路供水温度，进行供热调节。,9,间歇调节与间歇供暖的区别间歇调节 在室外设计温度以及室外温度较低时，采暖系统连续供热； 当室外温度升高时，才减少每日供暖时数间歇。间歇供暖 整个采暖期（室外设计温度），采暖系统均采用间歇供热间歇供暖的不足 1.热源的热出力、系统的输送能力和室内的供暖设备都增大； 2.区域锅炉房为热源时效率的降低； 3.在相同的供暖水平下，比连续供暖消耗能量多。,10,2 热水采暖热负荷集中调
5、节的基本公式,假定条件不考虑管网沿途热损失 网路的供热量散热设备的放热量热用户的热负荷研究对象将一个建筑物作为一个调节对象数学模型 室外计算温度下的热平衡方程式 Q1=Q2=Q3 能量守恒 Q1= qV（tn-tw） 热负荷 Q2=KF（ tpj- tn） 放热量 Q3=Gc （tg-th）/3600 供热量,11,室外任一温度tw下的热平衡方程式 Q1=Q2=Q3 Q1= qV（tn-tw） Q2=F（ tg+ th）/2- tn1+b Q3=G c （tg-th）/3600 相对值概念 任意工况（tw）下的供暖热负荷（或流量G） 与设计工况（tw）热负荷（或流量G)之比: Q= Q1/ Q
6、1 =Q2/ Q2 =Q3/ Q3 G= G/ G,12,简化条件 供暖热负荷与室内外温差的变化成正比，即q=q有： Q=（tn-tw）/（tn-tw） 相对供暖热负荷比Q，等于相对的室内外温差比。 数学模型的解调节公式 Q=（tn-tw）/（tn-tw） =（tg+ th-2tn）1+b/（tg+ th-2tn）1+b = G（tg-th）/（tg-th）,13,调节基本方程的应用 某一室外温度tw的工况下，保持tn值不变， 应保证有相应的tg、th、Q（Q） 和G（G） 三个联立方程式，四个未知数，如何求解？ 引进补充条件 选定某种调节方法，确定调节特点,14,3 直接连接热水供暖的集中供
7、热调节,一.质调节 热源处改变网路供水温度，网路环水量保持不变。 集中质调节是目前应用最多的一种调节方法。质调节的计算公式 补充条件：网路循环水量保持不变，即 G =1，将此式代入基本公式，可求出质调节时网路和用户供、回水温度的计算公式。,15,直接连接集中调节,基本公式,16,B值与混合系数得确定,散热器：B=0.20.4 暖风机：B=0，K=cons. 混水泵：,17,18,集中质调节供回水温度曲线,19,集中质调节工况分析,tw上升，tg、th下降，且（tg-th）也下降 暖风机调节曲线是直线； 散热器调节曲线是向上凸的曲线 运行管理简单 水力工况稳定 泵功耗大 tw较高时tg较低，不能
8、满足热水供应,20,质调节的特点 运行管理方便，水力工况稳定； 消耗电能较多； 当室外温度较高时，如仍按质调节供热， 难以满足多种热用户的要求； 通风空调系统中，如供水温度过低， 会有吹冷风的感觉。,21,二、量调节调节方法 随着室外温度的变化，在热源处改变网路循环水量， 网路供水温度保持不变。调节特点 随着室外温度的升高，网路循环水量迅速减少，容易引起供暖系统的垂直热力失调；不断地改变网路流量，操作技术较复杂，较难管理目前国内很少使用。作为集中调节的一种辅助方法,22,集中量调节公式与特点,tw变化时保持供水温度tg不变，仅调节流量 补充：tg=tg ，得： 特点泵耗电少流量过小时，加重热力
9、失调,23,流量 随室外温度的变化,24,三、分阶段改变流量的质调节方法 把整个供暖期，按室外温度高低分成几个阶段， 在每一阶段中，网路的循环水量始终保持不变， 按改变网路供水温度的质调节进行供热调节。分阶段改变流量的质调节的特点 节约电能效果显著； =G值60%。如流量过少，会加重垂直失调； 不必再设备用泵。,25,质调节与分阶段改变流量的质调节方式相比 1）网路的供热量和散热器的放热量是相等的。 2）分阶段改变流量的质调节与纯质调节相比， 网路的供水温度升高，回水温度降低。 3）分阶段改变流量的质调节比质调节的供回水温差大， 供水温度的升高和回水温度降低的数值是相等的， 散热器的平均温度是
10、应保持相等的。 在某一相同室外温度下，采用不同的调节方式， 网路的供热量和散热器的放热量应是相等的。,26,四、间歇调节方法 不改变循环水流量和供水温度，减少每天供暖的小时数 一般用在室外温度较高的供暖初期和末期，调节公式 间歇调节时采暖系统每日的工作总小时数： tw间歇运行时的某一室外温度； tw开始间歇调节时的室外温度。,27,间歇供暖与间歇调节,间歇供暖 在设计工况下也仅供若干小时，不连续供暖间歇调节 在设计工况下连续供暖，在外温高于设计外温时间歇供暖。特点 远端用户供暖效果差 锅炉启停多,28,4 间接连接集中调节,一次、二次网均质调,29,间接连接集中调节,一次网质、量并调， ， 二
11、次网质调,30,习题,若流入散热器的流体温度恒定，当流入散热器的流量发生变化时，散热器的散热量也发生变化。试分析计算散热器的散热量随流量变化而变化的规律。,31,新技术介绍热量计量收费后热网的运行调节,32,热量计量收费后热网的运行调节,一、按面积收费时热网的调节方案 二、按热量收费后所引起的变化 三、按热量收费后热网的调节方案 四、热入口调节装置 五、未装温控阀的运行调节六、装温控阀后的运行调节七、热计量方式八、结论,33,一、按面积收费时热网的调节方案,现状用户无调节手段，无法调节散热器流量供热公司定流量或分阶段变流量的质调节 流量保持不变或分阶段变一、二次流量 根据室外温度调节热网的供水
12、温度,34,一、按面积收费时热网的调节方案,热网正常运行保证流量均匀分配初调节时热网水流量调整到用户所要求的设计流量，即流量按供热面积均匀分配即可分阶段变流量后，各用户的流量分配保持不变,35,一、按面积收费时热网的调节方案,热网正常运行保证合适的供水温度一次网：根据室外温度来控制热源出口的供水温度二次网：热力站设计、初调节合理及一次网供水温度适当，调节热力站入口阀门，保证二次网合适供水温度,36,一、按面积收费时热网的调节方案,特点：主动权在供热公司：主动调节、控制热网流量主动调节、控制供热量调节原则：流量按供热面积均匀分配供水温度随室外温度而调,37,二、按热量收费后所引起的变化,设备:户
13、装热量表，人们关心采暖费用,38,设备：系统改造，散热器装温控阀，调节室温：原单管系统,39,改造后单管系统,40,原双管系统,41,改造后的双管系统,42,按热量收费后所引起的变化,供暖设备户装热量计：人们关心采暖费用散热器装温控阀：可据需要调节室温热网运行的变化通过散热器的流量随温控阀的调节而变化众多用户调节流量后，整个热网的流量和供热量也随之变化,43,二、按热量收费后所引起的变化,特点分散的众多用户成为主动的调节者供热公司、热源处则由主动调节者变为被动适从者供热公司、热源处无法预知和控制流量、供热量的变化热网不能再维持定流量质调节方式新课题 热网流量如何调节？充分供给，保证供热质量降低
14、运行费用、提高经济效益,44,三、按热量收费后热网的调节方案,调节方案供水压力控制：调节循环水泵转速，保证压力控制点的压力不变供回水压差控制：调节循环水泵转速，保持压差控制点的压差不变问题：控制点选在什么位置控制点的设定值应取多大供水温度如何调节,45,三、按热量收费后热网的调节方案,直连网供水压力调节供水压力控制原理图,46,三、按热量收费后热网的调节方案直连网压差调节,压差控制原理图,47,三、按热量收费后热网的调节方案控制点位置和设定值的选择,控制点位置及设定值大小的选择原则：运行能耗和热网调节性能的综合效果控制点位置确定：控制点离循环泵出口越近，调节能力越强，但越不利于节约运行费用；离
15、循环泵出口越远，情况正好相反设定值大小确定：控制点的压力（压差）设定值越大，资用压头保证率越高，运行能耗也越大；反之如取值过低，运行能耗较低，但有可能在某些工况下保证不了用户的要求,48,三、按热量收费后热网的调节方案直连网供水压力控制点,各个用户的资用压头相同时压力控制点位置：最远用户供水入口处压力控制点设定值：PnP0PrPy P0：恒压点的压力值 Pr：设计工况下最远用户回水干管 压降 Py：用户资用压头,49,三、按热量收费后热网的调节方案直连网供水压力控制点,各个用户的资用压头不相同时压力控制点设定值：PnP0PrPy压力控制点位置：计算出所有用户的Pn，选Pn最大的用户作为压力一般
16、，如最远用户资用压头最大，则最远用户供水入口处作为压力控制点否则，压力控制点设在离循环泵出口约2/3处附近的用户处，设定值大小为设计工况下该点的供水压力值,50,三、按热量收费后热网的调节方案直连网供水温度控制,供水温度控制供水温度仅随外温而变，与现行运行曲线相同，相当于质调节运行方式下的供水温度调节曲线。,51,三、按热量收费后热网的调节方案间连网控制原则,换热站看成一个用户，一次网即为一个直连网换热站看成一个热源，每个二次网就相当于一个独立的直连网控制点位置及设定值大小：直连网相同，且二次网的循环泵也要变频控制,52,三、按热量收费后热网的调节方案间连网示意图,间连网示意图,53,三、按热
17、量收费后热网的调节方案间连网控制区别,区别：二次网供水温度控制换热器二次流量变化，换热器一次流量、供水温度未变化，且换热面积不变。如无温度调节手段，二次侧供水温度就随之变化二次网供水温度变化后，室温没有调节的用户，虽然其散热器流量没有变化，但供水温度变化引发室温变化，这是不希望的二次网供水温度只与外温有关，不应随用户流量调节而变，外温不变、二次网供水温度不变,54,三、按热量收费后热网的调节方案间连网供水压力控制原理图,55,三、按热量收费后热网的调节方案混连网,间连网与混连网比较相同：以站为界，分为一次、二次网；二次网可以看作是一个独立的一次网进行控制不同：间连网水力工况相互独立、互不干扰；
18、混连网一次、二次网水力工况不相互独立。混连网一次、二次网压力控制相互耦合、影响,56,三、按热量收费后热网的调节方案混连网供水压力控制原理图,57,四、热入口调节装置, ,热入口装有控制阀的热网,58,平衡阀,知压差P、阀开度，可求得流量,59,自力式流量控制阀构造,60,自力式流量控制阀原理,隔膜向上推力：（P1P2）A1阀心向下推力：（P1P2）A2弹簧向下拉力F：调节弹簧初始拉力确定阀门所要控制的流量隔膜面积A1阀心在阀座高度处的横截面面积A2：面积大小随阀心高度（阀开度）不同而变化(P1P2) A1(P1P2) A2F 0，平衡后阀门开度确定,61,自力式流量控制阀原理,下游阻力增大：
19、流量下降，P2提高，(P1P2)减少，(P1P2）A1向上推力减少,阀心下移、阀门开大阀心下移A2减少，则(P1P2)A2向下推力减少阀心下移，弹簧向下的拉力F减少作用在阀心上、下侧的力都减少，在某一开度作用在阀心的力达到平衡，阀门达到新的开度阀心下移、阀门开大，流量增大，下游阻力增加造成的流量下降得到补偿，使该路流量基本不变,62,自力式压差控制阀构造,63,自力式压差控制阀原理与作用,原理 如V1关小压差（P1P3）必然减少，向上推力减少，阀门开大阀心向下移动阀心下移，（P1P2）A2F 减少，阀门在新的位置达到平衡未关V1前相比，阀门开大了，则阀心上的压降（P1P2）减少，用户资用压头（
20、P2P3）相应增大，即可以保持用户的资用压头基本不变 作用 通过管道内压力的变化自行调节开度，从而使该支路的流量或压差基本保持不变。,64,五、未装温控阀,1. 定流量运行调节特性定流量运行：在整个采暖季内热网的流量都保持不变未装温控阀：用户不能调节散热器的流量供水温度：供热公司根据室外温度调节,65,1. 定流量运行调节,（1）使用自力式流量控制支路或热入口安装自力式流量控制阀：调整阀的设定旋钮，使其流量指示达到设计流量。运行时：各支路的流量基本可以达到设计要求。（2）平衡阀在各个支路上或热入口安装平衡阀，按照平衡阀的调节方法，根据支路的设计流量，调节平衡阀的开度使其流量达到设计要求。,66
21、,1. 定流量运行调节,（3）自力式压差控制阀调整压差控制阀的设定，使其压差指示值达到设计资用压头的要求资用压头不仅与流量有关，而且与管路阻力系数有关支路实际阻力系数可能与设计值相差较大，实际压差调节可能与设计资用压头有较大差别，造成实际流量达不到设计流量,67,1. 定流量运行调节,（4）调节方式的比较平衡阀：保持各支路流量分配比例达到要求，当热网工况发生变化，流量分配比例发生了变化，需要重新调整自力式流量（压差）控制阀：保证该支路流量（压差）不变。当热网工况发生变化，它可以自动调节来适应这种变化，不需重新调整。三种调节均可，首选自力式流量控制阀,68,2.分阶段变流量的运行调节,特性整个采
22、暖季分为几个阶段，在每个阶段内流量保持不变，但从某一阶段过渡到另一阶段时，流量发生改变未装温控阀：用户不调节散热器流量供水温度：供热公司根据室外温度调节,69,2.分阶段变流量的运行调节,（1）使用自力式流量控制设定流量为设计流量：运行工况不在设计工况，自动调节使流量接近设计值。分阶段变流量：当运行总流量为设计总流量75，各用户流量也应为75。靠近热源的用户，阀感应到实际流量（75）小于设定流量（100），阀自动开大，使实际流量接近设定流量。近端用户实际流量大于所需而过热，远端流量必然小于所需而过冷。,70,2.分阶段变流量的运行调节,（2）平衡阀平衡阀：保持各用户流量分配比例不变。分阶段变流
23、量：总流量为设计流量75时，分配到各用户的流量也为75。在这种运行模式下平衡阀可以保证在每个阶段内流量分配都达到使用要求。,71,2.分阶段变流量的运行调节,（3）自力式压差控制阀自力式压差控制阀的调节特性与自力式流量控制阀相同，在分阶段变流量运行模式下会发生同样的情况。（4）调节方式的比较全供暖季分阶段变流量适合：平衡阀不适合：自力式流量控制阀 自力式压差控制阀,72,六、装温控阀后的调节,室内系统分为两类有共用立管的户内双管系统带跨越管的垂直单管系统有温控阀调节后，这两类系统对流量的影响是不相同的,73,六、装温控阀后的调节,1.共用立管、户内双管系统用户负荷减少温控阀关小，管路流量减少，
24、总流量减少总流量减少，干管上压力损失减少，外网给用户处所提供的资用压头提高特点：动态变流量,74,1.共用立管、户内双管系统,（1）使用自力式流量控制自力式流量控制阀保持管路流量不变，温控阀随负荷变化调节管路流量室内负荷减少：温控阀关小，管路流量减少；如有自力式流量控制阀，阀自动开大，保持管路流量不变；又导致温控阀的进一步关小，形成循环导致温控阀关到最小，室内温度仍可能高于要求,75,1.共用立管、户内双管系统,（2）平衡阀平衡阀：管路阻力系数不发生变化时，各管路的流量分配比例不变。当管路阻力系数变化后，则流量分配比例也随之发生变化温控阀动作后：温控阀阻力系数变化，相应管路流量也就发生了变化各
25、支路的耦合作用，某一支路温控阀的调节会影响到其它支路,76,1.共用立管、户内双管系统,（3）自力式压差控制阀某用户负荷减少，温控阀关小，相对应流量减少，总流量减少干管上压力损失减少，外网给该用户提供的资用压头提高到P如该用户没有自力式压差控制阀：外网资用压头增大，温控阀进一步关小，反复形成正反馈，温控阀无法发挥正常调节功能如该用户有自力式压差控制阀：根据压差的变化自动调节，提供给用户资用压头基本不变,77,用户水压图,78,1.共用立管、户内双管系统,（4）调节方式的比较特点：动态变流量自力式流量控制阀：保持该支路流量不变，与变流量相矛盾，不适用平衡阀可以使用自力式压差控制阀：保证温控阀正常
26、发挥作用,79,2.带跨越管的垂直单管系统,温控阀调节，通过散热器的流量随室内负荷变化而变化，但跨越管的分流作用使得立管的总流量保持基本不变。实际上是定流量运行。自力式流量控制阀最合适。,80,带跨越管的垂直单管形式,81,七、热计量方式,共用立管、户内为双管的系统新建住宅多推荐使用这种系统既可使用户用热量表也可使用蒸发（电子）式热分配表换热站热量总表作为热费结算表，根据户用热量表读数在总表中所占比例求得各用户的热费。实际上户用热量表也是一种形式的分配表,82,传统的采暖系统是单管顺流式，要适应分户热计量、室温分室调节求，必须对传统的室内系统进行改造方案一：改造成共用立管、户内为双管的系统。投
27、资高，对住户的正常生活影响大，但易于收费管理方案二：改造成带跨越管的垂直系统。只有选择热分配表的方式来计量各户的耗热量,带跨越管的单管系统,83,八、结论,按户计量收费后对热网的运行调节带来新的要求；热网既要装备适用的调节设备，又要有正确的调节策略，两者缺一不可。热网应保持压力（压差）控制点的压力（压差）不变、使用变速泵运行；同时应控制供水温度。,84,未装温控阀分阶段变流量运行的系统，适宜使用平衡阀未装温控阀定流量运行的系统，适宜用自力式流量调节阀装温控阀后的系统共用立管、户内为双管的系统，适宜使用自力式压差控制阀带跨越管的垂直单管系统，适宜使用自力式流量控制阀,八、结论,85,热计量方式 共用立管、户内为双管的系统 可使用户用热量表，也可使用蒸发（电子）式热分配表 改造成带跨越管的垂直系统 使用热分配表,八、结论,
