城市化进程加快，集中供热成为现代城市基础设施不可或缺的一部分。但供热管网在运行中面临水力失衡、阻力大、能耗高等问题，严重影响供热效率和用户满意度。水力失衡导致部分区域供热不足，浪费能源，加剧环境污染。实施针对性水力平衡调节方法，可提升供热系统整体性能，促进能源合理利用。
1. 集中供热管网水力平衡调节方法
1.1 温差调节法
温差调节法为改变供暖系统的供水温度实现水力平衡，在供暖期中根据室外温度变化，调整供热系统供回水温度，使相对供、回水温差比等于该室外温度下相对热负荷比。操作简单，只调节水温，不必调节流量，热力工况较稳定。但在整个供暖期中网路循环水量保持不变，消耗电能较多。
1.2 比例调节法
根据两个用户之间流量比仅取决于上游用户（按供水流动方向）之后管段阻抗，与上游用户和热源之间阻抗无关。对系统上游用户调节，可引起该系统下游用户之间流量成比例变化。适用于热网阀门调节前处于全开状态时，需要原始数据较少，调前工作量比较小，但调节过程工作量较大[1]。
1.3 CCR法
基于计算机模拟分析水力平衡调节方法，模拟分析供热管网水力工况，计算出水力交点位置、热网压力和流量分布等参数，指导调节过程。方法效率高，但需要较多原始数据，对于旧管网而言，测量相关数据尤其是压力降较为困难。
2. 集中供热管网降阻节能方法
2.1管网设计与优化
主干线走直线，经过热负荷集中区域，减少管道长度。合理布置管线阀门、补偿器等，控制操作平台数量，降低建设运维成本。选择管线敷设路径时，避开地质条件较差的区域，如软土区、地震带等，确保管线安全性。避免穿越主要交通道路，减少施工运行管理难度。管网布局应与城市规划相协调，沿道路一侧敷设，与其他管道或构筑物保持安全距离。在考虑未来热负荷增长趋势的前提下，应预留足够大的管径接口，以便利后续的系统扩展与升级。管径的具体选择需基于供热系统的流量需求来确定，通过细致计算各管段的流量及热负荷，并结合经济比摩阻（一般控制在30-70Pa/m的范围内），可以科学合理地确定管径的适宜范围。在此过程中，务必充分预见未来热负荷的增长潜力，并据此预留适当的余量。保温材料方面，应选用具有卓越保温性能的材料，以有效降低热损失。岩棉、聚氨酯、玻璃棉等均为常用的保温材料，其中聚氨酯因其出色的保温效果而备受青睐。此在热力站内部及二次管网的布局中，应尽量减少90°弯头的使用，转而采用45°弯头并顺应水流方向进行敷设，以减少流体阻力。在热力入口的初期阶段，应设置除污器以确保水质清洁；当系统运行稳定且水质达到标准后，可考虑拆除除污器以进一步降低阻力并节约能源。在实现了水平方向的水力平衡后，还需着手解决垂直失调的问题。通过利用户阀进行户间的平衡调整，可以确保整个系统既达到水力平衡又实现热力平衡，从而提升整体的供热效率和质量[2]。
阀门在供热管网中具有调节作用，合理阀门设置可实现管网的水力平衡，降低管网阻力。在热负荷集中区、分支管段、用户入口等关键位置应设置调节阀或截断阀，以便于对管网流量进行精细调节。阀门设置应便于后期维护检修，阀门应设置在易于接近位置，配备相应说明书。安装动态流量平衡阀，实现对管网流量实时监测调节。根据管网实际需求变化，自动调整阀门开度或泵运行状态，维持管网水力平衡。根据用户实际需求，设置分时段控制策略。例如，在夜间或低温时段增加供热量，提高室内舒适度；在白天或高温时段减少供热量，节约能源。安装远程监控系统，实现对供热管网实时监测。系统可收集管网运行数据，进行实时分析处理，及时排除故障隐患，提高管网运行可靠性。
2.2 高效节能设备应用
（1）高效换热器：换热器是集中供热系统核心设备，其性能影响到供热效率。传统换热器传热效率低、阻力大、易结垢，导致能耗高、维护成本高。高效换热器则采用传热技术，具有传热效率高、阻力小、耐腐蚀优点。结构紧凑、传热效率高，可广泛应用于集中供热系统。优化板片设计，进一步提高换热效率，降低能耗。
（2）高效循环泵：循环泵是集中供热系统中用于驱动水循环关键设备，传统循环泵存在效率低、能耗高等问题[3]。高效循环泵则采用泵体设计技术，具有效率高、噪音低等优点。变频循环泵根据供热系统实际需求调整转速，实现流量精确控制。借助变频技术，显著降低循环泵能耗，提高供热系效率。永磁同步电机循环泵采用永磁体作为励磁源，具有效率高、功率因数高等优点。相比传统异步电机循环泵，其能效可提高10%。
（3）智能调节阀：采用电动调节阀，内置电机驱动阀芯运动，实现流量精确调节。实时监测流量和温度等参数，根据设定值自动调节。通过气源驱动阀芯运动，具有响应速度快、调节精度高等优点，适用于需要快速响应的供热系统。自力式调节阀利用介质本身压力作为动力源，无需外部能源即可实现流量自动调节。
2.3 自动化控制技术应用
在管网关键节点安装温度传感器、压力传感器、流量传感器等，实时获取系统运行状态参数。通过数据通信网络传输至中央控制室，为后续数据分析处理提供基础。采用高精度传感器，确保采集到数据准确可靠，为系统精确控制提供保障。自动化控制系统通过内置数据处理模块，对原始数据进行滤波、校准、转换等处理，得到准确监测数据。利用数据分析算法，对监测数据进行深入挖掘，发现系统运行规律、异常状态。通过图表、曲线、报表等形式，将处理的数据以直观方式展示，便于管理人员快速了解系统运行状态。采用比例（P）、积分（I）、微分（D）控制算法，根据系统实时误差自动调整控制量，实现系统快速稳定控制。对难以建立精确数学模型的控制系统，可采用模糊控制算法。模拟人的思维逻辑，对系统控制过程模糊推理，实现系统智能控制。
对系统能耗数据深入分析，找出能耗高的环节，提出优化建议，降低系统能耗。根据系统历史运行数据，制定合理运行策略，如分时供热、分区控制等，提高系统节能效果。自动化控制系统的另一个重要应用是实现系统远程控制，通过远程监控终端和移动应用（如手机APP、网页平台等），管理人员可随时监控系统运行状态，进行远程操作控制。降低管理成本，提高系统可靠性。管理人员可以通过远程终端或移动应用，对系统控制参数进行远程设置调整，无需到现场操作。在大型供热系统中存在多个子系统和设备需要协同工作，自动化控制系统通过集成技术，将子系统和设备集成到统一控制平台中，实现协同控制管理。例如，将供热系统中锅炉、换热站、管网、用户端等子系统集成到控制平台，实现系统全面监测。构建智能调度系统，根据系统实时运行状态，自动调整各子系统运行策略，实现系统整体优化运行。
3.结论
综上所述，集中供热管网的水力平衡和降阻节能对提高供热系统运行效率具有重要意义。本文介绍温差调节法、比例调节法和CCR法等水力平衡调节方法，重点为管网设计与优化、高效节能设备应用和自动化控制技术等降阻节能方法。有助于实现集中供热管网优化运行，为城市供热事业发展做出更大贡献。
【参考文献】
[1]周守军,张国正,刘臣,等. 基于CUSUM方法的集中供热管网泄漏故障诊断[J]. 山东建筑大学学报,2023,38(5):48-57.
[2]何怡枫. 集中供热管网工程全过程造价管理对策分析[J]. 工程建设与设计,2022(10):235-237.
[3]尤永良. 市政集中供热管网的施工工艺及质控方法思考[J]. 中国住宅设施,2023(5):163-165.
作者简介：张丁戈（1990.11-），男，汉族，河北保定，大学本科，中级工程师，研究方向：供热。
