二次网平衡问题：四方三温理论之室温一致

一、散热器特性曲线

1、某型号散热器特性曲线如图所示。包括热量-流量的曲线，以及热量-供温曲线。

2、流量与散热量曲线

（1）流量与热量曲线是一族曲线，供温是参变量，每一个供温都有一条对应的流量-散热量曲线；

（2）流量与散热量之间的关系是非线性的，左半部分散热量对流量敏感；右半部分散热量对流量不敏感。

3、供温与散热量曲线

（1）供温与散热量曲线也是一族曲线，其中流量是参变量，每一个流量都对应一条供温-散热量曲线。

（2）供温与散热量之间的关系是近似线性的，但是对应不同流量时，供温与散热量之间的关系有些变化，但仍然保持线性关系。同样的供温流量越大，散热量也越大。

3、相对流量与相对散热量之间的关系

如图所示，当供水温度一定时，流量越大散热量越大，但是随着流量的增大，散热能力趋于饱和。从调控的角度来看，流量越大其可调性越差，因此在需要流量改变散热量的情况时（分户计量，二网平衡），小流量下运行更合理。流量越小散热量与流量之间的关系越线性。

4、温差的影响

如图所示，温差越大，相对流量的变化引起的相对散热量变化越大

当供水温度一定时，温差越大，流量与散热量之间的关系越趋于线性；在流量不变化时，温差越大散热量越小；

当流量减少时，温差不同其散热量下降的程度是不同的，温差越大散热量下降越多。

5、供水温度对散热量的影响

由曲线图可以看到供水温度越高散热器的调节特性越好，随着供水温度的降低散热器的调节曲线越来越平缓，调节性能越来越差。

当流量超过120kg/h以后，无论供水温度有多高，其流量变化引起散热量的变化基本相同。

通过以上分析，从分户计量或是二网平衡调控室温的角度，为保证散热器的散热量的可调性，应该提高供水温度、降低流量、增加温差。

6、在设计工况下

设计外温下的散热器流量、散热器供温与散热量都应该满足设计热负荷的需求。

（1）如果二次网定流量运行，则其流量一定是设计流量。

（2）无论二次网流量如何变化，要达到设计散热量时，其流量应该是设计流量。

三、阀控平衡

1、回温一致平衡原理

（1）用阀开度改变散热器流量的方法实现回温一致，或是回温加权修

正后一致，就是阀控平衡。

（2）为提高流量变化的敏感度，这种平衡方式的工作点常工作在散热器

特性曲线的线性段（散热器特性的左半侧）。

（3）当采用相同位置（边角顶底中层）具有相同回温的平衡策略时，可以

实现按照用户位置的分类平衡，增加了平衡效率和精度。

（4）常用电动阀实现平衡，采用的是不断改变阀位、不断判别回温的算法。

（5）这种平衡属于小流量平衡，易实现小流量大温差。

3、阀控平衡的缺点

（1）同样的供温，小流量下的散热器的散热量少，因此在供温受到限制的情况下，不宜使用这种方法，因为严寒期的散热器散热量常常因为流量小而不够用，出现不得已增加流量的情况。

（2）流量小时散热器有效面积不够，这也是流量小不能保证散热量的原因。

（3）小流量下不同流量的散热器散热量不相同，外温越低，散热量差别也越大，因此导致室温平衡工况随着外温降低而变坏。为保证外温变化的情况下实现管网平衡，因此需要不断的平衡。

（4）如果是户阀平衡，则由于热用户数量太多，导致平衡设备的成本增加，以及以后的运维成本增加。

（5）在管网平衡过程中，每个热用户的入户流量变化相当于人为改变了散热器的散热量，使二网供温与热用户室温之间的关系发生了变化，这给换热站的调控带来了困扰。

四、大流量平衡

（1）什么是大流量：大流量就是流量约等于设计流量。

（2）散热器特性曲线的左侧为流量敏感区，右侧为流量不敏感区（又称为饱和区）

（3）大流量平衡原理：大流量运行可以提升远端用户的流量，增加远端热用户散热器的散热能力（散热量趋于增加），抑制近端用户散热器的散热能力（散热量趋于饱和），使远近端散热器的散热能力趋于一致。

五、供温、流量与温差之间的关系的思考

1、为啥需要大流量

小流量时，同样供温情况下，散热量小；大流量时，同样供温情况下，散热量大。这是为什么同样供温时，有时候室温够，有时候室温不够的原因；也是小流量、低外温时，容易出现投诉的原因；同时也是换热站的人工经验调控失败的原因之一。因此为充分发挥散热器的散热能力，其流量就不能小。

2、为啥小流量大温差容易实现室温一致

从特性曲线可知，小流量时散热量对流量敏感。用流量变化控制散热量变化很容易，而且在小流量时，单位回温的流量小，因此以检测回温调控流量的平衡方式可以将流量控制的很，而的流量就意味着的散热量，也就意味着的室温。

3、为啥平衡效果随着外温变化

二网平衡后，其流量失调度实际上并不相同，这样在外温降低增加供温时，其散热量出现偏差，增加了室温的不一致性。或者说，由于每个散热器的流量不是设计流量，而且还有差别，越趋近于设计工况，散热器的散热量差异性越大，使室温分布范围变宽。

4、二网流量不断变化将导致换热站难以确定二网供温

调控散热器的流量，就相当于人为改变散热器的散热量，而散热量的变化使二网供温与热用户室温之间的对应关系发生变化。

5、如果是热用户流量不够引起的投诉，误认为是供温不够引起的投诉而增加供温，则会浪费大量的热量，但是是实际上，流量多少算够很难说清楚。

6、设计流量多少合适

（4）设计流量是多少，很难说清楚；但是知道设计流量与失调程度有关、与散热器特性有关，与供温有关，与外温有关，与管道的摩擦阻力有关，与供回水温差有关。

7、有低室温投诉

（1）流量增加到一定程度，如果再增加流量，其散热量增加的很少。

（2）供温增加，散热量近似线性增加。

（3）由此知道，出现投诉后，应该先增加流量，如果流量不能消除投诉户，再增加供温。

8、每个热用户的流量应该是多少？

（1）每个热用户的流量究竟多少合适？很难确定，只能经验+尝试。

（2）直接确定热用户流量的平衡调控是不合适的，而确定流量分配比例的调控才是正确的，例如，预设比例调节阀等。

9、一个系统的更大流量是多少？

（1）每一个系统都有一个更大流量.

（2）当超过更大流量后，最不利热用户的流量不够用。

（3）二网平衡后，随着二网流量的增加，最不利热用户入口的压差增加到更大时的循环泵流量就是二次网更大流量。

10、供热系统的流量与供温

（1）一个系统安装在换热站，管道连接N多热用户，这个系统确实是设计出来的，但是设计参数运行过程中不能使用。

（2）一个系统流量与供温的合理性只能通过尝试获得。

（3）热电优化能力对于供热运行非常重要，不知道流量是多少，也不知道供温是多少，但是知道运行成本应该更低，并实现运行成本更低就可以了。

11、更好的平衡方式是将流量按照比例分配，流量大小根据需要由循环泵确定。

六、设计参数与运行设计参数

1、设计参数与运行参数完全不同的原因

实际上，室内采暖系统在室外气象达 到设计工况时，实际的供、回水温度都远低于采暖的设计参数（95/／70或是85/60），而且实 际供回水温差也小于采嗳设计的25℃温差。其主要原因是： 

（1）实际散热器的传热系数大于设计选型的散热器的传热系数，因此实际供回水温度不用达到95/70.或是85/60 （2）设计的热负荷普遍都大于实际的热负荷，因此实际供、回水温度和温差都小于设计参数。 

（3）当系统的循环水量采用25℃设计温差计 算水力工况时．就会同时产生水力失调和热力 失调。

2、运行设计参数

通常，当室外气象达到设计工 况时，室内采暖系统运行的参考值为：

（1）挂暖： 设计供水温度65℃（70℃~60℃） ；设计回水温度50 ℃（55℃~45℃） ；设计供回水温差15℃ 。

（2）地暖： 设计供水温度47.5℃ ；设计回水温度40℃ ；设计供回水温差7.5℃ 。

（3）实际上的运行参数，常常低于以上参考值，特别是节能建筑。

七、一些平衡相关的工作做了吗？

1、基础工作

（1）是否做过二次管网初调节。

（2）是否有二次管网与建筑物（单元）分布图。

（3）低室温投诉（调控引起的）情况是否标记在建筑物（单元）分布图上。

（4）每次调查室温后，室温分布范围是不是标记在建筑物（单元）分布图上。

（5）每个二次网的平米流量是多少？

（6）每个建筑物（单元）热入口的阀位可调整吗？

2、需要在楼栋之间实现平衡

（1）调查室温，按断每个建筑物的室温分布范围，每个建筑物每个单元两户（一层与顶层，可以只调查边户）

（2）如果低室温热用户，或是低室温投诉户集中在某建筑物（单元）上。

（3）如果建筑物之间室温的分布符合近热远冷规律。

（4）满足以上情况，需要首先进行建筑物间的平衡。

3、判断平衡的技术指标

判断热用户之间平衡的技术指标，就是室温分布范围。如果没有安装固定的室温采集装置，就需要人工调查室温。

八、在哪个位置平衡最合理

1、热网组成

供热管网由热源、一次网、换热站（机组）、二次网、楼栋、热用户环节组成，

一般情况下管网是分级的：

热源是最前级，

换热站是中间级

楼栋是末前级

热用户是末级

N个换热站/每热源

M个楼栋/每站

L个热用户/每楼栋

总热用户数等于N*M*L

换热站间平衡（一次网平衡）

楼栋（楼单元间）平衡（二次网平衡）

热用户间平衡（二次网平衡）

九、二网平衡系统

一、二网平衡中遇到的问题

1、二网平衡中遇到的更大问题是不知道热网有多不平衡，也没有技术指标衡量平衡效果。

2、通常采用人工经验支持的热用户位置（边角顶底中）加权回温一致法很难实现室温一致。

3、室内网不平衡、散热器面积与热负荷不匹配等情况都是回温一致法无法处理的情况。

4、现在的单元阀平衡与栋阀平衡是一样的，没有平衡热用户垂直失调的能力，同样需要足够大的流量实现户间平衡；

5、不断的平衡、不断的人为改变二网流量，容易影响换热站输出供热量与热负荷之间的关系。

6、户阀投资太大、将来的运维费用也很大。

十、楼栋与楼单元之间实现平衡的成本优势

1、如果一个二次网有5栋楼，每楼栋是4个单元，20层，一梯两户，则楼单元数量是楼栋数量的4倍；热用户数量是楼栋数量的160倍，二网总热用户数是800户，每户面积100m2，总面积为80000m2。

2、这种情况下楼栋之间实现平衡是效率更高、成本更低的一种平衡，楼单元次之。

3、楼栋平衡以后还需要辅助以适当的大流量（设计流量），才能实现热用户之间平衡。

4、业界普遍认可适当的大流量（又称为基础流量，或是设计流量），而不是大流量，适当的大流量会更有利于管网平衡与降低运行成本。满足平衡需要的，没有额外电能浪费的流量就是合适的大流量。

5、适当的大流量是在楼栋平衡下才能实现的，楼栋不平衡下的大流量是真的大流量。

6、一个城市的热用户可达几十万户、甚至上百万户，如果安装几十万个具有联网执行器的户阀，可以想见的运维工作量与费用是非常巨大的。

7、现在的户阀平衡装置的价格约为每平米10元左右，一万平米的户阀费用是10万元，如果是8万平米，800热用户，则其改造费用是80万元；如果采用楼栋入口平衡，只需要5套设备，如果每套设备按照5000元成本，共需要2.5万元。两者成本差异巨大。

十一、关于二网楼栋入口处平衡的思考

1、楼栋之间的平衡应该是管网最小阻力下的平衡，只有最小阻力下的平衡，才能减少电能浪费。

2、具有楼栋平衡设备的二次管网，可以根据需要调控某个楼栋的流量，单独用改变流量的方式消除某个楼栋的水力失调，而不必要增加全二网的流量。

例如：一个系统有10栋楼，其近端9座楼的每楼入口流量是10吨，远端楼入口的流量是7吨，如果要使远端建筑的流量提高到10吨，在不平衡的情况下则需要循环泵流量提高30吨，这样近端9座楼的每楼流量变成了13吨，不仅浪费了电能，同时由于近端建筑物流量大，还要额外浪费更多的热能。

但如果实现了楼栋之间的平衡，则循环泵只需要提高3吨流量就可以实现楼栋之间的平衡了。 

3、平衡从楼栋开始，最有节电效果！性价比更高！

4、节电不是减少二网运行流量 。

供热系统节电运行不是要减少流量，而是要减小管网阻力，减少换热机组内部的阻力，减少管网局部阻力元件的阻力，减小阻力就会减少电量浪费，而保证流量就是保证供热。

5、预设比例法实现户间平衡

如果在户端安装带有刻度的流量调节阀，用不同刻度配置楼栋边角顶底中层孤位置热用户的流量，则由于楼栋之间的平衡，更容易实现户间平衡。（边角顶底中层户的流量按照预设阀刻度划分）

十二、四方二网平衡系统构成

1、可以联网的楼栋热入口回温测量装置（安装在二网每个楼栋热入口，要求精度要求高，通信效果好）。

2、上位计算机安装楼栋平衡软件（安装在供热调度中心）。

3、换热站二网处加装流量表，监测二网总流量。

4、用联网监测装置监测最不利热用户入口压差。

5、如果有条件，热用户入口处配置带有锁闭功能、具有刻度的预设比例流量调节阀，用于实现户间平衡。

6、用已经安装在楼栋入口阀（球阀、蝶阀、流量阀等）手动调控回水温度。

7、上位机上运行的回温一致调控算法，支持非专业人员也可以实现楼栋之间的回温平衡。

8、手机上显示平衡结果，现场人员现场调控回温更方便。

每个楼栋入口只需要一个联网的回温测量装置，因此四方回温一致平衡设备的成本极低！

为方便使用，四方上位机上的软件画面可以使热企普通技术人员直接人工调阀位实现回温一致平衡。

十三、基于楼栋（单元）的二网平衡系统的特点

1、上位机上显示楼栋管网图，并时刻显示二网平衡工况，知道管网有多不平衡，便于管理。

2、管网漏水事故关阀再开阀后，由于有回温显示，可以快速恢复原有阀位状态。

3、如果有条件，热用户入口安装有锁闭功能又有刻度的手动预设比例流量调节阀实现户间平衡，效果会更好。

4、与自力式定流量阀平衡相比，静态调节阀平衡后的二网流量可大可小，更易实现节电运行。

5、与物联网电动阀平衡相比，减少成本、运维工作与施工难度；

6、便于循环泵按照更佳流量运行。

7、一旦平衡完毕后，运维工作量极小。

8、可以时刻及监视每个楼栋的回温，知道管网有多不平衡，这比平衡本身还重要。

9、在四方室温调控系统的室温平面法支持下，会平衡的更好。