■ 梅文琦 MEI Wenqi

0 引言

區(qū)域供熱系統(tǒng)是指以蒸汽或熱水為介質(zhì)，從集中熱源經(jīng)供熱管網(wǎng)向某一地區(qū)的用戶供應(yīng)生活和生產(chǎn)用熱，是我國城市（尤其是北方城市）能源建設(shè)的一項基礎(chǔ)設(shè)施。由于該系統(tǒng)需通過供熱管網(wǎng)向位于數(shù)百米甚至數(shù)公里之外的用戶輸送熱量，因此，對于管道保溫工藝的要求十分嚴格，稍有疏忽就會造成巨大的能源浪費[1-3]。

本文將以上海地區(qū)某大型商務(wù)圈區(qū)域供熱系統(tǒng)作為研究對象，通過一系列測試技術(shù)手段，對其管網(wǎng)系統(tǒng)在供熱工況下產(chǎn)生的熱損失進行分析研究，從而為上海地區(qū)采用區(qū)域供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)熱損耗提供了數(shù)據(jù)參考。

1 項目概況

上海地區(qū)某大型商務(wù)圈區(qū)域供熱系統(tǒng)位于虹橋地區(qū)，設(shè)計冬季熱水供水溫度為110℃，回水溫度為60℃，工作壓力為0.8MPa，設(shè)計壓力為1.0MPa。供熱系統(tǒng)小口徑管道采用無縫鋼管，大口徑管道采用螺旋縫埋弧焊鋼管，管道均敷設(shè)在管溝中。

2 供熱系統(tǒng)管網(wǎng)熱損耗測試分析

對區(qū)域供熱系統(tǒng)在冬季工況下的管網(wǎng)熱損耗進行測試分析，主要是對各管段水流量、供/回水管進出口水溫度分別進行運行性能測試，并計算各被測管段的累計輸送熱量及管網(wǎng)熱損耗。

2.1 測試設(shè)備

供熱系統(tǒng)運行性能測試參數(shù)主要包括各管段水流量及供回水管進出口水溫度（管壁溫度），本案例采用超聲波流量計和溫度記錄儀作為相關(guān)參數(shù)的測試設(shè)備（表1）。

2.2 測試原理

本系統(tǒng)中，測試設(shè)備進行數(shù)據(jù)記錄的時間間隔為1min，累計測試時間按每天8:00～22:00計，共5d，總計70h。測試數(shù)據(jù)包括被各測管段在t時刻測得供/回水管進口溫度、在△t時刻（根據(jù)被測管段相同流速下計算得到的時刻）同管段出口溫度及管道內(nèi)水的質(zhì)量流量。根據(jù)這些數(shù)值，利用積分方法計算并分析各管段對應(yīng)的熱損失，主要內(nèi)容包括管網(wǎng)系統(tǒng)累計供熱量、各管段累計熱損耗、單位管長熱損耗、累計熱損失率。

表1 供熱系統(tǒng)運行性能測試設(shè)備表

2.2.1 管網(wǎng)系統(tǒng)累計供熱量

計算公式為：

式中，Q—被測管網(wǎng)系統(tǒng)在測試時間內(nèi)的累計供熱量（kJ）；

c—水的定壓比熱容，c ＝4.2×103J/(kg℃)；

m—被測管網(wǎng)在某一時刻下的質(zhì)量流量(kg/s)；

△T—管網(wǎng)系統(tǒng)在某一時刻下的供/回水管段出口水溫溫差（℃）。

2.2.2 各管段累計熱損耗

計算公式為：

式中，Q ' —被測管段在測試時間內(nèi)的熱損失總量(kJ)；

c —水的定壓比熱容，c=4.2×103J/(kg℃)；

m — 被測管網(wǎng)在某一時刻下的質(zhì)量流量(kg/s)；

△T—被測管段在某一時刻下的進出口水溫溫差(℃ )。

2.2.3 單位管長熱損耗

計算公式為：

QL= Q ' / L

式中，QL—被測管段在測試時間內(nèi)的單位管長熱損耗(kJ/m)；

Q ' —被測管段在測試時間內(nèi)的熱損失總量(kJ)；

L—被測管段管長(m)。

2.2.4 累計熱損失率

η= Q ' /Q

式中，η—被測管段累計熱損失率(%)；

Q ' —被測管段在測試時間內(nèi)的熱損失總量(kJ)；

Q—被測管網(wǎng)系統(tǒng)在測試時間內(nèi)的累計供熱量(kJ)。

2.3 管網(wǎng)系統(tǒng)熱損耗測試分析

被測管網(wǎng)系統(tǒng)由一個能源站承擔(dān)3棟大樓用戶的冬季熱負荷，其系統(tǒng)簡圖如圖1所示，各管段設(shè)計管徑與管長見表2。

通過測試，分別對被測管網(wǎng)系統(tǒng)的供/回水管段的累計熱損耗、單位管長熱損耗、累計熱損失率進行計算分析，結(jié)果見表3～9。

3 結(jié)語

供熱管網(wǎng)的熱損失影響因素主要集中在保溫結(jié)構(gòu)上，因此，對于集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)來說，做好管道保溫是減少熱媒在輸送過程中的熱量損失、節(jié)約能源及提高供熱系統(tǒng)日常運行安全性和經(jīng)濟性的關(guān)鍵；其次，施工工藝及日常管理也對提高系統(tǒng)熱輸送效率起著至關(guān)重要的作用。

圖1 管網(wǎng)系統(tǒng)簡圖

表2 各管段設(shè)計管徑與管長

表3 各管段累計熱損耗檢測結(jié)果（供水管）

表4 各管段累計熱損耗檢測結(jié)果（回水管）

表5 各管段累計單位管長熱損耗檢測結(jié)果（供水管）

表6 各管段累計單位管長熱損耗檢測結(jié)果（回水管）

表7 各管段累計熱損失率檢測結(jié)果（供水管）

表8 各管段累計熱損失率檢測結(jié)果（回水管）

表9 管網(wǎng)系統(tǒng)累計輸送熱量及熱損耗檢測結(jié)果

通過此次現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域供熱系統(tǒng)管網(wǎng)存在熱損耗現(xiàn)象，測試期間日均總熱損失率均在5%以內(nèi)。在今后的系統(tǒng)運行中，建議：①檢查管網(wǎng)系統(tǒng)中各管道與支吊架處的連接是否采用了絕熱型管座，并在管道和鋼制管夾管座間襯墊絕熱材料；②管網(wǎng)系統(tǒng)運行過程中，加強日常巡查，做好管網(wǎng)系統(tǒng)運行記錄，如發(fā)現(xiàn)管道鋁皮保護層或玻璃棉保溫層出現(xiàn)破損現(xiàn)象，應(yīng)及時進行修復(fù)；③定期對管網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)測儀表進行計量，確保各儀器儀表的測量精度能夠滿足運行要求。