城市集中供热不热原因初探
焦 磊 刘 刚
摘要：城市集中供热中，经常存在运行过程中供热管道冷热不均，末端不热现象。严重影响供热效果，付出相当大人力物力后，效果仍不理想。我总结了实际工作中的一些经验和想法，与大家共同研析。
关键词：集中供热；不热原因
1 水力失调：
这是最主要因素，而且是后面几种原因的基础因素。可以把每个与热源采暖循环泵相连接的用户之间视为并联系统，这样若拿近端与末端相比，热源及近端用户前干管部分阻力两者是相同的，但之后前者到最终用户距离极短，而后者距离很长，而又要求这两段阻力相同，这就相当于近端管径应设计比常规时略小些，而末端管径设计比常规时略大些，而且供热半径越长这种差距越大，而实际远非如此：管网、各楼宇、各地块设计时不是同一个设计院故不为同一个思维方式，也不是同一个年代即不同步设计，更为重要的是设计人员几乎不会考虑上述的正确理念，而往往保守起见高估管径大小和水泵参数。这就需要供热管理者加大调节力度进行弥补了。调节时可利用多级调控手段，不仅要对干线、支干线、支线、户线的阀门进行调控，还要对支户线、楼内水平分支、水平分支上垂直立管甚至分户支管的阀门进行调节，这就相当于需要3-8级调控，越接近于近端，调节力度越大、调控级数越多；越接近于末端调节力度越小、调控级数也越少。但遗憾的是：现实中往往由于设计、规划、管理、阀门质量等因素，造成管网错综复杂，各用户可调控级数不同，某些用户甚至直接接于近端干管上，只可2-3级甚至1级调控，造成热力系统难于平衡。其实，如果精心规划和设计时，近端用户可控级数应最多，即支干线不断向后延展、分级，而末端管网要尽量减少不断分级，并根据供热半径大小等情况适当加粗一些管径。当然，在完美的管网系统调控中，优质的静态平衡阀、动态平衡阀、可利用价值的阀体、配套精密仪表，以及专业的调节经验和模式，加之驾驭理论与实践、硬件与软件紧密结合的全局观念和技能，一个也都不能少。
2 气堵
生活中有这样的例子：一个不太保温的保温瓶，盛入开水并轻盖瓶盖，之后不久，就听到瓶口有出气声。实际上，由于瓶子不保温，水的温降迅速，因热胀冷缩原理，水容量要减少，而密闭容器上层会出现相对真空状态，此时若瓶盖不十分严密，外界空气就要进入填补这些空位，也就是说，实际发出的是进气声而不是出气声。供热系统也是这样，由于系统为全封闭状态，热源处相对热胀，管网和热用户处相对冷缩，加热时相对热胀，减温时相对冷缩。这时管网和热用户的某些地点就会倒吸进空气，由于水力失调，加之末端压力、压差小，空气更容易从这些不利点进入；而且末端用户往往由于流量少而供回水温差大，这样热胀冷缩现象更加明显，从而进气量加大。在室外温度更低的严寒期，供热系统供回水温差更大，导致这种不利局面的加剧。在一个相对平衡的系统中，该系统自身已知道在最冷的何处进气集结，往往这些进气地点在不利用户的低压之处，并在那些不利点兴风作浪并因气水混合而形成恶性循环。在供热运行初期、特殊故障停热检修、系统补水不及时或量大等情形下，对末端也是尤为不利。但是，如果在不利点的高处加设自动排气阀，会使这一不利影响减至很小。可据了解，大多数用户装设自动排气阀质量不合格，能用2-3年就算不错。另外，不装、漏装、错装自动排气阀的也比比皆是。值得注意的是，在近端阀门调节过度时也会出现气堵，而且调完后2、3天看不出有何不同，而再过几天会突然不热，再调回原阀门开度也会再等很长时间才恢复。这是因为流量减少后，用户供回水温差加大，本身进气量增加，而且由于压差小，系统别处夹杂的气体易过来、系统携带的气体也易停留，这一过程一开始不显现，但经过一段滞后期，随着量变到质变、恶性循环加剧，直到发生暖气不热的结果。加大流量后，因该局部系统中原气水混合物较多，又需要一定时间逐渐将这些气体顶到其他不利点或通过少有的排气装置排出，这时才能恢复正常。若该局部系统中有自动排气阀并所有阀门运行正常的话，这两个滞后过程将大大缩短。
3 脏堵
管网中不可避免地要出现施工遗留和陈年累积的焊渣、锈渣、水垢、砂石、沉淀物等固体物质。由于水力失调，加之末端相对于近端供热管线长、压力和压差大等因素，这些污物往往沉积于末端，如同海浪总是将贝壳、虾蟹等冲刷遗留在坑坑洼洼、阻力大的海滩上一样。这样末端用户阻力加剧，势必造成末端与近端相比更加不利，近端调节力度需要提升、难度不断加大。随着施工的粗糙、管理的糟糕（如软化水处理不合格、非采暖季管网未采取湿保养等）、时间的周遭，脏堵对末端造成的不利局面将更加显现。
4 温降和压降
末端用户供水与近端用户供水存在一定温差，差值的大小是根据热力系统供热半径、管网保温状况、热源出水温度、流量和流速等因素决定的。据测试，供热半径2km的直埋管网，在严寒期连续供热时近端到末端供水温降2℃左右，如果采用地沟敷设且保温差、末端流量小，则温降会更大一些，可能达到5℃以上。由此，末端供热效果因温降的缘故也会更差一些。此外，压降也是一个小因素，由于近端压力大，阀门调控更加难于掌握，例如在末端将阀门关3或5圈流量会有很大变化，而在近端将阀门关同样圈数流量可能变化不大，这就给管理者造成更大的管理压力、提出更高的技术要求。
5 间歇供热
供热系统间歇运行时，会基于上述第二、三、四项原因，对于末端用户不热现象起到推波助澜的作用。首先，从温降方面来讲，在热源升温时，近端用户循环次数多，而末端用户循环次数少，故近端较受益；在热源减温时，经实际测试，甚至也是近端比末端相对有利，只是这种差异小了很多而已。但对于一个冬季连续供热运行的系统而言，除远近距离产生的温降外，热源升减温因素造成的温降不太突出。可对于间歇供热运行的系统而言，后者对末端不利的影响将十分巨大，而这一点又往往被管理者所忽视。经测试，某供热半径1.5km的热力系统，在末寒期每天起炉1小时、停炉7小时运行，循环泵不间歇，热源回水温度在起炉、停炉、停炉1小时后分别为28、40、37℃，近端回水温度则相应为29、41、38℃，末端回水温度相应为27、32、33℃，可见停炉时热源及近端回水升高了12℃，而末端回水仅升高5℃，即使按停炉1小时后来计，热源及近端回水也升高了9℃，而末端回水也仅升高6℃，这还是因为循环泵的作用，使近端温度较高的回水混入末端供水所致。但从热源升减温这一点来讲，永远是近端有利于末端（从上述起炉时近端回水29℃、末端回水27℃也可看出），除非永远不升温且永远不停泵。说到易被管理者忽视，是因为停炉时，热源显示回水温度似乎达到供热要求（如上述为40℃），殊不知这是近端较热的回水与末端较冷的回水混合的结果，是一个假象。可以这样说，间歇供暖时，近端在享受直接供热，而末端在无奈地接受间接供热。某些系统还在停炉后不久停泵，这样就会对末端用户造成更不利的局面。
此外，对于安装气候补偿器或锅炉自控装置的系统，锅炉起停台数和出力变化更加频繁，造成水温波动大（尤其是供水温度），对于末端用户也会产生一定消极影响。其次，从气堵方面来讲，供热系统间歇运行时，封闭系统中液体热胀冷缩过程变化频繁且更加剧烈，势必会造成进气量激增，大量气体汇集会被挤压到薄弱环节立足，也就是说最终最倒霉的还是各方面都处于劣势的末端系统，并在那里形成更深层的恶性循环。当循环水泵也间歇运行，停泵时高点由于静压低而更易进气，这也是某些高点散热器的缝隙易破坏漏水的一部分原因。此外，间歇供热尤其是循环水泵间歇运行，将造成近端用户经常接受冲刷洗礼，而末端用户循环次数少故易滞留脏物，使得末端区域更易积存整个系统中的固体物质，无疑给末端用户带来雪上加霜。
综上所述，供热系统末端用户永远不及近端用户有利，当水力工况不平衡、供热半径大、采用间歇供暖、管网保温差、自动排气阀失灵、供回水温差大、循环流速慢、补水量大时，对末端系统尤为不利。供热中除避免或减少这些不利因素影响外，还要比理论值更加加大末端系统流量。
