淺析集中供熱系統(tǒng)換熱站節(jié)能措施

史維增，龍小菊

(1.秦皇島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)動(dòng)力公司;2.東北石油大學(xué)秦皇島分校)

近些年我國(guó)的GDP增長(zhǎng)較快，但能源消耗量亦增長(zhǎng)驚人，我國(guó)不僅能源消耗總量大，而且單位GDP的能源消耗量數(shù)倍于發(fā)達(dá)國(guó)家，能源消耗量的增長(zhǎng)影響著我國(guó)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)快速發(fā)展的持續(xù)性;我國(guó)的建筑能耗約占總能耗的近30%，而建筑的冬季供暖又占整個(gè)建筑能耗的近40%［1］。國(guó)家“十二五”規(guī)劃發(fā)展概要指出“深入貫徹節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境基本國(guó)策，節(jié)約能源，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推廣低碳技術(shù)，走可持續(xù)發(fā)展之路”。所以我們供熱行業(yè)要從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行各個(gè)方面嚴(yán)格把關(guān)，擯棄因循守舊的思想，把節(jié)能降耗工作做深、做實(shí)，做到低碳供熱。

1 設(shè)計(jì)方面

一個(gè)系統(tǒng)其建設(shè)初投資及運(yùn)行成本的高低主要由設(shè)計(jì)人員控制，合理的設(shè)計(jì)不僅設(shè)備簡(jiǎn)練、占地空間少，而且其運(yùn)行成本應(yīng)該比較低;每個(gè)系統(tǒng)都應(yīng)有一個(gè)最簡(jiǎn)單也是最佳的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)人員在此基礎(chǔ)上的任何冗余都會(huì)造成建設(shè)初投資的提高、系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)行成本提高及故障點(diǎn)增多，我們?cè)O(shè)計(jì)人員所追求的應(yīng)該就是這個(gè)簡(jiǎn)單的最佳方案。但由于設(shè)計(jì)人員的水平參差不齊，責(zé)任心也不一樣，就造成了其設(shè)計(jì)方案與理論的最佳方案之間的差距有大有小。

現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)的一些設(shè)計(jì)方案與最佳方案存在較大差距，原因主要是由于有些設(shè)計(jì)人員不對(duì)整個(gè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)任，只對(duì)自己負(fù)責(zé)任，設(shè)計(jì)過(guò)于保守，照抄照搬理論數(shù)據(jù)，照抄照搬前輩的經(jīng)驗(yàn)，甚至有些設(shè)計(jì)人員仍在執(zhí)行過(guò)期作廢的規(guī)范，結(jié)果就是最終的設(shè)計(jì)功能雖然能夠達(dá)到，但整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性很差。

就換熱站的設(shè)計(jì)而言，其具體表現(xiàn)有:

(1)熱指標(biāo)保守估算，不切實(shí)際。熱指標(biāo)是供熱設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)及控制指標(biāo);有些設(shè)計(jì)人員不認(rèn)真研究項(xiàng)目的保溫結(jié)構(gòu)，計(jì)算熱指標(biāo)完全憑經(jīng)驗(yàn)，憑慣性，已經(jīng)達(dá)到節(jié)能要求的建筑按照非節(jié)能建筑的熱指標(biāo)進(jìn)行保守估算，這樣得到的熱負(fù)荷往往是偏大;本人認(rèn)為這種情況是通病，而不是個(gè)例;熱指標(biāo)這種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，偏大甚至很大，就會(huì)造成后面的設(shè)計(jì)選型結(jié)果全部偏大;所以，這是設(shè)計(jì)浪費(fèi)的重點(diǎn)，是挖掘節(jié)能潛力的重點(diǎn)，是應(yīng)該嚴(yán)格控制的重點(diǎn)。

(2)換熱器選型沿用舊規(guī)范，設(shè)置備用換熱器。換熱站有汽－水換熱和水－水換熱，多數(shù)為水－水換熱，水－水換熱以使用板式換熱器最廣泛;本人認(rèn)為換熱站應(yīng)不設(shè)置備用換熱器的原因有:①現(xiàn)行《城鎮(zhèn)供熱官網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》CJJ 34－2010第10.3.10.4 條注明，換熱器可不設(shè)備用;②采暖是季節(jié)性的，供熱單位能夠在非采暖期對(duì)其檢修、保養(yǎng);③換熱器的故障有內(nèi)漏和外漏，無(wú)論哪種故障，都不會(huì)突然爆發(fā)，無(wú)法維持供暖，而是由小到大，逐漸滲漏，此過(guò)程比較慢，所以即使采暖期期間換熱器發(fā)生故障，一般仍能夠維持供暖;即使采暖期期間必須需要更換換熱器，供熱單位有時(shí)間提前做準(zhǔn)備，檢修所需停暖時(shí)間一般約3～4小時(shí)即可，用戶(hù)室內(nèi)溫度波動(dòng)不明顯。

(3)外網(wǎng)循環(huán)水泵選型存在流量和揚(yáng)程都偏大的情況。循環(huán)水泵所需流量是根據(jù)供熱面積和熱指標(biāo)來(lái)確定的，現(xiàn)階段多數(shù)工程設(shè)計(jì)人員熱指標(biāo)仍不按節(jié)能后的熱指標(biāo)計(jì)算，擔(dān)心將來(lái)不熱建設(shè)方找設(shè)計(jì)的麻煩，而是按非節(jié)能熱指標(biāo)計(jì)算熱負(fù)荷后還要乘以個(gè)保險(xiǎn)系數(shù)，最終的累加結(jié)果就是循環(huán)水泵流量偏大。水泵揚(yáng)程應(yīng)根據(jù)換熱站內(nèi)阻力、外網(wǎng)最不利環(huán)路阻力及建筑物內(nèi)部阻力來(lái)選擇，而設(shè)計(jì)人員的流量已經(jīng)選大了，其在此基礎(chǔ)上計(jì)算的管道管徑也會(huì)偏大，計(jì)算水泵揚(yáng)程是也會(huì)像計(jì)算水泵流量一樣一味加大，求保險(xiǎn);最終就是流量和揚(yáng)程都較大，再靠變頻運(yùn)行降低其參數(shù)。一些工程設(shè)計(jì)人員認(rèn)為水泵選大一些可以通過(guò)變頻來(lái)解決，更有甚者認(rèn)為有變頻了就是節(jié)能了，其實(shí)最佳狀態(tài)應(yīng)該是水泵工頻運(yùn)行，且管網(wǎng)不需調(diào)節(jié)即達(dá)到水力平衡才是最佳狀態(tài)，因?yàn)樗迷诠ゎl運(yùn)行狀態(tài)下其效率最高，隨著轉(zhuǎn)數(shù)降低，其運(yùn)行效率也在下降。

建筑面積10萬(wàn)平米以下的住宅項(xiàng)目，如果二次管網(wǎng)設(shè)計(jì)合理，其換熱站內(nèi)二次網(wǎng)循環(huán)水泵揚(yáng)程應(yīng)該不會(huì)超過(guò)20 m(具體項(xiàng)目應(yīng)認(rèn)真計(jì)算)，雖然這也是個(gè)估算值，但這是一個(gè)經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)值;在很多規(guī)模不大的系統(tǒng)其循環(huán)水泵的揚(yáng)程在40 m左右的，非常浪費(fèi)。

2 運(yùn)行管理方面

在換熱站運(yùn)行方式上，存在著以下浪費(fèi)能源的運(yùn)行模式:

(1)大流量小溫差運(yùn)行;

根據(jù)以下公式:

式中:Q——熱量，G——流量，Tg——供水溫度，Th——回水溫度，H——揚(yáng)程，P——電機(jī)軸功率，n——電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)

得知，向熱用戶(hù)輸送相同的熱量，供回水溫差越大，循環(huán)水流量越小，則電機(jī)軸功率越小，當(dāng)供回水溫差增大一倍時(shí)，所需水流量減少為原來(lái)的二分之一，電機(jī)軸功率變?yōu)樵瓉?lái)的八分之一;即，增大供回水溫差，避免大流量小溫差運(yùn)行是避免浪費(fèi)的一點(diǎn)。

(2)疏于熱網(wǎng)的平衡調(diào)節(jié)，為了個(gè)別用戶(hù)反映的不熱問(wèn)題而一味的提高整個(gè)系統(tǒng)的溫度、增加水泵的出力而造成浪費(fèi)。

文中就換熱站的設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理提出以下幾點(diǎn)，僅供參考:

(1)執(zhí)行國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范，但不拘泥于規(guī)范，因?yàn)橐?guī)范總是滯后于先進(jìn)技術(shù)，滯后于先進(jìn)管理;應(yīng)盡量在規(guī)范允許的情況下精簡(jiǎn)設(shè)備，特殊情況可以突破規(guī)范，例如本人所在單位以前設(shè)計(jì)的換熱站內(nèi)換熱器就不設(shè)置備用換熱器，按照舊規(guī)范不合理，但按照新規(guī)范，合理;

(2)熱指標(biāo)認(rèn)真核實(shí)，實(shí)事求是，不可不負(fù)責(zé)任的乘保險(xiǎn)系數(shù);

(3)換熱器不設(shè)置備用，加強(qiáng)非采暖期設(shè)備的檢查、檢修及采暖期對(duì)設(shè)備的巡檢;板式換熱器換熱系數(shù)取3 000 w/m2℃，預(yù)留10% ～20%富余量。

(4)一般用戶(hù)系統(tǒng)其循環(huán)水泵不設(shè)置備用泵，每套系統(tǒng)單臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，水泵出口無(wú)止回閥，單獨(dú)設(shè)置冷備用水泵或與其它換熱站共用一臺(tái)冷備用水泵;重要用戶(hù)系統(tǒng)布置兩臺(tái)水泵，一用一備，水泵出口無(wú)止回閥，切換水泵時(shí)工作人員手工操作關(guān)閉泵前后閥門(mén)，變頻運(yùn)行;不建議多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行。

(5)如果一個(gè)系統(tǒng)的熱負(fù)荷在系統(tǒng)投入運(yùn)行后不會(huì)有大變化(即供熱面積基本確定)，應(yīng)選擇單臺(tái)水泵運(yùn)行，設(shè)置變頻;如果一個(gè)系統(tǒng)的熱負(fù)荷在系統(tǒng)投入運(yùn)行后會(huì)有較大變化(例如增加或減少供熱面積的比例較大)，多數(shù)情況是換熱站設(shè)備的選型是按照最終的熱負(fù)荷進(jìn)行選型，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)由于入住率不高，使得實(shí)際熱負(fù)荷偏離設(shè)計(jì)熱負(fù)荷較大，這就出現(xiàn)了大馬拉小車(chē)的水泵低效率運(yùn)行狀態(tài);此種情況應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況重新計(jì)算所需水泵參數(shù)，另安裝參數(shù)較小的水泵，變頻運(yùn)行，此時(shí)泵的選型也應(yīng)有部分富余量，隨著負(fù)荷的變化而逐漸調(diào)節(jié)，當(dāng)此水泵能力達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，可根據(jù)負(fù)荷增長(zhǎng)趨勢(shì)，重新選擇水泵，依次增加水泵能力，而不是“一次到位”，此種情況適用于新入住的住宅小區(qū)、將來(lái)需要擴(kuò)建的企事業(yè)等單位;變頻運(yùn)行看似新購(gòu)置了一臺(tái)設(shè)備，實(shí)際其節(jié)約的電費(fèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于購(gòu)置水泵的費(fèi)用;一味的崇拜變頻調(diào)節(jié)是不合理的，變頻應(yīng)在合理的范圍內(nèi)調(diào)節(jié);對(duì)社會(huì)整體而言，大馬拉小車(chē)的低效率運(yùn)行純屬電能，購(gòu)置小泵看似多購(gòu)置了設(shè)備，但其運(yùn)行成本降低，最終的綜合成本是明顯降低的。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)然，供熱系統(tǒng)由于熱用戶(hù)的供熱面積不穩(wěn)定，安裝質(zhì)量有差距等多種原因的影響下，絕對(duì)的合理方案是很難達(dá)到的，我們追求的是與理想狀態(tài)的最小差距;這需要設(shè)計(jì)者具有很高的理論水平，管理經(jīng)驗(yàn)，更要有對(duì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)的態(tài)度，而不僅僅是對(duì)設(shè)計(jì)者自己負(fù)責(zé)任。

［1］王金墩姜再柱丹麥城市集中供熱概況及對(duì)我國(guó)城市集中供熱的啟示［J］《區(qū)域供熱》2011年第四期51－53.