集中供熱系統(tǒng)管網(wǎng)的節(jié)能改造研究

王明明

摘 要：集中供熱系統(tǒng)是一個復(fù)雜的綜合工程，它是由一個熱源、管網(wǎng)和熱用戶將整個系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來，它們之間是相互依存的。通常，供熱管網(wǎng)是一個動態(tài)的系統(tǒng)，要保持一個動態(tài)的平衡，需要控制操作時間和制造工藝和其他因素的影響。因此，該怎樣提高管網(wǎng)水力平衡，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全高效性，是供熱行業(yè)所面臨的一個重要問題問題，本文針對這個問題，提出了一些有效方案。

關(guān)鍵詞：集中供熱系統(tǒng)；管網(wǎng)；節(jié)能改造

1 供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀

隨著人類社會的不斷進(jìn)步和人民生活水平的日益提高，城市現(xiàn)代化建設(shè)速度不斷加快。在中國北方的許多城市，集中供暖系統(tǒng)也得到了很大的發(fā)展。雖然中國的疆域很遼闊，具有大量的能源資源，但現(xiàn)在我們使用的大部分能量是不可再生的，而且它們的燃燒產(chǎn)物具有一定的污染程度。顯然，如何使有限的能源達(dá)到最佳的利用效率，既要滿足我們當(dāng)代人的需要，還要造福我們的子孫后代，這已經(jīng)成為人類面臨的一個重大問題。

供暖行業(yè)在中國北方的大部分地方。但是，在我國北方由于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫效果比較差，一些早期的建筑根本就沒有任何保溫措施，這樣給集中供暖帶來了很大的麻煩。還有一些供熱系統(tǒng)的供熱設(shè)備、換熱器、傳熱管、散熱器、閥門和其他設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重老化的現(xiàn)象，導(dǎo)致熱能的利用率很低，還經(jīng)常會出現(xiàn)嚴(yán)重泄漏現(xiàn)象。供熱管網(wǎng)的熱損失比較大，導(dǎo)致高層建筑采暖能耗就會很大。同時，管不是調(diào)節(jié)水力條件很好的手段，導(dǎo)致實(shí)際熱網(wǎng)近端用戶太大，溫度太高，只能通過打開窗戶來冷卻，遠(yuǎn)程用戶的熱量有比較缺乏，甚至需要其他輔助加熱設(shè)備來滿足室內(nèi)熱量的需要。

2 集中供熱系統(tǒng)的發(fā)展意義

集中供熱是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)該由一個整體來統(tǒng)一規(guī)劃。集中供熱是指熱量通過多個管道將被集中所產(chǎn)生的熱采用傳輸模式傳送到一個城市或區(qū)域，滿足各個地區(qū)的熱量要求。作為一個整體的集中供暖系統(tǒng)，它是由一個熱的生產(chǎn)設(shè)備，熱傳輸渠道和熱的物體三個部分共同組成的。很明顯，集中供熱系統(tǒng)的能耗需要燃料熱源產(chǎn)生的熱量，但是由于各種原因，水滲漏比較嚴(yán)重，水分補(bǔ)給量很大，所以還要包括能源消耗，水耗。能源消費(fèi)的比例高于熱電水能源消費(fèi)總量的百分之九十左右，在這個熱量消耗里面熱能和電能的比例已達(dá)到98%以上。

熱網(wǎng)是供熱采暖系統(tǒng)的熱傳輸信道，負(fù)責(zé)將熱能傳到各個用戶的家里，它們需要以最快的速度和最高的效率輸送到熱用戶家中，保障用戶的熱舒適性。網(wǎng)絡(luò)是一個由復(fù)雜的液壓系統(tǒng)構(gòu)成的。如果任何管道的流量發(fā)生變化，將影響所有的管道流動的整體情況，即所有管道的流量按每一行的阻力系數(shù)需要進(jìn)行了重新分布。在一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要由管道熱介質(zhì)和循環(huán)水泵的熱介質(zhì)的組合物提供動力，為用戶提供熱量。這樣集中供熱，給居民提供了很大的方便，還能提供資源的利用效率，促進(jìn)社會的可持續(xù)發(fā)展。

3 集中供暖系統(tǒng)的節(jié)能改造方案

在正常情況下，集中供暖系統(tǒng)是一個封閉的管道系統(tǒng)，水力條件合理的分配制度及各點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)流量的壓力，但在整個網(wǎng)絡(luò)上，管流之間有一定的關(guān)系，它們可以用一個公式來表示如下：

ΔP=SG2

ΔP-壓差或阻力損失；S-管系統(tǒng)阻力系數(shù)；G-管或系統(tǒng)的流量。

從上面的方程中可以看出，流量和壓力存在相互作用，相互依存的關(guān)系，它們之間能夠系統(tǒng)量化。進(jìn)行相互調(diào)整的方法有：為了調(diào)節(jié)流量，管道的壓力可適當(dāng)調(diào)大。例如，當(dāng)需要降低管道壓力，可能是通過降低上游管道中水的流動；當(dāng)管道流量有所減小時，必然會引起管道壓力出現(xiàn)下降。顯然，流量變化將引起S值發(fā)生變化，在同一系統(tǒng)中，壓差的變化也必然會引起流量的變化。針對改造的理論進(jìn)行有效分析，提出了如下的組合方案：

（1）變頻泵和靜態(tài)平衡閥一起使用：循環(huán)水泵根據(jù)供水溫度對室外溫度和供熱網(wǎng)絡(luò)檢測控制器的同時，內(nèi)部的變頻控制器的計算程序就會發(fā)送一個相應(yīng)的控制信號，有效地控制循環(huán)水泵。靜態(tài)平衡閥可以實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)量、每個用戶的流量以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)電阻管比隨總流量的增加，都會進(jìn)行相應(yīng)的增加，隨著總流量的減少而進(jìn)行減少。

（2）固定頻率泵和動態(tài)流量控制閥組合在一起：循環(huán)泵會在不同的時期控制水泵的流量。這種轉(zhuǎn)變的方式可以在供熱網(wǎng)的熱交換站內(nèi)的80%的用戶安裝使用，更遠(yuǎn)端的無法使用此閥，不能夠太遠(yuǎn)的用戶使用。

（3）固定頻率泵、動態(tài)壓差控制閥和熱表組合在一起：水的循環(huán)泵會在不同運(yùn)行采暖期提供不同的流量。動態(tài)壓差控制閥可根據(jù)用戶的需要來控制每個用戶的熱入口的流量。熱量表不僅按照國家分戶熱計量規(guī)章進(jìn)行，主要是如果網(wǎng)絡(luò)只安裝動態(tài)壓差控制閥而不安裝熱量表，就會造成嚴(yán)重的水力失調(diào)。

4 改造后產(chǎn)生的社會效益

在這個改造的過程中，需要會有專業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)，保證施工的質(zhì)量。同時，在改造完成后，需要做一個每個閥門的調(diào)試工作，才能投入正常運(yùn)行。隨后在兩年的運(yùn)行過程中，對各個軌道進(jìn)行檢測，記錄各種參數(shù)，研究其進(jìn)行改造的實(shí)際作用，為以后的其他改造提供強(qiáng)有力的經(jīng)驗(yàn)。在系統(tǒng)中的熱源流量變動中，當(dāng)整體的流量降到原來的70%，理想的效果就是每個用戶的熱流量也會變?yōu)樵瓉淼?0%。但如果安裝了自力式流量控制閥，近端用戶自力式流量控制就是為了確保用戶的流量，所以必須采取有效的行動，增加閥門的開度，如果不這么做，這將導(dǎo)致一個遠(yuǎn)端用戶的流量嚴(yán)重短缺，遠(yuǎn)程用戶的熱量缺失也會更嚴(yán)重。然而，隨著集中供熱系統(tǒng)體制改革，對室內(nèi)熱舒適性的要求提不斷高，促進(jìn)家庭控制和分戶計量技術(shù)的使用，在未來的監(jiān)管模式將成為集中供暖系統(tǒng)的熱流量轉(zhuǎn)化完全取決于用戶自己對熱舒適的要求，用戶能夠自己進(jìn)行控制，在短時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)將根據(jù)用戶調(diào)整來進(jìn)行相應(yīng)支流的變化，這被稱為用戶主動改變。在這種模式下主動變化變流量，通過安裝所需的流量調(diào)節(jié)閥來控制每個用戶所需的流量。當(dāng)用戶所需的流量比較小時，流量控制閥的開口也會減小，這樣就能有效減少流量；當(dāng)用戶所需的流量增加時，自力式流量控制閥來進(jìn)行相應(yīng)的控制，滿足各個用戶的需求。從而達(dá)到節(jié)能的效果。

通過進(jìn)行相應(yīng)的改造后，集中供熱系統(tǒng)能夠有效發(fā)揮它的作用。但是集中供熱系統(tǒng)會帶來的運(yùn)行成本比較高，也會給每個用戶收取比較高的采暖費(fèi)。同時，水力嚴(yán)重失調(diào)或者暖氣管道局部過熱可能還會在一些用戶單元面積引起的，還有一些地方室內(nèi)的熱量不足，這些現(xiàn)象都有可能導(dǎo)致人們的不滿引起拒絕支付熱費(fèi)，影響供熱質(zhì)量進(jìn)一步提高。我們還需要進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，降低運(yùn)營成本，可以適當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況降低用戶的供熱成本，它不僅能夠提高用戶交納供暖費(fèi)的積極性，減少用戶數(shù)量拒絕支付費(fèi)用，還可以提高供熱服務(wù)的滿意度，為隨后強(qiáng)勁的發(fā)展奠定一個堅實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

在集中供熱系統(tǒng)管網(wǎng)的節(jié)能改造過程中，我們需要引起足夠的重視，保障各個環(huán)節(jié)都能夠做到安全可靠，有效防止能源的浪費(fèi)，提高能源的利用效率。這樣不僅能滿足各個用戶的要求，還能提高人們的節(jié)能意識，為社會的可持續(xù)發(fā)展作出一定的貢獻(xiàn)。

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