供暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的節(jié)能研究

張 妮 娜

(太原市熱力公司，山西 太原 030012)

供暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的節(jié)能研究

張 妮 娜

(太原市熱力公司，山西 太原 030012)

為了提高供暖效率，節(jié)省不必要的能量損耗，對(duì)供暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)的形式進(jìn)行了研究，并針對(duì)供暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)存在的冷熱不均、熱利用效率低等問題提出了解決方案，以實(shí)現(xiàn)供暖系統(tǒng)整體利用率的最大化。

供暖系統(tǒng)，運(yùn)行，調(diào)節(jié)，節(jié)能

我國(guó)北方地區(qū)的冬季時(shí)間較長(zhǎng)，供暖系統(tǒng)成為冬季的必備設(shè)施，供暖系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)劣影響著人們生活的質(zhì)量。北方傳統(tǒng)的供暖設(shè)施主要以燃煤炭和天然氣為主，采用水暖、汽暖供暖，供暖建筑的面積達(dá)到65億m2，集中供暖約占其中的70%，城市供暖所消耗的能源達(dá)到國(guó)民經(jīng)濟(jì)總能耗的30%，因此，加強(qiáng)供暖系統(tǒng)的節(jié)能研究勢(shì)在必行。

1 供暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)節(jié)能研究的重要意義

1.1 供暖系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)和運(yùn)行調(diào)節(jié)概念

供暖系統(tǒng)運(yùn)行前期及過程中需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行初調(diào)節(jié)和運(yùn)行調(diào)節(jié)，初調(diào)節(jié)目的是保證水力工況的穩(wěn)定一致，使流量均衡的送到每一個(gè)用戶，初調(diào)節(jié)主要通過各個(gè)用戶的入口和網(wǎng)路閥門對(duì)熱水網(wǎng)路的水力工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使每戶的室溫基本達(dá)到一致，并對(duì)室內(nèi)系統(tǒng)的各支管和立管進(jìn)行調(diào)節(jié)，在引入口或熱力站安裝上檢測(cè)儀表，根據(jù)熱水的溫度、流量或壓差對(duì)室外的網(wǎng)路進(jìn)行調(diào)節(jié)，室內(nèi)系統(tǒng)溫度的調(diào)節(jié)主要是依靠臨時(shí)的觀測(cè)來(lái)完成。通過最初的調(diào)節(jié)，可以將每個(gè)用戶的運(yùn)行狀態(tài)調(diào)至最佳，從而滿足用戶的基本需求。室內(nèi)和室外的初調(diào)節(jié)能夠?qū)⒚繎舻氖覝卣{(diào)控至平均狀態(tài)，但是不能確保用戶的室溫在整個(gè)供暖期間都能滿足設(shè)計(jì)室溫的要求，因而需要進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)。運(yùn)行調(diào)節(jié)是根據(jù)室外溫度的變化，通過調(diào)整運(yùn)行溫度和運(yùn)行流量，滿足用戶的正常采暖需求。

1.2 供暖系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)中存在的問題

1)冷熱不均。傳統(tǒng)的供暖系統(tǒng)中沒有設(shè)置能夠滿足調(diào)節(jié)需要的流量計(jì)和調(diào)節(jié)性能好的調(diào)節(jié)閥，只是依靠普通的閘閥或截止閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，憑借以往的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行水溫的控制，這樣不僅浪費(fèi)精力，而且不能取得良好的調(diào)節(jié)效果。供暖管網(wǎng)水平失調(diào)造成用戶的室內(nèi)溫度過熱或過低等情況，供暖系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)近環(huán)路過熱、遠(yuǎn)環(huán)路不熱、最不利點(diǎn)最低的現(xiàn)象。在實(shí)際的操作中，供暖操作和管理人員一般采用更換大型循環(huán)水泵、多臺(tái)循環(huán)水泵串行的方法，同時(shí)還通過加大供暖系統(tǒng)末端管徑或者在供暖設(shè)備末端增加壓泵等措施，以求改善供暖系統(tǒng)末端不熱的情況，但是這些措施收效甚微，也沒有很好的解決冷熱不均的問題。2)熱利用效率低下。我國(guó)當(dāng)前的供熱系統(tǒng)的熱能利用效率較低，正常情況下的利用效率只有40%～50%之間，熱能的損耗現(xiàn)象十分嚴(yán)重。在熱損失中，熱網(wǎng)的熱媒輸送熱損失可達(dá)到20%～50%，如出現(xiàn)保溫脫落，地溝管道泡水的情況，熱損失就會(huì)增加15%左右。如此大比例的熱能損失主要是由于熱用戶運(yùn)行工況失調(diào)的原因造成的。對(duì)熱運(yùn)行中的管理和控制調(diào)節(jié)不足使熱能大量損耗，熱能的利用效率十分低下。為了改變這種情況就必須加強(qiáng)對(duì)供暖系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)的控制，保證運(yùn)行調(diào)節(jié)的節(jié)能和環(huán)保。

1.3 供暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)節(jié)能控制的重要意義

通過有效的運(yùn)行調(diào)節(jié)節(jié)能控制，可根據(jù)實(shí)際的室溫變化來(lái)對(duì)供暖系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，如循環(huán)流量、供、回水溫度等，在滿足用戶的實(shí)際要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)供暖環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗，達(dá)到能源的節(jié)約和環(huán)境的保護(hù)。

2 供暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)常見形式

2.1 分階段的運(yùn)行調(diào)節(jié)

此種調(diào)節(jié)方式屬于經(jīng)驗(yàn)式的調(diào)節(jié)，它主要根據(jù)本地區(qū)的歷史氣象數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)供暖季節(jié)進(jìn)行劃分，主要分為三個(gè)階段，即初寒期、嚴(yán)寒期、末寒期，不同的階段需要對(duì)循環(huán)流量和供、回水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且每個(gè)階段的供水溫度和流量是保持相對(duì)穩(wěn)定的。

2.2 隨時(shí)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)

隨時(shí)確保需熱量和供熱量的一致，這實(shí)際上是最為節(jié)能的一種方式，但該種方法適用于供暖系統(tǒng)較小，調(diào)節(jié)滯后較少的系統(tǒng)。供暖系統(tǒng)及時(shí)運(yùn)行調(diào)節(jié)的方式主要有以下幾種：

1)對(duì)量的調(diào)節(jié)。此種方式是指在供暖系統(tǒng)運(yùn)行中，只改變循環(huán)流量，而將運(yùn)行時(shí)的供水溫度始終保持設(shè)定值。目前比較常用的方法為有極和無(wú)極兩類，通過有極數(shù)流量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)內(nèi)容主要有變速電機(jī)和循環(huán)泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)等；無(wú)極的調(diào)節(jié)內(nèi)容主要有循環(huán)泵使用變頻的調(diào)節(jié)等。2)對(duì)質(zhì)的調(diào)節(jié)。該供暖系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要是保持流量的設(shè)定值不變，然后通過調(diào)節(jié)供、回水的溫度來(lái)達(dá)到最終調(diào)節(jié)的目的。3)分階段改變流量調(diào)節(jié)。在供暖系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于外界溫度的變化，需要?jiǎng)澏ǘ鄠€(gè)階段來(lái)對(duì)循環(huán)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于同一調(diào)節(jié)階段，可以在循環(huán)流量固定的情況下，通過調(diào)節(jié)供水溫度來(lái)達(dá)到溫度調(diào)節(jié)的目的。4)間歇調(diào)節(jié)。在供暖系統(tǒng)運(yùn)行階段，通常不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修改，僅通過改變供熱時(shí)數(shù)來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)溫度的目的。

目前，比較常用的運(yùn)行調(diào)節(jié)方法是分階段改變流量調(diào)節(jié)，該方法主要是在供暖系統(tǒng)運(yùn)行階段，根據(jù)室外溫度的變化來(lái)制定調(diào)節(jié)策略，在外界溫度比較低時(shí)，需要確保設(shè)計(jì)過程中的最大流量，而在外界溫度比較高時(shí)，需要保持設(shè)計(jì)的最小流量。

大量的供暖系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果表明：系統(tǒng)的回水溫度如果低于40 ℃，將會(huì)嚴(yán)重降低散熱系統(tǒng)的散熱效果，并在一定程度上限制了回水溫度調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)。因此，在供暖系統(tǒng)運(yùn)行階段，若依照最高室外調(diào)節(jié)溫度計(jì)算出的回水溫度在40 ℃以下，供暖系統(tǒng)運(yùn)行的回水溫度要維持在40 ℃以下，在此段時(shí)間里則可以采用間歇供暖進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3 供暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)時(shí)的注意事項(xiàng)

1)逐步調(diào)節(jié)。在供暖系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)最高和最低供、回水溫度轉(zhuǎn)化，此時(shí)要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而確保供暖系統(tǒng)的正常運(yùn)行，瞬間的升溫降溫可造成系統(tǒng)運(yùn)行壓力的波動(dòng)，影響安全運(yùn)行。2)控制流量。對(duì)于直接連接的供暖系統(tǒng)，在對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)要采取措施避免供暖系統(tǒng)的流量過少。通常情況下，其流量不能小于設(shè)計(jì)流量的60%，若系統(tǒng)內(nèi)流量太少，對(duì)于單管供暖系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，將會(huì)受到各層傳熱系數(shù)不一致的影響，由此引發(fā)垂直失調(diào)現(xiàn)象；而對(duì)雙管供暖系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其重力循環(huán)產(chǎn)生的壓力差比較大，也可能引發(fā)用戶供暖系統(tǒng)出現(xiàn)垂直失調(diào)現(xiàn)象。3)分階段調(diào)節(jié)。供暖系統(tǒng)通過運(yùn)行前的初調(diào)試實(shí)現(xiàn)了供暖系統(tǒng)的室內(nèi)平均溫度調(diào)節(jié)，通過運(yùn)行調(diào)試滿足不同室外氣溫下的溫度控制，滿足用戶的實(shí)際需求。一般情況下，可以將供暖季節(jié)劃分為三個(gè)時(shí)期，即初寒期、嚴(yán)寒期和末寒期，同時(shí)可以依據(jù)供暖調(diào)節(jié)的相關(guān)公式來(lái)計(jì)算室外日平均氣溫下所需要的實(shí)際供水溫度、回水溫度和水流量等參數(shù)，指導(dǎo)操作人員的工作，進(jìn)行節(jié)能控制管理。

現(xiàn)有的條件下，熱力站運(yùn)行均采用變頻控制技術(shù)，通過調(diào)整運(yùn)行頻率，達(dá)到控制循環(huán)流量的目的。在初寒期和末寒期由于需要的熱量較少，可調(diào)低循環(huán)泵的運(yùn)行頻率，采用小流量方式運(yùn)行；進(jìn)入嚴(yán)寒期，在提升供熱溫度的同時(shí)可提高運(yùn)行頻率，滿足用戶的用熱需求。

4 結(jié)語(yǔ)

供暖系統(tǒng)通過運(yùn)行初調(diào)試消除熱網(wǎng)的水平失調(diào)，通過進(jìn)行多階段的運(yùn)行調(diào)節(jié)和隨時(shí)的量調(diào)節(jié)和質(zhì)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)分階段的循環(huán)調(diào)節(jié)，通過對(duì)每日供、回水溫度和流量的控制，繪制變化圖表，根據(jù)室內(nèi)外溫差的改變情況來(lái)調(diào)整供暖系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)按需供暖，促進(jìn)了供暖系統(tǒng)的節(jié)能調(diào)節(jié)，提高熱能的利用效率。

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Research on energy saving of heating system operation regulation

ZHANG Ni-na

(TaiyuanHeatingPowerCompany,Taiyuan030012,China)

In order to improve the heating efficiency, save unnecessary energy consumption, this paper researched the operation regulation forms of heating system, and according to the uniform hot and cold, heat utilization efficiency and other problems in heating system operation regulation put forward solutions, in order to achieve the maximum of whole heating system use rate.

heating system, operation, regulation, energy saving

2014-07-15

張妮娜(1984- )，女，工程師

1009-6825(2014)27-0198-02

TU832

A