淺談供熱系統(tǒng)的節(jié)能控制

摘 要：我國是能源大國，也是耗能大國，在當(dāng)前全球化的能源危機的形勢下，在供熱系統(tǒng)中對能源的節(jié)約利用已經(jīng)成為被廣泛關(guān)注的焦點。隨著節(jié)能減排口號的提出，降低能源消耗，建設(shè)節(jié)能型企業(yè)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為眾多能耗部門的主要研究課題。

關(guān)鍵詞：供熱；系統(tǒng)控制；能源損失；節(jié)能減排

在供熱系統(tǒng)中，熱制備、熱轉(zhuǎn)換、熱運輸和用熱等過程均涉及到供熱系統(tǒng)能量的消耗和損失，伴隨著能量損失的還有大量的電能等其他系統(tǒng)能量形式。供熱系統(tǒng)的創(chuàng)建旨在為社會提供供暖保證，提高人們的生活質(zhì)量和水平。這就要求熱系統(tǒng)企業(yè)認(rèn)識到其系統(tǒng)運行過程中的能量損耗和資源浪費現(xiàn)象，對供熱系統(tǒng)能源浪費的現(xiàn)象進行詳細(xì)分析，采取必要的技術(shù)措施來完成供熱系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和控制，真正意義上實現(xiàn)節(jié)能降耗，保障企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提升企業(yè)經(jīng)濟效益。

1 供熱系統(tǒng)分析

1.1 供熱系統(tǒng)的能量消耗

供熱系統(tǒng)由熱源、管網(wǎng)、熱用戶組成，主要以集中供熱系統(tǒng)為主，其中熱制備、熱轉(zhuǎn)換、熱傳輸和用熱是系統(tǒng)供熱的幾個主要環(huán)節(jié)。由于供熱系統(tǒng)的熱制備主要通過鍋爐房和熱電廠來實現(xiàn)，所以供熱系統(tǒng)的能量損耗形式主要與鍋爐房和熱電廠的相關(guān)設(shè)備有關(guān)，這就包括鍋爐、灰渣清理機械、鼓風(fēng)機、水處理機以及循環(huán)水泵等設(shè)備上存在的燃料、電力和水等資源的損耗；同時包括熱管網(wǎng)中會通過管道設(shè)備和熱交換器、系統(tǒng)循環(huán)水泵及其相關(guān)部件在熱能的轉(zhuǎn)運和傳遞過程中造成的能源損失，熱用戶的能源損失一般與散熱器的性能有很大關(guān)系，但在一定程度上還與實際建筑結(jié)構(gòu)的保溫性能、溫度因素以及具體的室內(nèi)環(huán)境有很大關(guān)系。

1.2 供熱系統(tǒng)能量消耗評價

對供熱系統(tǒng)能耗的評價一般從以下幾點著手，包括熱能損失、電能損失和系統(tǒng)泄露損失。根據(jù)供熱系統(tǒng)的組成部分（如熱力站、二級網(wǎng)、終端熱用戶等參與二級網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建）可以確定熱力站的熱交換器為能量轉(zhuǎn)換點，由鍋爐或熱電廠來提供熱源，能量的轉(zhuǎn)換主要通過首站熱交換器來實現(xiàn)。供熱系統(tǒng)的電能損耗主要與耗電設(shè)備有關(guān)，供熱系統(tǒng)中循環(huán)泵、補水泵、引風(fēng)機和鼓風(fēng)機等都是導(dǎo)致電能損失的主要基礎(chǔ)設(shè)備。另外，水資源和熱能的泄露損失成為系統(tǒng)泄露損失，一方面包括燃煤損失、高額的水處理成本和耗電損失；另一方面還包括由于失水造成的系統(tǒng)失調(diào)，影響供熱溫度，以及設(shè)備老化帶來的安全性影響和維修成本的增加。通過對供熱系統(tǒng)能量損耗的評價來實現(xiàn)對供熱系統(tǒng)的綜合控制，達到節(jié)能減排的目的，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2 供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)

2.1 供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)的目的

目前經(jīng)濟的發(fā)展與人們生活水平的快速提升對供熱企業(yè)的供熱標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求，這就需要供熱企業(yè)發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢，做好系統(tǒng)調(diào)節(jié)工作，通過合理有效的方式來實現(xiàn)對供熱系統(tǒng)的有效控制。在實際操作過程中，主要通過對設(shè)備的運行相關(guān)參數(shù)以及燃料燃燒狀況進行控制和調(diào)整，結(jié)合實際的環(huán)境條件和供熱時間的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對供熱量的控制。供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)不僅可以保證用戶的供暖需求，還能有效的實現(xiàn)熱供暖的經(jīng)濟運行，避免不必要的浪費。在供熱系統(tǒng)投入使用之前，需要對其進行系統(tǒng)試運行，通過對實際運行情況的測評來判斷系統(tǒng)的實際效果與設(shè)計要求的一致性。

2.2 供熱調(diào)節(jié)的原理和基本方式

供暖建筑室內(nèi)溫度的維持主要通過供熱調(diào)節(jié)來實現(xiàn)，在假設(shè)供熱系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提下，忽略管網(wǎng)等系統(tǒng)熱傳輸設(shè)備的熱損失，系統(tǒng)的供熱量應(yīng)與熱用戶散熱設(shè)備的放熱量相當(dāng)。供熱調(diào)節(jié)的實際方法的選擇應(yīng)與實際的供暖方式有關(guān)，建筑供暖包括連續(xù)供暖和間歇性供暖兩種，在供熱調(diào)節(jié)的方法的選擇時要考慮到系統(tǒng)升溫期的熱能儲蓄和周圍物體的熱力學(xué)性質(zhì)。

實際運行調(diào)節(jié)為集中運行調(diào)節(jié)，包括對熱源處的溫度調(diào)節(jié)、熱流量調(diào)節(jié)，主要由四種實現(xiàn)方式，其中改變網(wǎng)路供水溫度的方式稱為質(zhì)調(diào)節(jié)；對網(wǎng)路循環(huán)水量的調(diào)節(jié)稱為量調(diào)節(jié)；針對同一階段流量不變的情況，可采取在不同階段改變流量的方式的質(zhì)調(diào)節(jié)；通過對每天供暖時間的控制來實現(xiàn)供熱的間歇調(diào)節(jié)。

2.3 供熱系統(tǒng)能量損失原因及節(jié)能性評價

綜合供熱系統(tǒng)的技術(shù)特點、設(shè)備特性及管理模式的分析，供熱系統(tǒng)能源的浪費主要體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）不合理的選型、不合理的技術(shù)改進措施和運行管理不當(dāng)造成的電能浪費。（2）管道保溫層遭到破壞、系統(tǒng)管道泄露導(dǎo)致的熱損加大。供熱系統(tǒng)失水是當(dāng)前供熱企業(yè)面對的共同難題，由失水帶來的一系列連帶影響將影響供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全，這就要求從技術(shù)和管理上著手，通過全面地查漏和防漏來解決這一問題。

在熱網(wǎng)補水率的控制方面，其運行補水率的差別一般在0.5%～ 10%之間來回波動。運行補水率在2%及以下時屬于正常情況，當(dāng)管道發(fā)生泄漏時，由于漏失的是大量的熱水，此時的補水率一般在10%左右，而要將補充的水加熱到原來的狀態(tài)，則需要消耗更多的熱量，一般情況下，補水率與熱量之間的對應(yīng)關(guān)系為1：3，補水率為1%時將減少相應(yīng)的3%的供熱量，當(dāng)補水率在10%，即系統(tǒng)發(fā)生泄露時，系統(tǒng)將損失30%左右的供熱量。

根據(jù)以上熱能損失的特性分析，在系統(tǒng)設(shè)計階段不能盲目的生搬硬套，而是應(yīng)該由具有工作經(jīng)驗的工程技術(shù)人員對供熱系統(tǒng)運行進行綜合評定，有根據(jù)的選擇或更換設(shè)備，結(jié)合企業(yè)制定的相關(guān)運營管理制度實施，就能有效的避免資源的浪費，降低運營成本。

3 供熱系統(tǒng)節(jié)能控制方法概述

3.1 運用熱計量技術(shù)實現(xiàn)供熱系統(tǒng)控制

通過對熱水供熱系統(tǒng)以及熱計量技術(shù)相關(guān)問題的分析，系統(tǒng)溫度控制是實現(xiàn)供熱計量按熱收費的關(guān)鍵因素，這對熱計量設(shè)備提出了很高的要求，同時督促廣大用戶各取所需，實現(xiàn)全民節(jié)能。

熱計量的實現(xiàn)應(yīng)結(jié)合我國目前的供暖情況，目前我國的采暖指標(biāo)是同種情況下發(fā)達國家的4倍左右，雖然目前我國能源浪費主要集中在人民的節(jié)能意識淡薄方面，但供熱行業(yè)首先應(yīng)明白收費體制的局限性，只有從根本上提升設(shè)計、施工及管理水平，才能從根本上解決能源浪費問題，在提升自身能力的基礎(chǔ)上提升服務(wù)質(zhì)量，以合理的收費來促進節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。在實際計量操作中，應(yīng)以節(jié)能為目的，合理控制戶內(nèi)系統(tǒng)與戶外系統(tǒng)相結(jié)合，采用先進的計量和控制設(shè)備，讓用戶能從能的角度了解到能源損耗的嚴(yán)重性，在滿足用戶基本要求的基礎(chǔ)上提倡用戶的節(jié)約行為。

3.2 混水供熱形式概述

混水供熱技術(shù)在早期已經(jīng)開始使用，省去了換熱站中換熱器和換熱站內(nèi)的補水系統(tǒng)，在實際應(yīng)用時具有占地面積較小、工程造價低且能很好的降低熱損，減少循環(huán)消耗的水量，節(jié)約投資和電能消耗。

結(jié)合目前混水運行的技術(shù)要點分析，較為可行的混水控制方法由以下幾點：（1）使用電動控制閥加流量計實現(xiàn)混水供熱；（2）使用自力式流量控制閥實現(xiàn)混水供熱；（3）使用自力式阻力平衡閥實現(xiàn)混水供熱。這幾種方法的應(yīng)用都具有靈活調(diào)節(jié)的應(yīng)用特點，在實際應(yīng)用上應(yīng)根據(jù)不同情況做出不同的選擇，目前此類供熱系統(tǒng)控制方法屬于起步階段，在實施過程中應(yīng)提前做好工程評價，對其節(jié)能型做出合理預(yù)測。

參考文獻

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[2] 李建興，涂光備，王毅.量調(diào)節(jié)公式在計量供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].暖通空調(diào)，2001，31（6）.

作者簡介：董晨（1985- ），男，天津人，中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司，注冊公用設(shè)備（動力）工程師，中級工程師，本科，熱能與動力工程專業(yè)。