淺談集中供熱系統(tǒng)節(jié)能

吳波

摘 要：文章通過如何面對城市化進程高速發(fā)展帶來的供熱需求與供熱能力發(fā)展滯后的矛盾，以及緩解社會發(fā)展與節(jié)能減排的矛盾，分析了我國集中供熱發(fā)展中存在的問題，以及通過一系列節(jié)能措施緩解或解決因這些問題所引發(fā)的矛盾。

關(guān)鍵詞：供熱系統(tǒng)；節(jié)能措施

1 我國集中供熱現(xiàn)狀及存在問題

目前我國北方城市總供熱面積為75億m2，冬季供暖能耗達(dá)1.5億噸標(biāo)煤，占全國總能耗的7%，占全國城市建筑能耗的40%；采用熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱方式是城市的主要供熱方式，約占總供熱面積的70%，其余大部分也是區(qū)域鍋爐房供熱，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠占全國火力發(fā)電比例已經(jīng)超過20%，熱電廠在冬季供熱期的能源利用率達(dá)到了73%～93%。但與同氣候條件下發(fā)達(dá)國家水平相比，浪費仍比較嚴(yán)重。城市集中供熱的快速發(fā)展為城市建設(shè)作出了積極的貢獻(xiàn)，但與此同時，在發(fā)展中也暴露出以下一些亟待解決的問題：

（1）城市集中供熱熱源不足；

（2）熱電廠供熱季節(jié)仍排放大量冷凝熱；

（3）管網(wǎng)輸送能力成為集中供熱發(fā)展的瓶頸；

（4）供熱新技術(shù)應(yīng)用滯后；

（5）難以實現(xiàn)熱電冷三聯(lián)供；

（6）環(huán)境污染；

（7）對化石能源的依賴性較為嚴(yán)重。

2 供熱事業(yè)的發(fā)展及出路

面對目前集中供熱發(fā)展中存在的問題，必須改革不合理的管理制度，同時要強化自身，加快建立現(xiàn)代企業(yè)制度，把節(jié)能減排當(dāng)作企業(yè)經(jīng)營的戰(zhàn)略，狠抓節(jié)能基礎(chǔ)管理，大力降低能源消耗。所以，把節(jié)能作為供熱企業(yè)經(jīng)營的戰(zhàn)略，努力提高供熱效益，開拓節(jié)能管理的新局面，是供熱行業(yè)擺脫困境的需要，是供熱行業(yè)大發(fā)展的保證。

供熱系統(tǒng)節(jié)能必須從建筑物圍護結(jié)構(gòu)和供熱系統(tǒng)這兩大方面著手，建筑物圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能為供熱系統(tǒng)節(jié)能創(chuàng)造了條件，供熱系統(tǒng)節(jié)能是落實建筑節(jié)能的關(guān)鍵。

3 集中供熱系統(tǒng)節(jié)能

3.1 熱源的節(jié)能

隨著城市規(guī)模的迅速擴張，我國很多地方出現(xiàn)了集中供熱熱源不足的問題，因供熱造成的城市環(huán)境與經(jīng)濟承載力問題也日益凸現(xiàn)；另一方面，大容量、高參數(shù)供熱機組產(chǎn)生大量的低壓排汽，凝汽式發(fā)電機組的排氣量更多，目前基本上都沒有得以利用，而是通過循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排放到環(huán)境，該部分低品位的余熱能量巨大，如能將其回收用于供熱，可將現(xiàn)狀熱電廠的供熱能力提高30%。

電廠循環(huán)冷卻水的溫度通常比較低（冬季約為20～35℃），達(dá)不到直接供熱的品位要求，必須設(shè)法適當(dāng)提高其溫度，可采用的方法有兩個：一是降低排汽缸真空，提高乏汽溫度，即通常所說的汽輪機低真空運行；二是以電廠循環(huán)水為低位熱源，采用熱泵技術(shù)提取其中余熱實現(xiàn)供熱。詳情可參閱清華大學(xué)建筑學(xué)院李巖、狄洪發(fā)等所著《電廠循環(huán)水余熱利用技術(shù)綜述》一文。但我國大多供熱公司熱源廠和熱網(wǎng)都是廠網(wǎng)分家的模式，節(jié)能改造與否仍主要取決于熱源廠的積極性以及熱網(wǎng)的布置或熱力公司的配合性。

3.2 熱網(wǎng)及熱力站的節(jié)能

3.2.1 設(shè)計階段實現(xiàn)節(jié)能

供熱系統(tǒng)設(shè)計是否合理是供熱運行能否實現(xiàn)節(jié)能的根本。在設(shè)計階段應(yīng)對庭院管網(wǎng)和室內(nèi)系統(tǒng)的阻力損失進行詳細(xì)計算，不能簡單估算循環(huán)泵揚程；對于設(shè)計熱指標(biāo)不能簡單估算，應(yīng)通過暖空空調(diào)設(shè)計規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)計算，避免產(chǎn)生供熱量不足和初投資浪費的現(xiàn)象。在預(yù)判斷未來集中供熱發(fā)展時，管徑選擇過大會造成投資的浪費，管徑選擇過小會制約發(fā)展，并且翻管也會造成巨大的投資浪費，所以應(yīng)對方案進行充分論證后實施，以減少不必要的損失。

3.2.2 運行階段實現(xiàn)節(jié)能

（1）根據(jù)建筑物圍護結(jié)構(gòu)情況計算供熱系統(tǒng)運行曲線，根據(jù)室外天氣情況及時調(diào)整供熱參數(shù)，并根據(jù)供熱效果不斷修正供熱運行曲線。

（2）多熱源聯(lián)網(wǎng)運行

通過熱量平衡的調(diào)度，使各個熱源的運行鍋爐都能在滿負(fù)荷下運行；通過壓力平衡的調(diào)度，使各個熱源自動承包一個固定的供熱區(qū)域，實現(xiàn)一對一的單熱源供熱；通過流量平衡調(diào)度，保證各個熱用戶所需的循環(huán)流量。

（3）熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)全網(wǎng)綜合自動控制

采用氣候補償技術(shù)實現(xiàn)按需供熱—節(jié)約熱能；

采用變頻控制技術(shù)實現(xiàn)最佳循環(huán)水量控制—節(jié)約電能；

采用全網(wǎng)自動平衡技術(shù)實現(xiàn)均勻供熱—節(jié)約熱能并改善供熱效果；

設(shè)備連鎖保護和遠(yuǎn)程監(jiān)控—無人值守；

運行數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、統(tǒng)計、分析等。

（4）充分利用建筑物自由熱及峰谷電價

建筑物自由熱主要是指太陽能、家電和人體的散熱，該部分熱是冬季加熱室溫的有效熱量，應(yīng)加以利用，在冬季，該部分熱量約占總熱負(fù)荷的10～15%左右。對此問題，我們提出使用節(jié)能時鐘運行方式，并在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中予以應(yīng)用，該種節(jié)能運行方式可以利用夜間休眠和太陽輻射實現(xiàn)節(jié)能，使用自控設(shè)備進行設(shè)定，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)約該部分熱能的目的。

（5）完善二次網(wǎng)直埋技術(shù)

目前供熱管網(wǎng)熱損失超標(biāo)主要在二次管網(wǎng)，一般都在10～15%。分析原因，主要是二次網(wǎng)屬于庭院管網(wǎng)，常常由于分支過多，必須加設(shè)閥門，構(gòu)筑檢查井，導(dǎo)致直埋敷設(shè)變成了變相的半管溝敷設(shè)，要想繼續(xù)降低管網(wǎng)熱損失，就必須進一步完善二次網(wǎng)的直埋技術(shù)，其中關(guān)鍵技術(shù)就是積極采用直埋球閥，取消檢查井的過多設(shè)置，使二次網(wǎng)成為真正名副其實的直埋敷設(shè)，部分解決這種熱損失，這樣，整個供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)熱損失才有可能控制在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

（6）階梯供熱以增大供回水溫差，減少熱損失

利用一次熱網(wǎng)回水，作為地板采暖系統(tǒng)的一次供水，經(jīng)換熱后回到電廠，或?qū)⒁淮螣峋W(wǎng)回水直接引入空調(diào)或暖氣片采暖系統(tǒng)進行供熱，以達(dá)到降低熱網(wǎng)回水溫度，提高熱網(wǎng)輸送能力的目的。

當(dāng)熱網(wǎng)回水采用直接利用，并且被再利用的建筑物保溫性能較好時，可使一次熱網(wǎng)回水溫度降至50℃，也就相當(dāng)于熱網(wǎng)增加了10℃的熱量輸送能力，使一次熱網(wǎng)輸送溫差55℃，因此在集中供熱一次熱網(wǎng)沒有任何改變的情況下可增加22.2%的輸送能力，則可降低一次網(wǎng)22.2%的循環(huán)水量，實現(xiàn)節(jié)約首站電能約52%。

當(dāng)暖氣片采暖系統(tǒng)與地板采暖系統(tǒng)聯(lián)合，采用間接換熱利用熱網(wǎng)回水時，因兩系統(tǒng)供暖所需溫度相差20℃左右，可使一次供水先經(jīng)暖氣片采暖系統(tǒng)換熱，再經(jīng)地板采暖換熱，可使一次熱網(wǎng)回水溫度降至45℃，也就相當(dāng)于熱網(wǎng)增加了15℃的熱量輸送能力，使一次熱網(wǎng)輸送溫差60℃，一次熱網(wǎng)可增加33.3%的輸送能力，則可降低一次網(wǎng)33.3%的循環(huán)水量，實現(xiàn)節(jié)約首站電能約70% 。

3.3 熱用戶的節(jié)能

（1）建筑物圍護結(jié)構(gòu)保溫性能的改善；

（2）分戶改造，進行熱計量改造，促進用戶的自主節(jié)能。

參考文獻(xiàn)

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