城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問(wèn)題及對(duì)策

胡永德，柴渭川

（古浪縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，甘肅 武威 733100）

城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問(wèn)題及對(duì)策

胡永德，柴渭川

（古浪縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局，甘肅 武威 733100）

我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市居民的居住密集程度也不斷上升，為改善管理，我國(guó)的北方冬季取暖，多采用集中供熱的方式。集中供熱系統(tǒng)現(xiàn)已經(jīng)成為城市建設(shè)的基礎(chǔ)工程，但由于規(guī)模較大，會(huì)涉及節(jié)能減排的諸多問(wèn)題，因此研究集中供熱的節(jié)能問(wèn)題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

集中供熱；系統(tǒng)節(jié)能；措施分析

我國(guó)城市居民居住密集，集中供熱能夠改善人們居住環(huán)境、提高能源利用率，降低環(huán)境污染，也是保證我國(guó)城市可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。當(dāng)前的集中供熱雖然屬于清潔技術(shù)，但由于系統(tǒng)負(fù)責(zé)的范圍較大，因此能耗非常大。對(duì)集中供熱的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究，對(duì)于降低能耗，節(jié)約能源，改善供熱水平具有重要作用。本文將會(huì)對(duì)城市集中供熱系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題做出研究，并給出一定的節(jié)能對(duì)策。

1 城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問(wèn)題

我國(guó)城市集中供熱系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：集中供熱系統(tǒng)中的鍋爐運(yùn)行熱效率較低、供熱管網(wǎng)輸送效率低、由于冷熱不均造成能源的浪費(fèi)。

1.1 集中供熱系統(tǒng)中的鍋爐運(yùn)行熱效率偏低

相對(duì)于國(guó)際鍋爐80%的熱運(yùn)行效率標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)的運(yùn)行熱效率只維持在63%左右，效率明顯落后。盡管我國(guó)在《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定了鍋爐的熱運(yùn)行效率需要達(dá)到68%以上，但實(shí)際中的運(yùn)行效率依然不達(dá)標(biāo)。通過(guò)一定的研究分析發(fā)現(xiàn)，造成我國(guó)鍋爐熱運(yùn)行效率偏低的主要原因在于燃料問(wèn)題和燃燒不充分，現(xiàn)行的鍋爐多采用質(zhì)量較差的原煤，而原煤的雜質(zhì)多、灰分多、硫分大、污染較大，因此無(wú)法達(dá)到鍋爐燃燒的基本要求，長(zhǎng)此以往，鍋爐處于低負(fù)荷工作狀態(tài)，絕大鍋爐的燃燒方式與煤質(zhì)不匹配，最終導(dǎo)致熱運(yùn)行效率的下降。

1.2 供熱管網(wǎng)輸送效率低

供熱管網(wǎng)是進(jìn)行熱傳遞的重要設(shè)備，對(duì)供熱管網(wǎng)的輸送效率進(jìn)行分析對(duì)于保證供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有重要意義。管網(wǎng)輸送的熱量計(jì)劃值減去輸送過(guò)程中損失的總熱量，得到的差值與實(shí)際獲得的熱量比值就是供熱管網(wǎng)的輸送效率。我國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)指出，集中供熱系統(tǒng)的供熱管網(wǎng)輸送效率不得低于90%，但實(shí)際的傳輸效率僅為65%，我國(guó)現(xiàn)行使用的供熱管網(wǎng)問(wèn)題主要表現(xiàn)在嚴(yán)重的保溫?zé)釗p失、水力失調(diào)以及熱泄漏等方面。

1.3 冷熱不均，浪費(fèi)能源

單向順流供熱系統(tǒng)是我國(guó)城市熱用戶常用的一種系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有安裝有效的控制設(shè)備，因此在實(shí)際使用中造成嚴(yán)重的供熱失調(diào)問(wèn)題，導(dǎo)致供熱的某些區(qū)域出現(xiàn)冷熱不均的現(xiàn)象，有些居民室溫過(guò)低，不得不使用空調(diào)、采暖爐等設(shè)備進(jìn)行二次取暖，就會(huì)造成能源熱量的浪費(fèi)。某些城市供熱部門為了達(dá)到供熱標(biāo)準(zhǔn)，采用超負(fù)荷的方式進(jìn)行供熱，也會(huì)出現(xiàn)供熱過(guò)剩的問(wèn)題，加上缺乏控制系統(tǒng)，居民在使用過(guò)程中無(wú)法根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致熱能的大量浪費(fèi)，造成惡性循環(huán)，長(zhǎng)此以往，加劇了城市的污染。

2 城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問(wèn)題對(duì)策

城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問(wèn)題對(duì)策需要從現(xiàn)有的問(wèn)題出發(fā)，針對(duì)性的解決當(dāng)前問(wèn)題。這些措施主要有：提高鍋爐的熱運(yùn)行效率、增強(qiáng)供熱管網(wǎng)的保溫性能、解決水力失調(diào)問(wèn)題以及分析水泵、調(diào)節(jié)運(yùn)行和水耗方面的問(wèn)題。

2.1 提高鍋爐的熱運(yùn)行效率

鍋爐燃料是決定鍋爐運(yùn)行熱效率的重要因素，因此選用高效的清潔能源，是解決當(dāng)前熱運(yùn)行效率低的重要措施。原煤不僅造成污染，而且燃燒率低。應(yīng)該使用高效煤粉、天燃?xì)?、煤氣、電力等清潔能源取而代之。同時(shí)有效安裝熱量表，通過(guò)對(duì)熱量的控制，掌握鍋爐的熱運(yùn)行效率，一旦熱量表出現(xiàn)異常，及時(shí)檢修設(shè)備。

2.2 增強(qiáng)供熱管網(wǎng)的保溫性能

供熱管網(wǎng)的重要部分就是保溫層，確定保溫層的厚度不僅要考慮經(jīng)濟(jì)性原因，還要嚴(yán)格按照國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。當(dāng)供熱管網(wǎng)保溫層厚度不符合要求時(shí)，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行更換，保證符合標(biāo)準(zhǔn)要求。近年來(lái)，我國(guó)大力推行供熱管網(wǎng)直埋技術(shù)，直埋保溫管相比于其他保溫材料，可以有效降低熱量的損失。預(yù)制直埋保溫管的保溫性能也比較優(yōu)良，并且工藝簡(jiǎn)單。我國(guó)當(dāng)前主要使用氫聚塑預(yù)制聚氨酯、高密度聚乙烯等制作的保溫管和保溫材料進(jìn)行保溫，這些材料經(jīng)濟(jì)實(shí)用、保溫性能好、并且環(huán)保。

2.3 水力失調(diào)問(wèn)題對(duì)策

單向順流的供熱方式是造成水力失調(diào)的重要原因。在實(shí)際運(yùn)行中，單向順流供熱方式在末端的水壓線已經(jīng)喪失了循環(huán)動(dòng)力，水流量很小，此時(shí)的供熱效果極差?？梢姴捎脝蜗蝽樍魇降墓岱绞?，末端的用戶室溫根本達(dá)不到要求。而前端的用戶室溫較高，流量較大。采用傳統(tǒng)解決水力失調(diào)問(wèn)題的主要方式是人工進(jìn)行測(cè)溫調(diào)節(jié)，但這種方式的效率太差，并且人工檢查容易出現(xiàn)疏漏，導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，準(zhǔn)確定位。另外，供熱系統(tǒng)是聯(lián)通狀態(tài)，調(diào)節(jié)其中一個(gè)閥門時(shí)，會(huì)引起其他閥門的流量變化，從而對(duì)其他住戶的室溫造成影響。為徹底解決這一問(wèn)題，可以采用機(jī)械自動(dòng)式調(diào)節(jié)的方式，通過(guò)預(yù)先設(shè)置機(jī)械調(diào)節(jié)閥的數(shù)值，并保證在一定的壓差范圍之內(nèi)，流經(jīng)閥門的流量就會(huì)固定在預(yù)設(shè)的數(shù)值上。如果管道內(nèi)壓差過(guò)大，超過(guò)閥門閾值，此時(shí)需要進(jìn)行人工調(diào)節(jié)。另外，通過(guò)建立熱力站、重新布置管網(wǎng)分布，同時(shí)使用現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控也可以起到一定的作用。解決水力失調(diào)問(wèn)題，必須采用科學(xué)的方式，通過(guò)對(duì)實(shí)際供熱方式的分析，提高供熱性能。

2.4 水泵節(jié)能分析

水泵在集中供熱系統(tǒng)中，主要通過(guò)提供動(dòng)力完成供熱介質(zhì)的傳輸，因此水泵的性能以及節(jié)能性對(duì)整個(gè)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行有重要影響。通過(guò)對(duì)某一區(qū)域的集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的集中供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷高、水泵選型不合理，進(jìn)而導(dǎo)致泵站的能耗較大。除此之外，造成泵站能耗較大的原因在于泵站使用年限較長(zhǎng)、效率較低。為提高節(jié)能效果，先對(duì)泵站進(jìn)行改造，泵站運(yùn)行中應(yīng)該避免并聯(lián)運(yùn)行多臺(tái)泵，多臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行效果較差?？梢酝ㄟ^(guò)變頻調(diào)節(jié)技術(shù)自動(dòng)控制水泵的出口壓力和流量，該技術(shù)已經(jīng)比較成熟。通過(guò)變頻控制可以保證供回水壓力的恒定，使用變頻調(diào)節(jié)方式可以有效取代閥門控制，大幅度提高工作效率，減輕人工的工作強(qiáng)度。另外，為了進(jìn)一步提高泵站的節(jié)能性，在街區(qū)回水壓力較高時(shí)，如果回水量可以直接進(jìn)入大網(wǎng)，可以采用暫停供水泵的方式來(lái)節(jié)能。在日常管理中，應(yīng)該及時(shí)對(duì)污垢進(jìn)行清除，降低泵站的運(yùn)行阻力，節(jié)約電能；并盡可能減少失水、補(bǔ)水的操作，以降低能耗。

2.5 運(yùn)行調(diào)節(jié)分析

質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)以及分階段調(diào)節(jié)等方式是傳統(tǒng)集中供熱系統(tǒng)中主要的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式。質(zhì)調(diào)節(jié)指的是在供熱季節(jié)保持循環(huán)水泵在額定情況下工作，供熱管網(wǎng)中的流量恒定不變。這種方式調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便。但整個(gè)泵站全程處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，因此運(yùn)行的費(fèi)用較高。量調(diào)節(jié)方式是根據(jù)外界溫度對(duì)供熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)室外溫度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，會(huì)迅速減少供熱系統(tǒng)中的熱循環(huán)，調(diào)低回水速度。這種調(diào)節(jié)方式較為復(fù)雜，一旦出現(xiàn)水力失調(diào)問(wèn)題，調(diào)節(jié)效果會(huì)受到影響。由于泵站采用變頻控制方式，分階段調(diào)節(jié)方式可以根據(jù)室外溫度的變化，對(duì)供熱管網(wǎng)的流量和回水速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)還可以在泵站設(shè)置變頻調(diào)速裝置以及相關(guān)的動(dòng)態(tài)裝置，從而大大提高末端用戶的溫度調(diào)節(jié)能力。通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)方案進(jìn)行優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)的執(zhí)行調(diào)度指令，并通過(guò)及時(shí)繪制供熱曲線，對(duì)回水溫度的調(diào)節(jié)情況進(jìn)行分析。

2.6 水耗分析及節(jié)能措施

水耗問(wèn)題也是集中供熱系統(tǒng)中關(guān)系到節(jié)能的重要問(wèn)題。水耗會(huì)造成大量失水，還會(huì)伴隨大量的熱量損失。因此，通常會(huì)以補(bǔ)水率作為供熱系統(tǒng)的失水指標(biāo)。當(dāng)前，我國(guó)的集中供熱系統(tǒng)補(bǔ)水率在0．5%到10%之間。不同區(qū)域的建設(shè)情況不同，因此管道泄漏的情況也有所差異。居民私自放水的情況也會(huì)影響實(shí)際的補(bǔ)水率。管道泄漏以及閥門泄漏等問(wèn)題造成的補(bǔ)水屬于正常的補(bǔ)水范圍，人為泄水還會(huì)涉及到社會(huì)公德問(wèn)題。圖1顯示了某地2008和2009年兩個(gè)供熱期回水率的對(duì)比圖。

圖1 兩個(gè)供熱期回水率對(duì)比

供熱系統(tǒng)的管理部門應(yīng)該通過(guò)加強(qiáng)巡視力度、對(duì)老舊設(shè)備及時(shí)更新、加大管網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)力度以及供熱水中加藥等措施，改善回水率。通過(guò)圖1可以看出，這種方式對(duì)于水耗問(wèn)題的改進(jìn)并不明顯，回水率較低的管網(wǎng)依然處于較低狀態(tài)?？梢妼?duì)回水率和水耗問(wèn)題的解決，還應(yīng)該進(jìn)一步從具體管網(wǎng)的分布情況入手，進(jìn)行針對(duì)性的處理。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，城市采用集中供熱系統(tǒng)為用戶供熱符合我國(guó)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。但在實(shí)際應(yīng)用中依然存在一定的能耗問(wèn)題，對(duì)此，有關(guān)部門應(yīng)該切實(shí)負(fù)責(zé)，通過(guò)對(duì)鍋爐建設(shè)材料、使用燃料的審核，不斷提高使用效率。另外，對(duì)于陳舊設(shè)備應(yīng)該及時(shí)改造、替換，在保證居民正常取暖的同時(shí)，通過(guò)采取有效措施，不斷降低能源消耗，提高供熱效率。

[1]韓廣凱．集中供熱系統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)技術(shù)探析[J]．建材與裝飾,2017(15):11．

[2]徐智坤．自動(dòng)控制技術(shù)在集中供熱系統(tǒng)中的整體節(jié)能應(yīng)用[J]．建材與裝飾,2017(15):78．

TU995

A

1671-0711（2017）10（上）-0061-02