集中供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)供暖參數(shù)優(yōu)化研究

李博昊

摘 要：目前我國集中供熱系統(tǒng)的二次網(wǎng)供回水溫度存在設(shè)計參數(shù)高、運行參數(shù)低的現(xiàn)象，同時集中供熱系統(tǒng)應用形式呈現(xiàn)出多樣性的特點。如何在不同的燃料價格和設(shè)備基價背景下，優(yōu)化選擇二次網(wǎng)供暖設(shè)計參數(shù)值得深入研究。調(diào)研了國內(nèi)外集中供熱系統(tǒng)的二次網(wǎng)供暖設(shè)計參數(shù)和我國部分城市二次網(wǎng)供暖運行參數(shù)情況，通過對二次網(wǎng)供暖設(shè)計參數(shù)的分析，優(yōu)化二次網(wǎng)供暖設(shè)計參數(shù)。

關(guān)鍵詞：供熱管網(wǎng)、供暖控制系統(tǒng)、熱負荷 、參數(shù)優(yōu)化

一、集中供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)供暖參數(shù)優(yōu)化的必要性

集中供熱系統(tǒng)，屬于操作較為復雜的系統(tǒng)工程。主要可以分為兩大類，即一次網(wǎng)供熱系統(tǒng)和二次網(wǎng)供熱系統(tǒng)。其中，二次網(wǎng)供熱系統(tǒng)又稱為用戶側(cè)供熱管網(wǎng)系統(tǒng)，是基于各類熱媒參數(shù)的選擇的系統(tǒng)工程。通過這些參數(shù)，二次網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)集中供熱系統(tǒng)的運行及能耗的有效優(yōu)化。因此，在設(shè)計供熱系統(tǒng)時，應該事先了解供熱系統(tǒng)的已知供熱負荷值，并充分考慮和計算出其管路直徑、經(jīng)濟比摩阻和供回水溫差，以及對供回水溫差技術(shù)經(jīng)濟分析等幾個方面的內(nèi)容。

從供熱企業(yè)的角度來看，供熱質(zhì)量、經(jīng)營管理和收費等方面作為一個互相聯(lián)系、缺一不可的有機整體，一方面出現(xiàn)問題還會連帶其他方面，進一步擴大了對企業(yè)供熱的影響。同時，通過優(yōu)化熱網(wǎng)經(jīng)濟參數(shù)，還能夠為供熱系統(tǒng)創(chuàng)造經(jīng)濟效益和技術(shù)的改進。因此，在相關(guān)的負責人員制定運行調(diào)節(jié)曲線時，應從用戶的實際室溫情況出發(fā)，采集準確的運行參數(shù)信息，從而制定出符合客觀實際的運行調(diào)節(jié)曲線，促使整個熱系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)調(diào)運行。同時先了解影響設(shè)計參數(shù)和運行參數(shù)產(chǎn)生差異的因素，再結(jié)合相關(guān)理論展開分析和計算，將得到的設(shè)計參數(shù)運用到實踐生活中，并在運用過程中不斷地檢驗和修正，從而制定出經(jīng)濟有效的運行參數(shù)。

二、設(shè)計參數(shù)與運行參數(shù)產(chǎn)生差別的因素

在目前我國的二次網(wǎng)集中供熱系統(tǒng)中，在室外氣象達到設(shè)計參數(shù)工況時，室內(nèi)采暖系統(tǒng)實際采集到的運行參數(shù)都相對較低，其中，供水溫度大概在47.8℃～64.0℃之間，回水溫度大概在40.0℃～53.6℃之間，實際供、回水溫差比室內(nèi)采暖系統(tǒng)的設(shè)計溫差相差25℃左右。從集中供熱系統(tǒng)基于熱媒溫度95℃/70℃（或85℃/60℃）的設(shè)計理念來看，系統(tǒng)供水溫度停留在95℃（或85℃）僅有很短暫的時間，若真正運行起來卻不曾實現(xiàn)。通過降低供水溫度的方式，能夠促使過濾的熱效率補償系統(tǒng)。而供暖熱源選用換熱器，則可以通過降低二次網(wǎng)供水溫度，減少換熱的面積。原因分析如下：

1.散熱面積方面

一方面，實際散熱面積，應該包括散熱器、室內(nèi)不保溫管道，從一定程度上來說，相對于理論散熱面積要偏大。另一方面，用戶誤認為暖氣片的數(shù)量增多與室溫提高有關(guān)系，導致用戶自行加裝暖氣片，增加了散熱面積。

2.供熱熱指標日趨低于傳統(tǒng)標準

就目前來看，供熱熱指標的設(shè)計參數(shù)在40 W/m2以下，但實際設(shè)計運行時考慮其他因素，加大了安全系數(shù)，供熱熱指標在 50W/m2～55W/m2左右，從中可以反映出實際建筑物的供水溫度及回水溫度低于設(shè)計參數(shù)。

3.水力運算

水力運算通常都會受到鋼管型號、造價和使用條件等因素的干擾，致使水力運算無法實現(xiàn)真正意義上的均衡。就目前來看，解決水力失調(diào)現(xiàn)象的方法主要有人工調(diào)節(jié)關(guān)斷閥、調(diào)節(jié)閥及平衡閥等三種。由于這幾種方法都是采用人工調(diào)節(jié)的方式進行，不但增大了工作人員的工作量，而且也無法從根本上解決水力失調(diào)的問題。而采用自動控制的方法，則會大幅增加熱網(wǎng)建設(shè)的成本。

4實現(xiàn)設(shè)計參數(shù)和運行參數(shù)趨于一致的途徑分析

在供熱系統(tǒng)中，設(shè)計參數(shù)主要由管網(wǎng)的經(jīng)濟比摩阻、供回水溫差、供水溫度、管道溫度降、管道保溫厚度等構(gòu)成。由于各個參數(shù)之間具有互相影響的特性，需要經(jīng)過綜合篩選以確保供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟合理。通過理論和實踐相結(jié)合，得知其設(shè)計參數(shù)的獲取方式是通過已知熱源點位置與用戶的熱負荷分布，求出供回水溫度、管道比摩阻及最佳熱化系數(shù)等的最佳組合。其中，供水溫度參數(shù)主要有6個環(huán)節(jié)內(nèi)容，依次為熱源、一次網(wǎng)、熱力站、二次網(wǎng)、室內(nèi)管網(wǎng)和散熱末端等。在二次網(wǎng)供回水溫差保持不變的前提下，采取降低其平均設(shè)計溫度的方式，會相應增加散熱末端初投資。若降低二次網(wǎng)溫度，則很容易引起一次網(wǎng)運行溫差增大，降低一次網(wǎng)的初投資以及循環(huán)水泵運行成本，讓熱力站換熱溫差變大，降低其初投資。

三、集中供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)供暖參數(shù)調(diào)研

1.二次網(wǎng)供暖運行參數(shù)調(diào)研

主要調(diào)研了黑龍江?。ù髴c）、吉林省（長春、通化、琿春）、北京市、河北?。ê馑?、保定）、山西?。ㄌ?、呂梁）、山東?。稀⑶鄭u）等部分地區(qū)集中供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)的實際運行供回水溫度，從我國集中供熱系統(tǒng)調(diào)研案例可知，二次網(wǎng)的實際運行溫差均小于設(shè)計溫差25℃，本文調(diào)研案例的二次網(wǎng)在嚴寒期間的運行溫差約為7.8～14.7℃這些系統(tǒng)在運行期間的室外平均溫度約為-16.6～0.3℃，二次網(wǎng)供水溫度約為47.8～64.0℃，二次網(wǎng)回水溫度約為40.0～53.6℃。從調(diào)研可以得出我國北方地區(qū)部分城市集中供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)供回水溫度的實際運行狀況。如果折合到相同的室外溫度工況下，我國集中供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)的實際運行參數(shù)呈現(xiàn)“北低南高，西高東低”的現(xiàn)象。

2.國外二次網(wǎng)供暖設(shè)計參數(shù)調(diào)研

根據(jù)國際能源署（IEA）出版的區(qū)域供熱供冷手冊[1]和文獻[2]的調(diào)研結(jié)果可知，從國外集中供熱系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)可以看出，國外集中供熱系統(tǒng)的二次網(wǎng)供回水設(shè)計參數(shù)存在向低溫供熱發(fā)展的趨勢。其中丹麥、芬蘭、德國、波蘭和韓國等國家的緯度與我國北方供暖城市相近，這些國家℃/65℃等供回水設(shè)計參數(shù)。結(jié)合我國的實際情況，應該降低和重新修訂我國集中供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)的設(shè)計供回水溫度參數(shù)。

3.調(diào)研結(jié)果分析

根據(jù)對國內(nèi)外集中供熱系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)和實際運行參數(shù)調(diào)研可知：國內(nèi)集中供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)供回水溫度的設(shè)計參數(shù)多數(shù)采用95℃/70℃，85℃/60℃，也有采用75℃/55℃的；國外集中供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)供回水溫度的設(shè)計參數(shù)多采用70℃/40℃，70℃/50℃，80℃/60℃，75℃/65℃等，室內(nèi)溫度設(shè)計參數(shù)為20℃；在本文調(diào)研的幾個國內(nèi)集中供熱系統(tǒng)案例中，調(diào)研運行期間的室外平均溫度約為-16.6～0.3℃，二次網(wǎng)供水溫度約為47.8～64.0℃，二次網(wǎng)回水溫度約為40.0～53.6℃；根據(jù)國內(nèi)集中供熱系統(tǒng)調(diào)研案例可知，這些案例的二次網(wǎng)運行溫差約為7.8～14.7℃，均小于設(shè)計溫差25℃。

結(jié)束語：降低二次網(wǎng)設(shè)計參數(shù)，不但能夠促使熱量回收增加，起到節(jié)能減排作用，同時，通過不斷地研究探討工作，深入了解二次網(wǎng)設(shè)計參數(shù)的相關(guān)內(nèi)容知識，能夠促使供熱系統(tǒng)的各種參數(shù)得到優(yōu)化，進而為供熱企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。針對二次網(wǎng)設(shè)計參數(shù)及運行參數(shù)存在的問題，需要我們立足于“實事求是”的工作態(tài)度，在進行二次網(wǎng)設(shè)計技術(shù)的改革和創(chuàng)新的過程中，最大限度做到認真負責，以期實現(xiàn)項目工程向節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟等層面的轉(zhuǎn)換。

參考文獻：

[1]賀平，孫剛.供熱工程[M]3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

[2]俞敖元，郭占庚，趙.我國采暖散熱器的發(fā)展和市場前景[J]中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2007（7）：28-35

[3]建設(shè)部標準定額研究所.市政工程投資估算指標第八冊集中供熱熱力網(wǎng)工程[M].北京：中國計劃出版社，2007