集中供熱節(jié)能降耗措施淺析

陳 爽

（天津市節(jié)能協(xié)會(huì) 天津 300193）

引言

隨著全球二氧化碳排放，溫室氣體猛增，氣候變化是人類(lèi)面臨的全球性問(wèn)題。在此背景下，我國(guó)作為負(fù)責(zé)人大國(guó)履行國(guó)際責(zé)任，推動(dòng)構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，提出碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)。目前，我國(guó)城鎮(zhèn)供暖面積約150 億平方米，隨著居民生活水平日益提高，2030 年將達(dá)到200 億平方米左右。在城市建設(shè)的過(guò)程中，供熱系統(tǒng)的作用日益凸顯，當(dāng)前，我國(guó)城市供熱系統(tǒng)運(yùn)行成本較高，效率有待提高，同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生較大的能耗，我們需要采取有效的方式對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理，降低其運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的能耗，展現(xiàn)其明顯的節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

1 集中供熱的發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題

1.1 集中供熱的發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，南方供暖的呼聲也越來(lái)越高。近些年我國(guó)年新增城鎮(zhèn)集中供熱面積約為3 億-5 億平方米。根據(jù)研究，到2030 年，我國(guó)南方地區(qū)分戶、區(qū)域供暖用戶數(shù)量分別有望達(dá)到6500 萬(wàn)戶、3200 萬(wàn)戶左右，碳排放潛力分別在2500 萬(wàn)噸、4500 萬(wàn)噸以上[1]。因此，供暖行業(yè)碳減排的增長(zhǎng)空間非常大，是未來(lái)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要實(shí)施領(lǐng)域。

1.2 存在問(wèn)題

（1）供熱質(zhì)量不高

近年來(lái)，我國(guó)城市集中供熱發(fā)展迅速，但存在供熱質(zhì)量不理想的問(wèn)題，提高調(diào)控設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行水平是高質(zhì)量供熱的根本保證。常見(jiàn)的問(wèn)題主要有：熱網(wǎng)按統(tǒng)一的供熱參數(shù)向熱用戶供暖，高層和底層的用戶出現(xiàn)供熱不均；建筑物內(nèi)部存在不同程度水平失調(diào)和垂直失調(diào)現(xiàn)象，部分房間供熱不均；室內(nèi)溫度過(guò)高的熱用戶只能通過(guò)開(kāi)窗散熱，這就造成了大量熱能浪費(fèi)，而溫度低的熱用戶還要通過(guò)更多地供熱，才能達(dá)到適合溫度，長(zhǎng)此以往，這種惡性循環(huán)造成供熱系統(tǒng)的能源浪費(fèi)。

（2）運(yùn)行管理不完善

城市集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行管理是貫穿整個(gè)行業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。集中供熱系統(tǒng)中采用的是多樣化的供熱方式，其中主要有單管供熱系統(tǒng)和熱水供熱系統(tǒng)等，而城市建筑結(jié)構(gòu)又存在著一定的復(fù)雜性，這增加了運(yùn)行管理的難度，在很多因素的共同影響之下，集中供熱的運(yùn)行管理工作還是需要不斷的改進(jìn)和完善，才能充分發(fā)揮其節(jié)能降耗的優(yōu)勢(shì)[2]。

2 節(jié)能降耗技術(shù)措施

2.1 熱源方面

我國(guó)城鎮(zhèn)集中供熱的熱源形式主要有：熱電廠、集中大型鍋爐房和分散供熱小鍋爐房。此外，還有太陽(yáng)能、地源熱泵和熱電聯(lián)產(chǎn)等多種方式，我們?cè)趹?yīng)用這些方式時(shí)，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)毓釛l件和供熱系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)狀，提出方案進(jìn)行全面的比選，最終確定合適的方式。目前熱源生產(chǎn)設(shè)備的耗電量居高不下。在耗電設(shè)備設(shè)計(jì)選型時(shí)，考慮到熱源設(shè)備、熱網(wǎng)和熱用戶的阻力，通常會(huì)對(duì)鍋爐、鼓引風(fēng)機(jī)、水泵的配置考慮裕量，這就產(chǎn)生了“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象。而且現(xiàn)狀一部分水泵等供暖設(shè)備不具備根據(jù)氣象變化進(jìn)行調(diào)節(jié)的功能，這就造成了無(wú)謂的用電消耗。為使熱源及相關(guān)設(shè)備達(dá)到合理配置，在選型時(shí)要遵循以下幾點(diǎn)。

（1）通過(guò)使用先進(jìn)的軟件對(duì)負(fù)荷曲線進(jìn)行分析、計(jì)算確定熱負(fù)荷后，充分考慮區(qū)域現(xiàn)狀供熱范圍及未來(lái)區(qū)域發(fā)展規(guī)劃，對(duì)鍋爐及附屬設(shè)備的類(lèi)型、容量、型號(hào)及臺(tái)數(shù)進(jìn)行選擇，優(yōu)先選擇新型節(jié)能設(shè)備，通過(guò)優(yōu)化比選，確定最適合的選型。此外還要考慮預(yù)留接口和空間；

（2）運(yùn)行過(guò)程中鍋爐受熱面要保持清潔。鍋爐受熱面有積灰或結(jié)垢都會(huì)影響鍋爐傳熱的效率，定期為維護(hù)，保持鍋爐受熱面的清潔，作好清灰除垢的工作，減少熱源的損耗；

（3）合理設(shè)置水泵和風(fēng)機(jī)等高耗能設(shè)備的規(guī)格臺(tái)數(shù)，配備變頻調(diào)速裝置，運(yùn)行時(shí)根據(jù)負(fù)荷大小可以自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備功率。

2.2 熱網(wǎng)方面

供熱管網(wǎng)是集中供熱系統(tǒng)中連接熱源和熱用戶的重要組成部分，由于管網(wǎng)分級(jí)管線較長(zhǎng)規(guī)模龐大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是供熱系統(tǒng)的重要耗能環(huán)節(jié)，造成管網(wǎng)能耗較大的主要原因有輸送效率和水力失衡。由于水力失衡，造成冷熱不均，因此要增加水泵的流量，將熱量輸送至末端，這就導(dǎo)致水泵能耗增加；由于一二級(jí)管網(wǎng)規(guī)模大距離長(zhǎng)，系統(tǒng)中循環(huán)使用的水量非常大，補(bǔ)水量按0.01%～0.5%計(jì)算，補(bǔ)水量仍然較大；此外，由于設(shè)計(jì)時(shí)需考慮裕量，管網(wǎng)管徑設(shè)計(jì)值也會(huì)偏大，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行時(shí)水流量和散熱量加大，補(bǔ)水量和水泵流量更會(huì)隨之加大；另外，網(wǎng)管維護(hù)不到位，出現(xiàn)跑冒滴漏、老化脫落現(xiàn)象，保溫性能不高。提高管網(wǎng)系統(tǒng)的能源利用率，對(duì)實(shí)現(xiàn)整個(gè)供熱系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行和節(jié)能有效措施落實(shí)具有重要意義。針對(duì)上述問(wèn)題，提出解決方案如下。

（1）采用平衡調(diào)節(jié)技術(shù)。使用平衡閥，安裝在各熱用戶的入口回水管道上，克服了供熱管網(wǎng)近熱遠(yuǎn)冷的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)熱力管網(wǎng)的水力平衡，保證每個(gè)熱用戶的熱流量穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

（2）優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行方式。優(yōu)化站內(nèi)補(bǔ)水系統(tǒng)，增設(shè)二級(jí)管網(wǎng)流量計(jì)優(yōu)化平衡調(diào)整。

（3）供熱管道根據(jù)施工條件采用直埋方式時(shí)，要防止“穿濕棉襖”的狀況，直埋管宜采用低導(dǎo)熱系數(shù)和低吸水率的聚氨酪硬質(zhì)泡沫塑料進(jìn)行保溫，并使用防水性能好的材料做保護(hù)層，進(jìn)一步減少供熱管道的熱損耗。

（4）防止供熱系統(tǒng)大量失水。供熱管網(wǎng)一般分為一級(jí)管網(wǎng)和二級(jí)管網(wǎng)，各級(jí)管網(wǎng)規(guī)模大且管線長(zhǎng)度長(zhǎng)，由于長(zhǎng)期運(yùn)行難免會(huì)有跑冒滴漏現(xiàn)象，這就會(huì)造成一部分失水，需要及時(shí)補(bǔ)水保證系統(tǒng)水力平衡，但由于補(bǔ)水溫度低于系統(tǒng)中循環(huán)水溫度，需要消耗更多能量進(jìn)行升溫，如果補(bǔ)水量過(guò)大就會(huì)造成能耗增加，不利于節(jié)能。因此，應(yīng)盡量防止熱網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)大量失水，加強(qiáng)日常檢修，及時(shí)更新維護(hù)管道，將失水率降到最低。

2.3 熱用戶方面

（1）建筑結(jié)構(gòu)與供熱系統(tǒng)設(shè)施方面。既有建筑尤其是一些老舊小區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能差，由于初始設(shè)計(jì)年代較早，供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與現(xiàn)狀發(fā)展不適應(yīng)，產(chǎn)生了不匹配的現(xiàn)象，在運(yùn)行的時(shí)候表現(xiàn)為水力失調(diào)，導(dǎo)致能耗增加。用戶末端的散熱器設(shè)置不當(dāng)，如存在著管徑設(shè)計(jì)尺寸、散熱器的片數(shù)設(shè)置不當(dāng)，這都會(huì)影響建筑供熱節(jié)能的效果。

（2）人為因素和社會(huì)方面。有些住宅存在長(zhǎng)期空置的情況，會(huì)造成供熱浪費(fèi)；再比如寫(xiě)字樓、學(xué)校、商場(chǎng)、醫(yī)院等部分公共場(chǎng)所在無(wú)人使用時(shí)持續(xù)正常供熱，同樣是一種能源浪費(fèi)；還有個(gè)別熱用戶擅自改裝閥門(mén)和散熱器、改接管線路由和設(shè)備，不符合供熱系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)的設(shè)置，導(dǎo)致整棟建筑供熱水力失衡，導(dǎo)致能耗增加；還有部分熱用戶私自接引二次管網(wǎng)中的循環(huán)熱水，導(dǎo)致補(bǔ)水量增加，造成熱能損失。

針對(duì)上述問(wèn)題，首先樹(shù)立良好的社會(huì)觀念。通過(guò)多種社區(qū)宣傳和網(wǎng)絡(luò)媒體等渠道宣傳節(jié)能知識(shí)，讓熱用戶了解到自己的個(gè)人行為關(guān)系到整個(gè)區(qū)域的能源消耗，從點(diǎn)滴做起控制能源損耗經(jīng)濟(jì)取暖，維護(hù)供熱系統(tǒng)平衡穩(wěn)定。其次，從設(shè)施設(shè)備安裝角度進(jìn)行優(yōu)化改造，大力推廣分戶雙管系統(tǒng)。實(shí)施熱表到戶、計(jì)量收費(fèi)，熱用戶可以根據(jù)用熱需求分室調(diào)節(jié)溫度控制熱量消耗，也可以對(duì)無(wú)人居住的空間自行切斷用熱，節(jié)約能源消耗。

2.4 其他方面

近年來(lái)，隨著供熱系統(tǒng)大規(guī)模節(jié)能技改工程的實(shí)施，部分地區(qū)在缺乏細(xì)致調(diào)研的情況下，急于開(kāi)工，沒(méi)有充分考慮實(shí)際情況就按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展改造，而最終的改造效果并不十分理想，對(duì)節(jié)能效果也有不利的影響。因此，建筑物的節(jié)能改造必須從圍護(hù)結(jié)構(gòu)和供熱系統(tǒng)兩方面進(jìn)行，真正實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)的節(jié)能降耗必須考慮系統(tǒng)整體的各個(gè)環(huán)節(jié)，后期改造過(guò)程中應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，因地制宜，一地一策開(kāi)展針對(duì)性的技術(shù)改造。

3 節(jié)能降耗管理措施

在“碳達(dá)峰、碳中和”政策要求下，降低成本、提升能源利用率已經(jīng)成為供熱管理的重中之重，必須采取全面、全員、全過(guò)程的管理和精細(xì)化、精確化、精益化的增效措施，促進(jìn)供熱企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。據(jù)此，需要供熱企業(yè)采取系統(tǒng)科學(xué)規(guī)劃、供熱管理創(chuàng)新、優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行、推進(jìn)計(jì)量收費(fèi)等措施，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量供熱。

（1）建立健全的供熱節(jié)能相關(guān)的規(guī)章制度，加強(qiáng)供熱節(jié)能的管理。明確各個(gè)崗位責(zé)任制，讓供熱節(jié)能安全高效的進(jìn)行。

（2）加強(qiáng)節(jié)能培訓(xùn)，定期組織人員進(jìn)行節(jié)能培訓(xùn)，通過(guò)各種渠道開(kāi)展節(jié)能減排、低碳生活等方面的宣傳活動(dòng)。

（3）加強(qiáng)供熱能耗全過(guò)程監(jiān)測(cè)。建立完善先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于運(yùn)行管理中的問(wèn)題可以及時(shí)預(yù)判并發(fā)現(xiàn)、調(diào)整、解決，達(dá)到節(jié)能減耗的效果，實(shí)現(xiàn)綜合管理節(jié)能減排。

（4）定期對(duì)供熱設(shè)備維護(hù)與檢修，對(duì)于老舊管網(wǎng)及部件進(jìn)行登記，制定維護(hù)檢修計(jì)劃，查找隱患，及時(shí)更新失效的部件，防止跑冒滴漏現(xiàn)象出現(xiàn)，消除設(shè)施安全隱患，保證供熱安全運(yùn)行，提高設(shè)備完好率，降低設(shè)備損耗。

結(jié)語(yǔ)

隨著科技進(jìn)步和城市發(fā)展，人們對(duì)于供熱質(zhì)量的要求也日益增長(zhǎng)，必然會(huì)使集中供熱系統(tǒng)消耗更多的能源，當(dāng)前，碳減排目標(biāo)是全社會(huì)熱議的話題，并且正在逐漸變?yōu)榫唧w行動(dòng)，為了保持我國(guó)能源的可持續(xù)發(fā)展，我們要深挖供熱系統(tǒng)中的節(jié)能環(huán)節(jié)，采取有效措施降低能耗，推動(dòng)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)。