太原市西山地區(qū)“三供一業(yè)”改造前后熱力站能耗分析

王宇君（太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司太古供熱分公司，山西 太原 030000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展，能源的消耗量日益劇增。能耗主要由建筑能耗、工業(yè)能耗和交通能耗三大部分組成，其中建筑能耗占社會(huì)總能耗的33%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑能耗主要來(lái)源于空調(diào)、供熱，其中北方城鎮(zhèn)的供熱能耗占全國(guó)城鎮(zhèn)建筑總能耗的45%。國(guó)家大力提倡節(jié)能減排，使得供熱節(jié)能在建筑節(jié)能中受到高度重視。集中供熱是供熱的主要方式，由熱源、熱網(wǎng)、熱力站和熱用戶構(gòu)成，每個(gè)部分的能耗分析對(duì)節(jié)能降耗都起著至關(guān)重要的作用。本文以太原市西山地區(qū)經(jīng)過(guò)“三供一業(yè)”熱力站為例，對(duì)比非節(jié)能建筑小區(qū)和非節(jié)能建筑小區(qū)其“三供一業(yè)”前后水耗、電耗、熱耗的變化，為以后的精細(xì)化管理提供一定的理論指導(dǎo)。

1 三供一業(yè)改造概況

2019～2020年，西山煤電部分小區(qū)及熱力站進(jìn)行“三供一業(yè)”供熱改造工作，改造涉及熱力站15個(gè)，主要小區(qū)26個(gè)，改造面積約200萬(wàn)/m2，居民約2.3萬(wàn)戶。改造小區(qū)中除部分新建高層，其余全為老舊小區(qū)，小區(qū)房屋年代久遠(yuǎn)，多為20世紀(jì)80年代和90年代初期建筑，樓房外墻無(wú)保溫，散熱量大，既有管網(wǎng)無(wú)保溫，庭院管網(wǎng)管道和用戶家中管網(wǎng)、散熱器腐蝕老化嚴(yán)重。管網(wǎng)鋪設(shè)多為上供下回串聯(lián)采暖系統(tǒng)，冬季供熱效果差，居民家中室溫較低，特別是居民樓內(nèi)低層居民。

2019年開(kāi)始根據(jù)“三供一業(yè)”供熱分離移交要求，對(duì)小區(qū)熱力站進(jìn)行“三供一業(yè)”供熱改造。前期通過(guò)摸排小區(qū)實(shí)際供熱面積，調(diào)查核實(shí)既有采暖系統(tǒng)、建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)、管線路由等情況，制定改造計(jì)劃繪制圖紙。老舊小區(qū)改造涉及小區(qū)換熱站、庭院管網(wǎng)、單元樓道改造、用戶室內(nèi)采暖系統(tǒng)等。熱力站改造包括：更換站內(nèi)循環(huán)泵、板換、閥門(mén)、加裝大溫差機(jī)組；庭院管網(wǎng)包括更換老舊管道、增設(shè)關(guān)斷閥門(mén)；單元改造包括：各個(gè)單元為獨(dú)立分支、采用異程式垂直雙管系統(tǒng)、串聯(lián)系統(tǒng)改為分戶控制系統(tǒng)、供水管安裝關(guān)斷閥門(mén)、回水管安裝關(guān)斷閥門(mén)、加裝遠(yuǎn)傳智能水力平衡閥；用戶室內(nèi)采暖系統(tǒng)改造包括：用戶室內(nèi)暖氣管道和暖氣片的重新走線安裝、裝供水管關(guān)斷閥、遠(yuǎn)傳智能調(diào)節(jié)閥、回水鎖閉球閥等。新建成的小區(qū)建筑結(jié)構(gòu)較新，管網(wǎng)較新，“三供一業(yè)”供熱改造主要增加了單元供水管安裝關(guān)斷閥門(mén)、遠(yuǎn)傳智能水力平衡閥；用戶家裝供水管關(guān)斷閥、遠(yuǎn)傳智能調(diào)節(jié)閥、回水鎖閉球閥。

西山地區(qū)三供一業(yè)熱力站改造工作從2019年開(kāi)始，現(xiàn)對(duì)比改造前2018～2019年采暖季與改造后2019～2020年和2020～2021年兩個(gè)采暖季熱力站在熱、電、水消耗情況進(jìn)行比較，分析改造后站內(nèi)的能耗變化。涉及熱力站熱、電、水耗數(shù)據(jù)分別采用站內(nèi)的熱量表、電表及水表進(jìn)行測(cè)量，在三供一業(yè)改造前，未安裝熱量表的熱力站，通過(guò)站內(nèi)一網(wǎng)流量和供回水溫度計(jì)算得出。

2 “三供一業(yè)”改造前后能耗分析

西山地區(qū)“三供一業(yè)”改造工作從2019年開(kāi)始，對(duì)比改造前2018～2019年采暖季與改造后2019～2020和2020～2021年兩個(gè)采暖季熱力站在熱、電、水消耗情況進(jìn)行比較，分析改造前后站內(nèi)的能耗變化情況。涉及熱力站熱、電、水耗數(shù)據(jù)分別采用站內(nèi)的熱量表、電表及水表進(jìn)行測(cè)量，未安裝熱量表的熱力站，通過(guò)站內(nèi)一網(wǎng)流量和供回水溫度計(jì)算得出。數(shù)據(jù)包含站內(nèi)站內(nèi)運(yùn)行消耗熱量Q(GJ)、電量P(kW·h)、補(bǔ)水量W(m3)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包含評(píng)價(jià)期天數(shù)ΔTd(d)、實(shí)際供熱面積A(m2)。計(jì)算數(shù)據(jù)包含熱量單耗q(GJ/m2)、電量單耗p(kW·h/m2)、水量單耗w(m3/m2)。

2.1 “三供一業(yè)”前后熱耗變化

不同熱力站在三個(gè)采暖季熱耗變化如圖1所示。該圖顯示在2018～2019年與2019～2020年、2020～2021年采暖季熱耗變化。從圖中可以看出大部分小區(qū)熱耗量有所下降，其中5#、6#、10#、11#、13#熱力站熱耗量下降較為明顯，2020～2021年采暖季較三供一業(yè)改造前，5#熱力站減少耗熱量9808GJ，6#熱力站減少耗熱量14474GJ，10#熱力站減少耗熱量10831GJ，11#熱力站減少耗熱量17864GJ，13#熱力站減少耗熱量14828GJ，同比減少32%、19%、12.5%、36%、20%。

圖1 “三供一業(yè)”前后熱力站熱耗

2.2 “三供一業(yè)”前后電耗變化

不同熱力站在三個(gè)采暖季電耗變化如圖2所示。該圖顯示在2018～2019年與2019～2020年、2020～2021年采暖季電耗變化。三供一業(yè)改造后電耗量普遍低于改造之前，圖中所示1#、2#，5#熱力站連續(xù)兩年耗電量持續(xù)下降，分別下降87091kwh、28913kwh。3#和12#熱力站較改造前有所增加。2020～2021年采暖季耗電量較2019～2020年普遍有所增加。

圖2 “三供一業(yè)”前后熱力站電耗

2.3 “三供一業(yè)”前后水耗變化

不同熱力站在三個(gè)采暖季水耗變化如圖3所示。該圖顯示在2018～2019年與2019～ 2020年、2020～ 2021年采暖季水耗變化。3#熱力站無(wú)改造前耗水量，8#熱力站耗水量有所增加，其余熱力站三供一業(yè)改造后水耗量普遍低于改造之前，其中1#、2#熱力站較改造前減少水耗量27382t，5#熱力站較改造前減少水耗量10970t，4#熱力站連續(xù)兩年耗水量持續(xù)下降，由改造前的41523t減少至4300t，降幅較為明顯。改造前管網(wǎng)老舊非常嚴(yán)重，“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象頻繁，加上有戶內(nèi)居民私自放水現(xiàn)象較多，導(dǎo)致補(bǔ)水量大，水單耗高。改造后管道的嚴(yán)密程度增強(qiáng)，跑水、漏水的現(xiàn)象在老舊小區(qū)有極大的改善。

圖3 “三供一業(yè)”前后熱力站水耗

3 “三供一業(yè)”改造建筑不同熱力站能耗分析

西山地區(qū)三供一業(yè)小區(qū)根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)和采暖方式，可分為非節(jié)能暖氣建筑和節(jié)能地暖建筑。由于熱力站房屋結(jié)構(gòu)和采暖方式的不同，比較以熱、電、水單耗的方式進(jìn)行。能耗評(píng)價(jià)期為151d，站內(nèi)在采暖期為正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，總能耗與實(shí)際供熱面積的比值即為該站采暖期的年度單耗?，F(xiàn)選取11個(gè)小區(qū)，對(duì)同類建筑在三供一業(yè)改造后在熱、電、水單耗進(jìn)行比較，其中1#、2#、3#、4#、5#、6#熱力站建筑較為老舊，房屋無(wú)保溫，供暖方式為散熱器。8#、9#、10#、11#、12#熱力站建筑較新，房屋有保溫，供暖方式為地暖輻射。圖4為同類建筑熱單耗對(duì)比，節(jié)能建筑的單位熱消耗量平均為0.32GJ/㎡，非節(jié)能建筑的單位熱單耗為0.43GJ/㎡。圖5為同類建筑電單耗對(duì)比，節(jié)能建筑的單位平均電單耗為0.68kwh/㎡，非節(jié)能建筑的單位電單耗為1.12kwh/㎡,圖6為同類建筑水單耗對(duì)比，節(jié)能建筑的平均單位水消耗量為0.0054t/㎡，非節(jié)能建筑的平均單位水消耗量為0.032t/㎡。

圖4 “三供一業(yè)”改造后建筑不同熱力站熱單耗

圖5 “三供一業(yè)”改造后建筑不同熱力站電單耗

通過(guò)比較經(jīng)過(guò)三供一業(yè)改造后，節(jié)能建筑的熱、電、水單耗要小于非節(jié)能建筑，特別是水單耗量節(jié)能建筑明顯低于非節(jié)能建筑。

4 “三供一業(yè)”改造前后氣溫對(duì)供熱的影響

圖7表示三個(gè)采暖季平均溫度曲線圖，2018～2019年采暖季平均氣溫0.39℃，最低溫度低于-10℃的天數(shù)33d。2019～2020年采暖季平均氣溫0.4℃，最低溫度低于-10℃的天數(shù)28d。在改造前后，室外氣溫差別不大，改造后熱、電、水耗有所減少，說(shuō)明“三供一業(yè)”改造通過(guò)更換管網(wǎng)，統(tǒng)一的進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)后，在節(jié)能上起到了積極作用。2020～2021年采暖季平均氣溫0.6℃，最低溫度低于-10℃的天數(shù)48d，極端最低溫度-20℃，相較于前兩年極端低溫天氣較多，根據(jù)室外溫度的變化，供暖期會(huì)根據(jù)室外溫度的變化調(diào)整供熱參數(shù)，即室外溫度越低熱耗和電耗越高，為保障居民冬季用熱，2020～2021年采暖季個(gè)別熱力站熱耗量和電耗量有相應(yīng)增加。

圖7 三個(gè)供暖季平均溫度曲線

5 三供一業(yè)前后用戶室溫情況

用戶冬季的室溫情況可以有效獲知供熱效果，現(xiàn)選取1#熱力站小區(qū)某號(hào)樓某單元1層住戶三個(gè)供暖季的室溫情況，從居民室溫情況來(lái)分析三供一業(yè)前后的供熱效果。鐵北小區(qū)為老舊建筑，樓房無(wú)保溫，改造進(jìn)行了二網(wǎng)管道更換，用戶室內(nèi)管道更換和散熱器更換，改造后供熱時(shí)期可通過(guò)精細(xì)化調(diào)節(jié)，對(duì)供熱情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)《太原市城市供熱管理?xiàng)l例》熱用戶室溫應(yīng)當(dāng)保持在18±2℃。圖8所示，2018～2019年采暖季用戶室溫平均在18℃左右，室溫情況符合供熱要求，但舒適度不高，且由于管網(wǎng)老舊，個(gè)別管道有堵塞情況，且出現(xiàn)跑水、漏水情況時(shí)用戶也需要自行處理。2019～2020年采暖季和2020～2021年采暖季，用戶室溫情況明顯好于2018年采暖季，平均室溫均高于20℃，出現(xiàn)問(wèn)題有專業(yè)人員上門(mén)維修調(diào)整，大大提高了用戶的居住質(zhì)量。

圖8 三供一業(yè)前后用戶室溫情況

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析太原市西山地區(qū)“三供一業(yè)”小區(qū)在2018～2021三個(gè)采暖季熱力站能耗統(tǒng)計(jì)分析，得出結(jié)論如下：

（1）通過(guò)“三供一業(yè)”供熱改造，熱、電、水耗上均有不同程度的下降，尤其水耗上減少較為明顯。2020～2021年采暖季較2019～2020年采暖季的熱耗、電耗量有所增加。增加原因是2020～2021年采暖季室外溫度較低，出現(xiàn)低溫持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，為保證用戶的用熱需求，增加了站內(nèi)供熱量，增加了二網(wǎng)循環(huán)泵的頻率。

（2）對(duì)比建筑結(jié)構(gòu)和采暖方式不同的熱力站發(fā)現(xiàn)，外墻有保溫，采暖方式為地面輻射散熱的建筑在熱、電、水單耗上要明顯小于外墻無(wú)保溫，散熱器散熱的小區(qū)。為節(jié)約能源，可以通過(guò)對(duì)建筑外墻、屋頂設(shè)置保溫層，更換嚴(yán)密性更好的門(mén)窗減少能源消耗。

（3）以1#熱力站為例，從用戶室溫分析，改造后用戶家中室溫在逐年提高，底層居民用戶家中在嚴(yán)寒期室溫可以超過(guò)20℃。小區(qū)因不熱的投訴量在逐年下降。

（4）“三供一業(yè)”通過(guò)對(duì)老舊小區(qū)供熱設(shè)施的改造和精細(xì)化運(yùn)行調(diào)節(jié)，提高了供熱質(zhì)量、運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量，極大改善了居民的生活品質(zhì)。

（5）“三供一業(yè)”改造后通過(guò)調(diào)節(jié)單元閥、戶閥，可以更加合理地調(diào)整熱量和流量的分配，使供熱系統(tǒng)處于更加穩(wěn)定狀態(tài)。