北方高校供暖改造若干問題的探討

李海軍，周 密，蔡 莉

1.吉林大學后勤服務集團，吉林長春 130012

2.吉林大學審計處，吉林長春 130015

近年來，隨著高等院校的不斷擴招，學校規模連年遞增，給供暖系統的規劃及改造帶來一定的困難，很多高校供暖擴容跟不上學校發展的需要，由于連年翻建擴容，使供暖系統不能形成可持續發展的模式，有的學校出現了年年都要進行改的現象，雖然投入了大量經費但沒有得到較為良好的供暖效果，這是由于改造方案沒有經過嚴謹論證，涉及范圍不全存在盲區造成的，通過幾年來的探討與實踐，我們對在高校供暖改造中易出現的問題總結如下：

1 熱源改造

1）鍋爐容量及臺數的問題：由于學校建筑面積的不斷增加，很多學校出現了鍋爐房剛剛擴建投入運行，又要面臨擴容改建，如某高校原有7.0mW鍋爐4臺，在不到8年間先后增加到14mW鍋爐6臺、21mW鍋爐2臺，共8臺鍋爐并聯運行，為將來達到供熱面積150萬m2做準備，這種多臺小容量鍋爐不但增加了鍋爐房占地面積和土建工程量，同時存在著鍋爐運行效率低下，輔機數量多能耗大、維修量大等諸多問題。

鍋爐單機容量的選擇應盡量選用大容量機組，同樣以建筑面積150萬m2為例，若選用46mW的3臺運行效率會提高15%以上，為什么大容量鍋爐要比小容量鍋爐熱效率高呢?

一是鍋爐熱損失方面，鍋爐容量擴大一倍，其表面并沒有相應的增加一倍，散熱也就沒有增加一倍，所以其容量越大，效率越高（在一定的范圍內）；二是隨著鍋爐容量的增加，爐膛的容積及受熱面也相應增加，單位燃料燃燒所耗空氣量沒有增加，從而減少了排煙損失；三是在行業設計標準中，小鍋爐的排煙溫度大大高于大容量鍋爐排煙溫度，這是由于要使小容量鍋爐排煙溫度降低，則必須增大鍋爐的受熱面，從而使鍋爐耗鋼量增大，體積增大，經濟性較差，由于排煙溫度設定較大的差異，更進一步加大了二者排煙損失的差值。

影響二者熱效率差異還有其它諸多方面的因素，因此在選擇鍋爐容量時盡可能選用大容量鍋爐，數量上充分考慮到滿足分階段調節負荷的需要既可。

另外，要根據學校的中長期發展規劃及目前鍋爐的臺數、投運年限，在鍋爐房的整體規劃上對鍋爐容量進行預留，但是不提倡預留過多臺數的位置，一來造成土建工程量過大，二來由于未來學校發展的不確定性，會造成預留位置長期閑置，浪費很大，建議以預留一臺位置為宜。

2）不同參數鍋爐并聯運行的敝端：很多學校由于階段性地增加鍋爐，存在著不同時期所安裝的鍋爐供回水溫度參數的不同，造成并聯運行的鍋爐供回水溫度相差很大，如早期小容量鍋爐供回水參數多為95℃～70℃，而近年鍋爐產品大多為大溫差鍋爐，如：115℃～70℃、130℃～70℃、150℃～90℃，鍋爐供回水溫差的大小，體現了鍋爐循環水量的多少，供回水溫差大，則鍋爐循環水量小，反之則大，循環水泵是按系統總的熱負荷及設定的溫差來選型，目前我國大部供暖系統一般按照25℃溫差設計居多，如果過大提高此類鍋爐的循環水量，不但使鍋爐的內部水量分配發生偏離而影響鍋爐內部水循環，而且大溫差鍋爐增加了系統的阻力損失，對整個系統的正常運行帶來一定影響。

因此，在鍋爐房進行改造中我們不提倡不同供回水溫差鍋爐的并聯運行，若不得已而為之，建議采取如下措施來緩解由此帶來的影響，如下圖所示：

如果鍋爐是并聯異程布置，應將溫差較大的鍋爐布置在靠近循環水泵一側，并在鍋爐供回水母管間接一旁通管，實現將系統循環水經旁通管不經鍋爐直流循環，旁通管管徑按系統及鍋爐的阻力經計算選定，不宜過大， 原則上應滿足下式：S總=S1+S2+S3+S旁通

式中S總：鍋爐供回水母管間總阻力損失；S1、S2、S3：三臺鍋爐各自的阻力損失；S旁通：旁通管的阻力損失，這里需要說明的是，改造后的鍋爐阻力損失應接近原設計值。

2 換熱站改造

供暖系統是采取直供的方式，還是采取間接供暖的方式，在很多文獻上都有論述，因為高校建筑的特殊性，筆者認為只要高校的集中區域建筑面積超過20萬m2，建議采用間接供暖的方式，高等院校同住宅小區或工礦廠區不同，它是多樣樓舍的綜合體，有數量較多的學生宿舍、家屬住宅、教學實驗樓、圖書館等各種不同用途的建筑，這些建筑所需的供暖溫度不同，用熱時間不同，如果不按建筑性質而簡單的一個標準供暖，會造成極大的浪費，高校供暖應該按建筑性質分類，將供暖時間、溫度相近的建筑劃分在同一個或若干個換熱站供熱，一個換熱站所轄面積建議控制在8萬m2左右，所轄供熱半徑控制在400m左右為宜，這是因為以上數據換熱站設備配備更具經濟性，電氣設備容量剛好在較為經濟的節點上，同樣，供熱半徑的選取也是在最大減少供熱盲點和有效調節水力平衡范圍內。另外，各學校的鍋爐房一般設置在整個學校的下風向，也就是說大都建在學校的邊緣，造成供熱半徑過大，水力失調嚴重，系統調節困難，供熱盲點多，一味加大循環泵不僅浪費能源，也不能從跟本上解決問題，若在校區合理劃分區域建設若干個換熱站，減少供熱距離，按建筑物性質分時分段調整換熱站的供暖溫度及供暖時間，而鍋爐房始終按現時所需負荷連續高效運行，不但能為學校帶來社會效益，同時也能帶來可觀的經濟效益。

采用間接供暖的另一好處是大大減少了一次網循環水的流失，減少了系統的補水量，意味著降低了熱量的流失，提高了鍋爐的供熱效率；而系統內充滿著經過除氧、軟化的優質水，減少了設備、管道內水垢的生成，特別是降低了對鍋爐的腐蝕，極大地延長了鍋爐的使用壽命和維修周期。

現階段間接供暖方式以板式換熱器進行熱交換最為普及，在板式換熱器的選用上，有人一味崇拜進口產品，認為進口產品換熱效率高，根據傳熱學理論可知，相互換熱流體的流速越快，換熱效率越高，進口換熱器大都采取窄流道設計，流體在換熱器內路徑長、流速快，從而獲得較高的換熱效率，但此種產品流體流速的增大，無疑大大增加了換熱器的阻力，加之很多地區二次網水質渾濁，使換熱器流道在很短的時間內形成堵塞，進一步加大了系統的循環阻力，使管網最不利環路供熱效果惡化，系統不熱點逐年增多；盡管可以對換熱器進行定期清洗，但對此類型換熱器帶來的先天不足是無法克服的，同時也增加了設備維修量及費用，綜上所述，此類型換熱器不適宜作為供暖換熱設備。目前，國產板式換熱器種類、型號繁多且價格合理，若在換熱站改造時選用國產寬流道型板式換熱器，則能克服以上進口板換的不足，降低系統阻力且維修周期長，密封膠墊易采購，而且價格低，顯然，國產板式換熱器的優勢是明顯的。

3 外網改造

隨著學校建筑面積的不斷增加，外網改造在按照學校中長期發展規劃并結合管道使用壽命的基礎上，預留一定的余量；一次網管徑宜大不宜小，在計算管徑時盡量選取較低的比摩阻和流速，達到既使適當增加熱負荷的情況下，只要提高管道內水流速即能滿足擴容的需要，不必輕易改造管網；二次網路徑宜短不宜長并宜直不宜彎，應以換熱站為中心呈放射狀敷設，使管網半徑及負荷分配盡量均等，并對距離換熱站近的用戶采取節流措施，若原進戶管不需要更換改造，可增設調節閥型式進行調節，簡單適用，利于系統熱平衡。

室外管網宜選用無縫鋼管焊接安裝無溝直埋敷設，保溫采用閉孔率高、耐濕、強度好、熱阻大的聚胺脂泡沫保溫；一次網因供水溫度高，則必須按計算設置補償器及固定支墩，補償器應選用無約束焊接直埋式，以減少因補償器漏水帶來系統停運及增大維修量，而二次網水溫一般在40℃～60℃之間，在做好彎頭、三通處焊口加強肋的設置，以及長直段管道設置Z型或N型自然補償的基礎上，可不設補償器。

由于一次網一般為枝狀管網，路徑長，建議在干線上分段設置區間關斷閥門，避免因某一干線出現泄漏等故障造成整個系統停止供熱，因一點而影響全局的現象。

4 結論

學校不同于其它用戶，學生對生活的舒適度較為敏感，實驗室的設備較為精密、昂貴，而有的實驗中途若由于供熱出現問題而影響到成果的完成，損失更是無法估量，因此在高校供暖改造中，無論是設備的選型、供暖型式的選擇和管網敷設，要充分考慮到高校的特殊性，處處應以穩字當頭，從長遠著想，有一定的前瞻性，在結合較為先進的設備、設施的基礎上，盡量采用成功經驗確定改造方案，從而確保供暖系統的穩定、高效、安全運行，為學校教學、科研和師生生活提供溫暖舒適的環境。

[1]賀平，李英才.供熱工程[M].2版.中國建筑工業出版社.