集中供熱系統管網的節能改造研究

王明明

摘 要：集中供熱系統是一個復雜的綜合工程，它是由一個熱源、管網和熱用戶將整個系統有機地聯系起來，它們之間是相互依存的。通常，供熱管網是一個動態的系統，要保持一個動態的平衡，需要控制操作時間和制造工藝和其他因素的影響。因此，該怎樣提高管網水力平衡，提高網絡運行安全高效性，是供熱行業所面臨的一個重要問題問題，本文針對這個問題，提出了一些有效方案。

關鍵詞：集中供熱系統；管網；節能改造

1 供熱管網系統的現狀

隨著人類社會的不斷進步和人民生活水平的日益提高，城市現代化建設速度不斷加快。在中國北方的許多城市，集中供暖系統也得到了很大的發展。雖然中國的疆域很遼闊，具有大量的能源資源，但現在我們使用的大部分能量是不可再生的，而且它們的燃燒產物具有一定的污染程度。顯然，如何使有限的能源達到最佳的利用效率，既要滿足我們當代人的需要，還要造福我們的子孫后代，這已經成為人類面臨的一個重大問題。

供暖行業在中國北方的大部分地方。但是，在我國北方由于建筑圍護結構的保溫效果比較差，一些早期的建筑根本就沒有任何保溫措施，這樣給集中供暖帶來了很大的麻煩。還有一些供熱系統的供熱設備、換熱器、傳熱管、散熱器、閥門和其他設備出現嚴重老化的現象，導致熱能的利用率很低，還經常會出現嚴重泄漏現象。供熱管網的熱損失比較大，導致高層建筑采暖能耗就會很大。同時，管不是調節水力條件很好的手段，導致實際熱網近端用戶太大，溫度太高，只能通過打開窗戶來冷卻，遠程用戶的熱量有比較缺乏，甚至需要其他輔助加熱設備來滿足室內熱量的需要。

2 集中供熱系統的發展意義

集中供熱是一項系統工程，應該由一個整體來統一規劃。集中供熱是指熱量通過多個管道將被集中所產生的熱采用傳輸模式傳送到一個城市或區域，滿足各個地區的熱量要求。作為一個整體的集中供暖系統，它是由一個熱的生產設備，熱傳輸渠道和熱的物體三個部分共同組成的。很明顯，集中供熱系統的能耗需要燃料熱源產生的熱量，但是由于各種原因，水滲漏比較嚴重，水分補給量很大，所以還要包括能源消耗，水耗。能源消費的比例高于熱電水能源消費總量的百分之九十左右，在這個熱量消耗里面熱能和電能的比例已達到98%以上。

熱網是供熱采暖系統的熱傳輸信道，負責將熱能傳到各個用戶的家里，它們需要以最快的速度和最高的效率輸送到熱用戶家中，保障用戶的熱舒適性。網絡是一個由復雜的液壓系統構成的。如果任何管道的流量發生變化，將影響所有的管道流動的整體情況，即所有管道的流量按每一行的阻力系數需要進行了重新分布。在一個復雜的網絡系統，主要由管道熱介質和循環水泵的熱介質的組合物提供動力，為用戶提供熱量。這樣集中供熱，給居民提供了很大的方便，還能提供資源的利用效率，促進社會的可持續發展。

3 集中供暖系統的節能改造方案

在正常情況下，集中供暖系統是一個封閉的管道系統，水力條件合理的分配制度及各點的網絡流量的壓力，但在整個網絡上，管流之間有一定的關系，它們可以用一個公式來表示如下：

ΔP=SG2

ΔP-壓差或阻力損失；S-管系統阻力系數；G-管或系統的流量。

從上面的方程中可以看出，流量和壓力存在相互作用，相互依存的關系，它們之間能夠系統量化。進行相互調整的方法有：為了調節流量，管道的壓力可適當調大。例如，當需要降低管道壓力，可能是通過降低上游管道中水的流動；當管道流量有所減小時，必然會引起管道壓力出現下降。顯然，流量變化將引起S值發生變化，在同一系統中，壓差的變化也必然會引起流量的變化。針對改造的理論進行有效分析，提出了如下的組合方案：

（1）變頻泵和靜態平衡閥一起使用：循環水泵根據供水溫度對室外溫度和供熱網絡檢測控制器的同時，內部的變頻控制器的計算程序就會發送一個相應的控制信號，有效地控制循環水泵。靜態平衡閥可以實現用戶數量、每個用戶的流量以及相關的網絡電阻管比隨總流量的增加，都會進行相應的增加，隨著總流量的減少而進行減少。

（2）固定頻率泵和動態流量控制閥組合在一起：循環泵會在不同的時期控制水泵的流量。這種轉變的方式可以在供熱網的熱交換站內的80%的用戶安裝使用，更遠端的無法使用此閥，不能夠太遠的用戶使用。

（3）固定頻率泵、動態壓差控制閥和熱表組合在一起：水的循環泵會在不同運行采暖期提供不同的流量。動態壓差控制閥可根據用戶的需要來控制每個用戶的熱入口的流量。熱量表不僅按照國家分戶熱計量規章進行，主要是如果網絡只安裝動態壓差控制閥而不安裝熱量表，就會造成嚴重的水力失調。

4 改造后產生的社會效益

在這個改造的過程中，需要會有專業人員進行現場指導，保證施工的質量。同時，在改造完成后，需要做一個每個閥門的調試工作，才能投入正常運行。隨后在兩年的運行過程中，對各個軌道進行檢測，記錄各種參數，研究其進行改造的實際作用，為以后的其他改造提供強有力的經驗。在系統中的熱源流量變動中，當整體的流量降到原來的70%，理想的效果就是每個用戶的熱流量也會變為原來的70%。但如果安裝了自力式流量控制閥，近端用戶自力式流量控制就是為了確保用戶的流量，所以必須采取有效的行動，增加閥門的開度，如果不這么做，這將導致一個遠端用戶的流量嚴重短缺，遠程用戶的熱量缺失也會更嚴重。然而，隨著集中供熱系統體制改革，對室內熱舒適性的要求提不斷高，促進家庭控制和分戶計量技術的使用，在未來的監管模式將成為集中供暖系統的熱流量轉化完全取決于用戶自己對熱舒適的要求，用戶能夠自己進行控制，在短時間內網絡將根據用戶調整來進行相應支流的變化，這被稱為用戶主動改變。在這種模式下主動變化變流量，通過安裝所需的流量調節閥來控制每個用戶所需的流量。當用戶所需的流量比較小時，流量控制閥的開口也會減小，這樣就能有效減少流量；當用戶所需的流量增加時，自力式流量控制閥來進行相應的控制，滿足各個用戶的需求。從而達到節能的效果。

通過進行相應的改造后，集中供熱系統能夠有效發揮它的作用。但是集中供熱系統會帶來的運行成本比較高，也會給每個用戶收取比較高的采暖費。同時，水力嚴重失調或者暖氣管道局部過熱可能還會在一些用戶單元面積引起的，還有一些地方室內的熱量不足，這些現象都有可能導致人們的不滿引起拒絕支付熱費，影響供熱質量進一步提高。我們還需要進行進一步的改進，降低運營成本，可以適當根據實際情況降低用戶的供熱成本，它不僅能夠提高用戶交納供暖費的積極性，減少用戶數量拒絕支付費用，還可以提高供熱服務的滿意度，為隨后強勁的發展奠定一個堅實的基礎。

5 結束語

在集中供熱系統管網的節能改造過程中，我們需要引起足夠的重視，保障各個環節都能夠做到安全可靠，有效防止能源的浪費，提高能源的利用效率。這樣不僅能滿足各個用戶的要求，還能提高人們的節能意識，為社會的可持續發展作出一定的貢獻。

參考文獻

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