淺談城市供熱自動化節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用

孫美華 張金來

摘 要：現(xiàn)階段，資源節(jié)約型社會的構(gòu)建逐漸成為世界發(fā)展的重要方向，而這同樣是我國現(xiàn)代化建設(shè)過程中需要堅(jiān)持的國策。在這種情況下，構(gòu)建城市自動化供熱體系的過程中，必須要與城市本身的特點(diǎn)相互結(jié)合，對先進(jìn)技術(shù)予以合理運(yùn)用，保證節(jié)能減排目標(biāo)可以更好地實(shí)現(xiàn)。這樣一來，能夠確保我國現(xiàn)代化建設(shè)的穩(wěn)定進(jìn)行。文章針對當(dāng)前常見的自動供熱系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)展開了相關(guān)性的分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：城市供熱；自動化節(jié)能減排技術(shù)；應(yīng)用

1 城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問題

1.1 集中供熱系統(tǒng)中的鍋爐運(yùn)行熱效率偏低

根據(jù)我國《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)要求，民用建筑鍋爐的熱運(yùn)行效率標(biāo)準(zhǔn)為68%以上，國際上對于此項(xiàng)目的熱運(yùn)行效率標(biāo)準(zhǔn)為80%。而在我國的城市集中供熱系統(tǒng)中，鍋爐的熱運(yùn)行效率平均僅有63%，可以看出不但遠(yuǎn)低于國際標(biāo)準(zhǔn)，距離國家標(biāo)準(zhǔn)也還有很大差距。鍋爐運(yùn)行效率低主要是由于我國鍋爐燃料多采用的是質(zhì)量較差的原煤，原煤中包含大量的雜質(zhì)、水分，燃燒性能差、不能滿足鍋爐燃燒的條件，不能支撐鍋爐的滿負(fù)荷工作。

1.2 供熱管網(wǎng)輸送效率低

供熱管網(wǎng)的輸送效率計(jì)算方式為：計(jì)劃由管網(wǎng)輸送的熱量總和減去在輸送過程中損失掉的熱量總和，其結(jié)果除以真正獲得的熱量總和后得到的數(shù)值為該供熱管網(wǎng)的熱輸送效率。我國關(guān)于集中供熱系統(tǒng)供熱管網(wǎng)輸送效率的標(biāo)準(zhǔn)為不低于90%，而在我國實(shí)際的供熱系統(tǒng)中，輸送效率僅為65%。我國現(xiàn)在建成使用的供熱管網(wǎng)存在嚴(yán)重的保溫?zé)釗p失、水力失調(diào)、熱泄漏等問題。

1.3 冷熱不均，浪費(fèi)能源

我國城市集中供熱系統(tǒng)基本采用的都是單向順流的方式，即熱量從熱源開始沿一個方向貫通所有居民家庭。這種方式造成了嚴(yán)重的供熱冷熱不均。一部分家庭距離熱源近，室內(nèi)溫度非常高，冬季還需要開窗降溫，極大的浪費(fèi)了能源。另一部分家庭由于距離熱源遠(yuǎn)，熱量傳輸過來時(shí)溫度已經(jīng)不夠，室內(nèi)溫度過低還需要再開空調(diào)、電暖器等設(shè)備取暖，造成了二次資源的消耗。城市集中供熱系統(tǒng)為了能使每個家庭的溫度都達(dá)標(biāo)，只能加大力度供暖，一方面浪費(fèi)熱力資源，另一方面造成部分家庭溫度過高。

2 城市供熱自動化節(jié)能減排技術(shù)

2.1 氣候補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

對于氣候補(bǔ)償器而言，其主要的設(shè)計(jì)理念就是和與天氣相關(guān)的工藝過程，為其進(jìn)行自動化補(bǔ)償相應(yīng)的調(diào)節(jié)量，以保證實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)，或者是增強(qiáng)產(chǎn)品自身的質(zhì)量。在鍋爐房或者是熱力中繼站安裝氣候補(bǔ)償器以后，用戶能夠根據(jù)實(shí)際需求提前設(shè)置不同時(shí)間所對應(yīng)的溫度，一旦室外的溫度有所變動而導(dǎo)致供暖系統(tǒng)的回水溫度發(fā)生變化，那么氣候補(bǔ)償器則會根據(jù)之前預(yù)設(shè)的溫度曲線來自動化地調(diào)節(jié)供水的溫度，進(jìn)而滿足供熱管網(wǎng)供水溫度的氣候補(bǔ)償需求。在此基礎(chǔ)上，室內(nèi)溫度傳感器也能夠隨著室內(nèi)溫度的變化而調(diào)節(jié)水溫，最終實(shí)現(xiàn)室溫補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)。

2.2 用戶熱計(jì)量的應(yīng)用

中繼站、熱源與集中供熱系統(tǒng)當(dāng)中的用戶被當(dāng)作熱量結(jié)算點(diǎn)，將熱量計(jì)安裝其中并展開熱計(jì)量工作。在住宅中，將每戶作為單位，針對各戶供熱量展開直接是亦或是分?jǐn)偸降挠?jì)量。如果采用直接計(jì)量方式，則應(yīng)當(dāng)通過熱量結(jié)算點(diǎn)的熱值展開結(jié)算工作。如果采用的是分?jǐn)偸降挠?jì)量方式，則需要將記錄儀安裝在每戶中，進(jìn)而單獨(dú)地測量其用熱量，以保證能夠準(zhǔn)確地了解其在整體用熱量中的所占比重，并獲得不同用戶所需要分?jǐn)偟臒崃俊Ｓ脩魺嵊?jì)量技術(shù)的有效推廣應(yīng)用，能夠貫徹并落實(shí)按需供熱的目標(biāo)，進(jìn)而從根本上達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

2.3 水力平衡技術(shù)的應(yīng)用

水力平衡技術(shù)曾被廣泛應(yīng)用，雖然已經(jīng)被淘汰，但是卻仍有部分區(qū)域供熱系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)。

所謂的水力平衡技術(shù)，一般情況下被應(yīng)用于某區(qū)域供熱總網(wǎng)當(dāng)中，將專用調(diào)控設(shè)備安裝在供熱管網(wǎng)進(jìn)戶和截?cái)嗑?dāng)中，進(jìn)而有效地解決供熱管網(wǎng)水力平衡的問題。現(xiàn)階段，自力式差壓、自力式流量以及自力式流量是最常見的調(diào)控閥，實(shí)際應(yīng)用的流量系統(tǒng)通常會采用管網(wǎng)定流量系統(tǒng)。自力式流量調(diào)控閥能夠充分考慮實(shí)際的使用需求提前預(yù)設(shè)通過的流量，同時(shí)在保證維持于預(yù)設(shè)量的基礎(chǔ)上，保證管網(wǎng)當(dāng)中的流量調(diào)控能夠一次性地達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，以免在熱源切換的過程中再次調(diào)配流量，進(jìn)而化解水力失調(diào)的問題。

通常情況下，垂直水力平衡技術(shù)被應(yīng)用在單一樓房熱網(wǎng)當(dāng)中，其回水管中會設(shè)置自力式壓差調(diào)節(jié)閥門，如果其他的垂直管道特性發(fā)生變化，那么調(diào)節(jié)閥能夠保證立管當(dāng)中的兩個供回水關(guān)鍵點(diǎn)壓差值中保持恒定的狀態(tài)。與此同時(shí)，將型號相同的另一調(diào)節(jié)閥安裝在水平管當(dāng)中，如果其他樓層的水平管道特性出現(xiàn)變化，那么該調(diào)節(jié)閥同樣會發(fā)揮自身的作用，保證兩個水平供回水節(jié)點(diǎn)的壓差保持恒定的狀態(tài)。對于環(huán)路當(dāng)中的散熱器，其所處位置負(fù)荷有所波動而致使流量改變的情況下，自力式調(diào)節(jié)閥會發(fā)揮自身效用，以保證兩水平供回水節(jié)點(diǎn)的差壓不發(fā)生改變。這樣一來，環(huán)路當(dāng)中的其他散熱器流量也就不會出現(xiàn)變化。

2.4 供熱管網(wǎng)分層管控技術(shù)的應(yīng)用

熱量三級管理體系是供熱管網(wǎng)最常見的分層管控方式：第一層，一級管理，即供熱調(diào)控中心管理。調(diào)控中心管理工作人員能夠?qū)ο聦俑鞅O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息進(jìn)行采集與監(jiān)控，同時(shí)及時(shí)傳輸異常數(shù)據(jù)和控制命令。除此之外，調(diào)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠及時(shí)地處理收集數(shù)據(jù)信息，并充分考慮下屬各區(qū)域?qū)τ跓崃康臄?shù)據(jù)需求來發(fā)布相對應(yīng)的命令，確保熱量的按需分配。第二層，監(jiān)控分站為核心。其主要的目的就是監(jiān)管下屬區(qū)域內(nèi)部各中繼站的實(shí)際運(yùn)行狀況。第三層，中繼站熱量管理。中繼站中的下位機(jī)在接收監(jiān)控奮戰(zhàn)所轉(zhuǎn)發(fā)的操作質(zhì)量以后，能夠保證其運(yùn)行的安全性，進(jìn)而滿足不同熱量調(diào)控工作的目標(biāo)。在下位機(jī)當(dāng)中，PLC控制器是最常見的調(diào)控方式，而其具體的功能有三部分，具體表現(xiàn)在：①信號測量。下位機(jī)能夠針對指令來準(zhǔn)確地測量出一二次供熱管網(wǎng)當(dāng)中的供熱參數(shù)。②控制操作。通過單回路控制方式的運(yùn)用，下位機(jī)能夠科學(xué)合理地調(diào)控?zé)崃颗c一次管網(wǎng)當(dāng)中的回水定壓以及循環(huán)泵抽口壓力等多方面數(shù)據(jù)信息。③預(yù)警功能。在檢測出管網(wǎng)數(shù)據(jù)的異常或者是水泵電機(jī)電流超出限制范圍，變頻器發(fā)生故障等問題，下位機(jī)就能夠及時(shí)地發(fā)出報(bào)警信號。

2.5 樓宇分時(shí)調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用

2.5.1 樓宇分時(shí)調(diào)控系統(tǒng)概述

此系統(tǒng)主要運(yùn)用的就是分時(shí)段調(diào)控系統(tǒng)，在用熱時(shí)間集中且使用時(shí)間具有明顯的時(shí)間分段樓棟當(dāng)中能夠充分發(fā)揮其調(diào)控的作用。將自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行安裝使用以后，能夠保證樓棟管理調(diào)控合理化的基礎(chǔ)上，有效地節(jié)省能源的實(shí)際消耗。分時(shí)調(diào)控系統(tǒng)的完整性具體表現(xiàn)在電磁控制閥門、監(jiān)控中心、溫度變送器與集中控制箱這四個組成部分。

2.5.2 具體的調(diào)控方案

可以將電磁調(diào)節(jié)閥與RS485接口熱表安裝在各樓棟當(dāng)中。其中，在操作站與現(xiàn)場設(shè)置屏的作用下，能夠合理預(yù)設(shè)樓棟內(nèi)部的運(yùn)行模式，并在后期運(yùn)行的過程中，科學(xué)合理地對比樓棟內(nèi)部現(xiàn)場控制器所收集的熱量信息以及預(yù)設(shè)運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息。在電磁調(diào)節(jié)閥的作用下予以適當(dāng)?shù)卣{(diào)控，以保證更好地滿足預(yù)設(shè)的要求。在此基礎(chǔ)上，對無線通訊手段進(jìn)行合理地運(yùn)用，使得控制器能夠獲取實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息，并且向監(jiān)控中心上傳，進(jìn)而達(dá)到監(jiān)測和管理的遠(yuǎn)程操控目的。這樣一來，中繼站至用戶間的熱網(wǎng)數(shù)據(jù)就能夠達(dá)到自動化監(jiān)控的目的。

3 結(jié)束語

基于城市建設(shè)速度不斷加快，城市集中供熱呈現(xiàn)出理想的發(fā)展趨勢。其中，城市集中供熱管網(wǎng)的分布區(qū)域相對廣泛且供熱用戶數(shù)量諸多，管線也十分復(fù)雜。由于能源緊缺的問題逐漸突顯出來，所以在穩(wěn)定運(yùn)行且供熱均衡的情況下，也同樣需要充分利用現(xiàn)代自動化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)運(yùn)行管理水平的全面提升，進(jìn)而構(gòu)建節(jié)能型城市供熱系統(tǒng)。

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