淺談集中供熱系統節能

吳波

摘 要：文章通過如何面對城市化進程高速發展帶來的供熱需求與供熱能力發展滯后的矛盾，以及緩解社會發展與節能減排的矛盾，分析了我國集中供熱發展中存在的問題，以及通過一系列節能措施緩解或解決因這些問題所引發的矛盾。

關鍵詞：供熱系統；節能措施

1 我國集中供熱現狀及存在問題

目前我國北方城市總供熱面積為75億m2，冬季供暖能耗達1.5億噸標煤，占全國總能耗的7%，占全國城市建筑能耗的40%；采用熱電聯產的集中供熱方式是城市的主要供熱方式，約占總供熱面積的70%，其余大部分也是區域鍋爐房供熱，熱電聯產電廠占全國火力發電比例已經超過20%，熱電廠在冬季供熱期的能源利用率達到了73%～93%。但與同氣候條件下發達國家水平相比，浪費仍比較嚴重。城市集中供熱的快速發展為城市建設作出了積極的貢獻，但與此同時，在發展中也暴露出以下一些亟待解決的問題：

（1）城市集中供熱熱源不足；

（2）熱電廠供熱季節仍排放大量冷凝熱；

（3）管網輸送能力成為集中供熱發展的瓶頸；

（4）供熱新技術應用滯后；

（5）難以實現熱電冷三聯供；

（6）環境污染；

（7）對化石能源的依賴性較為嚴重。

2 供熱事業的發展及出路

面對目前集中供熱發展中存在的問題，必須改革不合理的管理制度，同時要強化自身，加快建立現代企業制度，把節能減排當作企業經營的戰略，狠抓節能基礎管理，大力降低能源消耗。所以，把節能作為供熱企業經營的戰略，努力提高供熱效益，開拓節能管理的新局面，是供熱行業擺脫困境的需要，是供熱行業大發展的保證。

供熱系統節能必須從建筑物圍護結構和供熱系統這兩大方面著手，建筑物圍護結構節能為供熱系統節能創造了條件，供熱系統節能是落實建筑節能的關鍵。

3 集中供熱系統節能

3.1 熱源的節能

隨著城市規模的迅速擴張，我國很多地方出現了集中供熱熱源不足的問題，因供熱造成的城市環境與經濟承載力問題也日益凸現；另一方面，大容量、高參數供熱機組產生大量的低壓排汽，凝汽式發電機組的排氣量更多，目前基本上都沒有得以利用，而是通過循環冷卻水系統排放到環境，該部分低品位的余熱能量巨大，如能將其回收用于供熱，可將現狀熱電廠的供熱能力提高30%。

電廠循環冷卻水的溫度通常比較低（冬季約為20～35℃），達不到直接供熱的品位要求，必須設法適當提高其溫度，可采用的方法有兩個：一是降低排汽缸真空，提高乏汽溫度，即通常所說的汽輪機低真空運行；二是以電廠循環水為低位熱源，采用熱泵技術提取其中余熱實現供熱。詳情可參閱清華大學建筑學院李巖、狄洪發等所著《電廠循環水余熱利用技術綜述》一文。但我國大多供熱公司熱源廠和熱網都是廠網分家的模式，節能改造與否仍主要取決于熱源廠的積極性以及熱網的布置或熱力公司的配合性。

3.2 熱網及熱力站的節能

3.2.1 設計階段實現節能

供熱系統設計是否合理是供熱運行能否實現節能的根本。在設計階段應對庭院管網和室內系統的阻力損失進行詳細計算，不能簡單估算循環泵揚程；對于設計熱指標不能簡單估算，應通過暖空空調設計規范嚴謹計算，避免產生供熱量不足和初投資浪費的現象。在預判斷未來集中供熱發展時，管徑選擇過大會造成投資的浪費，管徑選擇過小會制約發展，并且翻管也會造成巨大的投資浪費，所以應對方案進行充分論證后實施，以減少不必要的損失。

3.2.2 運行階段實現節能

（1）根據建筑物圍護結構情況計算供熱系統運行曲線，根據室外天氣情況及時調整供熱參數，并根據供熱效果不斷修正供熱運行曲線。

（2）多熱源聯網運行

通過熱量平衡的調度，使各個熱源的運行鍋爐都能在滿負荷下運行；通過壓力平衡的調度，使各個熱源自動承包一個固定的供熱區域，實現一對一的單熱源供熱；通過流量平衡調度，保證各個熱用戶所需的循環流量。

（3）熱網監控系統實現全網綜合自動控制

采用氣候補償技術實現按需供熱—節約熱能；

采用變頻控制技術實現最佳循環水量控制—節約電能；

采用全網自動平衡技術實現均勻供熱—節約熱能并改善供熱效果；

設備連鎖保護和遠程監控—無人值守；

運行數據采集、存儲、管理、統計、分析等。

（4）充分利用建筑物自由熱及峰谷電價

建筑物自由熱主要是指太陽能、家電和人體的散熱，該部分熱是冬季加熱室溫的有效熱量，應加以利用，在冬季，該部分熱量約占總熱負荷的10～15%左右。對此問題，我們提出使用節能時鐘運行方式，并在熱網監控系統中予以應用，該種節能運行方式可以利用夜間休眠和太陽輻射實現節能，使用自控設備進行設定，實現自動調節，以達到節約該部分熱能的目的。

（5）完善二次網直埋技術

目前供熱管網熱損失超標主要在二次管網，一般都在10～15%。分析原因，主要是二次網屬于庭院管網，常常由于分支過多，必須加設閥門，構筑檢查井，導致直埋敷設變成了變相的半管溝敷設，要想繼續降低管網熱損失，就必須進一步完善二次網的直埋技術，其中關鍵技術就是積極采用直埋球閥，取消檢查井的過多設置，使二次網成為真正名副其實的直埋敷設，部分解決這種熱損失，這樣，整個供熱系統的管網熱損失才有可能控制在規定標準以內。

（6）階梯供熱以增大供回水溫差，減少熱損失

利用一次熱網回水，作為地板采暖系統的一次供水，經換熱后回到電廠，或將一次熱網回水直接引入空調或暖氣片采暖系統進行供熱，以達到降低熱網回水溫度，提高熱網輸送能力的目的。

當熱網回水采用直接利用，并且被再利用的建筑物保溫性能較好時，可使一次熱網回水溫度降至50℃，也就相當于熱網增加了10℃的熱量輸送能力，使一次熱網輸送溫差55℃，因此在集中供熱一次熱網沒有任何改變的情況下可增加22.2%的輸送能力，則可降低一次網22.2%的循環水量，實現節約首站電能約52%。

當暖氣片采暖系統與地板采暖系統聯合，采用間接換熱利用熱網回水時，因兩系統供暖所需溫度相差20℃左右，可使一次供水先經暖氣片采暖系統換熱，再經地板采暖換熱，可使一次熱網回水溫度降至45℃，也就相當于熱網增加了15℃的熱量輸送能力，使一次熱網輸送溫差60℃，一次熱網可增加33.3%的輸送能力，則可降低一次網33.3%的循環水量，實現節約首站電能約70% 。

3.3 熱用戶的節能

（1）建筑物圍護結構保溫性能的改善；

（2）分戶改造，進行熱計量改造，促進用戶的自主節能。

參考文獻

[1] 安正軍，馬健，郭華.“按用電”節能時鐘”分時段變流量供熱調節”[J].區域供熱，2007（02）.

[2] 石兆玉.“供熱系統節能潛力與節能技術[C].2010年全國供熱技術研討會論文集[A].2010.