集中供熱系統二次網供暖參數優化研究

李博昊

摘 要：目前我國集中供熱系統的二次網供回水溫度存在設計參數高、運行參數低的現象，同時集中供熱系統應用形式呈現出多樣性的特點。如何在不同的燃料價格和設備基價背景下，優化選擇二次網供暖設計參數值得深入研究。調研了國內外集中供熱系統的二次網供暖設計參數和我國部分城市二次網供暖運行參數情況，通過對二次網供暖設計參數的分析，優化二次網供暖設計參數。

關鍵詞：供熱管網、供暖控制系統、熱負荷 、參數優化

一、集中供熱系統二次網供暖參數優化的必要性

集中供熱系統，屬于操作較為復雜的系統工程。主要可以分為兩大類，即一次網供熱系統和二次網供熱系統。其中，二次網供熱系統又稱為用戶側供熱管網系統，是基于各類熱媒參數的選擇的系統工程。通過這些參數，二次網能夠實現集中供熱系統的運行及能耗的有效優化。因此，在設計供熱系統時，應該事先了解供熱系統的已知供熱負荷值，并充分考慮和計算出其管路直徑、經濟比摩阻和供回水溫差，以及對供回水溫差技術經濟分析等幾個方面的內容。

從供熱企業的角度來看，供熱質量、經營管理和收費等方面作為一個互相聯系、缺一不可的有機整體，一方面出現問題還會連帶其他方面，進一步擴大了對企業供熱的影響。同時，通過優化熱網經濟參數，還能夠為供熱系統創造經濟效益和技術的改進。因此，在相關的負責人員制定運行調節曲線時，應從用戶的實際室溫情況出發，采集準確的運行參數信息，從而制定出符合客觀實際的運行調節曲線，促使整個熱系統能夠實現協調運行。同時先了解影響設計參數和運行參數產生差異的因素，再結合相關理論展開分析和計算，將得到的設計參數運用到實踐生活中，并在運用過程中不斷地檢驗和修正，從而制定出經濟有效的運行參數。

二、設計參數與運行參數產生差別的因素

在目前我國的二次網集中供熱系統中，在室外氣象達到設計參數工況時，室內采暖系統實際采集到的運行參數都相對較低，其中，供水溫度大概在47.8℃～64.0℃之間，回水溫度大概在40.0℃～53.6℃之間，實際供、回水溫差比室內采暖系統的設計溫差相差25℃左右。從集中供熱系統基于熱媒溫度95℃/70℃（或85℃/60℃）的設計理念來看，系統供水溫度停留在95℃（或85℃）僅有很短暫的時間，若真正運行起來卻不曾實現。通過降低供水溫度的方式，能夠促使過濾的熱效率補償系統。而供暖熱源選用換熱器，則可以通過降低二次網供水溫度，減少換熱的面積。原因分析如下：

1.散熱面積方面

一方面，實際散熱面積，應該包括散熱器、室內不保溫管道，從一定程度上來說，相對于理論散熱面積要偏大。另一方面，用戶誤認為暖氣片的數量增多與室溫提高有關系，導致用戶自行加裝暖氣片，增加了散熱面積。

2.供熱熱指標日趨低于傳統標準

就目前來看，供熱熱指標的設計參數在40 W/m2以下，但實際設計運行時考慮其他因素，加大了安全系數，供熱熱指標在 50W/m2～55W/m2左右，從中可以反映出實際建筑物的供水溫度及回水溫度低于設計參數。

3.水力運算

水力運算通常都會受到鋼管型號、造價和使用條件等因素的干擾，致使水力運算無法實現真正意義上的均衡。就目前來看，解決水力失調現象的方法主要有人工調節關斷閥、調節閥及平衡閥等三種。由于這幾種方法都是采用人工調節的方式進行，不但增大了工作人員的工作量，而且也無法從根本上解決水力失調的問題。而采用自動控制的方法，則會大幅增加熱網建設的成本。

4實現設計參數和運行參數趨于一致的途徑分析

在供熱系統中，設計參數主要由管網的經濟比摩阻、供回水溫差、供水溫度、管道溫度降、管道保溫厚度等構成。由于各個參數之間具有互相影響的特性，需要經過綜合篩選以確保供熱系統的經濟合理。通過理論和實踐相結合，得知其設計參數的獲取方式是通過已知熱源點位置與用戶的熱負荷分布，求出供回水溫度、管道比摩阻及最佳熱化系數等的最佳組合。其中，供水溫度參數主要有6個環節內容，依次為熱源、一次網、熱力站、二次網、室內管網和散熱末端等。在二次網供回水溫差保持不變的前提下，采取降低其平均設計溫度的方式，會相應增加散熱末端初投資。若降低二次網溫度，則很容易引起一次網運行溫差增大，降低一次網的初投資以及循環水泵運行成本，讓熱力站換熱溫差變大，降低其初投資。

三、集中供熱系統二次網供暖參數調研

1.二次網供暖運行參數調研

主要調研了黑龍江省（大慶）、吉林省（長春、通化、琿春）、北京市、河北省（衡水、保定）、山西省（太原、呂梁）、山東省（濟南、青島）等部分地區集中供熱系統二次網的實際運行供回水溫度，從我國集中供熱系統調研案例可知，二次網的實際運行溫差均小于設計溫差25℃，本文調研案例的二次網在嚴寒期間的運行溫差約為7.8～14.7℃這些系統在運行期間的室外平均溫度約為-16.6～0.3℃，二次網供水溫度約為47.8～64.0℃，二次網回水溫度約為40.0～53.6℃。從調研可以得出我國北方地區部分城市集中供熱系統二次網供回水溫度的實際運行狀況。如果折合到相同的室外溫度工況下，我國集中供熱系統二次網的實際運行參數呈現“北低南高，西高東低”的現象。

2.國外二次網供暖設計參數調研

根據國際能源署（IEA）出版的區域供熱供冷手冊[1]和文獻[2]的調研結果可知，從國外集中供熱系統的設計參數可以看出，國外集中供熱系統的二次網供回水設計參數存在向低溫供熱發展的趨勢。其中丹麥、芬蘭、德國、波蘭和韓國等國家的緯度與我國北方供暖城市相近，這些國家℃/65℃等供回水設計參數。結合我國的實際情況，應該降低和重新修訂我國集中供熱系統二次網的設計供回水溫度參數。

3.調研結果分析

根據對國內外集中供熱系統的設計參數和實際運行參數調研可知：國內集中供熱系統二次網供回水溫度的設計參數多數采用95℃/70℃，85℃/60℃，也有采用75℃/55℃的；國外集中供熱系統二次網供回水溫度的設計參數多采用70℃/40℃，70℃/50℃，80℃/60℃，75℃/65℃等，室內溫度設計參數為20℃；在本文調研的幾個國內集中供熱系統案例中，調研運行期間的室外平均溫度約為-16.6～0.3℃，二次網供水溫度約為47.8～64.0℃，二次網回水溫度約為40.0～53.6℃；根據國內集中供熱系統調研案例可知，這些案例的二次網運行溫差約為7.8～14.7℃，均小于設計溫差25℃。

結束語：降低二次網設計參數，不但能夠促使熱量回收增加，起到節能減排作用，同時，通過不斷地研究探討工作，深入了解二次網設計參數的相關內容知識，能夠促使供熱系統的各種參數得到優化，進而為供熱企業帶來更大的經濟效益。針對二次網設計參數及運行參數存在的問題，需要我們立足于“實事求是”的工作態度，在進行二次網設計技術的改革和創新的過程中，最大限度做到認真負責，以期實現項目工程向節能、環保和經濟等層面的轉換。

參考文獻：

[1]賀平，孫剛.供熱工程[M]3版.北京：中國建筑工業出版社，2002

[2]俞敖元，郭占庚，趙.我國采暖散熱器的發展和市場前景[J]中國建筑金屬結構，2007（7）：28-35

[3]建設部標準定額研究所.市政工程投資估算指標第八冊集中供熱熱力網工程[M].北京：中國計劃出版社，2007