太原市西山地區“三供一業”改造前后熱力站能耗分析

王宇君（太原市熱力集團有限責任公司太古供熱分公司，山西 太原 030000）

隨著我國經濟水平的高速發展，能源的消耗量日益劇增。能耗主要由建筑能耗、工業能耗和交通能耗三大部分組成，其中建筑能耗占社會總能耗的33%。據統計，建筑能耗主要來源于空調、供熱，其中北方城鎮的供熱能耗占全國城鎮建筑總能耗的45%。國家大力提倡節能減排，使得供熱節能在建筑節能中受到高度重視。集中供熱是供熱的主要方式，由熱源、熱網、熱力站和熱用戶構成，每個部分的能耗分析對節能降耗都起著至關重要的作用。本文以太原市西山地區經過“三供一業”熱力站為例，對比非節能建筑小區和非節能建筑小區其“三供一業”前后水耗、電耗、熱耗的變化，為以后的精細化管理提供一定的理論指導。

1 三供一業改造概況

2019～2020年，西山煤電部分小區及熱力站進行“三供一業”供熱改造工作，改造涉及熱力站15個，主要小區26個，改造面積約200萬/m2，居民約2.3萬戶。改造小區中除部分新建高層，其余全為老舊小區，小區房屋年代久遠，多為20世紀80年代和90年代初期建筑，樓房外墻無保溫，散熱量大，既有管網無保溫，庭院管網管道和用戶家中管網、散熱器腐蝕老化嚴重。管網鋪設多為上供下回串聯采暖系統，冬季供熱效果差，居民家中室溫較低，特別是居民樓內低層居民。

2019年開始根據“三供一業”供熱分離移交要求，對小區熱力站進行“三供一業”供熱改造。前期通過摸排小區實際供熱面積，調查核實既有采暖系統、建筑物維護結構、管線路由等情況，制定改造計劃繪制圖紙。老舊小區改造涉及小區換熱站、庭院管網、單元樓道改造、用戶室內采暖系統等。熱力站改造包括：更換站內循環泵、板換、閥門、加裝大溫差機組；庭院管網包括更換老舊管道、增設關斷閥門；單元改造包括：各個單元為獨立分支、采用異程式垂直雙管系統、串聯系統改為分戶控制系統、供水管安裝關斷閥門、回水管安裝關斷閥門、加裝遠傳智能水力平衡閥；用戶室內采暖系統改造包括：用戶室內暖氣管道和暖氣片的重新走線安裝、裝供水管關斷閥、遠傳智能調節閥、回水鎖閉球閥等。新建成的小區建筑結構較新，管網較新，“三供一業”供熱改造主要增加了單元供水管安裝關斷閥門、遠傳智能水力平衡閥；用戶家裝供水管關斷閥、遠傳智能調節閥、回水鎖閉球閥。

西山地區三供一業熱力站改造工作從2019年開始，現對比改造前2018～2019年采暖季與改造后2019～2020年和2020～2021年兩個采暖季熱力站在熱、電、水消耗情況進行比較，分析改造后站內的能耗變化。涉及熱力站熱、電、水耗數據分別采用站內的熱量表、電表及水表進行測量，在三供一業改造前，未安裝熱量表的熱力站，通過站內一網流量和供回水溫度計算得出。

2 “三供一業”改造前后能耗分析

西山地區“三供一業”改造工作從2019年開始，對比改造前2018～2019年采暖季與改造后2019～2020和2020～2021年兩個采暖季熱力站在熱、電、水消耗情況進行比較，分析改造前后站內的能耗變化情況。涉及熱力站熱、電、水耗數據分別采用站內的熱量表、電表及水表進行測量，未安裝熱量表的熱力站，通過站內一網流量和供回水溫度計算得出。數據包含站內站內運行消耗熱量Q(GJ)、電量P(kW·h)、補水量W(m3)。統計數據包含評價期天數ΔTd(d)、實際供熱面積A(m2)。計算數據包含熱量單耗q(GJ/m2)、電量單耗p(kW·h/m2)、水量單耗w(m3/m2)。

2.1 “三供一業”前后熱耗變化

不同熱力站在三個采暖季熱耗變化如圖1所示。該圖顯示在2018～2019年與2019～2020年、2020～2021年采暖季熱耗變化。從圖中可以看出大部分小區熱耗量有所下降，其中5#、6#、10#、11#、13#熱力站熱耗量下降較為明顯，2020～2021年采暖季較三供一業改造前，5#熱力站減少耗熱量9808GJ，6#熱力站減少耗熱量14474GJ，10#熱力站減少耗熱量10831GJ，11#熱力站減少耗熱量17864GJ，13#熱力站減少耗熱量14828GJ，同比減少32%、19%、12.5%、36%、20%。

圖1 “三供一業”前后熱力站熱耗

2.2 “三供一業”前后電耗變化

不同熱力站在三個采暖季電耗變化如圖2所示。該圖顯示在2018～2019年與2019～2020年、2020～2021年采暖季電耗變化。三供一業改造后電耗量普遍低于改造之前，圖中所示1#、2#，5#熱力站連續兩年耗電量持續下降，分別下降87091kwh、28913kwh。3#和12#熱力站較改造前有所增加。2020～2021年采暖季耗電量較2019～2020年普遍有所增加。

圖2 “三供一業”前后熱力站電耗

2.3 “三供一業”前后水耗變化

不同熱力站在三個采暖季水耗變化如圖3所示。該圖顯示在2018～2019年與2019～ 2020年、2020～ 2021年采暖季水耗變化。3#熱力站無改造前耗水量，8#熱力站耗水量有所增加，其余熱力站三供一業改造后水耗量普遍低于改造之前，其中1#、2#熱力站較改造前減少水耗量27382t，5#熱力站較改造前減少水耗量10970t，4#熱力站連續兩年耗水量持續下降，由改造前的41523t減少至4300t，降幅較為明顯。改造前管網老舊非常嚴重，“跑、冒、滴、漏”現象頻繁，加上有戶內居民私自放水現象較多，導致補水量大，水單耗高。改造后管道的嚴密程度增強，跑水、漏水的現象在老舊小區有極大的改善。

圖3 “三供一業”前后熱力站水耗

3 “三供一業”改造建筑不同熱力站能耗分析

西山地區三供一業小區根據房屋結構和采暖方式，可分為非節能暖氣建筑和節能地暖建筑。由于熱力站房屋結構和采暖方式的不同，比較以熱、電、水單耗的方式進行。能耗評價期為151d，站內在采暖期為正常運行狀態時，總能耗與實際供熱面積的比值即為該站采暖期的年度單耗。現選取11個小區，對同類建筑在三供一業改造后在熱、電、水單耗進行比較，其中1#、2#、3#、4#、5#、6#熱力站建筑較為老舊，房屋無保溫，供暖方式為散熱器。8#、9#、10#、11#、12#熱力站建筑較新，房屋有保溫，供暖方式為地暖輻射。圖4為同類建筑熱單耗對比，節能建筑的單位熱消耗量平均為0.32GJ/㎡，非節能建筑的單位熱單耗為0.43GJ/㎡。圖5為同類建筑電單耗對比，節能建筑的單位平均電單耗為0.68kwh/㎡，非節能建筑的單位電單耗為1.12kwh/㎡,圖6為同類建筑水單耗對比，節能建筑的平均單位水消耗量為0.0054t/㎡，非節能建筑的平均單位水消耗量為0.032t/㎡。

圖4 “三供一業”改造后建筑不同熱力站熱單耗

圖5 “三供一業”改造后建筑不同熱力站電單耗

通過比較經過三供一業改造后，節能建筑的熱、電、水單耗要小于非節能建筑，特別是水單耗量節能建筑明顯低于非節能建筑。

4 “三供一業”改造前后氣溫對供熱的影響

圖7表示三個采暖季平均溫度曲線圖，2018～2019年采暖季平均氣溫0.39℃，最低溫度低于-10℃的天數33d。2019～2020年采暖季平均氣溫0.4℃，最低溫度低于-10℃的天數28d。在改造前后，室外氣溫差別不大，改造后熱、電、水耗有所減少，說明“三供一業”改造通過更換管網，統一的進行供熱調節后，在節能上起到了積極作用。2020～2021年采暖季平均氣溫0.6℃，最低溫度低于-10℃的天數48d，極端最低溫度-20℃，相較于前兩年極端低溫天氣較多，根據室外溫度的變化，供暖期會根據室外溫度的變化調整供熱參數，即室外溫度越低熱耗和電耗越高，為保障居民冬季用熱，2020～2021年采暖季個別熱力站熱耗量和電耗量有相應增加。

圖7 三個供暖季平均溫度曲線

5 三供一業前后用戶室溫情況

用戶冬季的室溫情況可以有效獲知供熱效果，現選取1#熱力站小區某號樓某單元1層住戶三個供暖季的室溫情況，從居民室溫情況來分析三供一業前后的供熱效果。鐵北小區為老舊建筑，樓房無保溫，改造進行了二網管道更換，用戶室內管道更換和散熱器更換，改造后供熱時期可通過精細化調節，對供熱情況進行調節。根據《太原市城市供熱管理條例》熱用戶室溫應當保持在18±2℃。圖8所示，2018～2019年采暖季用戶室溫平均在18℃左右，室溫情況符合供熱要求，但舒適度不高，且由于管網老舊，個別管道有堵塞情況，且出現跑水、漏水情況時用戶也需要自行處理。2019～2020年采暖季和2020～2021年采暖季，用戶室溫情況明顯好于2018年采暖季，平均室溫均高于20℃，出現問題有專業人員上門維修調整，大大提高了用戶的居住質量。

圖8 三供一業前后用戶室溫情況

6 結語

通過分析太原市西山地區“三供一業”小區在2018～2021三個采暖季熱力站能耗統計分析，得出結論如下：

（1）通過“三供一業”供熱改造，熱、電、水耗上均有不同程度的下降，尤其水耗上減少較為明顯。2020～2021年采暖季較2019～2020年采暖季的熱耗、電耗量有所增加。增加原因是2020～2021年采暖季室外溫度較低，出現低溫持續時間較長，為保證用戶的用熱需求，增加了站內供熱量，增加了二網循環泵的頻率。

（2）對比建筑結構和采暖方式不同的熱力站發現，外墻有保溫，采暖方式為地面輻射散熱的建筑在熱、電、水單耗上要明顯小于外墻無保溫，散熱器散熱的小區。為節約能源，可以通過對建筑外墻、屋頂設置保溫層，更換嚴密性更好的門窗減少能源消耗。

（3）以1#熱力站為例，從用戶室溫分析，改造后用戶家中室溫在逐年提高，底層居民用戶家中在嚴寒期室溫可以超過20℃。小區因不熱的投訴量在逐年下降。

（4）“三供一業”通過對老舊小區供熱設施的改造和精細化運行調節，提高了供熱質量、運行效率和服務質量，極大改善了居民的生活品質。

（5）“三供一業”改造后通過調節單元閥、戶閥，可以更加合理地調整熱量和流量的分配，使供熱系統處于更加穩定狀態。