黃立臣

摘要：影響供熱過程的熱損失因素很復(fù)雜，節(jié)能降耗的措施很多，如何正確有效的設(shè)計(jì)和運(yùn)行供熱設(shè)備尤為重要。

關(guān)鍵詞：集中供熱 熱媒 間歇供熱熱水鍋爐

Abstract: As the factors causing heat loss in heating process is complicated, there have a lot of energy-saving measures. So how to properly and effectively design and operate the heating equipment is particularly important.

Key words: central heating; heat medium; intermittent heating; hot water boiler

中圖分類號：TU833文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

一、概述

實(shí)現(xiàn)集中供熱是城市能源建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，是城市現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志，也是國家能源合理分配和利用的一項(xiàng)重要措施。我國是能源貧乏的國家之一，節(jié)能降耗是我們的國策。為了實(shí)現(xiàn)供熱節(jié)能，除了加強(qiáng)建筑物保溫、減少管道散熱、減少熱媒滲漏和提高鍋爐效率外，還有一些重要因素要進(jìn)行考慮并要采取相應(yīng)的措施。

二、熱媒的選擇

以蒸汽供暖和熱水供暖相比，后者可以節(jié)約燃料20～30%。

蒸汽供暖熱損失較大的原因是：

（1）蒸汽的凝結(jié)水回收不全，一般若能回收80%就算是很高了；

（2）凝結(jié)水在降壓后部分汽化，產(chǎn)生二次蒸汽，損失可達(dá)7～8%；

（3）輸送蒸汽時由于溫度高、管徑大，散熱損失較大；另外，泄漏損失也比較大；

（4）蒸汽鍋爐排污率為8～10%，這部分損失也很高；

（5）蒸汽鍋爐排煙溫度高于熱水鍋爐。

熱水供暖的系統(tǒng)投資大（由于熱水溫度低于蒸汽，熱水在散熱器內(nèi)是對流換熱，不如蒸汽的凝結(jié)放熱，因而散熱器面積必須增大），運(yùn)行電耗大（熱水流量比蒸汽流量大數(shù)十倍），但是總起來看熱水供暖的節(jié)能是明顯的，而且供暖的質(zhì)量比較高，室溫不會驟起驟降，而可保持持續(xù)穩(wěn)定。

在生活供暖方面通常采用低溫?zé)崴膳?，熱水鍋爐的額定出、入水溫度是95/70℃，水在鍋爐內(nèi)的額定溫差為25℃。

熱水鍋爐的供熱量為Q=Gc（tr—tg）

式中G——熱水流量，kg/h；

C——水的平均比熱，kJ/（kg.℃）或kcal/（kg.℃）

tr——熱水（出水）溫度；℃

tg——給水溫度，℃

目前一般以Q=700kw=600000kcal/h供熱量的熱水鍋爐相當(dāng)于1t/h蒸汽鍋爐來估算。取水的比熱c=1 kcal/（kg.℃）或c≈4.2 kJ/（kg.℃），可算出G=24t/h。

增大水的溫升（tr—tg）可以減少流量G，從而減少運(yùn)行電耗。因?yàn)閷τ谝欢ǖ墓軓?，水流阻力與流量的二次方成正比，而水泵的電耗則與流量的三次方成正比。目前常能看到的是大馬拉小車，泵的流量過大，而水的溫升達(dá)不到額定值。

對于住宅熱水采暖，提高水的溫差受到一定的限制：

（1）當(dāng)tg一定，而提高tr時，受到水的汽化和散熱器耐壓能力的限制。為使系統(tǒng)最高點(diǎn)不發(fā)生汽化，底層散熱器應(yīng)能承受的壓力為：

Pd=Pb+hγ+△P

式中Pb——相應(yīng)于tr的飽和壓力；

hγ——系統(tǒng)高度造成的靜壓；

P——壓力波動，△P=0.02～0.05Mpa。

例如：一般鑄鐵散熱器耐壓能力為0.4 Mpa，若系統(tǒng)高度為20m，造成的靜壓力hγ=0.2 Mpa，加上△P=0.05 Mpa，則可算出飽和壓力Pb不應(yīng)超過0.18Mpa表壓，也就要求tr不超過130℃。

（2）當(dāng)tr一定，而降低tg時，雖然減少了流量G，但因散熱器內(nèi)平均水溫降低，傳熱溫差降低，所需面積增大，投資就要增大，所以要有一個最佳值，由技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來確定。此值為70～90℃。

另外，tg如果較高，就使水泵工作溫度較高；同時為使水泵吸入側(cè)不至于汽化，需要增高壓力。在tg=70℃時，水泵吸入側(cè)不需要正壓；tg=80℃時，需要有正壓0.02 Mpa；tg=90℃時，需要有正壓0.03 Mpa；tg=100℃時，需要有正壓0.06 Mpa。

生產(chǎn)車間的采暖，正在推廣高溫?zé)崴膳?，采用的參?shù)有130/70，150/90，150/110,和180/110。與低溫?zé)崴膳啾龋环矫鏀U(kuò)大了水的溫升，減少流量，降低電耗；另一方面提高了水的平均溫度，可以減少散熱裝置面積和投資。

三、供熱運(yùn)行方式的選擇

目前大多數(shù)局域小鍋爐房采用間歇供暖，例如每天早晚各供一遍熱，每次運(yùn)行幾小時。主張間歇供熱者有一種理論：白天室外溫度高，可以不供暖；夜里人們都在休息，也不需要供暖。于是就只要早晚各供一次熱就可以了，既符合生活規(guī)律又節(jié)了能。

其實(shí)這是一種誤解。在一定的室外平均溫度下，要維持住室內(nèi)平均溫度，一晝夜內(nèi)向房間的補(bǔ)充熱量是一定的。不管是間歇供暖還是連續(xù)供暖，都必須提供足夠的熱量才能保證室內(nèi)溫度。兩者的差別只不過是，間歇供暖在幾小時內(nèi)把房間的24小時的熱量供出來，就好像一個人每天只吃三頓飯，但要把24小時所需能量吃進(jìn)去一樣。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，鍋爐的容量、水泵的容量、管道的輸送能量、散熱器面積，都要比連續(xù)供暖時超出幾倍，增大了投資。而運(yùn)行時卻有絕大部分的時間閑置備用，設(shè)備利用率低。

更有甚者，在間歇供暖時，鍋爐不斷的壓火和啟動，很少時間在滿負(fù)荷運(yùn)行，運(yùn)行效率低。壓火時煤仍在緩慢燃燒，放熱量全部損失掉。壓火時鍋爐的爐墻蓄熱、金屬蓄熱、水的蓄熱全部損失掉，啟動時要重新加熱，這部分損失也是可觀的。特別在每遍供熱時間短的時候，蓄熱所占百分比就相當(dāng)大。間歇、周期地運(yùn)行的采暖鍋爐，期熱量平衡應(yīng)按周期工作熱設(shè)備來進(jìn)行，不能只考慮其穩(wěn)定負(fù)荷的那一段時間的熱量平衡。此外，鍋爐時起時停，系統(tǒng)忽冷忽熱，也影響鍋爐和系統(tǒng)的壽命，常常發(fā)生漏水事故。

從供熱質(zhì)量角度看，也是連續(xù)供熱優(yōu)于間歇供熱。一晝夜內(nèi)，室外溫度通常有10℃的變化，但它首先是影響墻體的溫度，由外向內(nèi)逐漸變化，最后才影響室內(nèi)空氣溫度。由于墻體及室內(nèi)設(shè)備有較大蓄熱能力，因而在溫度變化上有較大惰性，所以一晝夜之內(nèi)室內(nèi)溫度的變化一般只有1～2℃，至多3℃。

下表介紹了北京某建筑物利用50℃地下熱水連續(xù)供暖時幾個典型房間24小時內(nèi)室內(nèi)溫度變化的實(shí)測數(shù)據(jù)。

間歇供熱時，情況大不相同。因?yàn)楣幔ㄌ貏e是一下子集中供入較大熱量）時，首先影響室內(nèi)空氣的溫度，然后再由空氣向室內(nèi)設(shè)備和墻體傳熱，改變它們的溫度；而停供時則反過來，空氣溫度下降后由設(shè)備和墻體放出蓄熱來加熱空氣。即使維持了室內(nèi)溫度的平均值，tn的波動范圍將是比較大的。

四、供熱系統(tǒng)的選擇

目前我國城市工、礦、企、事業(yè)單位和城鎮(zhèn)居民的供熱一部分由熱電廠和區(qū)域鍋爐房集中供熱，一部分由小鍋爐房分散供熱，而火爐、家用燃?xì)鉅t自行供熱的還有一部分。

發(fā)展集中供熱是節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的重大措施，其優(yōu)點(diǎn)是：

（1）取消大批的小型低效率鍋爐，代之以容量較大、效率較高、自動化控制程度較高的鍋爐，較大幅度地提高鍋爐效率，節(jié)約燃料，減少環(huán)境污染；

（2）大、中型鍋爐房的管理水平較高，技術(shù)條件較好，可以采用高水平、高效率的水處理技術(shù)和煙氣凈化技術(shù)，有利于安全運(yùn)行和保護(hù)環(huán)境；

（3）可以實(shí)行連續(xù)供暖；可以實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)；可以按用戶需要提供不同品位的熱能，實(shí)現(xiàn)熱能梯級利用和綜合利用。

作為一個企業(yè)，如果目前未能接受城市、區(qū)域的集中供熱，也要在本單位內(nèi)實(shí)行集中供熱。集中供熱不是把分散的小鍋爐集中到一起，而是要用少而大、少而精的高效鍋爐取代小鍋爐群。

五、設(shè)備的選擇

從能質(zhì)分析角度看，即使采用大型、高效的熱水鍋爐，集中、連續(xù)的供暖，將燃料高品位化學(xué)能一下子變成低品位熱能，損失是很大的。所以我們可以選用新型雙人字紋換熱器，以提高換熱器的綜合K值，還可以選用變頻器和鍋爐管網(wǎng)智能控制系統(tǒng)，選用換熱站氣候補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)精確控制，減少熱能和電能的浪費(fèi)。

如果我們都進(jìn)行節(jié)能運(yùn)行，節(jié)約的資源相當(dāng)可觀。而且，既可使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，又能得到明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。