胡喜喆 于江

【摘 要】節(jié)能對于促進能源、資源節(jié)約和合理利用，緩解我國能源、資源供應與經濟社會發(fā)展的矛盾，加快發(fā)展循環(huán)經濟，實現(xiàn)經濟社會的可持續(xù)發(fā)展，有著舉足輕重的作用，也是保障國家能源安全，保護環(huán)境，提高人民群眾生活質量、貫徹落實科學發(fā)展觀的一項重要舉措。

【關鍵詞】換熱站 換熱器；循環(huán)泵；節(jié)能

目前，我國能源浪費已經是非常嚴重，是世界上第二能源消耗國，其中采暖能耗占有相當大的比例。采暖能耗一部分是由于供熱系統(tǒng)自身存在的問題及運行管理不到位導致，另一部分是由于建筑圍護結構的保溫性差，熱損失嚴重以及用戶無自主節(jié)能意識，有私自放水放熱現(xiàn)象導致。隨著國家節(jié)能減排工作的開展，節(jié)約能源已經是供熱企業(yè)的工作重點，它不但要求要有良好的企業(yè)管理模式，還要求采用先進的節(jié)能技術措施及經濟的運行方式。

供暖運行中實現(xiàn)小流量大溫差的運行工況一直是供暖行業(yè)乃至整個社會關于供暖節(jié)能運行最為關注的課題，水以流量的形式在供暖運行中作為熱能的載體輸送著熱量，多年來國內和國際市場上陸續(xù)出現(xiàn)了多種多樣的節(jié)能產品，從管道保溫材料的技術更新，減少了熱能輸送過程中不必要的損失，從普通建筑到節(jié)能建筑，減少了建筑物能耗大的問題，從水-水管殼式換熱器到水-水板式換熱器，很大程度提高了換熱器的換熱性能，從工頻運行到變頻技術，解決了實際運行負荷小于設計負荷和設計富裕量過大的問題，從手動平衡閥到各種自立式平衡閥，解決了管網平衡調節(jié)周期長、互相干擾精度低的問題，這些措施無不體現(xiàn)了社會對節(jié)能工作的重示和研究。

從性價比來講，現(xiàn)有行業(yè)中主要的可行性節(jié)能措施有：水泵采用變頻技術減少富裕流量、管網安裝自力式平衡閥提高平衡調節(jié)水平，局部管網管徑加粗或環(huán)網改造，減少失水和降低比摩阻，次要的可行性節(jié)能措施主要有：對換熱器進行改造或更換來提高換熱能力，對管網進行大范圍更換提高保溫性能、減少失水和降低比摩阻，從社會角度來講，新建節(jié)能建筑和對老舊建筑物圍護結構增加保溫結構來減少熱量浪費同樣是一項很有效的節(jié)能措施，對于剛步入節(jié)能工作的單位來講，上述改造方式可以很大程度的達到節(jié)能的效果，但對于節(jié)能工作已做到一定水準的單位來講，就必須通過其它途徑進行突破才能更有效的將運行節(jié)能工作進行下去。

換熱站節(jié)能工作主要有減少能源浪費、降低能源過剩、提高換熱效率三大部分，通過對建筑圍護結構節(jié)能和管道及設備的保溫性、密閉性的處理以及變頻技術的應用和開展管網平衡調節(jié)都是對前兩部分的有效詮釋，一定程度的減少電能的消耗，但這些都是對管網或者熱用戶進行流量合理分配達到減少總循環(huán)流量，從而達到了減少循環(huán)水泵動力電耗的目的，而對于提高換熱效率這個同樣重要的工作環(huán)節(jié)的研究卻開展的很緩慢，從水-水板式換熱器的推廣和廣泛應用后，就漸漸的達到了一個相對穩(wěn)定的時期，對于非直供的供熱系統(tǒng)來講，換熱站的換熱能力和換熱效率直接影響著節(jié)能工作的深度開展，熱能與電能在換熱環(huán)節(jié)也有著密切的相互依存和相互矛盾的關系，對于節(jié)能工作來講換熱環(huán)節(jié)應當作為開展節(jié)能工作的前提條件之一來考量，隨著節(jié)能工作的逐步進行，我們常常會遇到這樣的問題，隨著二次網流量的降低，二次網的溫差并沒有成比例的加大，而是小比例的加大，比如當二次網流量減少到原來的1/2時，二次網溫差只增加了1.5倍，并不是增加2倍，有一個輸送熱量公式大家可能都接觸過：Q=GC△T，即：熱量=循環(huán)流量×水的比熱×供回水溫差，等同與換熱量，通過這個公式，人們常常會說，流量減少的同時溫差會同比例相對上升，總熱量不變就可以實現(xiàn)小流量大溫差運行工況了，但為什么沒有達到期望的效果呢，上述公式中，有一個很重要的前提條件就是要保證等式左側為常數時，等式右側各項變化才會成相應的比例關系變化，分析其原因還要從根本上著手，那就是換熱器的換熱量受到了什么樣的影響，換熱器的換熱公式為：Q=KA△Tm，即：換熱量=換熱系數×換熱面積×對數溫差，從換熱量的計算公式中，我們可以看出，影響換熱量的因素有三種：（1）換熱系數；（2）換熱面積；（3）對數溫差，事實卻不是這樣的，當二次網流量降到一定程度時，就不能再降了，再降就滿足不了用戶的用熱需求了，熱量=循環(huán)流量×水的比熱×供回水溫差，通過這個公式，人們常常會說，流量減少的同時溫差會相對上升，總熱量不變就可以實現(xiàn)小流量大溫差運行工況了，但事實卻不是這樣的，上述公式適用于計算管網供給熱量，數值等同于換熱量，在循環(huán)流量變化的同時，左側，還可以通過這個公式去計算換熱量。

其實換熱的環(huán)節(jié)體現(xiàn)為換熱器熱量交換的一過程，所以上述公式根本就不是換熱量的直接計算公式，現(xiàn)有系統(tǒng)的組合方式并不適合低流量大溫差運行工況的實現(xiàn)，因為在不改變硬件配備的情況下，換熱器的換熱量的大小取決于傳熱系數K值的大小，而傳熱系數K值并不是定數，而是與板片形式、結垢情況和流體流動狀態(tài)等有關系，流體的流動狀態(tài)即為流體在板片間流速的大小，在板片形式和結垢情況一定的條件下，K值主要取決于板間流速的大小，《傳熱學》中指出換熱量與流速的0.6—0.8次方成正比，是對換熱量影響最大的參數，如果在現(xiàn)有系統(tǒng)組合方式下，降低了二次網流量，換熱器的板間流速也必然減少，K值也隨之減少，總換熱量也減少，所以流量小的同時，溫度差并不會達到期望的數值，也就是說，只有在保證換熱量（K值，即板間流速）不變或者增加的情況下，才能實現(xiàn)小流量大溫差的運行工況。

下面介紹一種可以保證板間流速相對不變或者增大的換熱器組合形式，將原有站內換熱器一備一運設計方式（二臺板換并聯(lián)運行）改為兩臺換熱器串聯(lián)的運行方式，首先，在保證總流量不變的情況下，板間流速會增加到原來的2倍，K值可增加80%左右（數據來自《傳熱學》），換熱量與板片阻力也隨之增加（具體數值由于數據不足無法進行計算），而當二次網流量降至原來一半時，板間流速也達到原來水平，K值與原來一樣，換熱量也與原來一樣，只有在此狀態(tài)下，根據熱量=比熱×流量×溫差公式，才能達到流量減少一半，溫差相應增加1倍的效果，但由于并聯(lián)改為串聯(lián)，雖然板間流速與原來一樣，但換熱器的總壓差會是原來的2倍，換熱器處消耗的電能會有所增加，但由于總流量減少，外網的比摩阻減少，外網的壓力損失也將減少，并且外網減少的壓力損失要遠大于換熱器增加的壓力損失，所以總體電能還會有所減少，并且能達到實現(xiàn)小流量大溫差的運行工況。

注：外網比摩阻的減少，也意味著各管段間的水利失調度減少，有利于熱網平衡調節(jié)。

鍋爐房換熱站內鼓引風機、循環(huán)水泵、補水泵等用電設備是主要的耗電大戶，各設備在設計選型時一定要經過嚴格的計算并與鍋爐換熱器相匹配，同時在運行時降低系統(tǒng)循環(huán)水量及阻力損失。

循泵變頻技術是通過改變循泵的工作頻率來實現(xiàn)的，即改變循泵轉數，循泵在變頻工作狀態(tài)下， 泵的軸功率P與其流量Q、揚程H之間的關系為：

Q/Q1=N/N1，H/H1=（N/N1）2，Pa/Pa1=（N/N1）3

可以看出，泵的軸功率與轉速的3次方成正比。揚程與轉速的2次方成正比，流量與轉速的1次方成正比，不難看出，想要達到充分節(jié)能就要對循泵和外網進行調節(jié)，使循泵達到合理的運行狀態(tài)。

能源，始終是困擾世界的難題，隨著世界能源的消耗，節(jié)能顯得尤為重要，而我們供暖企業(yè)作為消耗能源的“大戶”，節(jié)能更是勢在必行。

【參考文獻】

[1]陸耀慶主編.實用供熱空調設計手冊.傳熱學.中國建筑工業(yè)出版社.

[3]民用建筑熱工設計規(guī)范.GB50176-93.

[4]公共建筑節(jié)能設計規(guī)范.GB50189-2005.