安亞林　施偉

摘 要：本文論述了建筑工程中關于集中供熱、供暖分戶計量、散熱器裝飾上的節(jié)能舉措。

關鍵詞：集中供熱；計算機；調(diào)節(jié)；節(jié)能

前 言

所謂“節(jié)能”是指加強用能管理，采用技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的以及環(huán)境和社會可以承受的措施，減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，更有效、合理的利用能源。就集中供熱而言，要從系統(tǒng)連接方式、水泵的選擇、系統(tǒng)的熱力失調(diào)、熱網(wǎng)及其水力特性和散熱器的選用考慮。

1 概 述

供暖是為了控制室內(nèi)達到所需的溫度而利用不同的熱媒向室內(nèi)提供熱量的系統(tǒng)，在供熱采暖系統(tǒng)中主要有熱源、熱媒輸送和散熱設備三部分，現(xiàn)在我國通常所采用的熱源有燃煤、燃氣、燃油鍋爐和電鍋爐、地源熱泵等，其中以燃煤供熱所占比例最大，其他一些清潔能源只是在最近幾年，在國家節(jié)能減排的要求下才開始有所發(fā)展，所以近幾年在我國的采暖式開始呈多樣性發(fā)展，從傳統(tǒng)的散熱器到現(xiàn)在的低溫地源地板輻射供暖、天棚輻射供暖，現(xiàn)在的采暖方式以低能耗、低輻射、高舒適度為主。

2 設計集中供熱系統(tǒng)時應考慮的主要因素

2.1 選擇外網(wǎng)與用戶系統(tǒng)的連接方式

系統(tǒng)的連接方式熱水供熱管網(wǎng)和用戶的連接方式通常分為直接連接和間接供熱系統(tǒng)，直接連接供熱系統(tǒng)又包括裝有噴射泵，或混水泵等混水裝置的直接連接方式。在實際的設計過程中，要結(jié)合供熱區(qū)域的實際情況使用不同的連接方式。

用戶直接連接供熱系統(tǒng)要遵循以下幾個原則：第一是用戶系統(tǒng)建筑物高度不能低于系統(tǒng)的靜水壓力（通常用戶系統(tǒng)供水溫度小于100℃時，不考慮水的汽化壓力），這樣，用戶系統(tǒng)的頂部始終不可能倒空（假定系統(tǒng)無泄漏）。第二是用戶系統(tǒng)的底部用熱設備所受水壓力不能超過用熱設備允許的壓力。

對于用戶的間接供熱系統(tǒng)，用戶系統(tǒng)的熱媒流量和壓力跟室外管網(wǎng)的參數(shù)沒有任何關系。而是自身用戶采暖系統(tǒng)有獨立水力工況，隨著室外熱網(wǎng)的熱媒參數(shù)變化用戶系統(tǒng)的熱媒溫度能夠通過自動調(diào)節(jié)器進行調(diào)節(jié)。使用這種方式大部分是因為熱網(wǎng)的水壓力超過了用戶內(nèi)部系統(tǒng)允許壓力，必須把局部用戶系統(tǒng)和熱網(wǎng)水力工況分隔開，使用表面式加熱器或者是其它間接連接的入口裝置（一旦室外管網(wǎng)和靜壓很高的高層建筑進行連接的時候，使用直接連接就會使得整個熱網(wǎng)的壓力提高），這時多使用表面式熱交換器的獨立式的間接連接方式，也就是說使熱網(wǎng)中的水不進入用戶的室內(nèi)系統(tǒng)，一次熱媒使用熱交換器加熱用戶系統(tǒng)的二次熱媒。這樣的入口設置在高溫供水和回水管道上面設置了兩個自動調(diào)節(jié)的閥門進行溫度的控制和調(diào)節(jié)。

2.2 循環(huán)水泵、補水泵的選擇

水泵的選擇，主要由其揚程和流量決定。供熱系統(tǒng)循環(huán)水泵的揚程，可由水壓圖上直接讀出，即循環(huán)水泵的出、入口壓力差。一個充滿水的閉式供熱系統(tǒng)，揚程大小只影響水流循環(huán)的快慢，不存在能否循環(huán)的問題。閉式供熱系統(tǒng)的充水功能則應由補水泵承擔。循環(huán)水泵的揚程應該用來克服鍋爐、換熱器、外網(wǎng)以及熱用戶系統(tǒng)的阻力之和。循環(huán)水泵的流量應取供熱系統(tǒng)的設計流量。由于系統(tǒng)的計算阻力往往大于其實際阻力，循環(huán)水泵在運行時，其工作點向右漂移將導致實際運行流量超過設計流量。因此，在考慮循環(huán)水泵流量時，可以不考慮系統(tǒng)1.05的漏損系數(shù)。補水泵的作用是在供熱系統(tǒng)運行前，承擔向系統(tǒng)充水的功能；系統(tǒng)運行中補償系統(tǒng)的漏水量，進而實現(xiàn)靜水壓線的恒定。

2.3 供熱系統(tǒng)的熱力失調(diào)

供熱系統(tǒng)因水力失調(diào)即流量分配的不均勻性會引起用戶水平方向和垂直向的室溫偏差，我們稱之為供熱系統(tǒng)的熱力失調(diào)。追求熱力工況穩(wěn)定，既不發(fā)生水平失調(diào)（各熱用戶間或立管間）也不出現(xiàn)垂直失調(diào)（同一立管間），使各供暖房間室溫均勻一致，這是供熱系統(tǒng)重要的控制目標之一。但是由于設計、施工安裝和運行等多種原因，目前我國供熱系統(tǒng)普遍存在冷熱不均現(xiàn)象。如何消除供熱系統(tǒng)的熱力工況水平失調(diào)和垂直失調(diào)，一直成為人們十分關注的課題。為了提高供熱效果，克服熱力工況失調(diào)現(xiàn)象，目前國內(nèi)常采用“大流量、小溫差”的運行方式；即靠換大水泵、增加水泵并聯(lián)臺數(shù)或增設加壓泵等方式提高系統(tǒng)循環(huán)流量，有時系統(tǒng)實際運行流量甚至比設計流量高達好幾倍。這種“大流量”的運行方式，是我國供熱系統(tǒng)運行人員從多年的實際經(jīng)驗中總結(jié)出來的。它在一定程度上能夠緩解熱力工況的失調(diào)，因此得到了廣泛應用。但它有很大的局限性。大流量必然帶來大能耗。大流量運行方式，將引起能耗的增加，提高了耗電費用，增加了供熱量浪費。供熱系統(tǒng)熱力失調(diào)的根本原因是水力失調(diào)即流量分配不均所致。因此，為實現(xiàn)按需供熱，隨室外氣溫的變化，在熱源處進行供熱系統(tǒng)供、回水溫度、循環(huán)流量的調(diào)節(jié)稱為集中運行調(diào)節(jié)。集中運行調(diào)節(jié)包括質(zhì)調(diào)節(jié)、量調(diào)節(jié)、分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)、間歇調(diào)節(jié)、熱水供暖系統(tǒng)的最佳調(diào)節(jié)工況-質(zhì)和量的綜合調(diào)節(jié)。不論是單管還是雙管熱水供暖系統(tǒng)，其最佳調(diào)節(jié)工況均是質(zhì)和量的綜合調(diào)節(jié)。隨著室外氣溫tw的升高，不但應降低供水溫度tg，而且還應該逐步減少網(wǎng)路的循環(huán)水流量G。同一供熱系統(tǒng)中，熱網(wǎng)循環(huán)水總流量與各用戶樓及用戶各房間的循環(huán)水流量的變化比例是一致的。（假定同一供熱系統(tǒng)中，各用戶樓室內(nèi)采暖系統(tǒng)的型式完全相同）。對于二級熱水網(wǎng)來講，此法供熱質(zhì)量最好，同時既節(jié)電又節(jié)熱，也是最節(jié)能的調(diào)節(jié)方法。因為此種調(diào)節(jié)方法流量的變化也是連續(xù)的同量調(diào)節(jié)一樣，也存在熱網(wǎng)平衡控制上的困難，所以雖然近幾年國內(nèi)供熱行業(yè)在二級熱網(wǎng)實施循環(huán)泵變頻調(diào)速變流量運行，進行質(zhì)和量并調(diào)的工程實踐項目也較多，但效果不理想。流量的變化幅度不大，降不下來，運行中流量多數(shù)都是始終高于設計狀態(tài)下的計算流量，遠遠沒有達到最佳調(diào)節(jié)工況的參數(shù)狀態(tài)，而僅成為解決設備大馬拉小車的手段，節(jié)能潛力遠遠沒有挖掘出來，正是因為熱網(wǎng)的不平衡，導致二級熱網(wǎng)循環(huán)泵變頻調(diào)速變流量運行節(jié)能效益不高，極大地阻礙了此項節(jié)能技術(shù)的推廣應用和質(zhì)量并調(diào)的這一節(jié)能的調(diào)節(jié)方法的應用。

2.4 熱網(wǎng)水力特性

熱網(wǎng)上各用戶之間總體上來講都是并聯(lián)的，目前國內(nèi)調(diào)節(jié)熱網(wǎng)平衡的技術(shù)產(chǎn)品主要有以下幾種：手動調(diào)節(jié)閥或普通關斷閥門、平衡閥、自力式流量控制閥（器）及差壓式流量控制閥、熱網(wǎng)微機控制平衡技術(shù)、雙功能自力式流量控制閥。目前雙功能自力式流量控制閥具有自力式流量控制閥恒定流量和手動調(diào)節(jié)閥變流量這雙重功能，國內(nèi)目前應用較多。

2.5 供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)的發(fā)展趨勢

由于我國供熱系統(tǒng)管理運行跟不上供熱規(guī)模的發(fā)展，絕大多數(shù)系統(tǒng)仍處于手工操作階段，從而影響了集中供熱優(yōu)越性的充分發(fā)揮。主要反映在：缺少全面的參數(shù)測量手段，無法對運行工況進行系統(tǒng)的分析判斷，系統(tǒng)工況失調(diào)難以消除，造成用戶冷熱不均、供熱參數(shù)未能在最佳工況下運行、供熱量與需熱量不匹配；故障發(fā)生時，不能及時診斷報警，影響可靠運行；數(shù)據(jù)不全，難以量化管理。為了進一步改善供熱效果，提高供熱能效，實現(xiàn)計算機自動監(jiān)控無疑是必然的發(fā)展趨勢。

計算機自動監(jiān)控，恰好彌補了上述不足。概括起來，可以實現(xiàn)如下五個方面的功能：

（1）及時檢測參數(shù)，了解系統(tǒng)工況。通常的供熱系統(tǒng)，由于不裝或僅裝少量遙測儀表，調(diào)度很難隨時掌握系統(tǒng)的水壓圖和溫度分布狀況，結(jié)果對運行工況“情況不明，心中無數(shù)”，致使調(diào)節(jié)處于盲目狀態(tài)。實現(xiàn)計算機自動檢測，可通過遙測系統(tǒng)全面及時測量供熱系統(tǒng)的溫度、壓力、流量等參數(shù)。由于供熱系統(tǒng)安裝了“眼睛”，運行人員即可“居調(diào)度室而知全局”。全面了解供熱運行工況，是一切調(diào)節(jié)控制的基礎。

（2）均勻調(diào)節(jié)流量，消除冷熱不均。對于一個比較復雜的供熱系統(tǒng)，特別是多熱源、多泵站的供熱系統(tǒng)，投運的熱源、泵站數(shù)量或投運的方式不同，對系統(tǒng)水力工況的影響也不同。因此，消除水力工況失調(diào)的工作，不是單靠系統(tǒng)投運前的一次性初調(diào)節(jié)就能一蹴而就的。這樣，系統(tǒng)在運行過程中，經(jīng)常的流量均勻調(diào)節(jié)是必不可少的。除自力式調(diào)節(jié)閥外，其它手動調(diào)節(jié)閥將無能為力。計算機監(jiān)控系統(tǒng)，則可隨時測量熱力站或熱用戶入口處的回水溫度或供回水平均溫度，通過電動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，達到流量的均勻分配，進而消除冷熱不均現(xiàn)象。

（3）合理匹配工況，保證按需供熱。供熱系統(tǒng)出現(xiàn)熱力工況失調(diào)，除因水力工況失調(diào)外，還有一個重要因素，即系統(tǒng)的總供熱量與當時系統(tǒng)的總熱負荷不一致，從而造成全網(wǎng)的平均室溫或者偏高或者偏低。當“供大于需”時，供熱量浪費；當“需大于供”時，影響供熱效果，在手工操作中，保證按需供熱是相當困難的。計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以通過軟件開發(fā)，配置供熱系統(tǒng)熱特性識別和工況優(yōu)化分析程序，可以根據(jù)前幾天供熱系統(tǒng)的實測供回水溫度、循環(huán)流量和室外溫度，預測當天的最佳工況（供回水溫度、流量）匹配，進而對熱源和熱力網(wǎng)實行直接自動控制或運行指導。

（4）及時診斷故障，確保安全運行。

目前我國在供熱系統(tǒng)上尚無完備的故障診斷系統(tǒng)，系統(tǒng)故障常常發(fā)展到相當嚴重程度才被發(fā)現(xiàn)，既影響了正常供熱，也增加了檢修難度。計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以配置故障診斷專家系統(tǒng)，通過對供熱系統(tǒng)運行參數(shù)的分析，即可對熱源、熱力網(wǎng)和熱用戶中發(fā)生的泄漏、堵塞等故障進行及時診斷，并指出故障位置，以便及時檢修，保證系統(tǒng)安全運行。當然對于計算機監(jiān)控系統(tǒng)本身也可進行故障診斷，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。

（5）健全運行檔案，實現(xiàn)量化管理。

由于計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以建立各種信息數(shù)據(jù)庫，能夠?qū)\行過程的各種信息數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)需要打印運行日志、水壓圖、煤耗、水耗、電耗、供熱量等運行控制指標。還可存貯、調(diào)用供回水溫度、室外溫度、室內(nèi)平均溫度，壓力、流量、故障記錄等歷史數(shù)據(jù)，以便查巡、研究。由于計量能力大大提高，因而健全了運行檔案，為量化管理的實現(xiàn)提供了物質(zhì)基礎。供熱系統(tǒng)的計算機自動監(jiān)控，由于具備上述功能，不但可以改善供熱效果，而且能大大提高系統(tǒng)的熱能利用率。一般在手動調(diào)節(jié)的基礎上，供熱系統(tǒng)還能再節(jié)能10～20%左右。

3 供暖分戶計量節(jié)能措施

鑒于我國供暖面臨能源浪費大、供暖費收繳困難、系統(tǒng)難于管理等問題，隨著供暖體制的改革，供暖實行按用熱量收費勢在必行。居住建筑供暖分戶計量是把熱能作為一種商品，提供有償供暖服務，利用經(jīng)濟杠桿使節(jié)約熱量消耗逐步成為一種自覺行為。分戶熱計量后由于每戶可進行分室控溫，用戶能夠自主調(diào)節(jié)室溫，以滿足各自不同的溫度需求，這是實現(xiàn)采暖系統(tǒng)節(jié)能的關鍵和基礎。

4 散熱器裝飾的節(jié)能舉措

散熱器可以分為輻射器和對流器兩種，輻射器是指依靠對流和輻射兩種方式傳熱的散熱器。如鑄鐵或鋼（鋁）制板型、柱型、管型、扁管型、柱翼型和閉式串片型等；而對流器是指幾種完全依靠對流方式傳熱的散熱器，各種以翅片管為散熱元件的帶外罩散熱器，均屬此類。按常規(guī)做法，在散熱器外表面涂銀粉漆，會使散熱器表面的黑度減少，輻射傳熱能力減少。但凡輻射器，無論其結(jié)構(gòu)形狀如何，表面只要涂覆銀粉漆，其散熱能力都會不同程度的減弱。因此建議在明裝散熱器時采用非金屬涂料涂裝其表面，這樣不僅可以增強散熱器的輻射散熱，還可以使其外觀色彩豐富多樣，利于散熱器裝飾與居室裝飾的和諧。

5 供暖管網(wǎng)上的節(jié)能舉措

由于管網(wǎng)跑冒、滴漏造成的熱損失難以計算。因此對供暖管網(wǎng)進行節(jié)能舉措，是搞好節(jié)能管理的關鍵。適當增加保溫厚度，這既是當前供熱外網(wǎng)進行節(jié)能舉措的主要內(nèi)容，更是為了今后使能源得到更加有效和更加合理的利用。

6 結(jié)束語

建筑工程中關于集中供暖的節(jié)能問題涉及的方面很多，要想從根本上解決供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定及系統(tǒng)的節(jié)能問題需要各有關方面給予足夠的重視。如果供熱系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都能切實做到節(jié)能，那么勢必會帶來能源市場的空前繁榮，不但緩解了我國能源市場緊缺狀況，更能促進經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。

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