吳潤培

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城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問題及對策分析

吳潤培

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隨著國民經濟的不斷發(fā)展以及城市化建設進程的不斷推進，我國城鎮(zhèn)人口飛速增長，我國北方城鎮(zhèn)冬季取暖普遍采用的是集中供熱的方式，因此集中供熱系統(tǒng)作為城鎮(zhèn)的重要基礎設施工程，其節(jié)能性、高效性對城市的發(fā)展有著重要意義。本文重點探討了城市集中供熱系統(tǒng)存在的節(jié)能問題，并對相關問題對策進行了分析。

集中供熱；節(jié)能；對策

1 引言

近年來，我國經濟快速發(fā)展、城市化建設不斷推進，建設可持續(xù)發(fā)展的城市成為了發(fā)展方向。因此，城鎮(zhèn)的能源和環(huán)保問題是城市化建設工程的重要內容。我國北方城市取暖季較長，主要采用的是集中供熱的方式。因此，對城市集中供熱系統(tǒng)的經濟性、合理性，以及節(jié)能問題的分析和處理對于國民經濟可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護、能源節(jié)約等問題都有著重要意義。本文在分析現(xiàn)有城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能存在的主要問題基礎上，探討節(jié)能問題的對策。

2 城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問題

2.1 集中供熱系統(tǒng)中的鍋爐運行熱效率偏低

根據(jù)我國《民用建筑節(jié)能設計標準》相關要求，民用建筑鍋爐的熱運行效率標準為68%以上，國際上對于此項目的熱運行效率標準為80%。而在我國的城市集中供熱系統(tǒng)中，鍋爐的熱運行效率平均僅有63%，可以看出不但遠低于國際標準，距離國家標準也還有很大差距。鍋爐運行效率低主要是由于我國鍋爐燃料多采用的是質量較差的原煤，原煤中包含大量的雜質、水分，燃燒性能差、不能滿足鍋爐燃燒的條件，不能支撐鍋爐的滿負荷工作。

2.2 供熱管網輸送效率低

供熱管網的輸送效率計算方式為：計劃由管網輸送的熱量總和減去在輸送過程中損失掉的熱量總和，其結果除以真正獲得的熱量總和后得到的數(shù)值為該供熱管網的熱輸送效率。我國關于集中供熱系統(tǒng)供熱管網輸送效率的標準為不低于90%，而在我國實際的供熱系統(tǒng)中，輸送效率僅為65%。我國現(xiàn)在建成使用的供熱管網存在嚴重的保溫熱損失、水力失調、熱泄漏等問題。

2.3 冷熱不均，浪費能源

我國城市集中供熱系統(tǒng)基本采用的都是單向順流的方式，即熱量從熱源開始沿一個方向貫通所有居民家庭。這種方式造成了嚴重的供熱冷熱不均。一部分家庭距離熱源近，室內溫度非常高，冬季還需要開窗降溫，極大的浪費了能源。另一部分家庭由于距離熱源遠，熱量傳輸過來時溫度已經不夠，室內溫度過低還需要再開空調、電暖器等設備取暖，造成了二次資源的消耗。城市集中供熱系統(tǒng)為了能使每個家庭的溫度都達標，只能加大力度供暖，一方面浪費熱力資源，另一方面造成部分家庭溫度過高。

3 城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問題對策

3.1 水力失調問題對策

水力失調主要是由單向順流的供熱方式造成的。首先我們給出理想的單向順流水壓圖和實際使用過程中水力失調的水壓圖，分別見圖1和圖2。

圖1 單向順流理想水壓圖

圖2 單向順流實際水壓圖（水力失調）

由圖1和圖2可以清楚地看出，在實際運行過程中末端的水壓線中已經沒有循環(huán)動力了，水流量很小，因此供熱性能極差，在單向順流的供熱方式中，末端的用戶室溫非常低。前端的用戶室溫高、流量大，而末端的用戶室溫低、流量很小。

解決水力失調的問題傳統(tǒng)辦法是人工進行測溫調節(jié)，測溫發(fā)現(xiàn)低溫點后就人工調節(jié)閥門。這種辦法一個問題是人工工作量太大，有時可能不能夠及時發(fā)現(xiàn)問題、準確定位。另一個問題是由于整個供熱系統(tǒng)是聯(lián)通的，調節(jié)一個閥門就會引起其他閥門的流量變化，從而引起其他用戶室內溫度降低。為了解決這個問題，提出了機械式自動調節(jié)的方法，通過使用機械調節(jié)閥并對其設定一定數(shù)值，保證在一定壓差范圍內，流經此閥門的流量是固定在這個數(shù)值的。當管道內壓差過大，超出閥門閾值，則需要人工進行干預。

除此之外，還可以通過新建熱傳站、重新布置管網，以及使用現(xiàn)代化的計算機監(jiān)控系統(tǒng)等方式實現(xiàn)對管道的實時監(jiān)控?？傊?，必須實現(xiàn)科學的管道運行調度，實現(xiàn)按需供熱的方式，才能提高供熱性能，避免水力失調的問題。

3.2 水泵節(jié)能分析

在集中供熱系統(tǒng)中，由水泵提供動力來保證供熱介質的輸送，因此水泵的性能以及節(jié)能性對于整個集中供熱系統(tǒng)的運行都有著很大影響。我們以某地供熱期內泵房耗電量情況為基礎分析水泵的節(jié)能問題。具體耗電量數(shù)據(jù)見表1。

表1 某地供熱期內泵房耗電量

由表1可知，現(xiàn)有的集中供熱系統(tǒng)熱負荷高、熱流量大，從而導致泵站能耗大。另外造成泵站能耗大的原因是泵站使用年限較長、效率較低。

對泵站的改造對策主要包括避免并聯(lián)運行多臺泵，并聯(lián)運行的功率遠大于單臺泵，而運行的效果也不如單臺泵。所以在能夠滿足供熱系統(tǒng)運行的前提下，盡量選擇使用單臺泵?？梢允褂米冾l調節(jié)技術來自動控制泵的出口壓力及流量。通過變頻控制能夠實現(xiàn)供回水壓力的恒定，我們在上一節(jié)討論過人工控制閥門和自動控制閥門的問題，而如果可以實現(xiàn)變頻控制則不再需要閥門控制，而直接通過調節(jié)電機轉數(shù)來調節(jié)壓力，從而大大提高工作效率、減輕工人的工作強度。

另外，為了提高泵站的節(jié)能性，我們建議在街區(qū)回水壓力較高時，如果能夠滿足回水量直接回到大網，則可以暫?；厮脕砉?jié)能。而當電廠的供水壓力大于街區(qū)供水壓力時，可以暫停供水泵來實現(xiàn)節(jié)能。在日常運行過程中應及時清除污垢、降低運行阻力，節(jié)約電能；減少失水、減少補水的操作，可以降低能耗。

3.3 運行調節(jié)分析

傳統(tǒng)的集中供熱系統(tǒng)運行調節(jié)包括質調節(jié)、量調節(jié)、分階段調節(jié)等方式。質調節(jié)的方式是指在供暖季循環(huán)水泵在額定工況下工作，供熱管網中的流量恒定不變。這種調節(jié)方式簡單、便于工作，但由于泵站全程處于滿負荷工作，因此運行的費用最高。量調節(jié)方式是指根據(jù)外界溫度的改變調整供熱量，當室外溫度達到一定高度時，迅速減少供熱系統(tǒng)中的熱循環(huán)量、調低回水速度。量調節(jié)方式工作較復雜，一旦出現(xiàn)水力失調就會影響部分用戶的用熱需求。但因為采用了變頻泵站可以節(jié)省電能。分階段調節(jié)的方式能夠根據(jù)室外溫度的改變，調整供熱管網的流量和回水速度，同時在泵站設置變頻調速裝置和其他動態(tài)測量裝置，從而大大提高對末端用戶的溫度調節(jié)能力。

通過優(yōu)化運行調節(jié)方案，可以實現(xiàn)科學的執(zhí)行調度指令，通過繪制供熱曲線，科學的調整供回水的溫度。我們以某地供熱期內的室外溫度和供回水情況為例繪制供熱曲線如圖3。

圖3 供熱曲線

圖3中的供熱曲線反映的是整個供熱期內隨著室外溫度的變化回水溫度的溫度值調節(jié)曲線，可以看出，通過使用優(yōu)化調節(jié)方案，回水溫度不再是一成不變，從而能夠在滿足供熱要求的同時節(jié)省能源。

3.4 水耗分析及節(jié)能措施

集中供熱系統(tǒng)中的水水耗問題不但造成大量失水，還造成了大量損失熱量。因此，一般以補水率作為供熱系統(tǒng)的失水指標。目前，我國集中供暖系統(tǒng)中的補水率一般在0.5%到10%的范圍內變化。這是由于各地建設情況不同，管道泄漏的情況不同。另外用戶私下放水的問題也會影響補水率。其中由于管道泄漏、閥門泄漏等所造成的補水屬于正常補水；而由人為泄水造成的補水是社會公德問題。下面我們給出了某地2008和2009年兩個供熱期回水率的對比圖，具體見圖4。

供熱管理部門通過加強巡檢力度、更換老舊設備、加大管網平衡調節(jié)，以及在供熱水中加藥等措施，提升回水率。但由圖4我們可以看出，此舉對整體管網的水耗問題改進不大，回水率低的管網仍然回水率較低。因此，針對提升回水率的問題，需要針對不同管網的特殊情況進行有針對性的處理。

圖4 兩個供熱期回水率對比

4 總結

綜上所述，解決城市集中供熱系統(tǒng)的節(jié)能問題、采取有效的對策，符合我國關于城市可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排等的建設目標要求。我國要加強對相關節(jié)能措施的研究與推廣，加強對城市供熱系統(tǒng)的監(jiān)督和改造，提升城市集中供熱系統(tǒng)的效率，在滿足城市居民用熱需求的前提下實現(xiàn)資源的有效利用。

[1]陳善堂.城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能環(huán)節(jié)分析及改進措施[J].建筑工程技術與設計,2014(2):2.

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[3]孟令帥.城市集中供熱系統(tǒng)節(jié)能問題及對策分析[J].工程技術:文摘版,2016(11):00160.

[4]朱春英.某集中供熱系統(tǒng)節(jié)能技術研究及改進措施分析[D].天津大學,2015.

With the continuous development of the national econ?omy and the continuous development of city construction process,the rapid growth of urban population in China,widely used for heat?ing in winter north town of China is the central heating mode,so the central heating system as an important infrastructure construction of towns,the festival has important significance of development,the ef?ficiency of the city.This paper focuses on the energy saving prob?lems of urban central heating system,and analyzes the related prob?lems.

Central heating;energy saving;countermeasure