城市集中供暖的节能技术途径分析

郭奕

（宁夏煤矿设计研究院有限责任公司 宁夏 银川 750011）

0 引言

目前，我国的建筑节能工作在节能型围护结构的开发与应用方面取得了较大进展，但建筑供暖系统的节能工作效果不十分明显。我国城乡建筑围护结构保温隔热和气密性能差、采暖空调系统的能源效率低下，与发达国家不断提高的建筑节能要求相比，差距越拉越大。我国已经编制了居住建筑与公共建筑节能设计标准都是在原有能耗基础上，通过改善建筑围护结构保温隔热性能，以及提高设备和系统能源利用效率，做到节能50%。按照标准建造的节能建筑，不仅节约能源，还提高了建筑热舒适性，做到冬暖夏凉。这些标准都已经通过充分的技术经济论证，是符合我国国情、经过努力完全可以做得到的。现在，就是要通过执行节能标准把节能潜力挖掘出来。经验表明，节能型围护结构与节能型供暖系统的节能比例大致为各占50%，一些开发商为降低工程造价，往往不重视建筑节能，如果从长远的发展眼光看待问题，这种做法极为不妥，实践证明符合《民用建筑节能设计标准》的节能建筑比普通建筑节能30%。按照发达国家当前节能标准，还会有再节能50%甚至更多的潜力，在2020年以前，我国只能希望首先把节能50%的标准贯彻执行好，新建建筑全部按节能标准建造，既有建筑有计划地每年按标准改造一批，逐步增加到每年能改造3~4亿平方米。这样做的结果，其效益将极为显著。

1 热源的节能

对以热水为热媒的热源厂，主要由两个部分组成，锅炉房和水泵房。其中锅炉房是供热之源。它在工作时源源不断产生热水，供应用户的需要；工作后的回水又被送回锅炉房，与经处理后的补给水一起，再进入锅炉继续受热。锅炉房中除锅炉本体以外，还必须装置像水泵、风机、水处理等辅助设备，以保证锅炉房的生产过程能继续不断地正常运行，达到安全可靠、经济有效的供热。泵房内主要设备是循环水泵，用于输送热媒（热水），循环水泵是主要的输热和耗能设备。

2 热网的节能

2.1 外网设计节能

在集中供热区域中，往往因为水文、地理及建筑物、热用户等各种因素的影响，使热网工程造价高，投资大、涉及部门多，影响面大。因此搞好外网设计，在供热节能中是十分必要的，应重点做好以下工作：

（1）管网布置及走向应服从小区的统一规划。

（2）确定合理的敷设方式。

根据小区具体情况，进行科学论证，以确定合理的敷设方式。近年来，硬质聚氨酷保温直埋技术，已在我国迅速推广应用，实践证明，直埋技术具有架空与地沟敷设不可比拟的优点。它具有保温性能好，占地面积少，施工周期短，耐用期长，工程造价低等优点。

（3）热网主干线力求靠近热负荷密集区，避免输送管段过长，合理利用“最小树原理”，使供热半径最小，投资最省。

（4）落实好热用户及其负荷，对发展预测应尽量准确，以便合理确定供热总负荷，防止“大马拉小马”的浪费现象或超负荷的运行情况。

（5）选定合理的热指标。若热指标选择大，将使初投资增大，并造成大流量小温差的工况运行，影响锅炉房燃烧状况，增加运行费用，浪费能源。

（6）管网参数设计要合理。对一个热网工程在平面布置基本确定的情况下，影响其投资与运行费用的主要因素是供水温度比摩阻。我国城市集中供热一般为低温热水，热网比摩阻选取应遵循使主干线尽量降低、支线尽量加大的原则。

（7）热网支管及用户入口管径的设计，应按外网总压力平衡计算来确定，并核算其流通能力。对热负荷差不多，但离热源远近不同的用户，应依照压力平衡的原则进行设计，使其流量分配均匀，避免只凭经验估计、采用同一管径而造成远近冷热的现象发生。

2.2 重视水力平衡、提高水力稳定性

室外供热管网各并联环路之间的水力平衡是整个供暖系统达到节能的必要条件，可防止近热远冷、冷热不均现象的发生。当管路阻力不平衡时，往往近处用户室温过高，需开窗散热，浪费能源。远处用户则室温过低。如果增强供热后虽然提高了远处用户室温，但近处用户室温更高，总之供热效果不好、又浪费能源。设计时应尽量使各并联管路阻力平衡，但管路长度相差悬殊，设计无法达到阻力平衡时，采用技术手段，如阀门调节、设减压孔板、设自动平衡阀等。这一过程应在设计及安装调试阶段完成。水力平衡的调节手段是在各建筑入口处设调节装置。对于一般作启闭用的阀门（如闸阀截止阀和球阀），因其开启度—流量曲线非线性，不宜作为调节阀使用。

平衡阀除具有调节功能外，还可测定通过的流量，是极有推广价值的产品。采用减压孔板时，孔板用不锈钢制作，孔径按下式计算：

式中：d为减压孔板孔径mm；G为供暖入口热媒流量，m3/h；H为供暖入口多余压力，MPa。

水力稳定性是指系统通过运行调节确定各用户间的流量后，保持其固定不变的能力。水力平衡相对于水力稳定性而言是主要的。提高用户的压力损失，可提高外网的水力稳定性（如室内采用串联方式）。

2.3 加强保温、提高管网输送热效率

一般来说室外管网输送热效率应大于90%，这就需要对热网的设施和选用优质的材料进行保温节能，加强维护管理，防止水浸，破坏等。

（1）对室外管网要进行合理敷设与布置

被地下水淹没的热网主、支干线小室实施堵漏。采用膨胀橡胶作为密封填料，将小室主要漏水点管道穿墙套管密封，防止地下水通过穿墙套管进入小室内浸泡管道。对热网中所有裸露的补偿器芯管进行保温。

（2）供热管网保温层厚度的确定

尽量将管道散热损失降到最小供热管道保温层厚度应按国标《设备及管道保温设计导则》中的经济厚度计算公式确定。

3 建筑结构的节能

3.1 合理选取供暖热负荷指标

在工程设计初期，往往要对建筑物的供暖负荷进行估算，单栋建筑的供暖热负荷可按下式计算：

式中：Q为荷估算值，W；A为建筑面积，m2；qF为供暖热负荷指标，W/m2。

供暖热负荷指标与室内外供暖计算温度、围护结构的保温及密闭情况、建筑层高、窗墙比、体形系数以及楼梯间的供暖情况等因素有关，应根据当地已建住宅的实测数据确定。

3.2 重视建筑物节能设计

1）门窗节能

（1）控制窗墙比；

（2）提高门窗气密性；

（3）加强户门、阳台的保温，改善窗户保温效果。

2）墙体节能

（1）外围护墙的节能；

（2）保温墙体材料的选用；

（3）屋面节能；

（4）建筑节能达到的K值。

4 结束语

总之，在世界各国倡导可持续发展的今天，我国城市集中供热要实现可持续发展，只有增大科技含量，采取有效方法提高热源的热能综合利用效率，采取多种节能措施提高管网输送热能的经济性、安全性、可靠性，降低供热系统造价和运行成本，才能促进集中供热采暖的可持续性发展。因而应从城市集中供热的整个系统来认真分析和研究节能措施，从生产到输送和使用的各个环节上减少能源的浪费。

［1］于汾蒂.城市集中供热系统中热用户节能措施的重要性[J].暖通空调，1999(2)：8-9.

［2］刘金祥.热水供暖供热系统耗电输热比应用探讨[J].暖通空调，2001(2)：15-16.

［3］贺平，孙刚.供热工程[M].北京：中国建筑工业出版社，1993.