浅析集中供热系统换热站节能措施

2012-07-28史维增龙小菊

应用能源技术 2012年3期

史维增，龙小菊

(1.秦皇岛经济技术开发区动力公司;2.东北石油大学秦皇岛分校)

近些年我国的GDP增长较快，但能源消耗量亦增长惊人，我国不仅能源消耗总量大，而且单位GDP的能源消耗量数倍于发达国家，能源消耗量的增长影响着我国经济平稳快速发展的持续性;我国的建筑能耗约占总能耗的近30%，而建筑的冬季供暖又占整个建筑能耗的近40%［1］。国家“十二五”规划发展概要指出“深入贯彻节约资源和保护环境基本国策，节约能源，发展循环经济，推广低碳技术，走可持续发展之路”。所以我们供热行业要从设计、施工、运行各个方面严格把关，摈弃因循守旧的思想，把节能降耗工作做深、做实，做到低碳供热。

1 设计方面

一个系统其建设初投资及运行成本的高低主要由设计人员控制，合理的设计不仅设备简练、占地空间少，而且其运行成本应该比较低;每个系统都应有一个最简单也是最佳的设计方案，设计人员在此基础上的任何冗余都会造成建设初投资的提高、系统复杂、运行成本提高及故障点增多，我们设计人员所追求的应该就是这个简单的最佳方案。但由于设计人员的水平参差不齐，责任心也不一样，就造成了其设计方案与理论的最佳方案之间的差距有大有小。

现阶段行业内的一些设计方案与最佳方案存在较大差距，原因主要是由于有些设计人员不对整个项目负责任，只对自己负责任，设计过于保守，照抄照搬理论数据，照抄照搬前辈的经验，甚至有些设计人员仍在执行过期作废的规范，结果就是最终的设计功能虽然能够达到，但整个项目的经济性很差。

就换热站的设计而言，其具体表现有:

(1)热指标保守估算，不切实际。热指标是供热设计中的基础数据，是重要经济技术评价及控制指标;有些设计人员不认真研究项目的保温结构，计算热指标完全凭经验，凭惯性，已经达到节能要求的建筑按照非节能建筑的热指标进行保守估算，这样得到的热负荷往往是偏大;本人认为这种情况是通病，而不是个例;热指标这种基础数据的不准确，偏大甚至很大，就会造成后面的设计选型结果全部偏大;所以，这是设计浪费的重点，是挖掘节能潜力的重点，是应该严格控制的重点。

(2)换热器选型沿用旧规范，设置备用换热器。换热站有汽－水换热和水－水换热，多数为水－水换热，水－水换热以使用板式换热器最广泛;本人认为换热站应不设置备用换热器的原因有:①现行《城镇供热官网设计规范》CJJ 34－2010第10.3.10.4 条注明，换热器可不设备用;②采暖是季节性的，供热单位能够在非采暖期对其检修、保养;③换热器的故障有内漏和外漏，无论哪种故障，都不会突然爆发，无法维持供暖，而是由小到大，逐渐渗漏，此过程比较慢，所以即使采暖期期间换热器发生故障，一般仍能够维持供暖;即使采暖期期间必须需要更换换热器，供热单位有时间提前做准备，检修所需停暖时间一般约3～4小时即可，用户室内温度波动不明显。

(3)外网循环水泵选型存在流量和扬程都偏大的情况。循环水泵所需流量是根据供热面积和热指标来确定的，现阶段多数工程设计人员热指标仍不按节能后的热指标计算，担心将来不热建设方找设计的麻烦，而是按非节能热指标计算热负荷后还要乘以个保险系数，最终的累加结果就是循环水泵流量偏大。水泵扬程应根据换热站内阻力、外网最不利环路阻力及建筑物内部阻力来选择，而设计人员的流量已经选大了，其在此基础上计算的管道管径也会偏大，计算水泵扬程是也会像计算水泵流量一样一味加大，求保险;最终就是流量和扬程都较大，再靠变频运行降低其参数。一些工程设计人员认为水泵选大一些可以通过变频来解决，更有甚者认为有变频了就是节能了，其实最佳状态应该是水泵工频运行，且管网不需调节即达到水力平衡才是最佳状态，因为水泵在工频运行状态下其效率最高，随着转数降低，其运行效率也在下降。

建筑面积10万平米以下的住宅项目，如果二次管网设计合理，其换热站内二次网循环水泵扬程应该不会超过20 m(具体项目应认真计算)，虽然这也是个估算值，但这是一个经过实践检验的经验值;在很多规模不大的系统其循环水泵的扬程在40 m左右的，非常浪费。

2 运行管理方面

在换热站运行方式上，存在着以下浪费能源的运行模式:

(1)大流量小温差运行;

根据以下公式:

式中:Q——热量，G——流量，Tg——供水温度，Th——回水温度，H——扬程，P——电机轴功率，n——电机转数

得知，向热用户输送相同的热量，供回水温差越大，循环水流量越小，则电机轴功率越小，当供回水温差增大一倍时，所需水流量减少为原来的二分之一，电机轴功率变为原来的八分之一;即，增大供回水温差，避免大流量小温差运行是避免浪费的一点。

(2)疏于热网的平衡调节，为了个别用户反映的不热问题而一味的提高整个系统的温度、增加水泵的出力而造成浪费。

文中就换热站的设计、运行管理提出以下几点，仅供参考:

(1)执行国家现行规范，但不拘泥于规范，因为规范总是滞后于先进技术，滞后于先进管理;应尽量在规范允许的情况下精简设备，特殊情况可以突破规范，例如本人所在单位以前设计的换热站内换热器就不设置备用换热器，按照旧规范不合理，但按照新规范，合理;

(2)热指标认真核实，实事求是，不可不负责任的乘保险系数;

(3)换热器不设置备用，加强非采暖期设备的检查、检修及采暖期对设备的巡检;板式换热器换热系数取3 000 w/m2℃，预留10% ～20%富余量。

(4)一般用户系统其循环水泵不设置备用泵，每套系统单台水泵变频运行，水泵出口无止回阀，单独设置冷备用水泵或与其它换热站共用一台冷备用水泵;重要用户系统布置两台水泵，一用一备，水泵出口无止回阀，切换水泵时工作人员手工操作关闭泵前后阀门，变频运行;不建议多台水泵并联运行。

(5)如果一个系统的热负荷在系统投入运行后不会有大变化(即供热面积基本确定)，应选择单台水泵运行，设置变频;如果一个系统的热负荷在系统投入运行后会有较大变化(例如增加或减少供热面积的比例较大)，多数情况是换热站设备的选型是按照最终的热负荷进行选型，但实际运行时由于入住率不高，使得实际热负荷偏离设计热负荷较大，这就出现了大马拉小车的水泵低效率运行状态;此种情况应该根据实际情况重新计算所需水泵参数，另安装参数较小的水泵，变频运行，此时泵的选型也应有部分富余量，随着负荷的变化而逐渐调节，当此水泵能力达到满负荷时，可根据负荷增长趋势，重新选择水泵，依次增加水泵能力，而不是“一次到位”，此种情况适用于新入住的住宅小区、将来需要扩建的企事业等单位;变频运行看似新购置了一台设备，实际其节约的电费远远多于购置水泵的费用;一味的崇拜变频调节是不合理的，变频应在合理的范围内调节;对社会整体而言，大马拉小车的低效率运行纯属电能，购置小泵看似多购置了设备，但其运行成本降低，最终的综合成本是明显降低的。