谈集中供热系统节能技术

2012-08-15李利新

山西建筑 2012年14期

关键词：热网热电热效率

李利新

(大同煤矿集团鹏程物业管理公司，山西大同 037051)

0 引言

我国是世界上第二大能源消耗国，能源的浪费也非常严重，其中采暖能耗占有相当大的比例。热电联产是热能和电能联合生产的一种高效能源生产方式。

近几年，热电联产集中供热技术以其高效、节能、环保等优点，在我国北方地区得到了大量的推广应用。新时期，热已作为一种商品进入市场，实行热价按用热量计量收费，是未来的供热发展趋势。因此，促进节能、降低能耗已经成为供热企业和热用户的共同要求。

集中供热系统包括热源、热网和热用户三部分。

1 热源的节能措施

1.1 选用大容量的热源

据统计，目前我国各种锅炉的平均供热效率为65%左右，若按理想节能考虑，供热效率应在80%以上。实践证明，要想提高锅炉的热效率，最有效的技术手段就是增大锅炉的热容量。小容量的热电机组(90 MW以下)煤耗量高达370 g/kW，而发电率只有30%左右;300 MW热电机组的煤耗量仅有310 g/kW，发电率可达40%左右，锅炉的热效率也高达90%以上。由此可见采用大容量机组的节能意义是很大的。目前，我国所采用的热水锅炉热容量普遍都在90 MW(130 t/h)以上。随着热电联产集中供热技术的不断推广，国家还要大力提倡发展200 MW(20万kW)、300 MW(30万kW)以上的热电联供机组，逐渐对小容量的热电机组进行取缔，目的也就是为了增大供热机组的热容量，提高热电机组的供热效率。因此，选用大容量热源是提高供热效率，降低供热能耗的最佳之选。

1.2 推广多热源联网运行

由于城镇建设规模的不断扩大，集中供热的面积也在不断增加。目前，我国北方地区集中供热的面积普遍都在几百万平方米以上，集中供热的热源也不只一个热电厂。而且大多数是一个电厂带一部分地区的供热，形成一对一的单热源供热系统。这种供热方式，由于热源单一，热源的稳定性较差，锅炉不能经常满负荷的运行，造成热效率不高等缺点。解决上述问题，最理想的方案就是实行多热源联网运行供热系统。该系统的运行原理与供电系统的高压电网相似，即将现有的多个热源合并，组成一个环形的供热网实行联网运行，热用户根据自身需求通过热网提取使用热量。采用这种供热方式，当热网中一个或某些热源出现故障时，其他热源可相互替代、相互补充，因此，供热运行的可靠性比单热源供热系统大大提高。采用联网运行供热时，让热容量最大的热电厂担任主要热源，其余作为辅助热源，在供热期间，可根据用户的使用情况，适当调整各辅助热源锅炉的运行负荷，以适应热用户的不同供热需求。这样可以提高各热源的平均热效率，达到良好的节能效果。

2 热网的节能措施

2.1 完善二次管网的直埋技术

实践证明，采用供热管网地下直埋敷设技术，可以有效防止热量的散失。热水管道直埋技术在国内使用已久，我国CJJ/T 81-98城镇直埋供热管道工程技术规程也早在1999年6月1日颁布实施。

采用直埋敷设技术，不仅具有节省用地、方便施工、工程投资少和维护量小的优点，而且由于采用导热系数极小的聚氨酯硬质泡沫塑料做保温层，管网的热损失量也会很小。据实地勘测研究，我国目前的供热系统中，一次网的铺设基本符合直埋敷设技术要求，其热损失率也能降低到10%以下。

造成供热系统热损失的主要因素还是在二次管网系统，热损失率一般都达到了10%～15%左右。分析原因，主要是由于二次管网的特殊性造成的。一般而言，供热系统二次网管线分部集中、管路分支多，而且各支路都需要加装阀门、构筑检查井，这样管道很难实现完全直埋敷设。部分管线、阀门连接处的保温难度大，极易发生裸露，造成热量的损失。另外，由于二次管网的接口较多，跑、冒、滴、漏等现象也较普遍，这也会增加系统的热损失。因此，要降低系统的热损失，就得进一步完善二次管网的直埋敷设。可以多使用直埋球阀，尽量减少构筑检查井，达到减少管网热损失目的。

2.2 降低供热系统的失水率

在供热系统中，除了管网保温层散热造成的热损失外，因供热管网的大量失水，造成的系统补水量过大，导致的热损失也是相当严重的。根据相关统计，我国每年供热系统的补水量大约为80 kg/m2～90 kg/m2，由此造成的供热损失率约占总供热量的8%～10%。因此，适当降低供热系统的补水量，也是减少热损失的一个有效办法。

根据多年的供热经验，供热系统的失水也多发生在二次管网。除了上述一般的跑、冒、滴、漏以外，在供热期间，用户偷放热水使用的现象也比较多，这也是造成二次管网大量失水的主要原因。

目前解决用户私自放水的办法很多，其中，简单实用的解决办法就是在供热系统中加防腐阻垢剂。这种防腐阻垢剂具有强碱性，对人体没有损害。加入供热系统后，不仅可以起到软化水的作用，而且能在热网管壁形成一层保护膜，起除垢、防腐蚀的作用。因为这种物质呈黑色，也能有效地预防用户偷水的现象。另据部分实例证明，在供热系统里加臭味剂、色素等，对用户偷水现象也能起到一定的预防效果。

2.3 综合治理系统水力失调

供热系统因水力失调，往往会导致近端用户过热，而远端用户不热的现象，这势必也会造成热能的大量浪费。通过对管网的水力平衡调节，可以从根本上解决水力失调、用户冷热不均的现象，使用户的实际流量与设计相一致，达到节能的目的。目前，治理系统水力失调的方法也是多种多样，我们可以结合自身条件选择适合的调节措施。以前多采用人工手动调节阀门的方法，这种方法调节的难度较大，供热人员工作量大，需要供热运行调节人员经过多次反复调试运行，很难使供热系统的水力失调得到彻底的解决。

随着自动化技术的不断发展，最近几年也有采用智能控制调节技术，这种调节方法操作简单，调节效果明显，但是前期投入较大，需要在供热系统中增加监控设备、安装电动调节阀等，大大增加了热网建设资金的投入。综合比较分析，解决水力失调最好的调节办法是在用户的入口端安装恒流量调节阀或自力式流量控制阀，采用此种调节阀，可以根据用户的需求一次性调节好流量，使用户的实际流量与设计流量相一致，从而达到水力平衡的目的。

3 热用户节能措施

3.1 有效降低建筑能耗

建设部关于GB 50189-2005公共建筑节能设计标准已于2005年7月1日正式公布实施。这是我国为改善公共建筑的室内环境，提高能源利用效率，从根本上扭转公共建筑用能严重浪费的状况，实现节约能源、保护环境的战略方针。在本标准编制过程中，编制组进行了广泛深入的调查研究，总结了不同地区居住建筑节能设计标准的丰富经验，认真分析了我国公共建筑的现状和发展。

根据调研结果认为，我国建筑物围护结构保温对热负荷的影响占到了20%～50%，越寒冷的地区影响越大。在建筑物的能耗中，由于外墙、门窗等保温性能差是造成能耗增加的一个重要原因。按新标准建筑节能设计，为降低供热能耗，在建筑外墙保温方面做了很大的改进。

据分析，在相同室温条件下，采用新的外墙保温设计标准后，建筑能耗指标下降了35%左右。因此，在建筑设计中，严格执行建筑围护结构的节能设计标准，是有效降低建筑能耗，提高供热效率的最佳措施。

3.2 科学实现分时、分温、分区供暖

在一个供暖系统中，由于热用户性质的不同，所需的热量、供暖的时间也会各不相同，分时、分温、分区供热技术就是对这些不同的热用户提供不同的负荷控制策略，通过分区调节，使系统的供热量与热负荷相一致，实现按需供热、按时间段供热，达到最大限度的节能。

例如，一个学校，有办公楼、教学楼、宿舍楼、图书馆、体育馆、游泳池、车库等。教学楼和宿舍楼的供暖需求不同，白天:教学楼需要高温供暖，且供暖时间要长，而宿舍楼就可以低温供暖，且供暖的时间相对较短;夜间:宿舍楼需要高温供暖，而教学楼就可以低温供暖;图书馆、体育馆可以按照规定的开馆时间保证适宜的室内温度，其余闭馆时间仅需要低温供暖即可;对车库只要提供较低的供暖温度保证汽车的适应温度就可以了。采用这种分时、分温、分区的按需供热的技术，既满足了不同用户的需求，又可达到十分明显的节能效果。

3.3 合理推行供热计量收费

供热计量收费是我国近几年推行的一项新的收费标准，传统的热计量收费方式是按供暖面积，每平方米收取固定的供暖费，这种收费方式不利于用户根据自己的热需求，合理支配使用热量，造成用户的节能意识不强，对热量的浪费严重。实行供热计量收费，是要让热用户能够按需供热，提高用户的节能行为，从而降低热能的浪费。

供热计量技术，已在全国许多城市示范多年，国家建设部发布的JGJ 173-2009供热计量技术规程也对供热计量技术标准做出了详细规定。

热能计量可以采用热计量表和热分配表相结合，在每一栋楼前安装热计量表，在户内每组散热器上安装热分配表，由楼表来统计总耗热量，再通过每组散热器的耗热量计量实现能耗的分摊，按换热量进行收费。这种计量方法也是经过国内外数十年验证的，较为可靠的一种办法。实行供热按计量收费，热用户可以按消耗计费，一定程度上也可以消除用户因冷热不均造成的热量损失。