大连大学供热系统并入市政干网方案探讨

商永茂

（大连大学 基建处，辽宁 大连 116622）

大连大学供热系统并入市政干网方案探讨

商永茂

（大连大学 基建处，辽宁 大连 116622）

城市热电联产事业发展迅猛，冬季供热的节能环保越来越被重视，中小型锅炉房的取消势在必行。高校原有的供热系统并入市政供热主干网也是大势所趋。如何将高校原有供热管网与市政供热主干网有机结合，大连大学进行了理论探索和技术实践，现将大连大学在供热并网过程中的部分体会呈现给大家以供一些高校在供热并网时参考。

供热管网；并网；市政干网

大连大学处于大连市经济技术开发区环境优美的大黑山自然保护区内，1995年，为进一步整合教育资源，加快学校发展速度，配合大连市政府对于大学选址的整体规划，大连大学由市区内的各分散校址换建搬迁至现在的大连经济技术开发区学府大街 10号。新校园占地面积1.21平方公里，建筑面积55.3万平方米。其中，教学楼26栋，学生宿舍35栋，体育场馆6座。供热面积近55万平。1995年学校搬迁至此地块时，校园新址为未开发区域，缺乏市政配套设施。由于附近没有市政供热主干网，只能由学校自行建设供热设施。1995年，由大连亿达建筑设计院设计，大连大学组织实施建设了校园供热系统，系统除了保证校园冬季供热外，还为食堂、浴池、游泳馆等部门提供蒸汽。

1 校园原有供暖形式

1.1 原有供暖设施及区域

由于当时高校校园是最早实行城市集中供暖的单元之一[1]，我们依据集中供热的设计方案设计了校园供热设备设施。校园原有供暖形式主要由一个中心锅炉房，四个换热站和供热管网组成。锅炉房内建有20 t热水锅炉2台，10 t热水锅炉6台、6 t蒸汽锅炉2台。4个热力站分别负责区域（供热网络如图1）：一号热力站负责北区生活区及北区部分教学区；二号热力站负责其余北区教学区；三号热力站负责南区教学区，同时负责南区部分学生宿舍；四号热力站全部负责南区生活区。

图1 校园原有供热网络

1.2 原有供热参数及供热方式

锅炉房作为热源，在供热规模较小时，可以采用直供方式，供、回水温度可以选择 95℃/70℃，80℃/60℃；当供热面积较大时，一般选择一、二次网供热形式，一次网供回水温度可采用110℃/70℃，130℃/70℃，150℃/80℃等高温水作为供热介质。二次网供、回水温度可根据一次网供、回水温度和卫生要求，及供热区域内热用户的需要，经过详细的技术经济分析后确定。一般二次网供、回水温度有如下几种参数：95℃/70℃，85℃/60℃，80℃/60℃，70℃/50[2,3]。

我校原有供热系统选取的供热参数如下：中心锅炉房将 130℃/70℃的热水通过一次管网送至四个换热站，在换热站通过板式换热器将一次热网送来的热水转换成85℃/60℃的热水，然后由二次网的循环水泵送至热用户。

1.3 原有供热调节方式

冬季室外气象条件随时在变化，因此供热系统的运行需要随气候条件的变化，进行适应性的调整，以满足相应条件下的室内温度的恒定或在设计的允许范围内波动。好的供热调节方式对提高供暖质量，节约能源方面具有十分重要意义。我校供热原有的调节方式为间歇调节。

2 原有供暖形式存在问题

2.1 单一主管线造成的供热安全保障性差

学校原有供热系统是由锅炉房出来的一条供热主管线从北到南经过几公里的路程分别送至四个换热站，缺乏冗余备用设备和管线，主管线一旦出现问题，四个换热站全部瘫痪，学校供热停止。学校地处偏僻地带，供热停止后，学校周围又没有其它带有供暖设施的建筑物，学生无处可去，只能在学校受冻，影响学生正常的学习生活。

当时采取的措施主要是管网出现问题立即组织抢修，尽可能的调动人力、物力快速排查问题，维修解决。在夏季检修维修时，感觉设备存在问题，哪怕是小问题，也要将设备或管线替换下来，以提高冬季供热安全系数。但现在整个供热系统，包括供热管网已运行近20年，即使小心维护，冬季供暖出现问题也在所难免。一旦出现问题，由于供热管道长，管径大，泄水需要时间，挖出管道需要时间，维修也需要时间，几个时间加在一起，就会对学校供暖工作造成很大影响，使学生对校园供暖服务的满意度降低，甚至耽误学生正常的生活和学习。

2.2 供热站供热区域划分缺乏整体协调性

由于大连大学处于大黑山脚下，典型的丘陵地带，整个校园地形高度差较大，在过去供热区域划分时主要是过多考虑散热器所承受的压力问题，以及热力站的供热距离问题，对建筑物本身的功能考虑较少，而校园的建筑物又是在建校之后逐步分阶段规划完成，这样就造成了供热区域划分整体协调性差。一号和三号热力站都是在同一个供热系统里既有生活区又有教学区，生活区希望早晚和夜间温度高一些，教学区要求白天上课时间温度高一些，两个功能区对热量和温度在时间上的需求出现了差异，生活区与教学区产生混合，就只能将整体温度控制在一个平均温度，既降低了学生对冬季供热的满意度，又造成了供热资源的浪费。

2.3 供热调节存在问题

2.3.1 调节过程自动化程度低

冬季供热调节大多依靠人工经验来确定调节参数，缺乏理论依据。原有校园锅炉房大多情况下为看天烧火，锅炉的运行调节参数的确定，只是凭司炉工的经验，天冷时多供一点时间，供水温度高一些，天不冷时就少供一些时间，供水温度低一些，没有科学的理论依据。后期改为靠采用大流量，小温差和手动调节方式，但仍难以克服网络水力失调和能源浪费问题，热力站也已由大流量间歇供热方式，改为采用小流量24小时连续低温供热方式，但自动化程度依然很低[4]。

2.3.2 热力主供干网距离长

由于原有的校园热力主供干网距离较长，容易产生水力失调，个别热力站流量分配有时达不到要求，带来二次网出水温度不够，同时各热力站供热区域内又增加了一些建筑面积，导致二次网流量也不够，温差较大，供热效果不好。

3 并网改造情况

学校在并网改造过程中并没有简单的将市政供热主干网直接引进锅炉房利用原有管线进行供热，而是合理的调整了热力站和热力管网布局，为学校的供热系统实现了升级。

3.1 并网改造概况

学校在市政供热主干网上引进两个进户主线，在校园南区、北区各引一条分别供给一、二号热力站和三、四号热力站（见图 2）。其中，一号热力站供热面积11万平方米、二号热力站供应12万平方米，三号热力站供热面积 11.5万平方米，四号热力站供热面积11.5万平方米。

3.2 热力站改造

根据学校供热现状及未来供热区域的发展目标，热力站对二次网供热区域的循环水泵、换热器进行了改造，使其满足了区域供热需求。

改造使用设备如下：换热器2台，型号：BR0.85*1.6/150 120 m2；水泵2台，型号ZHWD250-315 流量550 m³/h 扬程32 m；

3.3 热源选择

热源为开发区热电厂提供的 130℃/70℃的高温水，为热电联产能源。

图2 改造后校园供热网络

3.4 供热调节

目前国内集中供热的调节方法主要有四种：一是质调节：改变网路的供水温度；二是量调节：改变网路的循环水量；三是分阶段改变流量的质调节：同一阶段流量不变；四是间歇调节：改变每天供暖时数。在选用集中调节的方法时，我们仔细的考虑了学校供热系统的实际情况。接入学校的市政主干网供热系统采用的是分阶段改变流量（省电）的质调节（省燃料），而学校在整个采暖期二次网采用的是以质调节为主的调节方式。

4 并网过程中的体会和建议

校园供热并网施工历时4个月，竣工后运行已过两个采暖期，在整个并网过程中，我们不仅考虑了热力管网设计和定压方式选择等问题，对自身供暖系统存在的问题也进行了一次梳理和改造，让整体的供暖工作借并网的机会上一个新台阶。此处将并网过程中的经验和合理化建议进行阐述。

4.1 双干网进户，提升供热安全等级

一个远离城市的大型高校建议最好将学校分成两个以上区域进行分别供热，并且主管线越短越好，这样便于整个供热系统出现问题时维修。我校在方案中设置了两条市政供热主干网管线进户，将学校供热分成了南北两区，当一条校内主管线出现问题时，另一条还能正常工作，学校还有一半的面积处在供热状态。同时，热力站之间的水力失调也会因此降低。学校南北区均有大型公共设施，北区有体育馆、体操馆、网球馆、游泳馆；南区有大学生活动中心、会堂、综合楼、棒球馆等。这些公共设施都可以容纳学生，在寒冷的冬季可为他们遮风挡寒，提升对供热设施出现问题后的应急处置能力。

大型公共设施抗震等级及建筑要求都很高，今后不但要成为临时避寒的场所，还要成为校园临时应急避难的场所。下一步，我们将把校园大型公共设施在市政管网供热的基础上再加上一套自己的燃油或燃气供热备用系统，学校的供热安全及灾害应急保障都将得到进一步提升。

两条市政供热干网入户对学校供热系统提供了有力保障，形成了市政供热干网—两条校内主管线—四个热力站—校内二次网—各建筑单体五级供热网络，经过两年的运行，供热效果良好，从未出现大面积停供现象。学校供热系统借这次并网的机会整体提高了供热安全等级。

4.2 供热系统按使用功能进行了重新划分

学校原有供热系统，由于一、三号换热站生活区和教学区供热混在一起，白天为了给教学区供热必须带上部分生活区，晚间为了给宿舍加温，部分教学区也热了起来，能源浪费较为严重。

为了更好的调整热量分配，并网过程中将一号热力站的教学单位转到二号热力站，将三号热力站的部分学生宿舍转到四号热力站，这样供暖过程中可以在白天教学区多供一些热量。晚间，生活区多供一些热量，既节能又能满足教学及生活的需求，提升学生满意度。寒假期间，只有部分学生留校的情况下，小区域达到供热标准，大区域达到值班供暖温度，节能效果十分显著。

学校规划时也要充分注意到这一点，供热区域在划分过程中要尽可能的多考虑建筑物功能，使同一供热区域内建筑物对供热量的需求在时间上应尽量取得一致，这对节能、管理、供热效果都十分有利。供热区域划分后，一些建筑物因为散热器超压问题不能出现在同一供热系统里，我们应尽可能的选取多种技术方法进行调节解决，力争在技术条件允许的情况下多考虑一下建筑物功能。

4.3 根据供暖区域地形特点来确定供热站位置

4.3.1 丘陵地带学校供热站建设特点

我校处于丘陵地带，整个校园的地面高落差有四十多米，校园整体为西高东低，其中学校东部区域地面标高平均为海拔85米左右，西部区域平均为海拔110米左右。因为地势原因，我校建筑一般为多层建筑，只有五、六层。热力站设立时我们就充分考虑到地形差，供暖面积、供暖半径等问题将学校分成四个区域，选择了4个热力站分别供热。南北两区域各有两个热力站（分别设在海拔90米和海拔110米）。根据高处不到空、低处不超压、管网任何一点不汽化、同时要满足用户系统所需要作用压头的定压原则，每个热力站在定压时都应考虑到尽量在同一供热系统内将供暖区域的建筑物囊括其中。

4.3.2 特殊建筑物问题的解决

对于有一些在经济定压前提下不能进入系统的特殊建筑物，应想新办法给予解决。例如：我校图书馆在二号热力站供暖区域内，此区域地面标高普遍为85米，建筑物为六层以下，但图书馆地面标高为98米，建筑物高度为28米。只要图书馆供热系统充满水，区域内就有一些散热器处于超压状态（静压超）。这种情况，只能将图书馆从这个供热系统摘除，另想办法解决。当时有两个方案：一是图书馆离热力站很近，在热力站可以为它单设一个系统供热；二是图书馆离一次热网近，可以在图书馆引进一次网建设一个小型热力站。我校市政干网引入管正好经过图书馆，所以我们选择了第二个方案，直接将一次供热干网引进图书馆设一热力站单独供热。

4.3.3 热力站位置选择特点

热力站建设的数量和位置都要根据具体情况来决定。我们在丘陵地带的校园热力站尽量建在供暖区域高低差的平均点上。这样如果区域高低差不大，可以共设一套供热系统及定压装置，若高低差较大则可设定两套供暖系统和定压装置或更多套系统装置。我校一号热力站供热系统即采用此方法，在热力站将供暖系统分为山上系统和山下系统，根据定压原则分别定压，两个系统散热器均不超压，二次管网也不增加，只是在热力站增加一套补水定压装置就简单的解决了供热区域散热器超压问题。

4.4 采用智能控制系统的无人值守热力站

随着科学技术的日新月异，尤其是计算机、通讯技术的迅速发展，自动控制水平也得到了快速的发展和广泛的应用，尤其是在人们对供热质量的要求不断提高和能源紧张的今天，提高供热质量的同时节约能源势在必行。所以，目前各地供热公司新建热力站大多都是无人值守热力站，对老的热力站改造也在向无人值守热力站靠拢[5]。美国、日本、俄罗斯、德国等国集中供热系统都已实现了系统的自动监测和控制[6]。

热力站采用无人值守，一方面节约了人力物力，另一方面避免了两家单位经常在热力站发生互扰事件。利用先进的工业自控技术、计算机技术，创建热力站远程监控管理系统，对系统实施更科学、更规范的监控管理，以此提高供热中心调度的监控能力和调节能力。计算机已逐步从设计和简单计算机辅助绘图向智能化和交互式方向发展。随着网络技术特别是互联网技术的应用，供热系统也从封闭走向了开放。作为信息处理的人机系统已经开始发生了转变。可见对供热系统运行的调节与控制，计算机、网络技术是新的有力工具。系统方法、信息方法和人工智能等的应用已经成为供热技术发展的时代特征。供热系统用光缆、电话线作为通讯、数据采集线路，实现远程自动控制是十分必要的。供热集中控制监控系统是以先进性与实用性相结合，以实用、可靠、先进、经济为原则。我校借助于网络、计算机及自控技术将站内市政供热外网及校内二次网的流量、压力、温度、电动调节阀的状态等各种数据采集下来并上传监控中心。同时，热力公司可根据上传的数据进行调节。使校内供热达到要求。由于各种数据在各热力站及供热单位均有显示和记载，这样，校内供热出现问题时，一看便知其原因，解决问题也会立竿见影。关键是能保证学校冬季供暖一切正常。

4.5 供热调节方式选择

校园冬季供热是关系学生和教职员工切身利益的大事。既要使校园供热温度达到标准又要使供热企业的运行成本达到最低，减少不必要的能耗浪费，这就要求做好供热调节工作。因此，对整个供热系统进行合理的供热调节就变得至关重要。

我国的供暖系统中，常见的集中调节分为系统初调节和系统运行调节[7]。

（1）系统初调节：供热系统设计不可能做到完美无缺，施工及具体材料条件更不可能做到完全满足设计要求，因此，系统初投入运行时，总要有热力站的工况不符合设计要求。此时可利用系统中各个位置上的调节装置及超声波流量计对各热力站进行流量调节，使之符合设计要求。二次网也是如此。这是保证系统运行调节成功的必要条件。

（2）运行调节：根据调节地点不同，可分为集中调节、局部调节和个体调节三种。集中调节在热源处进行，局部调节在热力站或热用户引入口进行，个体调节直接在散热设备处进行调节。集中供热调节容易实施，运行管理方便，是最主要的供热调节方法。

集中调节可以使用四种方法进行：质调节、量调节、分阶段变流量质调节和间歇调节。随着调频技术的发展，各大热力公司在供热过程中大多数采用分阶段改变流量（省电）的质调节（省燃料）方式供热，在热力站，作为受热单位，我们最关心的不是一次网的供暖方式，而是二次网的流量，供回水温度及压力图。所以控制好二次网的流量，供回水温度，并按照设计的压力图供热，那么校园供热效果一定会很好。一、二次干网的任务也基本完成。若还有问题那就是单体的事了。

热源热负荷的计算是按规范规定的冬季室外供暖计算温度来确定，但对供热系统而言应使热源的供热在冬季不同的室外温度条件下也能满足室内采暖的要求，这就要对供热系统进行正确的调节。其主要目的在于使用户散热器的散热量适应房间热负荷的变化，以免房间过冷影响用户的正常生活，房间过热而造成不必要的能源浪费。供热管网改造时，我们就建议学校二次网采用质调节，如果采用量调节也不要低于设计流量的 80%，这样二次网在运行时就不会产生大的水力失调。冬季供暖时，我们要根据热力站区域供暖面积、室内外计算温度，供热系统的总阻力（包括用户系统的资用压力）来计算出循环水泵设计流量及杨程，然后依据室外某一温度下要求的供回水温度进行系统运行。

5 结论

（1）大连大学供热系统已于2012年10月按以上各项建议制定方案后并入市政供热主干网，通过两个冬季的采暖，各项指标均已达到要求。供热效果良好。

（2）根据国家对环境保护、节能减排的要求，中小型锅炉房被热电联产所取代是大势所趋，现在许多采暖自供单位都应考虑自供采暖系统如何与市政管网并线。

（3）各类高校及大型企业都要抓住管线并网的时机，对自身供暖系统存在的问题进行一次梳理和改造，让供暖工作借并网上一个新台阶。

[1]李社新. 高校校园集中供暖系统管理与PID控制研究——以西北工业大学老校区为例[D]. 西安理工大学, 2007.

[2]陆耀庆. 供暖通风设计手册[M]. 北京∶ 中国建筑工业出版社, 1987.

[3]李善化, 康慧. 集中供热设计手册[M]. 北京∶ 中国电力出版社, 2006.

[4]冯雨. 预测控制在热力站供暖调节中的应用研究[D]. 哈尔滨建筑大学, 1999.

[5]山丹. 无人值守换热站简述[J]. 内蒙古民族大学学报,2012, 18(2)∶ 37-38.

[6]黄文, 管昌生. 城市集中供热研究现状及发展趋势[J]. 国外建材科技, 2004, 25(5)∶ 78-80.

[7]石兆玉. 供热系统运行调节与控制[M]. 清华大学出版社,1994.

Taking the Heating Systems into the Central Heating Network——Taking Dalian University as an Example

SHANG Yong-mao
(Department of Infrastructure Construction, Dalian University, Dalian 116622, China)

With the fast development in urban cogeneration, energy saving of heating in winter has aroused more and more attention, and small boilers cancellation becomes imperative. University heating systems combined to the central heating network is inevitable. Dalian University is practicing the methods to do so with theoretical exploration.This paper shows some experience in Dalian University getting heating systems combined to the central heating network for some reference to other universities.

∶heating network; net merger; central heating network

TU995

A

1008-2395(2015)06-0055-05

2015-07-14

商永茂（1957-），男，高级工程师，研究方向：供热与通风。