浅谈集中供热系统节能

吴波

摘 要：文章通过如何面对城市化进程高速发展带来的供热需求与供热能力发展滞后的矛盾，以及缓解社会发展与节能减排的矛盾，分析了我国集中供热发展中存在的问题，以及通过一系列节能措施缓解或解决因这些问题所引发的矛盾。

关键词：供热系统；节能措施

1 我国集中供热现状及存在问题

目前我国北方城市总供热面积为75亿m2，冬季供暖能耗达1.5亿吨标煤，占全国总能耗的7%，占全国城市建筑能耗的40%；采用热电联产的集中供热方式是城市的主要供热方式，约占总供热面积的70%，其余大部分也是区域锅炉房供热，热电联产电厂占全国火力发电比例已经超过20%，热电厂在冬季供热期的能源利用率达到了73%～93%。但与同气候条件下发达国家水平相比，浪费仍比较严重。城市集中供热的快速发展为城市建设作出了积极的贡献，但与此同时，在发展中也暴露出以下一些亟待解决的问题：

（1）城市集中供热热源不足；

（2）热电厂供热季节仍排放大量冷凝热；

（3）管网输送能力成为集中供热发展的瓶颈；

（4）供热新技术应用滞后；

（5）难以实现热电冷三联供；

（6）环境污染；

（7）对化石能源的依赖性较为严重。

2 供热事业的发展及出路

面对目前集中供热发展中存在的问题，必须改革不合理的管理制度，同时要强化自身，加快建立现代企业制度，把节能减排当作企业经营的战略，狠抓节能基础管理，大力降低能源消耗。所以，把节能作为供热企业经营的战略，努力提高供热效益，开拓节能管理的新局面，是供热行业摆脱困境的需要，是供热行业大发展的保证。

供热系统节能必须从建筑物围护结构和供热系统这两大方面着手，建筑物围护结构节能为供热系统节能创造了条件，供热系统节能是落实建筑节能的关键。

3 集中供热系统节能

3.1 热源的节能

随着城市规模的迅速扩张，我国很多地方出现了集中供热热源不足的问题，因供热造成的城市环境与经济承载力问题也日益凸现；另一方面，大容量、高参数供热机组产生大量的低压排汽，凝汽式发电机组的排气量更多，目前基本上都没有得以利用，而是通过循环冷却水系统排放到环境，该部分低品位的余热能量巨大，如能将其回收用于供热，可将现状热电厂的供热能力提高30%。

电厂循环冷却水的温度通常比较低（冬季约为20～35℃），达不到直接供热的品位要求，必须设法适当提高其温度，可采用的方法有两个：一是降低排汽缸真空，提高乏汽温度，即通常所说的汽轮机低真空运行；二是以电厂循环水为低位热源，采用热泵技术提取其中余热实现供热。详情可参阅清华大学建筑学院李岩、狄洪发等所著《电厂循环水余热利用技术综述》一文。但我国大多供热公司热源厂和热网都是厂网分家的模式，节能改造与否仍主要取决于热源厂的积极性以及热网的布置或热力公司的配合性。

3.2 热网及热力站的节能

3.2.1 设计阶段实现节能

供热系统设计是否合理是供热运行能否实现节能的根本。在设计阶段应对庭院管网和室内系统的阻力损失进行详细计算，不能简单估算循环泵扬程；对于设计热指标不能简单估算，应通过暖空空调设计规范严谨计算，避免产生供热量不足和初投资浪费的现象。在预判断未来集中供热发展时，管径选择过大会造成投资的浪费，管径选择过小会制约发展，并且翻管也会造成巨大的投资浪费，所以应对方案进行充分论证后实施，以减少不必要的损失。

3.2.2 运行阶段实现节能

（1）根据建筑物围护结构情况计算供热系统运行曲线，根据室外天气情况及时调整供热参数，并根据供热效果不断修正供热运行曲线。

（2）多热源联网运行

通过热量平衡的调度，使各个热源的运行锅炉都能在满负荷下运行；通过压力平衡的调度，使各个热源自动承包一个固定的供热区域，实现一对一的单热源供热；通过流量平衡调度，保证各个热用户所需的循环流量。

（3）热网监控系统实现全网综合自动控制

采用气候补偿技术实现按需供热—节约热能；

采用变频控制技术实现最佳循环水量控制—节约电能；

采用全网自动平衡技术实现均匀供热—节约热能并改善供热效果；

设备连锁保护和远程监控—无人值守；

运行数据采集、存储、管理、统计、分析等。

（4）充分利用建筑物自由热及峰谷电价

建筑物自由热主要是指太阳能、家电和人体的散热，该部分热是冬季加热室温的有效热量，应加以利用，在冬季，该部分热量约占总热负荷的10～15%左右。对此问题，我们提出使用节能时钟运行方式，并在热网监控系统中予以应用，该种节能运行方式可以利用夜间休眠和太阳辐射实现节能，使用自控设备进行设定，实现自动调节，以达到节约该部分热能的目的。

（5）完善二次网直埋技术

目前供热管网热损失超标主要在二次管网，一般都在10～15%。分析原因，主要是二次网属于庭院管网，常常由于分支过多，必须加设阀门，构筑检查井，导致直埋敷设变成了变相的半管沟敷设，要想继续降低管网热损失，就必须进一步完善二次网的直埋技术，其中关键技术就是积极采用直埋球阀，取消检查井的过多设置，使二次网成为真正名副其实的直埋敷设，部分解决这种热损失，这样，整个供热系统的管网热损失才有可能控制在规定标准以内。

（6）阶梯供热以增大供回水温差，减少热损失

利用一次热网回水，作为地板采暖系统的一次供水，经换热后回到电厂，或将一次热网回水直接引入空调或暖气片采暖系统进行供热，以达到降低热网回水温度，提高热网输送能力的目的。

当热网回水采用直接利用，并且被再利用的建筑物保温性能较好时，可使一次热网回水温度降至50℃，也就相当于热网增加了10℃的热量输送能力，使一次热网输送温差55℃，因此在集中供热一次热网没有任何改变的情况下可增加22.2%的输送能力，则可降低一次网22.2%的循环水量，实现节约首站电能约52%。

当暖气片采暖系统与地板采暖系统联合，采用间接换热利用热网回水时，因两系统供暖所需温度相差20℃左右，可使一次供水先经暖气片采暖系统换热，再经地板采暖换热，可使一次热网回水温度降至45℃，也就相当于热网增加了15℃的热量输送能力，使一次热网输送温差60℃，一次热网可增加33.3%的输送能力，则可降低一次网33.3%的循环水量，实现节约首站电能约70% 。

3.3 热用户的节能

（1）建筑物围护结构保温性能的改善；

（2）分户改造，进行热计量改造，促进用户的自主节能。

参考文献

[1] 安正军，马健，郭华.“按用电”节能时钟”分时段变流量供热调节”[J].区域供热，2007（02）.

[2] 石兆玉.“供热系统节能潜力与节能技术[C].2010年全国供热技术研讨会论文集[A].2010.