集中供暖系统节能规范技术

袁少发

北京首都机场动力能源有限公司

集中供热起源于西方国家，上世纪初期德国第一个热电厂出现后，集中供热开始成为城市供暖的主要形式。我国的集中供暖在上世纪八十年代开始，但是各个锅炉房的供热比较分散，占我国总供暖面积的85%。二十世纪八十年代以后，城市供热发展进入新的阶段，热电联产、热交换站以及配套设施开始扩大建设规模。伴随着经济的发展，热电联产在城市供热热源供应总量中占64%，我国的热源开始走热电联产的可持续发展的道路。

2 供热规划节能优化

2.1 城市热负荷分析

2.1.1 采暖指标

《城市热力网设计规范》（CJJ34-2010）中的住宅供热标准是40～45W/m2，结合我国对城市采暖热指标标准，城市的发展功能定位并结合公共建筑节能设计标准，目前我国非节能建筑约占70%，节能建筑约占30%。国家十三五规划要求2020 年实现节能建筑约占80%，非节能建筑约占20%；规划远期2030 年全部建筑均为节能建筑。按照这样的目标确定采暖综合指标。以华北区域为例，当前、近期规划、远期规划的采暖综合热指标分别为44.5W/m2、37.4W/m2、33.6W/m2。

2.1.2 采暖节能的关键点

集中供热系统经过热制备、转换、输送等多个环节，整个热网中的热源设备、风机、水泵等设备存在燃料、电力、水和热这些能源消耗，这些也是控制的重点。首先是系统的热损失，热能从制备到经一次网、热力站、二次网等环节，只有提高各个环节的热能利用率，减少热能损失才能提高整个供热系统的效率。其次是系统中的耗电设备主要有各种水泵、风机，用电设备选择不合理，运行效率低，阻力损失都可能造成电力损失。第三是燃料和水的损失，能源的利用率低，阻力损失都有可能造成过多的消耗燃料和水。基于以上，节能控制的关键在于：

（1）工业蒸汽负荷分散，无法集中供应，一般根据实际需求由蒸汽燃气锅炉提供。（2）住宅和公共建筑的大面积提供生活热水不现实，可在主要热源厂附近，根据用户的要求规划负荷。（3）生活热水可通过积极发展太阳能资源来提供。太阳能是新能源中最具利用价值的能源之一，取之不尽，用之不竭，几乎不产生任何污染。太阳每秒钟到达地球的能量相当于60亿吨标准煤。目前太阳能利用最成熟、最经济的方式是太阳能热水器，但应考虑太阳能技术与建筑的集成技术，使太阳能采暖和热水器真正纳入建筑集成技术，实现节能效应。

基于关键控制，从数据通信、设备运行优化、变频控制技术、合理选择热设备及运行方式、高效率的管理等方面切入，实现节能管理。

3 供热规划节能优化分析

3.1 供热热源规划

考虑区域经济、社会进程、城市规划等关系，分期实施城市集中供热的规划。遵循近、远期相结合、工业与民用相结合、考虑与原有供热专项规划的衔接和连续性。推行资源循环利用、积极推广热电联产、考虑现有供热系统改造、调整的过渡性和可行性规划，根据需要，分批、分期实施改造，升级。加强供热行业监管，促进供热有序发展、采用新工艺、新技术、新材料、新设备。规划采用集中供热方式，新增用户均采用高温热水供热，并将低温水管线改为高温水管线，考虑热力规划与整体城市的发展规模之间的关系，以及热用户的迫切需求、供热半径等因素，遵循积极利用工业余热原则的结果。

3.2 热力管网规划

依据 “节能减排”要求对原有采暖蒸汽管线进行改造，尽量多利用原有管网系统；各热源间的管网采用联网的方式，同时注重安全、保温、防腐。

3.2.1 热网敷设方式

热力网敷设方式结合城市规划需求选用，目前主要采用四种方式：①架空敷设，具有一定的灵活性，施工简便，造价低，但是保温差，维护成本高，热能损失较大。②地沟敷设造价高，周期长，占地面积广，涉及到大量的工程开挖，也容易和地下设施矛盾，优点是检修较方便、厂区整齐美观。③直埋敷设施工更快、机械化施工作业效率高，不影响交通，对地质条件适应强。但是维修比较困难，对施工工艺标准要求较高。

第四，城市综合管沟的应用的比较少，适用于大型城市。因为造价比较昂贵，各种管线协调难度大。但优势是统一规划、设计、建设，能更有效地利用城市地下空间，节约资源。

目前热力网敷设采用的最多的是直埋敷设方式。在选才上，热水管道：管道公称直径DN≥200mm，应用的比较普遍的是螺旋缝电焊钢管，DN＜200mm以无缝钢管为主。

3.2.2 热网保温

热力管道保温材料有膨胀珍珠岩类，玻璃纤维类，岩棉制品，泡沫塑料类，供热规划管道保温材料以泡沫塑料类为主，蒸汽管以复合保温结构材料为主。管道保温要做到经济保温厚度。

性能参数 单位性能指标重量吸水率% 0.2～0.3生产密度Kg/m3 50～70压缩10%的抗强度MPa 0.25最高使用温度℃ 120导热系数方程W/m·k 0.035+0.0014tp常温导热系数W/m·k ≤0.035

3.2.3 特殊区段的处理方式

管网经过河道流域时，要采取特殊的处理方式。 过河敷设时，需要与河道管理部门协调好，敷设管道时，管道敷设净空至少以五十年一遇洪水标准来进行敷设。

3.2.4 热力网防腐

直埋蒸汽管道，外套钢管先除锈，后采用加强型环氧煤沥青冷缠带防腐，工作钢管保温前清除氧化层，涂有机硅耐高温漆两道防腐。架空管道保温前清除氧化层，涂有机硅耐高温漆两道防腐。

3.3 中继能源站

中继能源站通过换热器转化到市区供热管网内的水流，保证热源水流顺利到达市区，进入千家万户的暖气片中。中继泵站的工艺流程为：热网供回水管进入中继泵站，除污后送入供回水总干管网，水泵根据热负荷的变化调整供水流量和压力，实现节能调控。热网加压泵站必须满足整个热网远期的运行要求，防水锤的旁路采用缓闭式止回阀。

3.4 热力站

热力站应尽量建设在热负荷集中的区域，衔接二次热水管网的建设。

热力站单独建设建筑物，规模一般为3～10MW，供热面积约为3～10 万平方米，为确保供热安全可靠，中继泵站及热力站在设计时考虑安防措施。首先是按照消防设计要求进行防火规范设计，同时站内设计超压、超温及联锁保护。选择变频调速水泵，减少对设备的损耗。电气的隔离开关与相应的断路器接地按“五防”要求，所有电气设备均设漏电保护器及安全接地。设备、管道外表面做好防范热辐射措施。

3.5 供热监控规划

一级管网自控系统主要是控制传输流量和温度，降低热损失。运行中实时监控调整运行参数，满足最不利用户用热要求。控制器具有全自动控制运行或手动调节两种选择。一级管网必须具有补水、压力控制，与热网相匹配的检测控制系统，通讯采用无线通讯的方式。

二级管网自控系统控制用水温度和用水质量，由控制阀、室外温度传感器、自动化设备等组成，通过调整管网的运行参数，提高供热效率。根据需要，可采用DCS 自动控制平台，实现动态和远程监控，发现异常也可以及时预警提示，及时参与故障的抢修。

远期规模时，系统安装先进的首站循环泵和分布式变频泵，利用各自分布式水泵的变频调节及控制阀门调节零压差点以后用户，使用户达到需要的流量，实现最佳的节能控制效果。

3.6 供热管理规划

第一，建立厂网分开的有效管理体制。重新整合有效资源，由供热公司向热电厂收购热量后销售给用户，并负责维护、收费、服务等工作。积极引导供热企业进行供热的规划、建设、服务等。

第二，建立合理的价格体系。强化成本管理，严格成本核算，建立合理的价格体系，包括供热价格体系、供热配套费价格体系，保证投资者利益，又保证热用户质量。

第三，供热规划的分期实施，推广建筑节能材料。按照分期分批改造，逐步将现有低温水管网改为高温热水管网，新建建筑严格按照要求采用节能材料，既有建筑逐步进行节能改造

结语

城市集中供热事业的迅速发展，但是，许多城市工业用热和居民供热分散小锅炉形式依然存在，燃煤能源效率低，带来了污染和能耗的相关问题。对城市集中供热系统的统一规划，不仅能降低采暖能耗，提升能源利用效率，降低成本，改善人居环境，同时也有助于配合城市建设与发展规划的需要，对城市基础设施的建设具有重要的指导意义。