太原市西山地区“三供一业”改造前后热力站能耗分析

王宇君（太原市热力集团有限责任公司太古供热分公司，山西 太原 030000）

随着我国经济水平的高速发展，能源的消耗量日益剧增。能耗主要由建筑能耗、工业能耗和交通能耗三大部分组成，其中建筑能耗占社会总能耗的33%。据统计，建筑能耗主要来源于空调、供热，其中北方城镇的供热能耗占全国城镇建筑总能耗的45%。国家大力提倡节能减排，使得供热节能在建筑节能中受到高度重视。集中供热是供热的主要方式，由热源、热网、热力站和热用户构成，每个部分的能耗分析对节能降耗都起着至关重要的作用。本文以太原市西山地区经过“三供一业”热力站为例，对比非节能建筑小区和非节能建筑小区其“三供一业”前后水耗、电耗、热耗的变化，为以后的精细化管理提供一定的理论指导。

1 三供一业改造概况

2019～2020年，西山煤电部分小区及热力站进行“三供一业”供热改造工作，改造涉及热力站15个，主要小区26个，改造面积约200万/m2，居民约2.3万户。改造小区中除部分新建高层，其余全为老旧小区，小区房屋年代久远，多为20世纪80年代和90年代初期建筑，楼房外墙无保温，散热量大，既有管网无保温，庭院管网管道和用户家中管网、散热器腐蚀老化严重。管网铺设多为上供下回串联采暖系统，冬季供热效果差，居民家中室温较低，特别是居民楼内低层居民。

2019年开始根据“三供一业”供热分离移交要求，对小区热力站进行“三供一业”供热改造。前期通过摸排小区实际供热面积，调查核实既有采暖系统、建筑物维护结构、管线路由等情况，制定改造计划绘制图纸。老旧小区改造涉及小区换热站、庭院管网、单元楼道改造、用户室内采暖系统等。热力站改造包括：更换站内循环泵、板换、阀门、加装大温差机组；庭院管网包括更换老旧管道、增设关断阀门；单元改造包括：各个单元为独立分支、采用异程式垂直双管系统、串联系统改为分户控制系统、供水管安装关断阀门、回水管安装关断阀门、加装远传智能水力平衡阀；用户室内采暖系统改造包括：用户室内暖气管道和暖气片的重新走线安装、装供水管关断阀、远传智能调节阀、回水锁闭球阀等。新建成的小区建筑结构较新，管网较新，“三供一业”供热改造主要增加了单元供水管安装关断阀门、远传智能水力平衡阀；用户家装供水管关断阀、远传智能调节阀、回水锁闭球阀。

西山地区三供一业热力站改造工作从2019年开始，现对比改造前2018～2019年采暖季与改造后2019～2020年和2020～2021年两个采暖季热力站在热、电、水消耗情况进行比较，分析改造后站内的能耗变化。涉及热力站热、电、水耗数据分别采用站内的热量表、电表及水表进行测量，在三供一业改造前，未安装热量表的热力站，通过站内一网流量和供回水温度计算得出。

2 “三供一业”改造前后能耗分析

西山地区“三供一业”改造工作从2019年开始，对比改造前2018～2019年采暖季与改造后2019～2020和2020～2021年两个采暖季热力站在热、电、水消耗情况进行比较，分析改造前后站内的能耗变化情况。涉及热力站热、电、水耗数据分别采用站内的热量表、电表及水表进行测量，未安装热量表的热力站，通过站内一网流量和供回水温度计算得出。数据包含站内站内运行消耗热量Q(GJ)、电量P(kW·h)、补水量W(m3)。统计数据包含评价期天数ΔTd(d)、实际供热面积A(m2)。计算数据包含热量单耗q(GJ/m2)、电量单耗p(kW·h/m2)、水量单耗w(m3/m2)。

2.1 “三供一业”前后热耗变化

不同热力站在三个采暖季热耗变化如图1所示。该图显示在2018～2019年与2019～2020年、2020～2021年采暖季热耗变化。从图中可以看出大部分小区热耗量有所下降，其中5#、6#、10#、11#、13#热力站热耗量下降较为明显，2020～2021年采暖季较三供一业改造前，5#热力站减少耗热量9808GJ，6#热力站减少耗热量14474GJ，10#热力站减少耗热量10831GJ，11#热力站减少耗热量17864GJ，13#热力站减少耗热量14828GJ，同比减少32%、19%、12.5%、36%、20%。

图1 “三供一业”前后热力站热耗

2.2 “三供一业”前后电耗变化

不同热力站在三个采暖季电耗变化如图2所示。该图显示在2018～2019年与2019～2020年、2020～2021年采暖季电耗变化。三供一业改造后电耗量普遍低于改造之前，图中所示1#、2#，5#热力站连续两年耗电量持续下降，分别下降87091kwh、28913kwh。3#和12#热力站较改造前有所增加。2020～2021年采暖季耗电量较2019～2020年普遍有所增加。

图2 “三供一业”前后热力站电耗

2.3 “三供一业”前后水耗变化

不同热力站在三个采暖季水耗变化如图3所示。该图显示在2018～2019年与2019～ 2020年、2020～ 2021年采暖季水耗变化。3#热力站无改造前耗水量，8#热力站耗水量有所增加，其余热力站三供一业改造后水耗量普遍低于改造之前，其中1#、2#热力站较改造前减少水耗量27382t，5#热力站较改造前减少水耗量10970t，4#热力站连续两年耗水量持续下降，由改造前的41523t减少至4300t，降幅较为明显。改造前管网老旧非常严重，“跑、冒、滴、漏”现象频繁，加上有户内居民私自放水现象较多，导致补水量大，水单耗高。改造后管道的严密程度增强，跑水、漏水的现象在老旧小区有极大的改善。

图3 “三供一业”前后热力站水耗

3 “三供一业”改造建筑不同热力站能耗分析

西山地区三供一业小区根据房屋结构和采暖方式，可分为非节能暖气建筑和节能地暖建筑。由于热力站房屋结构和采暖方式的不同，比较以热、电、水单耗的方式进行。能耗评价期为151d，站内在采暖期为正常运行状态时，总能耗与实际供热面积的比值即为该站采暖期的年度单耗。现选取11个小区，对同类建筑在三供一业改造后在热、电、水单耗进行比较，其中1#、2#、3#、4#、5#、6#热力站建筑较为老旧，房屋无保温，供暖方式为散热器。8#、9#、10#、11#、12#热力站建筑较新，房屋有保温，供暖方式为地暖辐射。图4为同类建筑热单耗对比，节能建筑的单位热消耗量平均为0.32GJ/㎡，非节能建筑的单位热单耗为0.43GJ/㎡。图5为同类建筑电单耗对比，节能建筑的单位平均电单耗为0.68kwh/㎡，非节能建筑的单位电单耗为1.12kwh/㎡,图6为同类建筑水单耗对比，节能建筑的平均单位水消耗量为0.0054t/㎡，非节能建筑的平均单位水消耗量为0.032t/㎡。

图4 “三供一业”改造后建筑不同热力站热单耗

图5 “三供一业”改造后建筑不同热力站电单耗

通过比较经过三供一业改造后，节能建筑的热、电、水单耗要小于非节能建筑，特别是水单耗量节能建筑明显低于非节能建筑。

4 “三供一业”改造前后气温对供热的影响

图7表示三个采暖季平均温度曲线图，2018～2019年采暖季平均气温0.39℃，最低温度低于-10℃的天数33d。2019～2020年采暖季平均气温0.4℃，最低温度低于-10℃的天数28d。在改造前后，室外气温差别不大，改造后热、电、水耗有所减少，说明“三供一业”改造通过更换管网，统一的进行供热调节后，在节能上起到了积极作用。2020～2021年采暖季平均气温0.6℃，最低温度低于-10℃的天数48d，极端最低温度-20℃，相较于前两年极端低温天气较多，根据室外温度的变化，供暖期会根据室外温度的变化调整供热参数，即室外温度越低热耗和电耗越高，为保障居民冬季用热，2020～2021年采暖季个别热力站热耗量和电耗量有相应增加。

图7 三个供暖季平均温度曲线

5 三供一业前后用户室温情况

用户冬季的室温情况可以有效获知供热效果，现选取1#热力站小区某号楼某单元1层住户三个供暖季的室温情况，从居民室温情况来分析三供一业前后的供热效果。铁北小区为老旧建筑，楼房无保温，改造进行了二网管道更换，用户室内管道更换和散热器更换，改造后供热时期可通过精细化调节，对供热情况进行调节。根据《太原市城市供热管理条例》热用户室温应当保持在18±2℃。图8所示，2018～2019年采暖季用户室温平均在18℃左右，室温情况符合供热要求，但舒适度不高，且由于管网老旧，个别管道有堵塞情况，且出现跑水、漏水情况时用户也需要自行处理。2019～2020年采暖季和2020～2021年采暖季，用户室温情况明显好于2018年采暖季，平均室温均高于20℃，出现问题有专业人员上门维修调整，大大提高了用户的居住质量。

图8 三供一业前后用户室温情况

6 结语

通过分析太原市西山地区“三供一业”小区在2018～2021三个采暖季热力站能耗统计分析，得出结论如下：

（1）通过“三供一业”供热改造，热、电、水耗上均有不同程度的下降，尤其水耗上减少较为明显。2020～2021年采暖季较2019～2020年采暖季的热耗、电耗量有所增加。增加原因是2020～2021年采暖季室外温度较低，出现低温持续时间较长，为保证用户的用热需求，增加了站内供热量，增加了二网循环泵的频率。

（2）对比建筑结构和采暖方式不同的热力站发现，外墙有保温，采暖方式为地面辐射散热的建筑在热、电、水单耗上要明显小于外墙无保温，散热器散热的小区。为节约能源，可以通过对建筑外墙、屋顶设置保温层，更换严密性更好的门窗减少能源消耗。

（3）以1#热力站为例，从用户室温分析，改造后用户家中室温在逐年提高，底层居民用户家中在严寒期室温可以超过20℃。小区因不热的投诉量在逐年下降。

（4）“三供一业”通过对老旧小区供热设施的改造和精细化运行调节，提高了供热质量、运行效率和服务质量，极大改善了居民的生活品质。

（5）“三供一业”改造后通过调节单元阀、户阀，可以更加合理地调整热量和流量的分配，使供热系统处于更加稳定状态。