城市建筑集中供热采暖节能技术

白亚军

（太原市热力集团城南供暖分公司， 山西 太原 030013）

城市集中供暖是指集中热源， 通过复杂交织的热力管道， 传播到人们需要的地方。 如今， 人们的生活质量有很明显的提高， 对供暖效果的需求也在升高，尤其在北方城市， 需要良好的供暖设备来抵御严寒，而为了保证北方大量的供暖需求， 就容易导致由于采暖而造成的能源浪费、 环境污染等现象， 所以推广节能技术是实现节约热能、 促进可持续发展的最为直接的手段， 在城市集中供暖中， 要运用有效的技术， 提高能源利用率， 用小部分能源充分发挥巨大的作用，避免日后出现能源危机的可能， 使我国的能源行业实现长远健康可持续的发展。

1 城市建筑集中供热采暖节能技术中存在的问题

现如今， 各行各业都在贯彻 “绿色” 的发展理念， 使产业可以实现可持续发展， 但这对建筑供暖节能技术的创新有着更高难度的要求， 并且在实践中难以确定明确的技术水平标准， 其中热力源、 热力网、热用户是城市集中供热中三个重要的部分， 也是对技术要求较高的部分， 而且城市中对供热需求比较迫切， 城市建筑复杂多样， 所以在实际操作中十分困难， 比如热力节能技术应用范围有限， 在通过烧锅炉产生热能时， 就难以将烟余热回收技术、 红外线高温纳米节能技术等融入到锅炉的使用中； 热力网的技术使用也受限制， 热力网的建设要从经济角度考虑热源与管网等重要因素， 而且现实中城市建筑的实际条件对搭建科学有效的热力管道有明显的阻碍作用； 在城市建筑中所用到的建筑材料保暖性能较差， 所以设计的标准也参差不齐。

在城市集中供暖的过程中， 难免会出现一些问题， 例如同一个区域内的不同建筑会出现供热不均的情况， 老旧的建筑物的供热管道会产生老化的现象，这就使其供热方式与新建的建筑物有所不同， 而且大多数的高层也与中低层居民楼使用一个供热源， 容易产生热负荷的问题， 这都给热力单位供热造成了不小的困难。 由于热力用户端复杂多变， 对供热的效果难以控制在标准范围内， 比如各建筑物室内保暖效果不尽相同、 运用不同采暖设备的供暖效率有所差异。 由上所述， 城市建筑集中供暖的过程中的不足之处可以总结为一句话: 热量的供应大于需求时导致能源浪费， 反过来难以保障充足的热量需求。

2 广泛应用节能技术的重大意义

我国的土地面积高达九百六十万平方公里， 不同区域的气候存在的不同， 在气候较为寒冷的东北、 华北、 西北等地保证良好的供暖是极其重要的， 这些地区低温期特别长， 主要供热的方式就是集中供暖， 而良好的供暖是公民生活最基本的保障， 但这样势必会提升能源的消耗， 与此同时， 随着经济的快速发展，南方居民对采暖的需求也在稳步提升， 这样一来， 提升能源的使用效率必须放在首要位置， 并不断加大节能技术的实际应用， 提高城市建筑集中采暖节能技术的创新能力。 这么大范围的供热， 对能源的消耗总量有很大影响， 同时不可避免会产生某些程度上的能源浪费， 大量的有害气体会导引发海平面上升和温室效应， 这都对人们的生产生活产生严重影响。 表1 为我国在1990—1998 年之间各类能源的消耗情况， 其中煤炭消耗率最大， 其他清洁能源使用的占比相对较低， 而煤炭的使用带来的影响也是远超于其他清洁能源， 这给环境带来了巨大的不可挽回的影响。 表2 是以北京为例， 对当时的空气质量进行了监测， 对所呈现的数据分析可知: 集中供暖期的空气质量较非供暖期的空气质量要差很多， 这些结果都表明减少能源浪费率、 提高节能技术使用效果是多么重要。

表1 各类能源消耗情况

表2 1998 年北京空气质量监测数据 (单位m3/t)

3 性价比较高的清洁能源

3.1 太阳能

我国太阳能技术的应用已经非常普遍， 而且我国幅员辽阔， 日照面积非常大， 光照时间也比较长， 太阳能源丰富， 太阳经过集中技术处理后就可以用于供暖采暖。 太阳能作为可循环的清洁能源， 广受各行各业的欢迎。 而且在我国有六成的国土面积的光照时长超过两千个小时， 辐射量可以高达6000MJ/m， 相当于150 ～270kg煤炭所释放的热量。

3.2 核能

核能是近些年才被开发的能源， 但由极其广泛的应用前景， 核能可释放的热能是煤炭释放热能的二百多万倍。 起初核能只用来发电， 渐渐地供热公司也开始使用核能供热， 通常使用低温核供热技术， 也就是利用核反应堆中输送的热水和水蒸， 来为各个用户传递热量， 并且相对于煤炭资源来说， 核能发热安全系数较高、 投资成本较低、 效果更好。

3.3 秸秆能源

在 《十二五国家发展战略》 中， 提到生物能源一词， 为了落实可持续发展的理念， 加强生物燃料技术的研发、 创新纤维素制乙醇等产业很有必要， 国家相继出台废弃秸秆能源利用的政策， 这加快了生物能源发展的脚步， 而且利用废弃秸秆和枯树枝等生物能源对节约能源有很大的帮助， 生物质发电有减轻环境污染、 减少污染气体散发的优点， 也可以作用到农业种植中， 提高农作物的收成。

4 城市建筑集中供热采暖系统的主要结构

城市建筑集中供热是现代化城市的一部分， 创新城市集中供热节能技术可以使城市用户供暖的热力源变得更加稳定， 还可以使人们生活水平有所提高， 而且还能节约能源， 减少环境污染问题， 对营造城市的美好环境有一定作用。 由此可以得知， 集中供热节能技术的应用只有好处没有坏处。

由图可知， 城市建筑集中供热系统包括热力源、热力管网和热用户三个部分。 供热的热力源由热电联产的电厂、 集中锅炉房、 工业与其他余热、 地热、 核能、 太阳能、 热泵等组成。 热源分布的设置一定使其具有科学性、 合理性， 并且选择热源设备时尽量选择高参数、 功率大的设备。 热源与热负荷中心距离越短， 供热效果越显著， 但同时也要考虑燃料运输的因素、 水文、 环保等多个因素， 让集中供热节能技术的经济效益和社会效益达到最大。

在设计城市建筑集中供热中方时， 首先要考虑的问题就是热负荷。 热力源未知的选择、 安装设备的购买都离不开热负荷这个重要环节。 所以， 对热负荷的计算及确定必须要有所了解， 比如以下几个部分: 1)同时使用系数， 在供热系统的运行中， 要避免同时出现最大热负荷的情况， 所以计算区域中的最大热负荷的数值时， 必须考虑同时使用系数， 这个系数是指整个供热系统实际运行时的最大热负荷与各用热设备最大热负荷总数的比， 即: K(同时使用系数) =全部用热设备运行时实际的最大热负荷/各用热设备最大热负荷总和； 2) 最大热负荷利用小时数， 就是指在一定供暖期内总耗热量按设计热负荷折算的工作小时数， 即: H1 (为最大热负荷利用小时数) =一定时间内总耗热量/设计热负荷； 3) 发电设备年利用小时数， 这个数字就是指: H2 (发电设备年利用小时数)=发电厂年发电量/发电机组额定容量总和。

5 城市建筑集中供热节能技术与实际相结合

5.1 热力网的节能技术

现如今， 城市建筑的建筑结构复杂多样， 集中供热的技术选择是很关键的， 恰当的节能供热技术是良好供热效果的基础， 是减少能源浪费的重要因素。 很多地区还在使用热力网节能的技术， 这种技术就是连接供热站和用户之间的桥梁， 是整个供热系统中的关键环节。 但这种技术的应用对管网的铺设、 热网的分布等设计方案都有严格的要求。 一方面要全面考虑城市建筑的内部结构， 选择合适的管道， 使热网传递的热能可以发挥最大功能， 另一方面合理的线路布置，不仅能节约施工材料的耗费成本， 还能大大提高供热效果。

在这个互联网时代中， 与传统的工作模式有很大不同， 大量的人工智能操作正在取代劳动力， 各行各业中先进的智能技术被广泛使用， 机器的精准操作可以使工作效果大大提升， 在城市集中供热中， 自动化技术的应用， 可以防止在系统运行时出现没有价值的热源浪费， 从而增加整个热力系统的成本。

5.1.1 关于外网的节能

在城市建筑集中供热的工程中由于受多方面因素影响， 需要很大的工程成本、 要有足够的资金、 技术和相关部门的支持， 而科学合理的网管分布就会有所减少施工材料， 继而减少施工成本， 所以施工中， 在符合操作规范的前提下， 热网中的主干管道与热负荷密集区域的距离越短效果越好， 如果管道长度超出标准的范围， 再加上管道口径过小， 就会出现供热负担过重， 要根据热用户的实际情况计算出准确的热负荷总数， 否则热量损耗过多， 供暖效果也不尽人意。 而且供热管道外网的合理设计， 也会提升热量节能的效果， 这就需要对供热区域有详细的了解， 确定清楚的管道线路最后， 要保证各项参数数据科学、 合理， 尤其在设计热网支管和热用户的入口直径时， 需要依据外网总压力平衡计算予以确定。

5.1.2 热网运行的监测

随着当代科技的不断创新发展， 城市建筑集中采暖节能技术在相应的发生变革， 最显著的就是供热系统中的热集中和热节能两个环节， 在这个环节中需要运用大量的自动化技术， 传统的手动调节已经无法实现现阶段的需求， 要想有效的解决网路的能力和能源节约的问题， 供热公司就必须考虑集中采暖供热系统的可靠性、 可信性和运行管理水平等问题， 不断推动自动化控制， 有效地管理城市建筑集中采暖供热。

5.1.3 热网的设施和节能材料的选择

想要提升热网节能效果， 降低热能的浪费， 就需要选择合理的施工材料。 所以， 热网材料不仅要符合工程规范的要求标准， 还需要具有较强的抗腐蚀性与保温性、 良好的导热性能， 现阶段国内比较受欢迎的保温材料——聚氨酯保温材料， 保温性能比其他材料好的多， 而且性价比很高。 在选择调节闸阀时， 也需要考虑是否耐强压、 耐高温， 并且其流量特征要趋近于直线， 这才会有高效的流量调节效果。 在平衡阀的安装中， 就要使其阻力增加到一定的数值， 以便消除环路剩余压力， 使其管道内的整体压力满足用户流量要求， 而且还能够解决局部供暖过热的情况。

5.2 热用户的节能技术

热用户的情况比较容易不受控制， 也是比较容易影响供暖效果的一部分， 所以在这部分的技术应用要格外注重。

第一， 在建筑的设计方案中就应该考虑到房间保温的性能， 力求实现节能的理念， 这就需要在建筑的选材过程中， 选择隔热性能较好的门窗， 这样会防止使屋内的热量散失过快。 在建设建筑物外围时， 要结合当地的气候特点， 选择合适的建筑材料可以有效地减少冷风侵袭， 从而使室内有着令人舒适的温度。 现在， 我国有着较为丰富可供建筑行业使用的性价比很高建筑材料。

第二， 要不断优化供暖的计量体系， 结合用户的实际需求， 采用有针对性的供热计量体系， 从而有计划地实施热量分配， 并且分别使用不同的采暖计量手段， 可以通过安装供热分配表， 向用户展示所用的数量， 采取阶梯式收费的方式， 促使人们转变采暖消费的理念， 形成正确的价值观念和环保理念。

第三， 要根据不同的热力站要运用科学的连接方式， 在一次管网和二次管网进行热交换时， 有效的连接方式可以很大程度的降低热能损耗， 还可以提高供暖系统的供热效率， 从而实现节能的效果。

5.3 热源的节能设计

从源头上解决问题定会事半功倍， 所以在热力源头采取节能技术， 取得的效果是非常显著的， 这样不仅可以降低供暖系统对能源的消耗， 减少供暖过程对大气环境的污染， 也会提升供暖系统的供暖效率， 保证供暖系统的供暖质量。 在设计热源节能方案时， 就要考虑多方面的因素， 要严格控制煤炭能源的使用数量， 加大清洁能源的使用占比， 同时还要加强清洁煤技术的升级加工技术， 还要安装循环流化床锅炉， 加大具有防尘作用的设备的投入量。 最后， 要保障自动化设备的使用情况， 自动化设备可以精确运行参数，可以更准确的调控运行设备， 减少工作人员的时间成本， 并且进行调控时， 要符合当地的温度变化情况，可以更好的输送热能， 进而实现节约能源的目标。

6 结语

现如今， 世界各国都在面临能源危机的挑战， 而且相应带来的环境污染问题也有待解决， 这都需要嘉庆人们对环保节能理念的重视， 转变自身观念， 加强技术的创新， 所以如何能够提高能源利用率、 创新升级能源开发技术是至关重要的， 供暖行业为了自身的发展前景， 不得不升级能源节能技术总的来说， 在城市建筑集中供热中的系统中， 必须不断优化设计理念， 使其符合绿色、 可持续发展。 要不断地在设备应用、 节能技术、 能源节约方面达到科学有效的供热方法。 而且我国北方城市对采暖需求较高， 而且不可再生能源煤炭也逐渐趋于枯竭， 所以， 为了提高供暖效率， 在热源节能技术和热网节能技术两方面都将成为日后要研究精进的技术领域， 期望更加先进科学的供热技术能够投入现实使用， 并且在能源节约、 大气环境问题等方面有着重大意义。