华柴小区换热站改造节能效果研究

史克非

（石家庄华电供热集团有限公司，河北 石家庄 050040）

0 引言

自2015年开始，为响应政府号召，石家庄市各供热企业相继开展了“一管到户”工作，其中部分换热站二次侧存在工况失调的问题，严重影响供热质量,为提升供热质量，石家庄市某供热公司于2019年选取典型换热站作为试点，通过“三供一业”项目对华柴小区等用户进行了二次网供热设施改造和二次网自动平衡系统改造，其中二次网自动平衡系统改造，通过安装单元阀实现远程调节、入户阀实现手动关断。本文根据近年采暖期运行情况对二次网改造换热站华柴小区站的节电、节热效果进行着重研究。

1 换热站改造情况

华柴小区建筑年代为1994年，换热站于2019年由某供热公司接收，同年通过“三供一业”项目进行生活区供热机组、二次网全部改造及部分一次网管路改造，改造涉及供热面积约74646平方米，2020年完成了生活区二次网自动平衡控制改造工程，安装了单元阀门和用户锁闭阀，可以实现远程调控，于2020～2021采暖期投入使用。

2 节热效果

华柴小区近三年采暖期耗热量依次为21437GJ、20321GJ、19586GJ，热耗依次完成27.64W/m2、26.20W/m2、25.26W/m2；其中2020-2021采暖期热耗同比降低5.3%，2021～2022年采暖期热耗同比降低3.6%。如表1所示。

表1 华柴小区换热站近三年采暖期实际热耗

考虑到历年实际气温的不同会影响热耗的完成情况，为去除气温影响因素，将各站点实际热耗折算至-8℃可比能耗。

2019-2020采暖期平均气温2.47℃，2020-2021采暖期平均气温3.11℃，2021-2022采暖期平均气温3.51℃，去除气温影响，将实际热耗折算至-8℃可比能耗，近三年采暖期依次完成46.28W/m2、45.75W/m2、45.32W/m2。去除气温影响，改造后采暖期可比热耗逐年下降，具有一定的节热效果。如表2所示。

表2 华柴小区换热站折算为-8℃可比能耗

3 节热经济效益测算

为保障春节期间供热质量，2月份模拟未安装水力平衡装置状态，运行状态为阀门全开，采集每个楼栋单元供回水温度，找到温差最小值1.6℃，确定9号楼2单元为最有利循环环路。

以9号楼2单元为例，该单元供暖面积850.89 m2，调试前瞬时功率24.9KW，单位面积热耗29.3W/m2；调试后瞬时功率22.8KW，单位面积热耗26.8W/m2；节热比1-（26.8/29.3）=8.5%，按照供暖初末期共30天投入、采暖期120天全部投入以及热源厂热力出厂价格测算，在近三年完成节热如下所述。

2 0 1 9-2 0 2 0 年采暖期初、末期节约热量21437/4/0.915-21437/4=498GJ，鹿华电厂平均热量热价36.7元/GJ，节约购热费约498×36.7=1.8万元；若采暖期120天全部投入二网自控，则可节约热量21437/0.915-21437=1991GJ，节约购热费约1991×36.7=7.3万元。

2 0 2 0-2 0 2 1 年采暖期初、末期节约热量20321/4/0.915-20321/4=472GJ，鹿华电厂热量热价32.12元/GJ，节约购热费约472×32.12=1.5万元；若采暖期120天全部投入二网自控，则可节约热量20321/0.915-20321=1888GJ，节约购热费约1888×32.12=6万元。

2 0 2 1-2 0 2 2 年采暖期初、末期节约热量19586/4/0.915-19586/4=455GJ，鹿华电厂热量热价32.12元/GJ，节约购热费约455×32.12=1.46万元；若采暖期120天全部投入二网自控，则可节约热量19586/0.915-19586=1819GJ，节约购热费约1819×32.12=5.8万元。

4 节电效果

华柴小区近三年采暖期耗电量依次完成148982kWh、121016kWh、124216kWh，电耗依次完成1.99kWh/m2、1.62kWh/m2、1.66kWh/m2；2020-2021采暖期电耗同比降低18.6%，2021～2022年采暖期电耗同比增加2.5%。改造后采暖期电耗较改造前下降，节电效果明显。如表3所示。

表3 华柴小区换热站近三年采暖期实际电耗

5 节电经济效益测算

由于该换热站产生的电耗主要集中在二次网循环水泵上，换热站改造前因二次网的复杂性导致平衡调节工作不易开展，只能通过加大循环流量的方式弥补末端流量不足的问题，使循环水泵在接近额定频率50Hz的状态下持续运行，导致换热站运行流量超标、电耗较高，经二次网自控改造后，控制系统采用温度均衡调节策略，运行中通过实时追踪换热站机组的回水温度，控制各单元电动平衡阀自动调整流量，使单元回水温度与机组回水温度保持一致，均衡各单元热量，在经过一段时间的动态调整后（即固定每单元开度并一直保持恒定），可以实现二次网平衡自动调控，从而降低二次网循环流量，减少电耗。

经现场查看并与该换热站运行管理部门交流沟通了解到，因考虑到实际运行的需要，个别站点在极寒天气下为保障末端用户的供热质量，仍会将循环水泵设定在接近额定频率下运行，而仅在供暖初期和末期投入二网平衡自控系统。

华柴小区采暖期采用初、末期投入二网平衡，严寒期人为定流量的运行策略，固定流量运行时，循环泵保持48Hz运行，系统平均循环流量260m3/h。投入二网平衡后根据机组总回水温度调节循环泵流量，平均流量196m3/h。如表4所示。

表4 华柴小区换热站循环泵运行参数

按照采暖期初、末期（11月、3月）共计30天投入二网平衡、电价0.5644元/kWh进行测算：

2019-2020采暖期循环泵实际输出功率约为3×220×79×0.88/1000=45.88kW，采暖期120天工频运行理论耗电量约为45.88×24×120=13.21万kWh，实际采暖期初末期投入二次网自控120天总耗电量约为196/260×45.88×24×30+45.88×24×9 0=12.4万kWh，节约电量约8131kWh，节约电费约8131×0.5644=0.46万元；

2020-2021采暖期循环泵实际输出功率约为3×220×71×0.88/1000=41.24kW，采暖期120天工频运行理论耗电量约为41.21×24×121=11.97万kWh，实际采暖期初末期投入二次网自控120天总耗电量约为196/260×41.21×24×30+41.21×24×9 1=11.26万kWh，节约电量约7122kWh，节约电费约7122×0.5644=0.4万元；

2021-2022采暖期循环泵实际输出功率约为3×220×72×0.88/1000=41.82kW，采暖期120天工频运行理论耗电量约为41.82×24×120=12万kWh，实际采暖期初末期投入二次网自控120天总耗电量约为196/260×41.82×24×30+41.82×24×9 0=11.3万kWh，节约电量约7411kWh，节约电费约7411×0.5644=0.42万元。

6 结语

综上，通过测算，华柴小区换热站经二次网改造，使换热站在节热、节电方面均有成效，其中节电效果尤为显著。

节热方面，近三年采暖期华柴小区站可比能耗逐年降低，2021-2022采暖期可比能耗达到三年内最低45.32W/m2，与该公司能耗指标管控值45W/m2基本持平，具有一定的节热效果。

节电方面，在四座换热站在投入二次网自控系统后，循环泵流量、运行频率、耗电量明显降低，近三年采暖期华柴小区站平均电耗1.76kWh/m2，测算共节约电费1.28万元，节电效果显著。该供热企业共有自管换热站928座，若将换热站改造全部推广，则经济效益会更加明显。