供熱采暖節(jié)能技術

摘要:根據(jù)《民用建筑技能設計標準》采暖設計部分的節(jié)能目標，闡述了對熱源、管網以及熱用戶三部分的技術改造已經達標的技術環(huán)節(jié)，有效的解決了熱網熱力平衡消除供暖區(qū)域里存在室溫過高和過低的問題。同時強調量化管理也是關鍵因素，并要實現(xiàn)按熱量收取熱費，讓熱用戶自主調節(jié)室溫，以此實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

關鍵詞：供熱 采暖 節(jié)能

0 引言

我國地域廣闊，與同緯度其它國家相比，冬寒夏熱十分突出 全國約有一半建筑處于集中采暖地區(qū)，而建筑物的保溫隔熱和氣密性能很差，供暖系統(tǒng)熱效率低，單位住宅建筑面積采暖脆耗約為發(fā)達國家的3倍。1993年采暖能耗已達1.01億t標煤，占全國總能耗的9.6%，而一些嚴寒地區(qū)城鎮(zhèn)建筑能耗則高達當?shù)厣鐣偰芎牡囊话胍陨?。為使國民經濟持續(xù)快速發(fā)展，以及保護環(huán)境，建設部于J.986年頒布了我國第一部建筑節(jié)能標準。即《民用建筑節(jié)能設計標準(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-86)，目標是在80～81年當?shù)赝ㄓ迷O計的基礎上節(jié)能30%(第一階段目標)。1995年l2月建設部批準了上述標準的修訂稿，即JGJ26—95為行業(yè)標準，目標節(jié)能率為50%(第二階段目標)。標準提出的目標應由兩方面來分擔，即通過提高圍護結構保溫性能，改善門窗密閉性。以及通過提高供熱系統(tǒng)運行效率來達到。供熱、采暖系統(tǒng)可分為熱源、管網及用戶三部分。近年許多部門做了大量有效的工作，在實現(xiàn)節(jié)能目標上獲得了顯著的成績。國內開發(fā)的平衡閥可以有效地保證管網靜態(tài)水力及熱力平衡，消除了小區(qū)中個別住宅樓室溫過低及過高的弊病，并同時達到節(jié)能的目的。但我們還沒有用戶自行調節(jié)室溫的手段。采暖費按面積收取，不能激發(fā)居民的自覺節(jié)能意識。要實現(xiàn)采暖費用計量收費。首先要讓用戶能自主調節(jié)室溫，這涉及到散熱器恒溫閥，要做到熱量計量，需要有熱量計量手段及設備，這涉及到熱量分配表及熱(量)表；當然還要解決水系統(tǒng)由定水量轉化為變水量后產生的新問題。以及開展如何改造原有采暖系統(tǒng)。使熱量計量成為可能和合理收費等方面的工作。本文針對以上問題作初步探討。

1 水力平衡是達標的關鍵因素

對于一個設計正確，并能按設計要求運行的供熱采暖管網系統(tǒng)來說，各用戶應該均能獲得設計水量，即能滿足其熱負荷的需求。但由于種種原因，大部分輸配環(huán)路存在水力失調，使流經用戶及機組的流量與設計流量不符。往往近熱源處室溫偏高，遠熱源處室溫偏低。為緩和各個樓室溫冷熱不勻，設計或使用單位一再加大鍋爐及水泵容量。盡管這可稍為改善一點供熱末端建筑內的室溫，但環(huán)路水量輸配依舊不當，且投資大幅度上升，能量浪費嚴重。調查實測說明，當前水力系統(tǒng)的主要問題是水力失調。其原因是管網系統(tǒng)缺乏消除環(huán)路剩余壓頭的定量調節(jié)裝置，因為有利環(huán)路的剩余壓頭較難只由管徑變化檔次來消除。目前的截止閥及閘閥既無調節(jié)功能，又無定量顯示。而節(jié)流孔板往往難以計算得比較精確。此外對于舊系統(tǒng)改造，逐年并網，或者要考慮供熱面積逐年擴大的管網系統(tǒng)，想以一次性的平衡計算或安裝節(jié)流孔板行不通．設計時留有較大的富格量是可以理解的。那么，水力失調就難以避免了，由此可看出：如果水系統(tǒng)達到平衡，設計者可不必擔心不利環(huán)路居民的投訴而選用合理的鍋爐及水泵容量，說明水系統(tǒng)的平衡是節(jié)能及提高供熱品質的首要同胚。要實現(xiàn)水力平衡，對硬件的要求應該既具有良好的流量調節(jié)性能，又能定量顯示環(huán)路流量(或壓降)的一種閥門；對軟件的要求，是研究管網平衡調試方法，要使整個管網系統(tǒng)平衡調試最科學，工作量最小。為此國內已開發(fā)了平衡閥及其平衡調試時使用的專用智能儀表，解決了硬件與配套的軟件技術。實際上平衡閥是一種定量化的可調節(jié)流通能力的孔板，專用智能儀表不僅用于顯示流量。更重要的是配合調試方法，使原則上只需要對每一環(huán)路上的平衡閥作一次性的調整，即可使全系統(tǒng)選到水力平衡。這種技術尤其適用于逐年擴建熱網的系統(tǒng)平衡，因為只要在逐年管網運行前對全部或部分平衡閥重作一次調整即可使管網系統(tǒng)重新實現(xiàn)水力平衡。實測證明，應用平衡閥并經調試水力平衡后，可節(jié)煤及節(jié)電各15%以上。

2 量化管理是選標的保證措施

由以上分析可以看出水系統(tǒng)的平衡為合理選用水泵容量起了決定性的作用。如果鍋爐房裝機容量與所需供熱面積的采暖設計熱負荷相匹配，選用鍋爐臺數(shù)合理，可使鍋爐在較高效率下運行，這些是節(jié)能的必要條件。但是，由于建筑逐日的采暖熱負荷隨室外氣溫變化而變化，這就提出了一個問題，即如何保證鍋爐供熱量始終與建筑的需熱量保持一致。我國現(xiàn)有絕大多數(shù)采暖鍋爐房和熱力站缺乏科學的監(jiān)測和量化管理手段，僅憑司爐人員的經驗改變燃煤量和運行時間，既造成能量浪費，又難以保證采暖質量。目前許多供熱運行部門針對具體情況制訂了采暖期室外日平均氣溫與供水溫度關系曲線(或對照表)，同時也相應規(guī)定了日耗煤量，以科學、量化地指導司爐人員操作，獲得了一定的成效。根據(jù)這一思路國外已開發(fā)“氣候補償器”，國內也開發(fā)了智能型采暖系統(tǒng)量化管理儀表，以保持供熱與需熱一致的最佳運行狀態(tài)，達到節(jié)能目的，滿足要求的供熱品質。

3 按熱量收費勢在必行

以上技術措施，均以定水量運行為依據(jù) 為使用戶能接各自需要設定溫度，并按使用的熱量支付采暖費，以便最大限度地調動用戶節(jié)能積極性，《建筑節(jié)能‘九五’計劃和2010》中提出，采暖包費制和按平方米計算采暖費用，是“太鍋飯”體制遺留下來的大弊端。生活用熱計量并向用戶收費。是適應社會主義市場經濟要求的一大改革。并提出基本目標為，“對集中供暖的民用建筑安設熱表及有關調節(jié)設備并按表計量收費的工作，1998年通過試點取得成效，開始推廣，2000年在重點城市成片推行，2010年基本完成”。為此，須解決如下技術和管理問題。

3.1 散熱器恒溫閩 散熱器恒溫閥(又稱溫控閥、恒溫器等)安裝在每臺散熱器的進水管上，用戶可根據(jù)對室溫高低的要求．調節(jié)并設定室溫。恒溫閥的恒溫控制器是一個帶少量液體的充氣(或充液體)波紋管膜盒，當室溫升高時，部分液體蒸發(fā)變?yōu)檎羝瑝嚎s波紋曾關小閥門開度，減少流入散熱器的水量。室溫降低時則作用相反，部分蒸汽凝結為液體，波紋管被彈簧推回而使閥門開度變大，增加流經散熱器水量，恢復室溫，確保了各房間的室溫。更重要的是當室內獲得“自由熱” (又稱“免費熱”，如陽光照射，室內熱源——炊事、照明、電器及居民等散發(fā)的熱量)而使室溫有升高趨勢時，恒溫閥會及時減少流經散熱器的水量，保持合適的室溫達到節(jié)能目的。

當前我國室內保暖系統(tǒng)一般沿用單管順流式，單管系統(tǒng)(不帶跨越管)中熱水一般自上順流而下，如安裝恒溫閥，上一層的室溫變化而引起的熱水流量變化會影響到下一層，所以恒溫閥不能簡單地直接應用于單管系統(tǒng)。即使今后應用雙管系統(tǒng)，也仍有相當數(shù)量的建筑中使用單管系統(tǒng)?？梢约涌缭焦苋ジ脑炫f有系統(tǒng)，使它們具有單獨調節(jié)室溫的功能，以便合理計量每戶耗熱量。

我國尚未推廣應用散熱器恒溫閥。北京市熱力公司在節(jié)能示范工程中應用丹麥采暖系統(tǒng)自主技術，獲得了很好的效果。采暖季實測的結論為：“①單純的單管順流式系統(tǒng)最大室溫失調達4℃，帶散熱器溫控閥的雙管系統(tǒng)最大失調度僅為1℃，可見溫控閥對減輕豎向失調起到了至關重要的作用。②單管順流式加跨越管減輕垂直失調是行之有效的。③如供暖系統(tǒng)安裝散熱器溫控閥可節(jié)能20%～30%左右。”

3.2 熱量分配表 為實現(xiàn)按戶以實際耗熱量收取采暖費，采暖系統(tǒng)中須有計量熱量的儀表對居住于獨立建筑中的住戶，只須在該戶唯一的入口熱水管道上安設一個熱(量)表，即可測出該戶所耗的實際熱量。但絕大多數(shù)的住宅(多層或高層)是公寓式的．每戶會有幾根采暖立管通過房間，不可能在該戶所有房間中的散熱器與立管聯(lián)接處設置熱表。比較合理的方法是在每組散熱器上安裝一個熱量分配表熱量分配表中安有細玻璃管，管內充有帶顏色的無毒的化學液體，上口有一個細孔。熱量分配表后為一導熱板，當分配表緊貼散熱器安裝后，導熱板將熱量傳遞到液體管中，由于散熱器持續(xù)散熱，管中的液體會因逐漸蒸發(fā)而減少。沿液體管標有刻度，可讀出蒸發(fā)量。只要在每戶的全部散熱器上安裝熱量分配表，每年在采暖期后進行一次年檢(讀數(shù)及更換新的計量管)，獲得該戶熱量分配表刻度值總和(即總蒸發(fā)量)，即可根據(jù)供熱入口處的熱表讀值與各戶分配表讀值推算出各戶耗熱量。但要以蒸發(fā)量來表示散熱器的散熱量，須考慮如何對熱量分配表進行分度，散熱器的熱量傳遞至分配管內液體的效率問題和不同類型散熱器的修正系數(shù)問題。

熱量分配表雖可客觀地表示該組散熱器在一個采暖季的散熱量。但由于每戶居民在建筑中所處位置不同，要保持室溫18℃，其熱量分配表上顯示的數(shù)字是不相同的。如頂層住戶與中間層住戶相比多了一個屋頂散熱面，為保持同樣室溫，散熱器必然要多散發(fā)熱量，有北向外墻的住戶也要多耗熱量所以，要在我國采暖系統(tǒng)中應用熱量分配表，要做好兩件事：①實測兩個修正值。應該說，得到熱量分配表兩個修正系數(shù)的技術問題及測試條件國內已經基本具備；②合理收費問題。這涉及面較廣，從技術角度來說-應根據(jù)不同的住宅類型、不同時期建筑的圍護結構及門窗的熱工性能(傳熱系數(shù)等)、不同朝向時，在同樣室溫(如18℃)條件下，開發(fā)出實用的軟件來算出各戶的耗熱量，由此確定出熱量分配表讀值的修正數(shù) 若以中間層住戶的耗熱量為基準，則處于平面相同位置的頂層，其修正值應小于1.0。要實現(xiàn)按熱量收費，除技術問題外，還有政策問題及管理問題，物業(yè)部門應在這方面發(fā)揮管理功能。

3.3 熱表 按照以上思路，應在每幢樓的入口處或小區(qū)的總供水管(或幾條干管)處鍋爐房(熱力站)安設熱表，以獲得總熱量值。

3.4 系統(tǒng)的控制 散熱器恒溫閥實現(xiàn)了用戶能自行調節(jié)室溫，熱量分配表配合熱表可推算出每戶實際耗熱量，這是按熱量收費必不可少的設備。但由于安設了散熱器恒溫閥，采暖系統(tǒng)呈現(xiàn)出變水量的特點。如果水泵運行工況不變，當系統(tǒng)中某些環(huán)路中的恒溫閥關小時，會引起一些環(huán)路上恒溫閥承受的壓差增高，惡化了控制性能。從另一方面來說，系統(tǒng)總水量需求減少，也應該應用(變頻)調速水泵節(jié)省水泵的電耗。

參考文獻：

[1]陳國祥.實現(xiàn)“民用建筑節(jié)能設計標準”中采暖設計目標的初步分析建筑節(jié)能經濟技術政策研究課題報告.1991年.

[2]徐偉，馮鐵桂.散熱器恒溫閥實現(xiàn)采暖系統(tǒng)節(jié)能及改善室內熱環(huán)境條件.建筑節(jié)能1996年第1期.