集中供熱系統的調節與節能

摘要：針對集中供熱系統，為達到節能減排，供熱調節是必不可少的，

調節的結果能直接影響到供熱的質量，有效的調節既能使供熱管網達到熱量

平衡，又能節省熱、電水的消耗，這樣不僅能夠改善城市的環境，而且能為企業帶來一定的效益。

關鍵詞：水力平衡 熱網平衡 供熱調節 節能

城市使用集中供熱系統，既有節約能源又能改善環境的優點，現集中供熱已成為我國最普遍的供熱方式。目前我國供熱采暖耗能全年約為1.3億噸標準煤，占全社會的10%。北方地區供熱采暖能耗更高、比重大，約占總能耗的20%。由于過去對能源的節約不夠重視，因此造成了能源的極大浪費。節能現在已成為全社會的大事，必須采取確實的措施來做好這一工作。

集中供熱系統一般供熱面積都較大，雖然集中供熱系統本身是節能的，但如果沒有節能的措施，也將會造成很大的浪費。由于集中供熱系統的供熱面積較大，熱用戶容易出現用熱不均，內部會出現水平失調、垂直失調，有的熱用戶過熱，有的不熱；然而為了解決小部分的不熱用戶，而采用大流量、小溫差的運行方式，或者單純的提高供水溫度等方法都是不可取的，是錯誤的運行方式，是浪費的現象。如果我們必須采取措施來避免這些浪費現象，就必須做好對管網進行正確的調節。所以供熱系統的節能是十分重要的，然而管網調節也是必不可少的。

在供熱系統中， 供熱調節就是為了保證用戶室內溫度保持在一定的狀態，因此維持用戶建筑物的得熱和失熱就應該始終處于一個動態的平衡過程中，即有熱平衡公式：Q=KF(tn-tw)=G.C(tg-th). ρ/3600

Q – 熱負荷；W

K – 建筑物傳熱系數W/㎡.℃

F – 建筑物外表面積㎡

tn – 室內溫度℃

tw – 室外溫度℃

C – 水的比熱J/kg.℃

G – 采暖循環水量m3/h

tg – 供水溫度℃

th – 回水溫度℃

ρ- 水的密度kg/m3

熱網的總能耗包括兩部分：一是供熱量；二是輸送熱量所消耗的電能。要想達到節能運行，使企業得到效益，除了需要對設備有正確的設計和選型外，更需要采用各種節能技術和方法對供熱系統的供熱量根據用戶的熱負荷變化進行合理的調節，以達到對整個供熱系統的節能控制。

集中供熱系統的節能可從節約熱、電、水等方面入手。因此，研究的重點在以下4個方面：

1、對供熱系統的管網進行調節，

2、變頻水泵的使用，

3、自控裝置的使用，

4、對供熱管網進行改造。

控制了水力失調也就控制了供熱量，也就邁出了節能運行的第一步

水力失調：供熱管網是由眾多串、并聯管道以及各熱用戶組成的一個復雜的相互連通的管道系統，在運行中，由于各種原因的影響，往往使得管路的流量分配與各用戶的設計要求不相符，各用戶之間的流量要重新分配，熱水供熱系統中，各熱用戶的實際流量與要求流量之間的不一致性稱為熱用戶的水力失調。供熱管網的水力失調將造成供熱系統冷熱不均，造成部分用戶供熱不達標，而其他用戶過熱室溫過高，造成熱能浪費。因此在供熱過程中，需要適時對供熱管網進行調節，以便使供求熱量保持平衡。熱網的平衡是熱網節能的前提基礎，是進行供熱調節的前提條件，但是任何一個供熱系統都不可能徹底解決水力平衡問題。我們只能通過各種不同的供熱調節方式和熱網平衡技術逐步接近水力平衡，已達到節能的目的。

(下面以我公司為例對供熱系統的調節與節能進行說明)

一、減少熱能的損失，達到節省能源的目的

我公司現供熱面積1300多萬平方米，近300個換熱站，兩個熱源，二網范圍大集中調網非常困難。我公司采取分散細化調節，集中監測控制的方法達到供熱管網的平衡。為了達到整個系統的平衡，我們在各個換熱站一網安裝了調節閥，大部分換熱站還安裝了能夠監測控制的電動調節閥，使從熱源出來分配到各個換熱站的熱量能夠及時調節。二級管網的調節比較復雜，首先是對換熱站內各分支的調節，也就是把各分支的回水溫度控制一樣；其次是對二級管網進行調節，由于小區的樓距離換熱站有遠近之分，為了避免熱量有走近道的現象，就必須調節樓與樓之間的熱量，避免出現冷熱不均，造成有的用戶不熱，有的用戶過熱的現象，我公司不僅對所管轄的樓都安裝的調節閥或自力式，而且在每個樓的各個單元也安裝了調節閥，這樣就有利于供熱的調節;最后是對各用戶之間的調節，由于各用戶之間存在著各項差異，比如：樓層的差異、面積的大小、供熱管徑的差異及施工的質量等等，同樣的供熱各用戶室內的溫度就會存在著不同，因此要對各用戶之間進行調節。以上就是對供熱的一級管網、二級管網及個用戶管網進行調節，力求熱網上各用戶的室溫平衡，避免出現水力失調，造成熱能浪費的問題，從而到達節約熱能的目的。

二、節省熱量輸送所消耗的電能，達到節省能源的目的

循環泵是把熱量輸送給外網熱用戶的主要動力來源。循環泵的運轉(即熱量的輸送)就是電能消耗的過程。

由理論公式我們知道循環泵的有效功率：

Ne=V·△p·ρ·g/3600

式中Ne—有效功率W;

V—循環水泵的流量m3/h;

△p—系統阻力m;

ρ—水的密度kg/m3;

g—常數N/kg.

可見熱量輸送所消耗的有效功率Ne同流量V成正比，同系統阻力△p成正比。

另由熱水網路的水力特性可知：

△p=S·V2

代入上式可得：

Ne= S·V3·ρ·g/3600

由上式可見有效功率Ne只同流量V的立方程正比，減少熱網的流量V將極大降低電耗。因此我公司對所有換熱站的循環泵都加裝了變頻控制系統，降低循環泵電機的頻率，就降低了電能的損耗，以達到節電的目的。然而降頻不是一味的降頻，要考慮到供熱的效果，不能影響供熱質量。控制變頻可以控制二次網供回水的溫差(我們控制溫差一般在10-12度左右)，這樣我們二次調節就能做到熱水供暖系統的最佳調節工況—質和量的綜合調節，從而使二次網的流量分配得更加均衡。

三、減少失水量，達到節約能源的目的

由于城市的不斷規劃，我公司供熱的面積在不斷的增加，一些陳舊的供熱管道已出現嚴重的腐爛，有跑、冒、滴、漏的情況，同時還有一些用戶私自放水，這樣既浪費水又浪費熱。我公司供熱管網的水都是經過處理的軟化水，成本高，浪費水就是浪費能源，也就是損失我們全體員工的利益。因此我公司對水和電及其重視，加大力度查找失水的原因，查到問題及時處理，對失水嚴重的地方進行改造，這樣就減少了失水量，也到達了節能的目的。

從上訴分析可以看出，二次網采用供熱系統最佳調節工況—質和量的綜合調節，既節熱又節電，這樣熱網運行最為經濟節能，而且供熱質量也最好。

參考文獻：

1、樊文創、張衛華：集中供熱系統節能潛力分析，《建筑節能》2009年 第11期。

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