淺析集中供熱系統換熱站節能措施

史維增，龍小菊

(1.秦皇島經濟技術開發區動力公司;2.東北石油大學秦皇島分校)

近些年我國的GDP增長較快，但能源消耗量亦增長驚人，我國不僅能源消耗總量大，而且單位GDP的能源消耗量數倍于發達國家，能源消耗量的增長影響著我國經濟平穩快速發展的持續性;我國的建筑能耗約占總能耗的近30%，而建筑的冬季供暖又占整個建筑能耗的近40%［1］。國家“十二五”規劃發展概要指出“深入貫徹節約資源和保護環境基本國策，節約能源，發展循環經濟，推廣低碳技術，走可持續發展之路”。所以我們供熱行業要從設計、施工、運行各個方面嚴格把關，擯棄因循守舊的思想，把節能降耗工作做深、做實，做到低碳供熱。

1 設計方面

一個系統其建設初投資及運行成本的高低主要由設計人員控制，合理的設計不僅設備簡練、占地空間少，而且其運行成本應該比較低;每個系統都應有一個最簡單也是最佳的設計方案，設計人員在此基礎上的任何冗余都會造成建設初投資的提高、系統復雜、運行成本提高及故障點增多，我們設計人員所追求的應該就是這個簡單的最佳方案。但由于設計人員的水平參差不齊，責任心也不一樣，就造成了其設計方案與理論的最佳方案之間的差距有大有小。

現階段行業內的一些設計方案與最佳方案存在較大差距，原因主要是由于有些設計人員不對整個項目負責任，只對自己負責任，設計過于保守，照抄照搬理論數據，照抄照搬前輩的經驗，甚至有些設計人員仍在執行過期作廢的規范，結果就是最終的設計功能雖然能夠達到，但整個項目的經濟性很差。

就換熱站的設計而言，其具體表現有:

(1)熱指標保守估算，不切實際。熱指標是供熱設計中的基礎數據，是重要經濟技術評價及控制指標;有些設計人員不認真研究項目的保溫結構，計算熱指標完全憑經驗，憑慣性，已經達到節能要求的建筑按照非節能建筑的熱指標進行保守估算，這樣得到的熱負荷往往是偏大;本人認為這種情況是通病，而不是個例;熱指標這種基礎數據的不準確，偏大甚至很大，就會造成后面的設計選型結果全部偏大;所以，這是設計浪費的重點，是挖掘節能潛力的重點，是應該嚴格控制的重點。

(2)換熱器選型沿用舊規范，設置備用換熱器。換熱站有汽－水換熱和水－水換熱，多數為水－水換熱，水－水換熱以使用板式換熱器最廣泛;本人認為換熱站應不設置備用換熱器的原因有:①現行《城鎮供熱官網設計規范》CJJ 34－2010第10.3.10.4 條注明，換熱器可不設備用;②采暖是季節性的，供熱單位能夠在非采暖期對其檢修、保養;③換熱器的故障有內漏和外漏，無論哪種故障，都不會突然爆發，無法維持供暖，而是由小到大，逐漸滲漏，此過程比較慢，所以即使采暖期期間換熱器發生故障，一般仍能夠維持供暖;即使采暖期期間必須需要更換換熱器，供熱單位有時間提前做準備，檢修所需停暖時間一般約3～4小時即可，用戶室內溫度波動不明顯。

(3)外網循環水泵選型存在流量和揚程都偏大的情況。循環水泵所需流量是根據供熱面積和熱指標來確定的，現階段多數工程設計人員熱指標仍不按節能后的熱指標計算，擔心將來不熱建設方找設計的麻煩，而是按非節能熱指標計算熱負荷后還要乘以個保險系數，最終的累加結果就是循環水泵流量偏大。水泵揚程應根據換熱站內阻力、外網最不利環路阻力及建筑物內部阻力來選擇，而設計人員的流量已經選大了，其在此基礎上計算的管道管徑也會偏大，計算水泵揚程是也會像計算水泵流量一樣一味加大，求保險;最終就是流量和揚程都較大，再靠變頻運行降低其參數。一些工程設計人員認為水泵選大一些可以通過變頻來解決，更有甚者認為有變頻了就是節能了，其實最佳狀態應該是水泵工頻運行，且管網不需調節即達到水力平衡才是最佳狀態，因為水泵在工頻運行狀態下其效率最高，隨著轉數降低，其運行效率也在下降。

建筑面積10萬平米以下的住宅項目，如果二次管網設計合理，其換熱站內二次網循環水泵揚程應該不會超過20 m(具體項目應認真計算)，雖然這也是個估算值，但這是一個經過實踐檢驗的經驗值;在很多規模不大的系統其循環水泵的揚程在40 m左右的，非常浪費。

2 運行管理方面

在換熱站運行方式上，存在著以下浪費能源的運行模式:

(1)大流量小溫差運行;

根據以下公式:

式中:Q——熱量，G——流量，Tg——供水溫度，Th——回水溫度，H——揚程，P——電機軸功率，n——電機轉數

得知，向熱用戶輸送相同的熱量，供回水溫差越大，循環水流量越小，則電機軸功率越小，當供回水溫差增大一倍時，所需水流量減少為原來的二分之一，電機軸功率變為原來的八分之一;即，增大供回水溫差，避免大流量小溫差運行是避免浪費的一點。

(2)疏于熱網的平衡調節，為了個別用戶反映的不熱問題而一味的提高整個系統的溫度、增加水泵的出力而造成浪費。

文中就換熱站的設計、運行管理提出以下幾點，僅供參考:

(1)執行國家現行規范，但不拘泥于規范，因為規范總是滯后于先進技術，滯后于先進管理;應盡量在規范允許的情況下精簡設備，特殊情況可以突破規范，例如本人所在單位以前設計的換熱站內換熱器就不設置備用換熱器，按照舊規范不合理，但按照新規范，合理;

(2)熱指標認真核實，實事求是，不可不負責任的乘保險系數;

(3)換熱器不設置備用，加強非采暖期設備的檢查、檢修及采暖期對設備的巡檢;板式換熱器換熱系數取3 000 w/m2℃，預留10% ～20%富余量。

(4)一般用戶系統其循環水泵不設置備用泵，每套系統單臺水泵變頻運行，水泵出口無止回閥，單獨設置冷備用水泵或與其它換熱站共用一臺冷備用水泵;重要用戶系統布置兩臺水泵，一用一備，水泵出口無止回閥，切換水泵時工作人員手工操作關閉泵前后閥門，變頻運行;不建議多臺水泵并聯運行。

(5)如果一個系統的熱負荷在系統投入運行后不會有大變化(即供熱面積基本確定)，應選擇單臺水泵運行，設置變頻;如果一個系統的熱負荷在系統投入運行后會有較大變化(例如增加或減少供熱面積的比例較大)，多數情況是換熱站設備的選型是按照最終的熱負荷進行選型，但實際運行時由于入住率不高，使得實際熱負荷偏離設計熱負荷較大，這就出現了大馬拉小車的水泵低效率運行狀態;此種情況應該根據實際情況重新計算所需水泵參數，另安裝參數較小的水泵，變頻運行，此時泵的選型也應有部分富余量，隨著負荷的變化而逐漸調節，當此水泵能力達到滿負荷時，可根據負荷增長趨勢，重新選擇水泵，依次增加水泵能力，而不是“一次到位”，此種情況適用于新入住的住宅小區、將來需要擴建的企事業等單位;變頻運行看似新購置了一臺設備，實際其節約的電費遠遠多于購置水泵的費用;一味的崇拜變頻調節是不合理的，變頻應在合理的范圍內調節;對社會整體而言，大馬拉小車的低效率運行純屬電能，購置小泵看似多購置了設備，但其運行成本降低，最終的綜合成本是明顯降低的。

3 結語

當然，供熱系統由于熱用戶的供熱面積不穩定，安裝質量有差距等多種原因的影響下，絕對的合理方案是很難達到的，我們追求的是與理想狀態的最小差距;這需要設計者具有很高的理論水平，管理經驗，更要有對項目負責的態度，而不僅僅是對設計者自己負責任。

［1］王金墩姜再柱丹麥城市集中供熱概況及對我國城市集中供熱的啟示［J］《區域供熱》2011年第四期51－53.