城市集中供熱換熱站的節能設計分析

【摘 要】城市發展的過程中，供熱問題一直都是十分重要的一個問題，供熱過程中是需要消耗大量資源的，而我國又是一個資源相對短缺的國家，供熱換熱站在設計的過程中也必須要響應國家節能的號召，對設計做出響應的轉變，本文主要分析了城市集中供熱換熱站的節能設計，以供參考和借鑒。

【關鍵詞】城市集中供熱；節能；設計

當前在經濟發展的過程中，我國對環保和節能問題越來越重視，而在供暖系統當中新型的供暖方式也逐漸取代了原有的小區鍋爐房供暖的形式，集中供暖在應用的過程中提高了煤炭資源的利用效率，同時也減少了煤炭燃燒給整個城市環境所帶來的不利影響，在這樣的情況下，這種方式也值得在大范圍內實施推廣。

1.混水換熱站

混水換熱站通常有三種供熱連接方式，一種是直接連接，一種是間接連接，一種是混水供熱。其中，間接連接是這幾種連接方式中最為常見的，因為間接連接方式在使用的過程中一二次網是相互分開的，二者之間有著非常強的獨立性，同時對其進行調試的時候也不需要非常繁瑣的流程，但是其在運行的過程中，供水的溫度相對較低，這樣就使得一級管的管徑必須要大，循環水泵的體積也相對較大，因此其在運行的過程中也就會出現非常多的問題。混水連接的模式是直接連接和間接連接的結合體，在運行的時候有較高的復雜性，所以也不是十分的常見，但是其節能效果更好，所以在熱網自動控制系統應用的過程中也受到了人們的青睞。

混水換熱在實際的應用中不需要換熱器，所以也就使得一次網的供水溫差有所增加，所以和間接換熱相比，混水換熱也是有著非常明顯的優勢的，昏睡換熱在實際的應用中并不需要大量的投資，同時設備的尺寸比較小，供水溫差相對較大，所以其所產生的換熱效率也比其他的方式更高，這一過程中也增強了水力的平衡性，因此其應用越來越普遍也越來越廣泛。

2.換熱站設備選型

使用換熱器的間接連接是目前換熱站常用的連接方式。在間接換熱站的設計中，換熱器、循環水泵等設備的選型是否合理直接影響整個供熱系統的運行效果。

2.1水泵的選擇

水泵作為換熱站內主要的動力設備，其選型是否合理是影響換熱站運行是否節能的關鍵因素。水泵的選擇主要考慮揚程和流量兩個參數。其計算公式本文中不再進行詳述，本文中主要對選型中應該注意的問題進行說明。

首先是水泵流量的選擇。水泵的流量和計算出來的熱負荷有著非常密切的關系，水泵流量選擇的過程中，一定要對計算出的熱量負荷進行詳細的檢驗核查。在供熱系統管網的閥門或者是法蘭連接的位置，因為連接的并不是非常的緊密，就會出現滲漏的情況，所以需要在計算的過程中考慮到流量損失附加值的問題，這樣才能使得水泵流量更加的科學合理。

其次是水泵的揚程。在閉式熱水系統當中，對循環水泵揚程進行計算的時候只需要考慮的一個因素就是系統整體的阻力損失，也就是說所設計出的熱損失應該大于整個系統運行中各個部件熱損失的總和，在已經完成的設計項目當中，也存在著將建筑物的高度必須要計算到管網阻力當中的情況，這樣就使得施工中所選擇的水泵揚程要比系統的阻力大出很多，在這樣的情況下也就使得很多能源都被白白的浪費。

再次是水泵臺數的確定。換熱站內部的水泵使用方式一般都是一個使用的設備和一到兩個備用的設備，一臺水泵運行過程中所產生的流量無法滿足正常需求的時候，就要選擇并聯使用的方式，水泵在并聯運行之后，單臺水泵的運行流量就在減小，并聯的數量越多，單臺水泵所產生的流量就越小，而在水泵串聯方式運行的過程中，管網系統的壓力會不斷的增加，所以在這個時候就應該選擇具備承壓結構的水泵。

最后就是運行工況模擬。循環水泵在工作的過程中除了和水泵自身的性能有著非常密切的關聯之外，還要考慮到水泵連接管網阻力的特性，在水泵選型徹底結束之后，還要對水泵實際的運行狀況進行充分的了解，這樣才能更加準確的對其展開模擬工作，確保水泵一直處在良好的運行狀態當中。

2.2換熱器的選擇

換熱器時換熱站內進行熱交換的設備，是消耗熱源的設備，其換熱能力對整個供熱系統的供熱效產生直接影響。因此如何提高換熱器的運行效率，節約能源，是換熱站設計人員面臨的重要課題。

（1）換熱器的出力設計。方案一：根據集中供熱設計手冊中的規定，換熱器一般不少于2組，每臺換熱器的換熱能力不小于總熱負荷的70%。當室外溫度低于室外設計平均溫度時，用一組換熱器滿負荷運行。當室外溫度降低，一臺換熱器滿負荷運行不能滿足采暖需求時，兩組換熱器同時使用，其中一臺滿負荷，另外一臺補充不足的熱負荷需求量。

方案二：計算出用戶處的熱負荷后，按熱負荷的100%選擇換熱器，并配備兩組換熱器，一備一用。這樣能保證整個采暖期的最大熱負荷需求，但是室外溫度達到設計室外溫度的時間只占整個采暖期的2%～5%，換熱站長時間在低負荷、低效率下運行，造成能源的浪費。

方案一和方案二的使用要綜合考慮換熱站的規模、運行的經濟性進行選擇。對于規模較小的換熱站設計可以選擇方案二。

（2）換熱器阻力計算。由于換熱站內空間的限制，目前換熱站內換熱器優選體積小、換熱能力強的換熱器。換熱器的體積小使水在換熱器內的流動阻力增大，增大了整個管網系統的阻力。如果在泵的選擇時不能充分考慮大阻力換熱器對系統動力系統的影響，會導致整個系統水力失調。

3.換熱站監測系統

為了實現換熱站的節能運行，需要安裝監測系統對換熱站運行參數進行監測。換熱站監控系統由以下3部分組成。

（1）測量儀表及變送器。用于對熱交換站的運行參數及室內外溫度進行測量，主要包括一二次供水溫度、室內外溫度、二次側供水流量、一二次壓力等測量傳感器。

（2）執行機構。用于對換熱站運行的各調節機構進行電動調節，主要由變頻器和水泵電機組成。

（3）PLC和工控機。用于對換熱站運行的自動控制和運行參數進行監測控制、記錄、統計、報警、報表打印等。對應于以上組成部分，換熱站監控系統的主要完成檢測及控制功能。控制功能主要是實現換熱站的供水溫度的自動控制和供回水壓差的自動控制。

4.結語

在換熱站節能設計的過程中，采取混水換熱的方式能夠體現出非常強的優勢，在地勢高度符合要求的情況下，就可以選擇這種換熱形式，但是其在運行的過程中對一次網的穩定性由比較高的要求，所以必須要對一次網予以嚴格的控制，在實際的工作中，還應該采用換熱站監控系統，這樣就可以更好的對設備的運行狀況進行監測，這樣就可以對供熱效果進行改進和調整，從而實現節能的目的。

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