集中供熱在嚴(yán)寒地區(qū)的應(yīng)用研究

張育霞

（前郭縣華宇建設(shè)工程有限公司,吉林 松原 131100）

1 集中供熱系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

北方地區(qū)由于四季分明，冬季氣候較為寒冷，而集中供熱的方式是改善居住環(huán)境溫度的最佳方式。而集中供熱也是有效降低能源浪費(fèi)的有效方式，通過(guò)對(duì)集中供熱能源利用率的有效提升，在集中供熱過(guò)程中開(kāi)源、節(jié)流。這里的開(kāi)源是在供熱中不斷尋找替代礦石燃料的新熱源，而節(jié)流則是通過(guò)對(duì)單位需熱量的降低，節(jié)約能源，同時(shí)在各個(gè)輸配環(huán)節(jié)中減少不必要的熱損失。在我國(guó)主要的供熱形式以及供熱系統(tǒng)的重要組成主要包括：熱力站、熱源、城市庭院管網(wǎng)以及樓內(nèi)管網(wǎng)和散熱末端。城市管網(wǎng)是連接熱源到熱力站的中間部分，但是由于覆蓋面積較廣，因而大多采用了微機(jī)控制以及精密的管理，這也是為了方便熱源結(jié)算以及供熱安全。因此，在城市管網(wǎng)中壓力、流量以及溫度等方面的調(diào)節(jié)監(jiān)控措施都相對(duì)較為完善；但是從熱力站到終端用戶(hù)之間以及建筑入口到具體用戶(hù)之間的管網(wǎng)，在管理以及調(diào)節(jié)、控制中仍舊以粗放的經(jīng)驗(yàn)管理調(diào)節(jié)作為主要的手段。為了改變這一現(xiàn)狀，我國(guó)開(kāi)始推廣分戶(hù)計(jì)量模式，隨著這一工作的推進(jìn)，供熱末端可以主動(dòng)調(diào)節(jié)，因而小區(qū)供熱管理發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。供熱環(huán)節(jié)中的損失可以通過(guò)對(duì)小區(qū)管網(wǎng)設(shè)計(jì)水平、調(diào)節(jié)水平以及管理水平的提高予以降低，這對(duì)于分戶(hù)計(jì)量的供熱管理模式的推廣具有重要意義。而這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)就需要首先對(duì)小區(qū)供熱管網(wǎng)進(jìn)行了解。文章中主要針對(duì)某一小區(qū)進(jìn)行了典型的調(diào)研測(cè)試，依照實(shí)際狀況采用DeST模擬的方式系統(tǒng)的分析了該小區(qū)實(shí)際供熱中存在的問(wèn)題，并對(duì)運(yùn)行管理人員提出了可供擦考的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 研究分析

測(cè)試小區(qū)位于北方某地級(jí)市。該市冬季平均氣溫-10℃左右，屬于嚴(yán)寒地區(qū)，供暖期為每年10月25日至翌年4月10日。2013年該市總供熱面積為1970萬(wàn)m2，平均耗熱量指標(biāo)為0.58 GJ/（m2·a）。進(jìn)行調(diào)研的城市主要采用分階段調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行供熱，依照季節(jié)時(shí)段即初寒、嚴(yán)寒以及末寒這三大階段對(duì)供熱流量進(jìn)行綜合性的調(diào)節(jié)，并在實(shí)際的供熱中依照實(shí)際的天氣變化狀況對(duì)供熱流量以及水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。在小區(qū)供熱中，僅僅依照網(wǎng)溫變化調(diào)節(jié)，而流量?jī)H僅在供熱初期進(jìn)行以此平衡，在整個(gè)供熱期中基本保持不變。

3 測(cè)試分析

因此將一棟建筑分為四個(gè)區(qū)域，即，ABCD四個(gè)區(qū)域，分別對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，可以得出：

3.1 耗熱量分析

對(duì)供回水溫度以及支路流量進(jìn)行測(cè)試可以得到四個(gè)區(qū)域在供熱過(guò)程中詳細(xì)的流量、耗熱量等結(jié)果。

由于10月、11月的耗熱量并未測(cè)量，所以為了得到全年耗熱量，假設(shè)各單元的耗熱量與室外溫度呈線性關(guān)系，根據(jù)10月、11月的平均溫度數(shù)據(jù)，反算得到各單元的耗熱量。計(jì)算得到供暖季的平均累計(jì)耗熱量為0.44 GJ/（m2·a）。

通過(guò)分析可以得出：

（1）根據(jù)調(diào)研，該市2013—2014年供暖季的平均累計(jì)耗熱量為0.58 GJ/（m2·a），因此該小區(qū)的耗熱量處于平均偏低水平。

（2）室外溫差較大。由于氣候變化較為明顯因而在不同的寒冷時(shí)期室外溫度就會(huì)出現(xiàn)明顯變化。尤其在末寒期，室外溫度上升幅度較大。分別對(duì)四個(gè)區(qū)域熱耗量進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)C區(qū)耗熱量相對(duì)較高，其主要原因如下：

（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在差異。由于A，B，D三個(gè)區(qū)域具有相同的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，C區(qū)沒(méi)有外保溫，所以C區(qū)耗熱量同其他幾個(gè)區(qū)相比相對(duì)較高。

（2）建筑形式不同。在耗熱量較為接近的A，B，D區(qū)中，A，B區(qū)的建筑形式相同，底層均為車(chē)庫(kù)，而D區(qū)底層沒(méi)有車(chē)庫(kù)。底層車(chē)庫(kù)造成2層的散熱量大，因此A，B區(qū)的耗熱量比D區(qū)大0.04～0.08 GJ/（m2·a）左右。

3.2 樓內(nèi)管網(wǎng)

3.2.1 室溫分析

對(duì)樓內(nèi)的房間進(jìn)行精準(zhǔn)的溫度測(cè)試，將整個(gè)月中的每個(gè)房間平均溫度計(jì)算出來(lái)，可以得到一棟建筑中室內(nèi)溫度的分布。通過(guò)測(cè)試結(jié)果可以看出，在同一棟建筑中房間和房間之間的溫度差異不均勻，尤其在嚴(yán)寒期間，一旦室外溫度升高，室內(nèi)過(guò)熱溫差現(xiàn)象更為明顯。

3.2.2 垂直失調(diào)

通過(guò)分析可以得到以下結(jié)論：

（1）垂直熱力失調(diào)是存在于各種供熱形式中的，無(wú)論供熱采用何種方式，該問(wèn)題都始終存在。

（2）在建筑垂直方向中間偏上的用戶(hù)中最常出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。

3.2.3 朝向不同

測(cè)試結(jié)果表明高度相同位置不同的用戶(hù)中，中間用戶(hù)南北房間溫度差異不打，而邊角用戶(hù)的房間南北朝向房間具有較大的差異性。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析可以看出，無(wú)論是測(cè)試還是模擬分析，結(jié)果都證明，在整個(gè)供熱系統(tǒng)中熱能消耗較大的都是建筑自身的消耗。通過(guò)對(duì)建筑保溫水平的提高，尤其是地層保溫水平的提高，雖然不能從總體上降低熱耗，但是可以減少下兩層用戶(hù)的熱負(fù)荷。

庭院管網(wǎng)損失較大。測(cè)試小區(qū)達(dá)到 了11.41%，其中保溫?fù)p失9.96%，高于理論計(jì)算值。主要原因是保溫層脫落、滲水等。

樓棟間的供熱不均較嚴(yán)重。由于建筑形式、在樓棟中的位置不同等因素，樓棟間的需熱量有較大差異，而實(shí)際中由于缺少必要的儀表或測(cè)量點(diǎn)，很難確切知道每個(gè)樓棟的需熱量和調(diào)節(jié)參數(shù)，只能依靠運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行粗略地調(diào)節(jié)，造成樓棟間的供熱不均。這部分損失在0.055 GJ/（m2·a）左右，約占總供熱量的11%。

通過(guò)分析可以看出，導(dǎo)致以上問(wèn)題的主要原因就在于，無(wú)論用戶(hù)還是庭院管網(wǎng)系統(tǒng)都存在缺陷，即不能夠有效進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就導(dǎo)致即便室外溫度升高了，由于供熱無(wú)法調(diào)節(jié)，因此室內(nèi)溫度過(guò)高，這就會(huì)造成過(guò)量供熱。通過(guò)調(diào)研分析可以看出，一旦室內(nèi)出現(xiàn)過(guò)量供熱而溫度過(guò)高時(shí)，居民就會(huì)采用開(kāi)窗的方式進(jìn)行降溫，這種方式必然會(huì)導(dǎo)致耗熱量的增加。而這一問(wèn)題可以通過(guò)樓棟混水或者末端通段的方式予以調(diào)控。在有條件的地方可以適當(dāng)推廣，若條件不適宜，則需要考慮通過(guò)水力平衡的方式對(duì)庭院管網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)寒冷初期以及末期的供熱量適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行降低。

[1]江億.北方采暖地區(qū)既有建筑節(jié)能改造問(wèn)題研究[J].中國(guó)能源，2011，33（09）：613.