談供熱系統節能增效的措施

彭 輝

(山西六建集團通風空調分公司，山西 太原 030024)

?

·綠色環保·建筑節能·

談供熱系統節能增效的措施

彭 輝

(山西六建集團通風空調分公司，山西 太原 030024)

根據管道水流理論知識，并結合工程實踐經驗，從一次網熱源節能、采用變頻系統、改變二次網流量、住戶分戶計量等方面，分析研究了供熱系統節能增效的措施，從而提高冬季供熱管網換熱站的供熱效率，起到節能減排的作用。

供熱系統，節能，熱力站，鍋爐

如何使采暖熱用戶最經濟、適用的享用熱能，成為當前熱用戶乃至社會環保要求最突出的問題。分戶供熱、計量系統已成為當前供熱系統的主導系統，供熱用戶要想根據自己的需求通過溫控閥來控制室溫必須使整個室內溫度達到適宜的溫度。但是人們往往忽視了換熱站或供熱站熱源，同樣存在很多環節可以通過優化管路設計及熱源重復利用等；用戶不僅可以通過調節戶內調節閥調節戶內溫度，同時可以調節站內設備的作用；從而起到節能減排的作用。

1 背景

我單位施工的興縣觀瀾國際B/C區換熱站工程，位于山西省呂梁地區興縣縣城，采暖面積24萬m2，采用節能天燃氣冷凝鍋爐供熱，一網二網通過換熱器置換；同時根據國家節能減排的政策，興縣居民采用燃煤小鍋爐對大氣污染嚴重，我方對本工程潛心研究，對居民的供熱系統進行改造應用，改善居民的供熱環境，減輕因燃煤小鍋爐而產生的環境污染。

2 節能分析

由于熱量的大小與鍋爐熱源節約能源，熱水流量、供回水溫差、散熱持續時間成正比。故可以通過利用熱源的二次使用，工頻泵變變頻泵及用戶流量的調節從而控制水溫、熱水量、放熱時間來調其散熱量即質調節、量調節、間歇調節。調節方法總結有以下幾種：從燃煤鍋爐更換為天然氣鍋爐，再采用超級冷凝器充分利用二次能量；通過變頻泵及均壓器及住戶流量調節，改變一、二次網的流量、調節二次網供熱溫度、控制二次網供水壓力。

2.1 一次網熱源節能

本工程一層網熱源采用天然氣鍋爐，同比燃煤鍋爐從環境方面已經減少了對大氣污染物排放，如CO2氣體排放、硫化氫等有害氣體的排放；在基礎上在天然氣排煙管道上增加超級冷凝器，冷凝器的作用就是通過冷凝器內部管路內的軟化水，把煙氣中的熱量置換出來，同時提高進入鍋爐中軟水的溫度，相比冷軟化水而言，提高爐內溫度減少天然氣使用量；再而降低了煙氣的溫度，可以從300 ℃降低到160 ℃左右，對減少大氣的溫室效應起到積極的作用。

2.2 改變一次網的流量

鍋爐房供熱系統中使用率最高的是通過改變供水溫度的方法調節供熱量。當在一次網供水溫度不變時改變其供熱量，需通過改變其流量來進行調節。通常情況下，當室外溫度逐漸增高時，室內溫度也逐漸增高，此時供熱系統可相對降低供水流量，從而保持室內溫度與室外溫度增高前一致，提高住戶的熱舒適度；相反，當室外溫度降低時，可提高供熱系統的供水流量。此種供熱系統可減少能源的消耗，同時也提高了住戶的熱舒適度，可產生明顯的社會效益和經濟效益。調節供熱系統中的供水流量，可在供熱管網中的回水系統中設置電動調節閥進行控制，也可進行人工調節。但由于興縣山區地理位置及地理環境的限制，晝夜溫差較大，頻繁的對回流調節閥進行調整，可引起供熱系統中的水力失調，從而影響住戶的正常使用。因此本項目中在供熱系統中使用旁通和電動調節閥共同控制，最終調節高溫水的流量，且不影響一次網的總流量，使得改變了供熱系統中的供熱量但不影響室外總管網。

2.3 采用變頻系統

變頻技術是近年來在我國推廣普及應用的一種新型節能技術，該技術目前在暖通空調工程中應用較為廣泛。使用變頻空調可降低電能的消耗，同時還能提高空調的穩定性。而在供熱系統中使用變頻技術是在當供水管網內的水流量發生變化時，回流口處的流量不發生改變的方式。供熱公司需使用附加設施才可實現該技術，如增設高位水箱、氣壓罐等方式進行實現。正常情況下，采暖設備內的水流量不會一成不變的工作，水流量會根據水壓的變化而產生相應的變化。當外界環境較好，且供熱系統內的負荷較低時，若未采用變頻系統則供熱系統會一直處于工頻的狀態運行，此時即產生能源和資源的浪費。而采用了變頻系統后，供熱系統內的水流量會隨著外界環境的變化而逐漸發生改變，從而產生自我調節，達到節能的現實效果。

2.4 改變二次網的流量

改變二次網流量的方法通常是在二次網的回水管上安裝電動調節閥，二次網流量的大小并不會對管式換熱器內的平均溫差產生較大影響，但會對板式換熱器的換熱系數產生影響。增大二次網的流量可改變換熱器內的流態，提高換熱器內的湍流強度。當供熱管道內的熱水呈湍流狀態時，其換熱系數與流態成正比，此時在室內所產生的傳熱效果也非常明顯。但是當二次網內的流量發生較大變化時，極易引起管網內的水力失調，因此在調節二次網內的流量時僅能在確保管網內最低流量的基礎上進行流量調節。同時還可在二次網的供回水間附加旁通管，以降低回流管內的水流量，從而降低換熱系數，提高室內供熱量。采用這種方法調節二次網的流量，由于這種方法并未改變供熱系統內總水流量的大小，因此不會產生水力失調的現象。

2.5 采用均壓罐及改變換熱器的換熱面積

采用均壓罐比傳統的集分水器節省了供熱站或換熱站內的空間，而且對于二網內的水的壓力流量調節起到積極作用，同時對于管路的鋼材特性不會有太大影響，均壓罐的作用就是對于不同區域供熱的供回水有效混合，可起到水力平衡的效果。考慮住戶的熱環境舒適度及降低能量的消耗，使用均壓灌水力調節裝置極為必要。除采用上述方法外，還可使用電動動態平衡調節閥進行調節，以確保設計環路的水力平衡。一般情況下，當換熱器的換熱系數恒定，且一、二次網的供回水溫差變化較小時，改變換熱器的大小或增加換熱器的數量均可改變其散熱的效果，但采用這種方法進行調節后效果不理想，不能產生連續性調節，僅為間歇性調節。未來換熱器的更新發展中，若能研究出一種可連續改變換熱面積的板式換熱器，則進行調節時將更加方便、快捷、有效。

2.6 調節二次網的供水溫度

二次網的供水溫度變化影響因素較多，如在換熱器面積不變的情況下，某一用戶將供回水流量調節后，二次網內的總供水流量隨機發生變化，但一次網內的供回水流量和供水溫度卻未發生變化。當二次網內的供水流量發生變化后，未調節供水流量的用戶室內溫度也隨之發生變化。因此在對二次網內的供水溫度進行調節時，可通過改變一次網內的供水流量進行控制，而調節一次網內的供水流量又可通過電動調節閥中的溫度補償器進行調節。當溫度補償器內水溫調節曲線與室外溫度變化相對應時，補償器會反饋出一個供水溫度的最佳值。若一次網內的供水溫度低于或高于供水溫度的最佳值時，供水系統會通過自動控制調節閥調節供水流量，從而調節二次網的供水溫度。

3 熱力站的節能措施

目前多數熱力站所使用的介質為水，因此城市供熱系統中所使用的換熱器也多數為結構緊湊、傳熱系數高的板式換熱器。當一、二次網供水的溫差較大時，為保證用戶室內的熱舒適度，一般通過調節一、二次網供水的流量來彌補供水溫差的影響，此時宜使用不等流道截面的板式換熱器。

山區城市由于地理位置的限制和減少熱力站的占地面積，一般可使用組合式供熱機組進行制暖。組合式機組包括板式換熱器、循環水泵、補水裝置、監控儀器和相應的制熱設備。組合式供熱機組具有占地面積小、熱損失小、安裝快捷及結構緊湊的優點，被多數大中型城市和山區城市所采用。

目前我國多數熱力站內出現的供熱系統失水現象嚴重，產生這種現象的主要原因是由于用戶私自放水或因小區內供熱管網陳舊銹蝕而大量漏水，供熱系統內失水嚴重，造成大量熱量損失，影響住戶的采暖效果。因此相關政府部門應配合熱力站進行相應宣傳、加強管理，采取相應的政策法規正確引導住戶，降低供熱系統的失水率，將失水率降低至正常運行水平。

4 結語

從以上方面我方提出方案并積極與設計單位溝通，與設計燃料指標相比節約天燃氣8 500 m3；不僅滿足了居民的生活所需溫度，達到設計條件，而且響應了國家的號召，起到節能減排的作用，還興縣人們碧水藍天。總之，實現供熱系統供熱量的方法有許多，在實踐中應靈活加以應用，不斷的探索研究，把智能控制技術、超級冷凝技術綜合運用，確保供熱系統與熱用戶按需供熱做到有機統一。

[1] 梁懋軍.供熱系統動力設備節能淺析[J].中國科技信息,2009(4):31-32.

[2] 車德福,劉銀河.供熱鍋爐及其系統節能[M].北京：機械工業出版社,2008.

[3] 秦 冰,秦緒忠.分布式變頻泵供熱系統的運行調節方式[J].煤氣與熱力,2007(2):73-75.

[4] 韓 嘯.關于給排水及暖通工程施工質量控制的探討[J].建筑工程技術與設計,2015(1): 344-345.

[5] GB 50736—2012,民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].

[6] 江 億.我國建筑耗能狀況及有效的節能途徑[J].暖通空調,2005(5):30-40.

Discussion on the energy saving efficiency improvement measures for heating system

Peng Hui

(VentilationandAirConditioningBranch,ShanxiSixthConstructionGroup,Taiyuan030024,China)

According to the pipe flow theory knowledge, and combining with the engineering practice experience, from primary network heating source energy saving, frequency conversion system use, secondary network traffic changing, household metering and other aspects, analyzed the energy saving efficiency improvement measures for heating system, so as to improve the heating efficiency of winter heating heat exchanger station, to the effect of energy-saving emission reduction.

heating system, energy saving, thermal power station, boiler

1009-6825(2017)14-0192-02

2017-03-04

彭 輝(1976- )，男，工程師

TU833

A