地暖不同調節方式的節能與污染物排放分析

朱 劍 麗

(太原市熱力公司，山西 太原 030000)

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地暖不同調節方式的節能與污染物排放分析

朱 劍 麗

(太原市熱力公司，山西 太原 030000)

利用熱平衡方程式導出地暖各種調節的調節公式，算出水泵的耗電量，從而導出耗標準煤的量以及煤燃燒產生的大氣污染物量，比較發現，分階段改變流量的質調節(用戶入口接混水泵)的節能效果顯著，節能空間巨大，值得推廣應用。

地暖，調節方式，污染物，集中供熱

0 引言

隨著我國城市集中供熱事業的迅速發展以及政府對供熱節能、減排的高度重視，城市地暖集中供熱系統越來越普遍[1]。地暖采暖方式以其自身的優越性更是得到了飛快的發展，在新開發的小區中，大部分采用了地暖采暖。因此，不同調節方式在地暖采暖中的節能效果需要對比及研究[2,3]。

目前，我國在熱水集中供熱中，常采用的調節方法有質調節，分階段改變流量的質調節，量調節和間歇調節(輔助調節)[4,5]。

其中，質調節是通過改變網路的供水溫度來進行調節的，循環水量在供暖期保持不變。其調節簡便，得到了廣泛應用。

量調節是通過改變網路的循環水量來進行調節的，供水溫度在供暖期保持不變。由于循環水量隨室外溫度的改變一直變化，因此量調節比較難控制，在實際中很少單獨采用。

表1 地暖不同調節方式運行耗電量，電費對比

分階段改變流量的質調節是介于質和量調節之間的調節方式，這種調節方式是在較低室外溫度時采用設計流量，在室外溫度較高時減小流量，在供暖期內設定若干階段，在每個階段內都相當于質調節，因而比較容易調節而且較節能[6]。

1 地暖不同調節方式的運行能耗和污染物排放比較

分階段改變流量的質調節，改變流量時對應的室外溫度是依照調節方式的供水溫度公式和相對流量比經試算出，不同室外溫度延續時間可按無因次綜合公式法算出。本例中，分兩階段時，變流量的室外溫度為-4 ℃；分三階段時，分別為-5.6 ℃和0.8 ℃。

表2 地暖不同調節方式間接耗煤量，產生污染量對比

水泵軸功率按揚程37 m，流量3 870 t/h，效率0.8計算。混水泵揚程6 m。電費按1.1元/度。運行耗電量，電費對比表見表1。

標準煤熱量29 308 kJ/kg，煤的元素含量按陽煤計算。一般火電廠煤與電的能量轉換比為40%。間接耗煤量，產生污水量對比見表2。

對于量調節，調節過程中只要保證用戶的調節流量不小于設計流量60%[10]，就可以避免雙管系統因各個立管循環作用壓頭比例增大而引起的上熱下冷垂直失調。

本例中的低溫熱水供熱系統，采用量調節時，運行耗電量，耗煤量及污染物產生量見表3，曲線如圖1，圖2所示。

表3 地暖量調節節電量，間接耗煤量，產生污染量對比

由于回水溫度th受室內溫度tn的限制，不可能再降低的緣故，圖1中，+1 ℃～+5 ℃的范圍內，回水溫度曲線為一條水平直線。從而網路的回水溫度th等于室內溫度tn時，應維持網絡的最低回水溫度。

由表1～表3可以看出，分兩個階段改變流量的質調節比質調節的煤，電減少使用18%，污染物排放減少18%；三個階段改變流量的質調節煤，電減少使用24%，污染物排放減少24%；量調節煤，電減少使用39%，污染物排放減少39%；帶混水的質調節煤，電減少使用44%，污染物排放減少44%；帶混水分三階段改變流量的質調節煤，電減少使用57%，污染物排放減少57%。

截至2010年，全國集中供熱總面積43.57億m2，地暖按總供熱面積的1/2計算。每年地暖運用不同調節方式與質調節比較，省電，省煤量和減少排放污染物量見表4。

2 地暖采暖間接連接各種調節方式的比較

表4 各種調節方式與質調節比較節電，煤的量和污染物少排放量

供暖用戶系統與熱水網路采用間接連接時，隨著外溫度tw的變化，需同時對熱水網路和供暖用戶進行供熱調節。通常，對供暖用戶按質調節的方式進行供熱調節，以保持供暖用戶系統的水力工況穩定。供暖用戶系統質調節時的供回水溫度的計算公式與直接連接的公式相同。

熱水網路的供回水溫度τ1和τ2，取決于一級網路采取的調節方式和水—水換熱器的熱力特性。通常可采用集中質調節或質量—流量調節方式。

仍以上述的供熱小區為例，一級網路設計供回水溫度τ1′/τ2′=120 ℃/70 ℃；二級網路設計供回水溫度τ1/τ2=60 ℃/50 ℃。

計算結果見表5，曲線如圖3所示。

表5 地暖間接連接不同調節方式對比

圖3中，系列1，2為二級網質調節供回水溫度，℃；系列3，4為一級網質調節供回水溫度，℃；系列5，6為一級網質量—流量調節供回水溫度，℃。

低溫熱水供熱間接連接時，二級網系統采用質調節，一級網系統采用質—量調節比單純的質調節節能，污染物排放量少(與直接連接一致)。

3 結語

通過對低溫熱水地面輻射供暖調節公式的推導，以及從上述例子可以看出，采用分三階段變流量的質調節(帶混水)是較節能的調節方式，與常用的質調節比較節能達到57%，一個采暖季省電182 341萬度，相當于2臺135 MW凝汽式汽輪機一年滿負荷的發電量。間接少燃燒標準煤559 937萬t，繼而減少了污染物排放量。因此，調節方式的改進具有巨大的節能空間，分三階段變流量的質調節(帶混水)應大力推廣。

[1] 江 億.我國建筑耗能狀況及有效的節能途徑[J].暖通空調，2005，35(5)：30-40.

[2] John Laitner. Federal Strategies to Increase the Implementation of Combined Heat and Power Technologies in the United States. US Environmental Protection Agency[Z].

[3] Li F C, Kawaguchi Y, Hishida K. Structural analysis of turbulent transport in a heated drag-reducing channel flow with surfactant additives[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer,2005,48(5):965-973.

[4] 鄭瑞蕓，姜永成，王昭俊.集中供熱系統適量供熱調節技術[J].哈爾濱工業大學學報，2009，41(12)：70-77.

[5] 凌繼紅，張于峰，董 穎.低溫熱水地板輻射供暖系統的理論研究[J].工程熱物理學報，2002(23)：146-148.

[6] 張春蕾，肖曉勁，丁 琦.供暖系統質調節與質量—流量調節的技術經濟分析[J].暖通空調，2010，40(7)：122-124.

[7] 雷翠紅，鄒平華.間接連接供熱系統的質量—流量綜合調節及能耗分析[J].暖通空調，2008，38(8)：125-129.

[8] 王 飛，王 婷，王慧萍.基于負荷比值的計量供熱間連網質調節方程[J].太原理工大學學報，2008，39(3)：317-319.

[9] DBJ 04—242—2012,居住建筑節能設計標準[S].

[10] 賀 平,孫 剛.供熱工程[M].第3版.北京：中國建筑工業出版社，1993.

Different adjusting to groung heating energy-saving and pollutant emissions analysis

Zhu Jianli

(Taiyuan Heating Power Co., Ltd, Taiyuan 030000, China)

Using the heat balance equation derived the regulation modes of all kinds of regulations of ground heating, calculated the power consumption of water pump, so as to derive the amount of standard coal consumption and the air pollutants amount produced by coal combustion. In comparison, the energy saving effect significant of phase change the flow quality regulation(with the user entrance mixing pump), energy saving space huge, worthy of popularization and application.

ground heating, regulating mode, pollutant, central heating

1009-6825(2017)16-0205-03

2017-03-13

朱劍麗(1988- )，女，助理工程師

TK521

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