集中供暖系統節能規范技術

袁少發

北京首都機場動力能源有限公司

集中供熱起源于西方國家，上世紀初期德國第一個熱電廠出現后，集中供熱開始成為城市供暖的主要形式。我國的集中供暖在上世紀八十年代開始，但是各個鍋爐房的供熱比較分散，占我國總供暖面積的85%。二十世紀八十年代以后，城市供熱發展進入新的階段，熱電聯產、熱交換站以及配套設施開始擴大建設規模。伴隨著經濟的發展，熱電聯產在城市供熱熱源供應總量中占64%，我國的熱源開始走熱電聯產的可持續發展的道路。

2 供熱規劃節能優化

2.1 城市熱負荷分析

2.1.1 采暖指標

《城市熱力網設計規范》（CJJ34-2010）中的住宅供熱標準是40～45W/m2，結合我國對城市采暖熱指標標準，城市的發展功能定位并結合公共建筑節能設計標準，目前我國非節能建筑約占70%，節能建筑約占30%。國家十三五規劃要求2020 年實現節能建筑約占80%，非節能建筑約占20%；規劃遠期2030 年全部建筑均為節能建筑。按照這樣的目標確定采暖綜合指標。以華北區域為例，當前、近期規劃、遠期規劃的采暖綜合熱指標分別為44.5W/m2、37.4W/m2、33.6W/m2。

2.1.2 采暖節能的關鍵點

集中供熱系統經過熱制備、轉換、輸送等多個環節，整個熱網中的熱源設備、風機、水泵等設備存在燃料、電力、水和熱這些能源消耗，這些也是控制的重點。首先是系統的熱損失，熱能從制備到經一次網、熱力站、二次網等環節，只有提高各個環節的熱能利用率，減少熱能損失才能提高整個供熱系統的效率。其次是系統中的耗電設備主要有各種水泵、風機，用電設備選擇不合理，運行效率低，阻力損失都可能造成電力損失。第三是燃料和水的損失，能源的利用率低，阻力損失都有可能造成過多的消耗燃料和水。基于以上，節能控制的關鍵在于：

（1）工業蒸汽負荷分散，無法集中供應，一般根據實際需求由蒸汽燃氣鍋爐提供。（2）住宅和公共建筑的大面積提供生活熱水不現實，可在主要熱源廠附近，根據用戶的要求規劃負荷。（3）生活熱水可通過積極發展太陽能資源來提供。太陽能是新能源中最具利用價值的能源之一，取之不盡，用之不竭，幾乎不產生任何污染。太陽每秒鐘到達地球的能量相當于60億噸標準煤。目前太陽能利用最成熟、最經濟的方式是太陽能熱水器，但應考慮太陽能技術與建筑的集成技術，使太陽能采暖和熱水器真正納入建筑集成技術，實現節能效應。

基于關鍵控制，從數據通信、設備運行優化、變頻控制技術、合理選擇熱設備及運行方式、高效率的管理等方面切入，實現節能管理。

3 供熱規劃節能優化分析

3.1 供熱熱源規劃

考慮區域經濟、社會進程、城市規劃等關系，分期實施城市集中供熱的規劃。遵循近、遠期相結合、工業與民用相結合、考慮與原有供熱專項規劃的銜接和連續性。推行資源循環利用、積極推廣熱電聯產、考慮現有供熱系統改造、調整的過渡性和可行性規劃，根據需要，分批、分期實施改造，升級。加強供熱行業監管，促進供熱有序發展、采用新工藝、新技術、新材料、新設備。規劃采用集中供熱方式，新增用戶均采用高溫熱水供熱，并將低溫水管線改為高溫水管線，考慮熱力規劃與整體城市的發展規模之間的關系，以及熱用戶的迫切需求、供熱半徑等因素，遵循積極利用工業余熱原則的結果。

3.2 熱力管網規劃

依據 “節能減排”要求對原有采暖蒸汽管線進行改造，盡量多利用原有管網系統；各熱源間的管網采用聯網的方式，同時注重安全、保溫、防腐。

3.2.1 熱網敷設方式

熱力網敷設方式結合城市規劃需求選用，目前主要采用四種方式：①架空敷設，具有一定的靈活性，施工簡便，造價低，但是保溫差，維護成本高，熱能損失較大。②地溝敷設造價高，周期長，占地面積廣，涉及到大量的工程開挖，也容易和地下設施矛盾，優點是檢修較方便、廠區整齊美觀。③直埋敷設施工更快、機械化施工作業效率高，不影響交通，對地質條件適應強。但是維修比較困難，對施工工藝標準要求較高。

第四，城市綜合管溝的應用的比較少，適用于大型城市。因為造價比較昂貴，各種管線協調難度大。但優勢是統一規劃、設計、建設，能更有效地利用城市地下空間，節約資源。

目前熱力網敷設采用的最多的是直埋敷設方式。在選才上，熱水管道：管道公稱直徑DN≥200mm，應用的比較普遍的是螺旋縫電焊鋼管，DN＜200mm以無縫鋼管為主。

3.2.2 熱網保溫

熱力管道保溫材料有膨脹珍珠巖類，玻璃纖維類，巖棉制品，泡沫塑料類，供熱規劃管道保溫材料以泡沫塑料類為主，蒸汽管以復合保溫結構材料為主。管道保溫要做到經濟保溫厚度。

性能參數 單位性能指標重量吸水率% 0.2～0.3生產密度Kg/m3 50～70壓縮10%的抗強度MPa 0.25最高使用溫度℃ 120導熱系數方程W/m·k 0.035+0.0014tp常溫導熱系數W/m·k ≤0.035

3.2.3 特殊區段的處理方式

管網經過河道流域時，要采取特殊的處理方式。 過河敷設時，需要與河道管理部門協調好，敷設管道時，管道敷設凈空至少以五十年一遇洪水標準來進行敷設。

3.2.4 熱力網防腐

直埋蒸汽管道，外套鋼管先除銹，后采用加強型環氧煤瀝青冷纏帶防腐，工作鋼管保溫前清除氧化層，涂有機硅耐高溫漆兩道防腐。架空管道保溫前清除氧化層，涂有機硅耐高溫漆兩道防腐。

3.3 中繼能源站

中繼能源站通過換熱器轉化到市區供熱管網內的水流，保證熱源水流順利到達市區，進入千家萬戶的暖氣片中。中繼泵站的工藝流程為：熱網供回水管進入中繼泵站，除污后送入供回水總干管網，水泵根據熱負荷的變化調整供水流量和壓力，實現節能調控。熱網加壓泵站必須滿足整個熱網遠期的運行要求，防水錘的旁路采用緩閉式止回閥。

3.4 熱力站

熱力站應盡量建設在熱負荷集中的區域，銜接二次熱水管網的建設。

熱力站單獨建設建筑物，規模一般為3～10MW，供熱面積約為3～10 萬平方米，為確保供熱安全可靠，中繼泵站及熱力站在設計時考慮安防措施。首先是按照消防設計要求進行防火規范設計，同時站內設計超壓、超溫及聯鎖保護。選擇變頻調速水泵，減少對設備的損耗。電氣的隔離開關與相應的斷路器接地按“五防”要求，所有電氣設備均設漏電保護器及安全接地。設備、管道外表面做好防范熱輻射措施。

3.5 供熱監控規劃

一級管網自控系統主要是控制傳輸流量和溫度，降低熱損失。運行中實時監控調整運行參數，滿足最不利用戶用熱要求。控制器具有全自動控制運行或手動調節兩種選擇。一級管網必須具有補水、壓力控制，與熱網相匹配的檢測控制系統，通訊采用無線通訊的方式。

二級管網自控系統控制用水溫度和用水質量，由控制閥、室外溫度傳感器、自動化設備等組成，通過調整管網的運行參數，提高供熱效率。根據需要，可采用DCS 自動控制平臺，實現動態和遠程監控，發現異常也可以及時預警提示，及時參與故障的搶修。

遠期規模時，系統安裝先進的首站循環泵和分布式變頻泵，利用各自分布式水泵的變頻調節及控制閥門調節零壓差點以后用戶，使用戶達到需要的流量，實現最佳的節能控制效果。

3.6 供熱管理規劃

第一，建立廠網分開的有效管理體制。重新整合有效資源，由供熱公司向熱電廠收購熱量后銷售給用戶，并負責維護、收費、服務等工作。積極引導供熱企業進行供熱的規劃、建設、服務等。

第二，建立合理的價格體系。強化成本管理，嚴格成本核算，建立合理的價格體系，包括供熱價格體系、供熱配套費價格體系，保證投資者利益，又保證熱用戶質量。

第三，供熱規劃的分期實施，推廣建筑節能材料。按照分期分批改造，逐步將現有低溫水管網改為高溫熱水管網，新建建筑嚴格按照要求采用節能材料，既有建筑逐步進行節能改造

結語

城市集中供熱事業的迅速發展，但是，許多城市工業用熱和居民供熱分散小鍋爐形式依然存在，燃煤能源效率低，帶來了污染和能耗的相關問題。對城市集中供熱系統的統一規劃，不僅能降低采暖能耗，提升能源利用效率，降低成本，改善人居環境，同時也有助于配合城市建設與發展規劃的需要，對城市基礎設施的建設具有重要的指導意義。