供熱換熱站及熱力二次網節能改造淺析

程斌

摘?要：近年來人們生活水平的提高，對居住環境的要求也在提高。我國的供暖和集中供熱事業得到了迅速的發展。在我國，建筑能源占所有能源的四分之一，而供熱系統的節能是建筑節能的一個重要組成部分。因此，近年來節能控制在供熱系統中的應用口益受到很高的重視，加以實施開放的政策，使我國供熱事業，在供熱技術方面和供熱規模都有很大的發展。本文就供熱換熱站及熱力二次網節能改造展開探討。

關鍵詞：供熱;循環泵;供熱調節;節能

進入二十一世紀以來，隨著我國工業化、城鎮化進程的加快，城市集中供熱系統也獲得了長足的發展。作為耗能大戶，城市集中供熱系統的發展對能源的需求也將持續走高，同時亦對城市環境的影響越來越明顯。供熱系統新技術、新方法在工程實踐中的大力推廣與應用，提高供熱系統的運行管理水平，加強能源的綜合利用效率，使有限的資源盡可能得到充分的利用，是我國集中供熱事業發展的方向。

1?項目概況

某熱力站承擔某小區A號樓～F號樓居民樓的供暖，設計總供熱面積為26.4萬m²。小區6棟樓均為25層的高層建筑，采用地板輻射的方式供暖，分為地暖低區和地暖高區，地暖低區設計供熱面積為14.8萬m²，實際供熱面積為12.12萬m²，設計供回水溫度為50℃/40℃;地暖高區為11.6萬m²，實際供熱面積為11.25萬m²，設計供回水溫度為50℃/40℃。該站2012年建成投運后，出現了用戶冷熱不均以及耗電量過大的問題。據統計，2014年2月16日～2014年2月22日7d時間，系統周耗電量達到20306kW·h，水泵整個采暖季恒定頻率運行，一個采暖季的耗電量高達438029kW·h，按照電價0.66元/（kW·h）計算，一個采暖季電費就要28.9萬元，大大增加了供熱企業的成本。節能改造降低運行成本，徹底解決用戶冷熱不均的問題迫在眉睫。

2?國內集中供熱節能研究現狀

我國的建筑節能工作大體是從20世紀80年代初開始的。80年代初我國國民經濟出現了嚴重的比例失調，能源供應極為緊張，國家確定了“大力開展以節能為中心的技術改造和結構改革”的能源方針，改造了二十萬臺小型鍋爐，換成高能效、低能耗的大型鍋爐，另一方面推廣集中供熱，把集中供熱作為節能的一項重要途徑在全國大力推廣。80年代后期，由于一直以來采用粗放的經營管理模式，看天燒火，單位面積能耗高等一系列問題逐漸突出。90年代初，供熱節能不斷受到大家的重視，供熱企業和管理單位認識到節能降耗、提高供熱效益所帶來的好處，也開始考慮和建立節能管理工作規范化、制度化、標準化，對供熱節能的健康發展有著深遠的影響。進入21世紀以后節能減排綜合性工作方案指出從各個環節來全面推進建筑的節能減排工作。我國在21世紀初開始了既有建筑的綜合節能改造的研究工作，在北方的很多城市，如：北京、唐山、天津、哈爾濱、蘭州、沈陽等很多城市都做了一定規模的技術及理論研究和工程示范工作，在建筑節能改造技術和政策方面的支持及資金的注入，也進行了相應的研究和探索，總結了不少有益的經驗。隨著經濟體制改革和供熱綜合節能技術的發展，供熱節能范圍由以前的粗放的節能方法向包括熱用戶、供熱調節、運行管理及熱源、熱網、熱力站四個方面內容進行，這些技術措施是全國各熱力單位在實踐中總結的經驗，很有實用價值。我國供熱行業經歷了規模由小到大、技術水平由低到高的發展過程，隨著節能工作的不斷開展，其技術水平和認識程度也逐步地提高和深入。為了促進供熱節能事業取得新的進展，應加強政府職能與市場手段的結合，進一步完善建筑節能法律法規，建立健全建筑節能標準體系和技術體系，利用財稅激勵政策及節能教育宣傳等推動供熱節能工作。

3?供熱換熱站及熱力2 次網節能改造方案

3.1?管網的初調節

新建或者改建管網進行初調節是必不可少的，供熱初調節應納入到設計和施工內容的一部分。特別是枝狀管網，由于近遠端距離相差比較大，僅靠管道的口徑進行水力平衡是無法實現的，所以只能靠閥門進行調節。從改造前地暖低、高區的運行結果看，低區系統實際運行供回水溫度為3.71℃，高區系統實際運行供回水溫度為6.97℃，高、低區設計供回水溫差10℃，都有一定差距，其溫差差距就是水力不平衡的直接反映。水泵功率和循環流量的三次方成正比，大流量，小溫差運行是造成運行電耗過高的主要原因，故管網的初步調節是必不可少的。本工程采用比例調節和回水溫度混合調節方法，使管網達到一個理想的水力平衡狀態。

3.2?二次管網恒壓點壓力應保持穩定

換熱站供熱系統中，恒壓點是指在供熱系統停止或運行狀態下，壓力始終保持恒定不變的點。保證恒壓點壓力恒定不變是換熱站供熱系統正常運行的前提條件。必須保證供熱系統無汽化現象，保證散熱設備不會被壓壞，保證換熱站供熱系統充滿水不倒空，保證熱用戶有足夠的壓力。當恒壓點壓力不穩定時，必然會造成供熱管網壓力的波動，從而無法保證換熱站供熱系統的正常運行，無法實現供、回水溫度的穩定，因此無法滿足熱用戶的需求。

3.3?循環水泵選擇

通過對水泵揚程、流量、功率的測試，結合運行記錄二網供回水溫度、壓力等參數，可以確定出水泵的運行效率，再結合建筑面積，根據以往相關類型建筑節能改造后的供回水溫差，可以確定出適宜的循環泵流量和揚程，控制循環泵的工作點位于水泵的高效區。根據計算結果，地暖低區的面積熱指標為28.33W/m²，地暖高區的面積熱指標為19.42W/m²，由于目前系統尚存在水力失調，部分用戶不熱，因此在匹配循環泵時，地暖低區面積熱指標取35W/m²，循環泵的設計參數：流量為366.91m³/h，揚程為11.6mH₂O，根據流量和揚程，選擇水泵額定流量400m³/h，額定揚程為12.5mH₂O，額定功率為22kW;地暖高區面積熱指標取25W/m²，循環泵的設計參數：流量為241.92m³/h，揚程為12mH₂O，根據流量和揚程，選擇水泵額定流量300m³/h，額定揚程為12mH₂O，額定功率為22kW。

3.4?故障診斷，確保系統可靠運行

目前，我國供熱系統故障檢測方面還沒有成熟的辦法，供熱系統故障很難在出現初期就被發現，有些時候即使判斷出系統發生了故障但是很難確定準確的位置，不但嚴重影響了正常供熱，同時也增加了檢修難度。利用計算機監控系統，通過對供熱系統運行參數的分析，可以及時診斷出系統中存在的泄漏以及堵塞等故障的位置，以便及時采取措施，保證供暖的質量。

4?結語

通過本工程實踐，節能改造后其整個采暖季平均供回水溫度接近10℃，其值接近設計供回水溫度，故“大流量、小溫差運行”主要是由水力不平衡引起的。（2）換熱站主要的用電設備為循環水泵，減小循環水泵用電量的主要途徑是提供循環水泵的效率及管網平衡，達到“小流量，大溫差運行”。（3）理論節電率60.9%只是考慮循環泵功率在改造前后的節電率，實際節電率57.23%是整個熱力站用電量在節能改造前后的節電率，其理論節電率和實際節電率非常接近，說明熱力站主要的耗電設備為循環泵，同時也證明理論分析的正確性。

參考文獻：

[1]清華大學建筑節能中心.中國建筑節能年度發展研究報告2019[M].北京：中國建筑工業出版社，2019.

[2]李勝利，陳澤信，孔令強.換熱站循環水泵的節能改造[J].電機與控制，2018（5）：50-52.

[3]李書營，王秀清，李建龍.換熱機組二次流量偏大的原因分析及解決方案[J].科技創新與應用，2018（17）：108.