華柴小區換熱站改造節能效果研究

史克非

（石家莊華電供熱集團有限公司，河北 石家莊 050040）

0 引言

自2015年開始，為響應政府號召，石家莊市各供熱企業相繼開展了“一管到戶”工作，其中部分換熱站二次側存在工況失調的問題，嚴重影響供熱質量,為提升供熱質量，石家莊市某供熱公司于2019年選取典型換熱站作為試點，通過“三供一業”項目對華柴小區等用戶進行了二次網供熱設施改造和二次網自動平衡系統改造，其中二次網自動平衡系統改造，通過安裝單元閥實現遠程調節、入戶閥實現手動關斷。本文根據近年采暖期運行情況對二次網改造換熱站華柴小區站的節電、節熱效果進行著重研究。

1 換熱站改造情況

華柴小區建筑年代為1994年，換熱站于2019年由某供熱公司接收，同年通過“三供一業”項目進行生活區供熱機組、二次網全部改造及部分一次網管路改造，改造涉及供熱面積約74646平方米，2020年完成了生活區二次網自動平衡控制改造工程，安裝了單元閥門和用戶鎖閉閥，可以實現遠程調控，于2020～2021采暖期投入使用。

2 節熱效果

華柴小區近三年采暖期耗熱量依次為21437GJ、20321GJ、19586GJ，熱耗依次完成27.64W/m2、26.20W/m2、25.26W/m2；其中2020-2021采暖期熱耗同比降低5.3%，2021～2022年采暖期熱耗同比降低3.6%。如表1所示。

表1 華柴小區換熱站近三年采暖期實際熱耗

考慮到歷年實際氣溫的不同會影響熱耗的完成情況，為去除氣溫影響因素，將各站點實際熱耗折算至-8℃可比能耗。

2019-2020采暖期平均氣溫2.47℃，2020-2021采暖期平均氣溫3.11℃，2021-2022采暖期平均氣溫3.51℃，去除氣溫影響，將實際熱耗折算至-8℃可比能耗，近三年采暖期依次完成46.28W/m2、45.75W/m2、45.32W/m2。去除氣溫影響，改造后采暖期可比熱耗逐年下降，具有一定的節熱效果。如表2所示。

表2 華柴小區換熱站折算為-8℃可比能耗

3 節熱經濟效益測算

為保障春節期間供熱質量，2月份模擬未安裝水力平衡裝置狀態，運行狀態為閥門全開，采集每個樓棟單元供回水溫度，找到溫差最小值1.6℃，確定9號樓2單元為最有利循環環路。

以9號樓2單元為例，該單元供暖面積850.89 m2，調試前瞬時功率24.9KW，單位面積熱耗29.3W/m2；調試后瞬時功率22.8KW，單位面積熱耗26.8W/m2；節熱比1-（26.8/29.3）=8.5%，按照供暖初末期共30天投入、采暖期120天全部投入以及熱源廠熱力出廠價格測算，在近三年完成節熱如下所述。

2 0 1 9-2 0 2 0 年采暖期初、末期節約熱量21437/4/0.915-21437/4=498GJ，鹿華電廠平均熱量熱價36.7元/GJ，節約購熱費約498×36.7=1.8萬元；若采暖期120天全部投入二網自控，則可節約熱量21437/0.915-21437=1991GJ，節約購熱費約1991×36.7=7.3萬元。

2 0 2 0-2 0 2 1 年采暖期初、末期節約熱量20321/4/0.915-20321/4=472GJ，鹿華電廠熱量熱價32.12元/GJ，節約購熱費約472×32.12=1.5萬元；若采暖期120天全部投入二網自控，則可節約熱量20321/0.915-20321=1888GJ，節約購熱費約1888×32.12=6萬元。

2 0 2 1-2 0 2 2 年采暖期初、末期節約熱量19586/4/0.915-19586/4=455GJ，鹿華電廠熱量熱價32.12元/GJ，節約購熱費約455×32.12=1.46萬元；若采暖期120天全部投入二網自控，則可節約熱量19586/0.915-19586=1819GJ，節約購熱費約1819×32.12=5.8萬元。

4 節電效果

華柴小區近三年采暖期耗電量依次完成148982kWh、121016kWh、124216kWh，電耗依次完成1.99kWh/m2、1.62kWh/m2、1.66kWh/m2；2020-2021采暖期電耗同比降低18.6%，2021～2022年采暖期電耗同比增加2.5%。改造后采暖期電耗較改造前下降，節電效果明顯。如表3所示。

表3 華柴小區換熱站近三年采暖期實際電耗

5 節電經濟效益測算

由于該換熱站產生的電耗主要集中在二次網循環水泵上，換熱站改造前因二次網的復雜性導致平衡調節工作不易開展，只能通過加大循環流量的方式彌補末端流量不足的問題，使循環水泵在接近額定頻率50Hz的狀態下持續運行，導致換熱站運行流量超標、電耗較高，經二次網自控改造后，控制系統采用溫度均衡調節策略，運行中通過實時追蹤換熱站機組的回水溫度，控制各單元電動平衡閥自動調整流量，使單元回水溫度與機組回水溫度保持一致，均衡各單元熱量，在經過一段時間的動態調整后（即固定每單元開度并一直保持恒定），可以實現二次網平衡自動調控，從而降低二次網循環流量，減少電耗。

經現場查看并與該換熱站運行管理部門交流溝通了解到，因考慮到實際運行的需要，個別站點在極寒天氣下為保障末端用戶的供熱質量，仍會將循環水泵設定在接近額定頻率下運行，而僅在供暖初期和末期投入二網平衡自控系統。

華柴小區采暖期采用初、末期投入二網平衡，嚴寒期人為定流量的運行策略，固定流量運行時，循環泵保持48Hz運行，系統平均循環流量260m3/h。投入二網平衡后根據機組總回水溫度調節循環泵流量，平均流量196m3/h。如表4所示。

表4 華柴小區換熱站循環泵運行參數

按照采暖期初、末期（11月、3月）共計30天投入二網平衡、電價0.5644元/kWh進行測算：

2019-2020采暖期循環泵實際輸出功率約為3×220×79×0.88/1000=45.88kW，采暖期120天工頻運行理論耗電量約為45.88×24×120=13.21萬kWh，實際采暖期初末期投入二次網自控120天總耗電量約為196/260×45.88×24×30+45.88×24×9 0=12.4萬kWh，節約電量約8131kWh，節約電費約8131×0.5644=0.46萬元；

2020-2021采暖期循環泵實際輸出功率約為3×220×71×0.88/1000=41.24kW，采暖期120天工頻運行理論耗電量約為41.21×24×121=11.97萬kWh，實際采暖期初末期投入二次網自控120天總耗電量約為196/260×41.21×24×30+41.21×24×9 1=11.26萬kWh，節約電量約7122kWh，節約電費約7122×0.5644=0.4萬元；

2021-2022采暖期循環泵實際輸出功率約為3×220×72×0.88/1000=41.82kW，采暖期120天工頻運行理論耗電量約為41.82×24×120=12萬kWh，實際采暖期初末期投入二次網自控120天總耗電量約為196/260×41.82×24×30+41.82×24×9 0=11.3萬kWh，節約電量約7411kWh，節約電費約7411×0.5644=0.42萬元。

6 結語

綜上，通過測算，華柴小區換熱站經二次網改造，使換熱站在節熱、節電方面均有成效，其中節電效果尤為顯著。

節熱方面，近三年采暖期華柴小區站可比能耗逐年降低，2021-2022采暖期可比能耗達到三年內最低45.32W/m2，與該公司能耗指標管控值45W/m2基本持平，具有一定的節熱效果。

節電方面，在四座換熱站在投入二次網自控系統后，循環泵流量、運行頻率、耗電量明顯降低，近三年采暖期華柴小區站平均電耗1.76kWh/m2，測算共節約電費1.28萬元，節電效果顯著。該供熱企業共有自管換熱站928座，若將換熱站改造全部推廣，則經濟效益會更加明顯。