供热工程节能设计研究

纪卫 JI Wei

（承德热力集团有限责任公司，承德 067000）

摘要： 能源作为不可再生资源，关系着社会和经济的发展，能源危机已然成为世界性的问题，随着能源供应结构逐渐变化，供热供暖方式日益多样化，如何通过有效的措施，提高供暖的效益，降低能源的使用量是一项重要的研究课题。

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关键词 ： 节能；供热；措施

中图分类号：TU832 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）03-0051-02

作者简介：纪卫（1970-），男，天津人，高级工程师，承德热力集团有限责任公司副总经理，研究方向为动力工程领域。

1 常见的供热方式

新世纪是一个能源的时代，一个国家的能源储配和能源利用率是衡量一个国家发展水平和发展潜力的重要标准，相比于发达国家，我国人均能源占有率低，能源利用率较低，能源生产与消费、能源建设与环境生态建设的矛盾比较突出，供热能耗在能源消耗中占有较大比重，是节能工作的重点。近年来，能源供应结构的调整，供热体制也由社会福利型消费朝着商品化消费发展，出现了多种多样的供热供暖方式。依靠科技进步、鼓励技术创新，挖掘现有的供热资源潜力，是实现供热可持续发展的必由之路。

集中供热以能源利用率高，环境污染小，自动化程度高，供热质量好，节省用地面积的优点自改革开放以来迅猛地发展起来，集中供热已由大城市走向中小城镇，成为普遍的形式。以某市为例，虽然其集中供热起步较晚，但发展比较迅速，供热面积已达100多万m2，热化率已达8.1%，方便了人民生活，缓解城区用电紧张的局面，在城市化进程中，做出了突出的贡献。集中供热按照所需燃料的不同有着不同的区分，有的以煤为燃料，有的以燃气为热源，欧美发达国家有些是以垃圾和工业余热作为燃料，以冰岛为例，以地热作为集中供热的热源，首都雷克雅未克全部由地热供热。热电厂和区域锅炉房是最广泛应用的热源形式。

热电厂以背压机组为热源，向居民供热，保证生产和生活的需要，它能够有效地提高能源的利用率，减少环境污染，获得良好的经济效益和社会效益，是最合适的集中供热方式。但同时它还有着投资大，需要电力大的缺点。

区域锅炉房供热是我国传统的供热方式，热效率能达到70%以上，节能的幅度和环境改善的力度不如热电联产，虽然其技术比较成熟，但能耗大，污染严重，在先进国家已属于淘汰技术。由于我国现阶段能源结构以煤为主，区域锅炉房在为工业负荷小的居民小区提供供热仍有着优势，因此仍将长期存在。分散燃气锅炉房供热是以燃气为燃料，具有操作简单、自动化程度高、环境污染小、热效率可以达到85%以上，维修方便的优点。而且与其他锅炉相比，燃气锅炉的体积更小，使用的材料更少，建设投资少，使用时间更长，但同时运行费用相对较高。

2 节能优化的意义

目前我国集中供热领域的主要特征如下：①依据城市总体规划和城市热力规划进行建设和发展，更具有合理性、科学性；②集中供热在向高参数、大型化方向发展，追求低污染、高效益、高效率；③我国能源战略要求可持续发展，形成热电联产占主导地位的集中供热方式；④技术水平总体上升，但同时发展不均衡，在设备技术水平、服务质量水平和管理水平方面，与国外先进水平有较大差距。

我国的供热尚存在一些问题：由于以前长期实行福利供暖，导致大多数供暖企业采取的是粗放式经营管理模式，供热系统热效率低，能源浪费严重，能源结构以煤为主，许多设备陈旧老化，管网利用率低，水力失调严重，自动控制系统差；对于用户而言，由于尚未普遍实施供暖系统分户计量，用户本身不能随意开关供暖设备或调节室内温度，导致用户主动节能的积极性不高，缺乏节能意识，很多用户选择开窗通风降温，不顾及热量损失。

3 供热工程节能设计的措施

供热的目的是为了提高室内的舒适性和安全性，但这种舒适安全的供热不能以无谓的能源浪费为依托，一个舒适、节能、安全、高效运行的供热系统才是现在这个社会所需要的。节能改造的目的是推进城镇供热体质改革，保证供热质量，改革收费制度的同时，实现节能降耗。供热系统由热源、热网、热用户三个部分组成，节能降耗也要从这三个方面入手。

3.1 热源方面的节能设计措施 锅炉在运行过程中会发生一系列化学反应和物理传热变化，在这个过程中，供煤量的大小，供水量的多少，工作人员的责任心都会影响锅炉的运行，影响能耗。正确选择循环水泵是节能的首要任务。设计人员通常选择超大流量的水泵，认为所选的设备、各方面的参数大一些总比小了好，这样就不会出问题，其结果就是水泵运行在低效率区，增大了无效能耗，形成了资源的浪费。因此要选择正确的循环水泵。锅炉本体额定循环水量和最高供回水温度是定值，锅炉本体的总阻力损失一般都不超过10m水柱。而整个供热系统的总循环水量往往大于锅炉额定循环水量，在循环水泵与锅炉的供回水管之间加设一个旁通管是很好的解决办法，这样就不会使炉内的阻力超过锅炉说明书中的阻力，增加了锅炉的使用寿命。

3.2 热网方面的节能设计措施 供热管网是供热系统的重要组成部分，供热管网的优化是供热系统优化的核心问题，改进和完善热网，对于降低供热能耗有着重要的意义。供热系统能耗浪费的主要原因是水力失调，水力失调是一种由水力失衡引起的运行工况失调的现象，一般分为静态水力失调和动态水力失调两种。为解决热网水力失调的问题，大量的供热系统采用“大流量、小温差”的运行方式。根据热量计算公式得知，当供热系统向用户提供相同的热量时，供回水温差与循环水量成反比例关系，即系统的供回水温差越大大，则循环水量就会越小，此时水泵的电耗就会降低。设计人员在设计时往往选用大流量大扬程循环水泵，直接导致了水泵的电气容量增大，浪费了电能。选择新型高效水泵就会解决这一问题，新型水泵的效率提高了10%-20%。供回水温差及比摩阻是影响管网设计的主要参数，为了最大程度地节能降耗，要选择合适的参数，实践证明，一级网供回水温差选用40℃为宜，动力一级网供回水温差选35℃为宜，二级网供回水温差选用20-50℃则最为合适。

水力平衡是优化系统节能方案的基础。解决静态水力失调的办法是，使用静态水力平衡阀和自力式流量控制阀；而解决动态水力平衡则需要使用自力式压差控制阀。供热管网的涉及面广，用热负荷的大小、上下水走向与地质情况，如何保温防腐等诸多因素都应在热网设计中统一布局、综合考虑。对热负荷的调查与计算要准确，调查时要考虑当地最冷的平均气温，准确计算热负荷，确保一次性投资建设，确保供暖质量。

3.3 用户方面的节能设计措施 目前我国按面积结算热费的方法已经不适应居民的要求，应逐渐向按用热量计费，这样一方面满足了用户个性化的用热要求，提高用户用热舒适性，另一方面节约了能源，改善大气质量。分户热计量的供暖方式，既可根据热负荷调节供热量，又可调节温度，以达到节能效果。根据不同的建筑情况，采取不同的热计量安装方式，如公共建筑只需要在每栋或几栋住宅的热力入口处设一个总热量表；对于已有的采暖系统的建筑进行分户计量改造需要在总热量表的基础上，还要在户内装设热分配表。针对不同的建筑采取不同的供热改造措施，如对已经建成的且有用户的建筑和公共建筑的改造，需要采取垂直单管系统或者是垂直单管跨越式系统。

4 结语

供热是能源消耗的大户，而节约能源又是一个刻不容缓的问题。城市集中供热系统，是城市经济和社会发展的重要基础设施，其发展水平是城市现代化的标志。真正做到节能需要各方面的配合才能落到实处，需要依靠先进的节能技术，运用科学的管理，居民良好的节能意识和节能习惯，实现按需供热，减小环境污染，最大程度地降低能耗，进而实现经济社会的可持续发展。

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参考文献：

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