供热管网系统节能运行技术措施研究

供热管网系统节能运行技术措施研究内容摘要：

分时分区 供热技术后， 根据 建筑物室内采暖 系统不同，节能率 可 达 12%~40%。 、加强 供热单位日常 管理 供热 单位 运行管理好坏，关系到供热能耗指标的多少。 改变 粗放式的日常管理 方式 ，实行量化管理，生产指导数据化、精细化 ，是实现节能减排、降低能耗的基础。 、根据室外温度 按计划 热量 供热 供热管网系统运行调节是指当热负荷发生变化时，为保证按需供热，对供热管网系统的流量、供水温度进行调节。 供热管网系统的热负荷不是恒定的，而是随室外气温变化的。 因此，在供热 管网 系统中，通常按照供热量随室外温度变化规律，作为制定计划供热量的依据。 按计划供热的目的 ，在于 用户的散热设备的散热量与用户热 负荷变化规律相适应， 防止用户出现室温过高或过低。 按计划供热量调节的主要任务是维持室内温度。 当供热管网系统稳定运行时，如不考虑管网热损失，则 有如下热平衡方程式： 计划供热量 =用户散热设备的散热量 =用户的热负荷 、改变大流量小温差供热方式 热水采暖系统 采用 大流量小温差运行状态普遍存在，产生的原因有不合理控制投资，设计保险系数偏大、管理粗放等几方面的原因，其最大弊端是能源浪费严重。 实践已证明， 大流量小温差 是一种不可取的技术措施。 因为这样 23 做的结果 是 过冷用户循环水量会有些增加，效果会得到一些改善，但过热用户更加过热。 这一运行方式不符合节能减排要求，应当淘汰。 改变大流量、小温差运行方式， 应采取 以下 几项措施。 A、 改变保守的设计观念 在室内采暖系统设计 、 既有建筑分户改造设计时，设计人员没有严格按《规范》要求选取管径、散热器数量。 设计人员为“保险”起见，采取管径选大不选小、加大散热器面积的做法。 这样为大流量小温差的运行方式提供了条件。 B、 要解决 供热管网 水力失调问题。 供热单位应加强供热管网调节，实现水力平衡。 C、 改变管网不平衡解决观念 转变 管网不平衡时，盲目用加大系统循环流量的方法减轻管网失调的 观念。 当 管网出现水力失调时，应在系统调节上下功夫，不应盲目加大设备、加粗管径。 、 加强 运行管理，建立健全考核机制 合理利用现有的科技成果 ,解决 供热 管网 系统 运行 和供热 管网 系统 节能工作中的难题 ,已成为 供热 行业中提高 供热系统 运行管理水平 ,创造良好效益的捷径。 但是 ,没有科学 、 严格的管理 ,也不可能达到预期的效果。 热 、电、水价格的逐年上涨 ,给 供热 单位带来了沉重的经济负担。 为 使 供热 单位能够继续发展 ,效益不减 ,出路只有一条 ,就是“加强运行管理，建立健全考核机制 ”。 A、 定期检修供热管道，避免 供热管道产生跑、冒、滴、漏 现象。 24 B、 及时进行管网排污 ，防止供热管网及 供热 设备水流阻力增加。 C、 加强宣传和管理工作 ， 尤其是加强对用户的监督管理工作，控制用户 私自 放水 、私接热宝、私加散热器 现象。 D、 加强水质控制 ，减少因水质不合格造成的能源浪费现象 ； E、 加强供热管网的施工 监督 工作。 要求施工单位 在施工过程中保证管道内清洁 ，避免泥沙、石块、塑料袋等进入管道。 、节能措施融入设计理念 供热 管网 系统 能耗 浪费 与设计、生产、使用都有密切联系，而将节能措施融入设计理念，在设计过程中减少因设计保守而产生的能耗浪费现象，是降低供热 管网 系统 能耗的有效措施。 、合理选择供热管道管径 ， 加装必要的调节阀门 在工程设计初期， 避免为“保险”起见，选大不选小或人为扩大管径现象的发生。 设计人员应该根据《城市热力管网设计规范》进行精确的水力计算，并根据 理论计算结果合理 选取各环路管径。 设计人员在进行热网设计时，适当减小换热站近端用户管径，扩大换热站末端用户管径，并在每个分支管路上设计具有调节功能的阀门，尽量在设计过程中使管网达到水力平衡。 由于 热网管道规格 有限 ， 仅靠几种有限管材规格变化改变阻力是不能实现水力平衡的。 因此，供热管网 不可能不经过人为 调节而实现各个用户环路的水力平衡。 为使供热管网达到水力平衡，设计人员在进行供热管网设计时，应在适宜位置设计具有调节功能的调节阀。 如散热器入口安装恒温阀、热力入口安装调节阀等。 25 、合理选用循环泵型号 由于设计过程中，换热站循环泵选型过于保守，致使循环泵不能在 高效工作区运行。 为避免这种情况， 设计时应 合理匹配循环水泵运行工况与二次管网水利工况， 选择 合理 型号的 设备 ，保证循环 泵在高效工作区运行，避免水泵出现大流量低扬程运行状态。 、减少不必要的阻力设备 供热 管网 系统中的阀门、除污器等阻力 设备逐年增加，因此，设计过程中宜优化阻力设备及阀门数量 ，减 少管网阻力 ，以 降低循环泵扬程。 、换热站分环路 设计 许多换热站包含 不同采暖形式或不同采暖性质的热负荷，由于换热站没有针对不同采暖形式及不同采暖性质的热负荷分环路设计， 产生热量浪费，并且不利于供热调节。 因此，对换热站分环路设计是必要的。 对于需要新建换热站解决供热问题的热负荷， 分为 三 种情况：一种是用户末端散热设备一致，用户用热性质相同； 二 是 用户的末端散热设备不同 ；三是 用户用热性质不同。 针对散热设备一致，用热性质相同的用户， 其高层建筑应根 据《规范》要求分环路设计。 分环 使 应注意两点 ： 一是 建筑物分环层数不宜超过 12 层； 二是建筑物 与换热站高差不宜超过 50m。 针对 末端散热设备不同， 换热站进行 分环路设计，以降低耗热量。 26 如：某新建小区入网，入网建筑分散热器、地暖及风机盘管三种末端散热设备。 根据散热设备设计参数不同，新建换热站设计时可以分环路设计。 一环路 接 散热器采暖热负荷；一环路接地暖采暖负荷；一环路接风机盘管采暖热负荷。 这样 设计 既有利于热平衡，又可以节省热能。 针对 采暖 性质不同 的 用户， 应 分环路设计。 如： 某新建小区入网，入网建筑分公建和住宅两部分。 根据用户用热性质不同，新建换热站设计时可以分环路设计。 一环路接办公楼、商场等 公共建筑采暖 负荷；一环路接住宅采暖负荷。 这样 设计 有利于供热 单位 进行供热调节，节省热能。 根据上述原则，实施换热分环路设计后，有利于供热单位制定供热方案及供热调节 ， 节省热量。 、合理确定换热站规模 换热站规模过大，其二次网 供热半径长 ，不易于开展管网水力平衡和管网维护 工作。 对于末端散热设备一致，用热性质相同的入网建筑，换热站供热规模不宜过大，应优先选用 510万平米为宜。 、 建筑节能措施 集中供热 管网 系统中包含节能 建筑和非节能建筑。 其中节能建筑是 指通过提高建筑维护结构（外墙、门窗、屋面和楼板）的热工性能，同时提高采暖、空调能源利用效率的建筑。 非节能建筑为热工性能较差的既有建筑。 据市场调研数据显示， 节能建筑的能耗 指标 比非节能 27 建筑低 50%。 目前，建筑物本身采暖能耗占集中供热管网系总能耗的 90%以上。 因此，降低建筑物本身采暖能耗，是供热管网系统 节能 的根源。 建筑节能包括三部分：第一部分是技术节能， 技术节能 是指通过技术措施，提高建筑物热工性能。 技术节能是建筑节能的基础。 第二部分是政策节能，政策节能是指 政府制定相应的地扶植政 策和鼓励措施。 第三部分是行为节能，行为节能 取决于人的价值观和意识。 建设部在“十一五”规划中已经将 “既有建筑节能改造” 作为重大的专项工程。 对既有非节能建筑进行节能改造。 既有建筑节能改造可以 从以下方面着手： A、 对既有建筑外围护结垢进行节能改造； B、更换既有建筑封闭不严、导热系数大的门窗； C、对既有建筑屋顶进行节能该造； D、对既有建筑供 热系统进行分户改造，改善室内采暖系统的合理性。 、结论 及技术措施汇总 本文 通过 对供热 管网系统能耗浪费 分析及降低能耗 方法的阐述，对供热管网系统节能措施汇总如下： 、 设备节能 、 适当增加换热站表计， 建立 热网监控系统 、 合理选用调节阀门类型 ； 、 在供热管网系统中应用变频器， 泵类 采用变频控制 ； 28 、 技术节能 、 推行供热管道直埋无补偿技术； 、 一次网采用分布 式 变频 技术 ； 、 一次网采取旁通定压技术，降低管网运行压力； 、 在二次网适宜位置应用混水技术； 、 应用远程测温技术； 、 根据建筑性质不同， 采用分时分区供热技术； 、 加强供 热单位日常管理 、 根据室外温度 ， 按计划热量供热 ； 、 改变 二次网大 流量 、小 温差 运行方式； 、 加强管理水平、建立健全考核 机制 ； 、 设计节能 、 合理选择供热管道管径，加装必要的调节阀门 ； 、 合理选择循环泵型号，保证循环泵在高效工作区运行； 、 减少供热管网中不必要的阻力设备； 、 调整换热站设计理念，提倡分环路设计； 、 合理确定换热站规模。 、 大力 推进既有建筑节能改造及分户 热 计量 工作，减少建 筑物本身能耗，是 减少 集中供热 管网系统 能耗 的 根源。 29 第二章 热力站节能运行 研究 热力站是连接热网与热用户的场所，在供热系统中起到热量的转换、调节、分配、计量、检测的作用。 热力站作为供热系统中的一个中枢环节，它是供热系统节能的重要组成部分。 因此，热力站的节能运行在供热系统节能运行中十分重要。 热力站的节能运行应从细节中着手，从热负荷的确定，到调节方式、方法都应经过科学、合理的论证和实践。 、 热力站热负荷的确定 热力站的热负荷是供热系统中最基本、最重要的数据。 准确确定热力站的热负荷使供热系统在整个运行 期精确供热，保证供热质量，实现供热系统的经济运行，节能降耗。 通过计算热力站的热负荷可以较为准确的确定热用户所需的热量，实现按需供热， 维持 热用户 房屋的室内计算温度 在规定范围内 ，防止供热热用户出现室温过高或过低 ，避免热量的浪费。 热力站热负荷应根据热力站所供区域范围内的建筑热负荷进行确定，可采用面积热指标法进行计算。 首先应确定供热面积和热指标。 、供热面积及热 指标的选取 供热面积一般为建筑面积，而热指标的选取需根据建筑保温等级，采暖形式等综合考虑，先分类确定建筑热指标，再进行综合热指标的计算。 按照 建造年代执行的节能标准不同，划分为非节能建筑热负荷、 30 二步节能建筑热负荷、三步节能建筑热负荷。 按热力站供热区域建筑类型不同划分为住宅、居住区综合、学校、办公、医院等 11 大类。 建筑节能等级越高，热指标可相对选取的越低；建筑类型不同，采暖热指标也不同，住宅可相对于公建高些。 民用建筑热指标可从热源统计数据和热力站实测数据入手进行分析 ,通常可采用 采 暖季平均热指标分析、连续最冷日的 计 算热指标分析和不同性质建筑的实际耗热量指标分析三种方法。 然后不断调整、优化，直到最终获得较为准确的热指标。 综合热指标的确定原则是将分类 热指标进行加权平均，确定方法可以参照设计采暖热指标，往年的供暖热指标，经过不断的测温修正，获得最优的综合热指标。 热力站的供热指标应选取有代表性的建筑参照表 21 及公式进行计算： 表 21： 采暖面积 /m2 年代 节能等级 朝向 供热指标 建筑 1 q1=Q1/F1 建筑 2 q2=Q2/F2 建筑 3 q3=Q3/F3 建筑 4 q4=Q4/F4 合计 q0=(q1*F1+q2*F2+q3*F3)/ (F1+F2+F3) 表中： q1 q2 q3 q4—— 建筑 热指标 Q1 Q2 Q3 Q4—— 是供给建筑物的热量 F1 F2 F3 F4—— 对应建筑物的取暖面积。 31 q0—— 综合热指标 、日热负荷的确定 为了保证热用户每日所需的热负荷，满足实际运行中所需的热量，同时避免热量的浪费，需每日确定热力站的热负荷，以便下达第二日的供热计划。 日热负荷与室外温度、供热面积、热指标、天气等因素息息相关。 确定热力站的日热负荷需综合考虑这些因素，可参考表 22 进行计算。 表 22： 预报平均气温 ℃ 天气 风力 日期： 热力站名称 面积（万平米） 热指标（ W/平米） 光照的修正δ 1 风力修正δ 2 瞬时热量 日计划供热 量 晴 阴 ≤ 4级 ＞ 4级 GJ/h GJ 1 — 1 — 其中瞬时热量的计算公式为： Q=F q（ 18t1）／（ 18t2） ／ 100 δ 1 δ 2 δ 3 (1) Q—每小时热量 GJ／ h δ 1— 光照修正系数 F—供热面积 万 m2 δ 2— 风力修正系数 t1—室外平均温度 ℃ δ 3— 下雪修正系数 t2—室外计算温度 ℃ q—热指标 将各个热力站的热负荷表汇聚到一起，就是热源当日需供的热量， 如表 23。