完善供热系统设计实现节能减排

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我国建筑采暖能耗为同纬度发达国家建筑采暖能耗的3倍左右，采暖能耗浪费巨大。采暖节能不仅涉及建筑墙体节能，而且还涉及供热系统技术装备水平、管理水平以及供热收费体制等方面的因素。随着郑州铁路局民生工程的不断推进，郑州安装集中供暖的铁路小区越来越多。在集中供暖投入使用初期，由于二次网水力、热力失调，许多距离换热站近的用户室温高达24℃—25℃，而远端用户室温只有11℃左右。为使远端用户室温达标，只好加大二次网循环流量。这样造成耗电指标偏大，许多远端用户靠放二次网系统热水来提高房间温度，导致二次网大量失水，整个管网温度无法提升，形成恶性循环：越冷越放，越放越冷。然而，可通过对管网的水力调节，使各楼、上下层住户之间达到热力平衡，以减少循环泵的开启台数和二次网补水量。下面从供热运行调节和热网平衡控制方面对供热节能进行分析。

一、热负荷

建筑物采暖热负荷与室外气温、湿度、风向、风速、太阳辐照等因素有关，其中室外气温起着决定性作用。因此在理论上，把热负荷只看作是室外温度的函数，即Q=f（tw）=K•F（tn－tw）。式中：K—传热系数W/m2•℃F—传热面积m2tn—室内温度℃tw—室外温度℃供热过程就是维持建筑物室内气温适宜人们工作、生活、维持建筑物得热与失热始终处于一个动态平衡的过程。

二、供热节能

热网总能耗包括两部分：一是热量；二是输送热量所消耗的电能。现行按照面积收费的计费方式，既造成热费和热耗相脱节的情况，又使得采暖用户没有节能积极性，花了不少冤枉钱。平时上班族白天人走屋空，但暖气却照常供，有时供得过热，就开窗散热，谁也不会在意热量流失跟自己有什么关系。按热量计费的模式将是以后的发展方向。在目前按供热面积收费的体制下，热网节能主要有以下几个途径：

1．尽可能减少总供热量。热网总热负荷随着室外气温变化而变化。为满足采暖建筑的基本采暖要求（设计室温18℃），总供热基本满足总需求。供小于需，则供热不达标；供大于需，则室温过高，用户散热加大，造成热能浪费。因此在供热运行中，需适时对热网进行调节，以使供求热量保持平衡，且始终维持在最小值。

2．均衡热量分配。在热量分配上，力求热网上各用户室温均衡，避免因热网的水平失衡和用户垂直失衡，造成用户冷热不均。这可避免为使冷的用户达标而使热的用户超温的问题。热网平衡是热网节能的前提基础，是进行供热调节的前提条件。

3．节约热量输送中的电耗。在热量的输送过程中，需要消耗电能。热量输送所消耗有效功率同流量、同系统阻力成正比。减少热网流量将极大降低电耗。其耗电公式为：Ne=V•△P•ρ•g/3600式中：Ne—有效功率WV—循环水流量m3/h△p—系统阻力mρ—水密度kg/m3g—常数N/Kg

三、供热调节

从热网与热用户整体关系角度来讨论热量的供求调节关系，供热调节共有质调节、量调节、质和量综合调节三种。

1．质调节：常用于热水网，适用于一、二次热网。使用质调节时，循环水流量保持不变，只改变供水温度。这是目前国内普遍采用的调节方法。其优点是水利工程稳定，热网易实现自动化调节。其缺点是只节热，不节电，且热网远、近端用户温度有时间差，不能达到同步调节。

2．量调节：常用于热水网。使用量调节时，供水温度保持不变，只改变循环水流量。其优点是既节热，又节电。另外，因流量在管道中变化是以压力变化来实现的，水又是不可压缩的，传递速度非常快，因而此种调节可消除热网远近两端在调节上的时间差，达到同步调节。其缺点是网路水流量迅速减少，常常会使室内供暖系统产生严重的竖向热力失调。

3．质和量综合调节：不论是单管还是双管热水供暖系统，其最佳调节均是质和量的综合调节。随着室外气温tw的升高，不但应降低供水温度tg，而且还应该逐步减少网路的循环水流量G。同一供热系统中，热网循环水总流量与各用户楼及用户各房间的循环水流量的变化比例是一致的。对于二次热水网来讲，此法供热质量最好，同时既节电又节热，也是最节能的调节方法。所以近几年，国内供热行业在二次热网实施循环泵变频调速变流量运行中，进行质和量并调的工程实践项目也较多。

四、热网的平衡技术及产品

目前国内热网平衡技术产品主要有以下几种：

1．手动调节阀或普通关断阀门：两产品结构原理相同，皆为单一手动调节孔板，不同的开度对应不同的阻力系数，只是手动调节阀比普通关断阀线性好。调节时，每调节任一用户阀门，由于并联用户间的相互耦合作用，全网总流量、各用户流量及分配比例均发生改变，产生振荡。因此，其调节性能很差，热网很难平衡，但价格低，且无安装条件要求，可应用于一、二次热网，为目前国内热网最广泛采用的平衡控制产品。热网平衡后，各阀门开度固定不变，阻力系数不变，可进行恒定流量的质调节，也可进行变流量调节。

2.平衡阀：结构同手动调节阀基本相同，也为单一的手动调节孔板，只是在本阀进出口各有一测压孔。调节时，也存在着各用户间流量的相互耦合作用，并要求边调节边测压。测压数据需通过专用的仪器及软件来处理，计算出各阀门的开度，以调节全网各用户阀门。因此操作复杂，且需专用仪器设备和专业技术人员，但安装条件要求不高，可用于一、二次网。热网平衡后，各阀门开度不变，即阻力系数不变，热网可进行恒流量的质调节，也可以采用变流量调节。

3.自力式流量控制阀和差压式流量控制阀：两者结构、原理相近。自力式流量控制阀是由手动孔板、自动孔板、自动调节机构、压力控制（反馈）管路及流量设定刻度标尺等主要部分构成。其原理是根据用户设计流量，调整手动孔板开度至流量设定刻度标尺数值。阀前后压差改变时，由压力控制管路反馈压差变化信号到自动调节机构，依靠压差动力使自动调节机构自动调节自动孔板开度，从而维持手动调节孔板前后压差不变，进而达到恒定流量的目的，避免热网各用户间的相互耦合作用及产生的流量振荡。它们具有操作简单、方便、快捷、稳定、可靠的特点，无安装条件要求，价格高于平衡阀，适用于一、二次热网。

五、结论

1．从前述分析可以看出，一次网采用量调节、二次网采用质和量的综合调节，热网运行最为经济节能，既节热，又能节电，且供热质量最好。

2．使用自力式流量控制阀和差压式流量控制阀，使一个好的热网平衡控制技术与一个最为经济节能的热网运行调节技术———循环泵变频调速变流量运行调节技术能有机结合在一起，同时应用于同一热网之中，取长补短，优势互补，组成了一个最为稳定、可靠、经济、节能的供热系统。