城市集中供暖的節(jié)能技術(shù)途徑分析

郭奕

（寧夏煤礦設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 寧夏 銀川 750011）

0 引言

目前，我國的建筑節(jié)能工作在節(jié)能型圍護(hù)結(jié)構(gòu)的開發(fā)與應(yīng)用方面取得了較大進(jìn)展，但建筑供暖系統(tǒng)的節(jié)能工作效果不十分明顯。我國城鄉(xiāng)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱和氣密性能差、采暖空調(diào)系統(tǒng)的能源效率低下，與發(fā)達(dá)國家不斷提高的建筑節(jié)能要求相比，差距越拉越大。我國已經(jīng)編制了居住建筑與公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)都是在原有能耗基礎(chǔ)上，通過改善建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫隔熱性能，以及提高設(shè)備和系統(tǒng)能源利用效率，做到節(jié)能50%。按照標(biāo)準(zhǔn)建造的節(jié)能建筑，不僅節(jié)約能源，還提高了建筑熱舒適性，做到冬暖夏涼。這些標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)通過充分的技術(shù)經(jīng)濟論證，是符合我國國情、經(jīng)過努力完全可以做得到的。現(xiàn)在，就是要通過執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)把節(jié)能潛力挖掘出來。經(jīng)驗表明，節(jié)能型圍護(hù)結(jié)構(gòu)與節(jié)能型供暖系統(tǒng)的節(jié)能比例大致為各占50%，一些開發(fā)商為降低工程造價，往往不重視建筑節(jié)能，如果從長遠(yuǎn)的發(fā)展眼光看待問題，這種做法極為不妥，實踐證明符合《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的節(jié)能建筑比普通建筑節(jié)能30%。按照發(fā)達(dá)國家當(dāng)前節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，還會有再節(jié)能50%甚至更多的潛力，在2020年以前，我國只能希望首先把節(jié)能50%的標(biāo)準(zhǔn)貫徹執(zhí)行好，新建建筑全部按節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建造，既有建筑有計劃地每年按標(biāo)準(zhǔn)改造一批，逐步增加到每年能改造3~4億平方米。這樣做的結(jié)果，其效益將極為顯著。

1 熱源的節(jié)能

對以熱水為熱媒的熱源廠，主要由兩個部分組成，鍋爐房和水泵房。其中鍋爐房是供熱之源。它在工作時源源不斷產(chǎn)生熱水，供應(yīng)用戶的需要；工作后的回水又被送回鍋爐房，與經(jīng)處理后的補給水一起，再進(jìn)入鍋爐繼續(xù)受熱。鍋爐房中除鍋爐本體以外，還必須裝置像水泵、風(fēng)機、水處理等輔助設(shè)備，以保證鍋爐房的生產(chǎn)過程能繼續(xù)不斷地正常運行，達(dá)到安全可靠、經(jīng)濟有效的供熱。泵房內(nèi)主要設(shè)備是循環(huán)水泵，用于輸送熱媒（熱水），循環(huán)水泵是主要的輸熱和耗能設(shè)備。

2 熱網(wǎng)的節(jié)能

2.1 外網(wǎng)設(shè)計節(jié)能

在集中供熱區(qū)域中，往往因為水文、地理及建筑物、熱用戶等各種因素的影響，使熱網(wǎng)工程造價高，投資大、涉及部門多，影響面大。因此搞好外網(wǎng)設(shè)計，在供熱節(jié)能中是十分必要的，應(yīng)重點做好以下工作：

（1）管網(wǎng)布置及走向應(yīng)服從小區(qū)的統(tǒng)一規(guī)劃。

（2）確定合理的敷設(shè)方式。

根據(jù)小區(qū)具體情況，進(jìn)行科學(xué)論證，以確定合理的敷設(shè)方式。近年來，硬質(zhì)聚氨酷保溫直埋技術(shù)，已在我國迅速推廣應(yīng)用，實踐證明，直埋技術(shù)具有架空與地溝敷設(shè)不可比擬的優(yōu)點。它具有保溫性能好，占地面積少，施工周期短，耐用期長，工程造價低等優(yōu)點。

（3）熱網(wǎng)主干線力求靠近熱負(fù)荷密集區(qū)，避免輸送管段過長，合理利用“最小樹原理”，使供熱半徑最小，投資最省。

（4）落實好熱用戶及其負(fù)荷，對發(fā)展預(yù)測應(yīng)盡量準(zhǔn)確，以便合理確定供熱總負(fù)荷，防止“大馬拉小馬”的浪費現(xiàn)象或超負(fù)荷的運行情況。

（5）選定合理的熱指標(biāo)。若熱指標(biāo)選擇大，將使初投資增大，并造成大流量小溫差的工況運行，影響鍋爐房燃燒狀況，增加運行費用，浪費能源。

（6）管網(wǎng)參數(shù)設(shè)計要合理。對一個熱網(wǎng)工程在平面布置基本確定的情況下，影響其投資與運行費用的主要因素是供水溫度比摩阻。我國城市集中供熱一般為低溫?zé)崴?，熱網(wǎng)比摩阻選取應(yīng)遵循使主干線盡量降低、支線盡量加大的原則。

（7）熱網(wǎng)支管及用戶入口管徑的設(shè)計，應(yīng)按外網(wǎng)總壓力平衡計算來確定，并核算其流通能力。對熱負(fù)荷差不多，但離熱源遠(yuǎn)近不同的用戶，應(yīng)依照壓力平衡的原則進(jìn)行設(shè)計，使其流量分配均勻，避免只憑經(jīng)驗估計、采用同一管徑而造成遠(yuǎn)近冷熱的現(xiàn)象發(fā)生。

2.2 重視水力平衡、提高水力穩(wěn)定性

室外供熱管網(wǎng)各并聯(lián)環(huán)路之間的水力平衡是整個供暖系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能的必要條件，可防止近熱遠(yuǎn)冷、冷熱不均現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)管路阻力不平衡時，往往近處用戶室溫過高，需開窗散熱，浪費能源。遠(yuǎn)處用戶則室溫過低。如果增強供熱后雖然提高了遠(yuǎn)處用戶室溫，但近處用戶室溫更高，總之供熱效果不好、又浪費能源。設(shè)計時應(yīng)盡量使各并聯(lián)管路阻力平衡，但管路長度相差懸殊，設(shè)計無法達(dá)到阻力平衡時，采用技術(shù)手段，如閥門調(diào)節(jié)、設(shè)減壓孔板、設(shè)自動平衡閥等。這一過程應(yīng)在設(shè)計及安裝調(diào)試階段完成。水力平衡的調(diào)節(jié)手段是在各建筑入口處設(shè)調(diào)節(jié)裝置。對于一般作啟閉用的閥門（如閘閥截止閥和球閥），因其開啟度—流量曲線非線性，不宜作為調(diào)節(jié)閥使用。

平衡閥除具有調(diào)節(jié)功能外，還可測定通過的流量，是極有推廣價值的產(chǎn)品。采用減壓孔板時，孔板用不銹鋼制作，孔徑按下式計算：

式中：d為減壓孔板孔徑mm；G為供暖入口熱媒流量，m3/h；H為供暖入口多余壓力，MPa。

水力穩(wěn)定性是指系統(tǒng)通過運行調(diào)節(jié)確定各用戶間的流量后，保持其固定不變的能力。水力平衡相對于水力穩(wěn)定性而言是主要的。提高用戶的壓力損失，可提高外網(wǎng)的水力穩(wěn)定性（如室內(nèi)采用串聯(lián)方式）。

2.3 加強保溫、提高管網(wǎng)輸送熱效率

一般來說室外管網(wǎng)輸送熱效率應(yīng)大于90%，這就需要對熱網(wǎng)的設(shè)施和選用優(yōu)質(zhì)的材料進(jìn)行保溫節(jié)能，加強維護(hù)管理，防止水浸，破壞等。

（1）對室外管網(wǎng)要進(jìn)行合理敷設(shè)與布置

被地下水淹沒的熱網(wǎng)主、支干線小室實施堵漏。采用膨脹橡膠作為密封填料，將小室主要漏水點管道穿墻套管密封，防止地下水通過穿墻套管進(jìn)入小室內(nèi)浸泡管道。對熱網(wǎng)中所有裸露的補償器芯管進(jìn)行保溫。

（2）供熱管網(wǎng)保溫層厚度的確定

盡量將管道散熱損失降到最小供熱管道保溫層厚度應(yīng)按國標(biāo)《設(shè)備及管道保溫設(shè)計導(dǎo)則》中的經(jīng)濟厚度計算公式確定。

3 建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)能

3.1 合理選取供暖熱負(fù)荷指標(biāo)

在工程設(shè)計初期，往往要對建筑物的供暖負(fù)荷進(jìn)行估算，單棟建筑的供暖熱負(fù)荷可按下式計算：

式中：Q為荷估算值，W；A為建筑面積，m2；qF為供暖熱負(fù)荷指標(biāo)，W/m2。

供暖熱負(fù)荷指標(biāo)與室內(nèi)外供暖計算溫度、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫及密閉情況、建筑層高、窗墻比、體形系數(shù)以及樓梯間的供暖情況等因素有關(guān)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)匾呀ㄗ≌膶崪y數(shù)據(jù)確定。

3.2 重視建筑物節(jié)能設(shè)計

1）門窗節(jié)能

（1）控制窗墻比；

（2）提高門窗氣密性；

（3）加強戶門、陽臺的保溫，改善窗戶保溫效果。

2）墻體節(jié)能

（1）外圍護(hù)墻的節(jié)能；

（2）保溫墻體材料的選用；

（3）屋面節(jié)能；

（4）建筑節(jié)能達(dá)到的K值。

4 結(jié)束語

總之，在世界各國倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的今天，我國城市集中供熱要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只有增大科技含量，采取有效方法提高熱源的熱能綜合利用效率，采取多種節(jié)能措施提高管網(wǎng)輸送熱能的經(jīng)濟性、安全性、可靠性，降低供熱系統(tǒng)造價和運行成本，才能促進(jìn)集中供熱采暖的可持續(xù)性發(fā)展。因而應(yīng)從城市集中供熱的整個系統(tǒng)來認(rèn)真分析和研究節(jié)能措施，從生產(chǎn)到輸送和使用的各個環(huán)節(jié)上減少能源的浪費。

［1］于汾蒂.城市集中供熱系統(tǒng)中熱用戶節(jié)能措施的重要性[J].暖通空調(diào)，1999(2)：8-9.

［2］劉金祥.熱水供暖供熱系統(tǒng)耗電輸熱比應(yīng)用探討[J].暖通空調(diào)，2001(2)：15-16.

［3］賀平，孫剛.供熱工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.