集中供熱節(jié)能降耗措施分析

李騫 張吉連

摘 要：隨著國際社會環(huán)境保護(hù)意識的逐步提升，國家越來越重視環(huán)境保護(hù)工作，國民的節(jié)能意識也在逐步提升。在供熱系統(tǒng)中，節(jié)能成為當(dāng)前的一個重要任務(wù)。加強(qiáng)供熱系統(tǒng)各部分分析，細(xì)化供熱環(huán)節(jié)管理，提升資源利用率逐步成為當(dāng)前供熱系統(tǒng)管理過程中非常重要的工作。為此，具體分析集中供熱節(jié)能降耗的措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：集中供熱;節(jié)能;減排;碳中和;熱源;熱網(wǎng)

中圖分類號：TK018;TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）28-0-03

Abstract： With the current gradual increase in environmental protection awareness，? the country paid more and more attention to environmental protection， and the people’s awareness of energy conservation was gradually increasing. In the heating system， energy saving has become an important task at present. Strengthening the analysis of various parts of the heating system， refining the management of heating links， and improving resource utilization have gradually become very important works in the current heating system management process. To analyze the measures for energy saving and consumption reduction of central heating for reference.

Keywords： central heating;energy saving;emission reduction;carbon neutrality;heat source;heating network

1 集中供熱過程中消耗能量的主要環(huán)節(jié)

地方小鍋爐供熱主要消耗電力、煤炭等資源，而熱電廠供熱主要使用被壓式或抽凝式供熱機(jī)，通過抽氣換熱裝置將熱能逐步送給熱網(wǎng)。輸熱管道主要分為管溝式、直埋式和架空式。能量消耗主要以熱泄漏和熱損失的方式出現(xiàn)。末端的用熱設(shè)備主要建設(shè)在房屋內(nèi)，其能量損失與室內(nèi)的布設(shè)情況、外界的溫度及房屋的保溫結(jié)構(gòu)等有關(guān)。

2 智慧供熱系統(tǒng)分析

2.1 負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)

供熱負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)包含氣候模型系統(tǒng)。氣候模型系統(tǒng)建立在歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)和專家計算分析的基礎(chǔ)上，是一種具備尋優(yōu)功能的網(wǎng)源負(fù)荷分析模型。系統(tǒng)主要根據(jù)室外溫度、供熱面積及歷史數(shù)據(jù)預(yù)測所需熱量，進(jìn)而實現(xiàn)按需供熱。

2.2 全網(wǎng)平衡控制系統(tǒng)

全網(wǎng)平衡的控制理念以熱力站二次網(wǎng)供回水平均溫度為調(diào)控目標(biāo)，通過自動調(diào)整各站一網(wǎng)分布式變頻器頻率，將熱源生產(chǎn)的熱量平衡分配到換熱站里，達(dá)到所有用戶同時增溫、同時減溫的效果。全網(wǎng)平衡控制的主要優(yōu)點在于按需分配熱源，有效解決熱網(wǎng)熱力站間的耦合問題。

2.3 無人值守控制系統(tǒng)

通過熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)，調(diào)度監(jiān)管人員可隨時隨地獲知熱網(wǎng)運行狀態(tài)，實時對供熱系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度、監(jiān)控以及指揮巡檢維護(hù)，實現(xiàn)無人值守，以最低成本來保障熱網(wǎng)安全，從而為供熱系統(tǒng)的安全運行保駕護(hù)航。

2.4 室溫采集系統(tǒng)

室溫采集器采用無線通信方式對熱用戶室內(nèi)溫度進(jìn)行采集，實現(xiàn)用戶與控制中心的有效聯(lián)系，使控制中心能夠準(zhǔn)確監(jiān)測到用戶室內(nèi)的溫度變化情況，用于評價熱網(wǎng)和熱力站系統(tǒng)的實際供熱質(zhì)量。

2.5 云平臺系統(tǒng)

云平臺采用私有云系統(tǒng)，提供了一種智能、完備的IT資源自動化交付技術(shù)。無論是獨立數(shù)據(jù)中心，還是多個數(shù)據(jù)中心，私有云都具備集中管理能力，從而實現(xiàn)對資源的統(tǒng)一化及動態(tài)化分配和管理。通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行大數(shù)據(jù)的深度挖掘，有助于真正實現(xiàn)智慧供熱。

3 節(jié)能降耗技術(shù)措施

3.1 熱源方面

在城鎮(zhèn)建設(shè)過程中，集中供熱的熱源形式主要有分散供熱小鍋爐房、集中大型鍋爐房和熱電廠，同時某些地區(qū)著重開發(fā)地?zé)豳Y源和太陽能資源。在對供熱方式進(jìn)行選擇時，需要將當(dāng)?shù)毓釛l件和供熱系統(tǒng)的實際運行狀況相結(jié)合，全面分析各方案的優(yōu)缺點，最終選擇合適的熱源方案。當(dāng)前，熱源生產(chǎn)設(shè)備的耗電量較大。在耗電設(shè)備設(shè)計和選型過程中，需要綜合考慮熱用戶、熱網(wǎng)和熱源設(shè)備的阻力等因素。在選擇鍋爐水泵和引風(fēng)機(jī)時，需要考慮裕度，以免產(chǎn)生大馬拉小車和小馬拉大車等問題。當(dāng)前，某些水泵等供暖設(shè)備無法依照氣象變化進(jìn)行針對性調(diào)節(jié)，導(dǎo)致存在一些不必要的用電消耗問題，需要合理配置設(shè)備和熱源。在選型的過程中需要重視兩個方面。

一方面，需要收集具體數(shù)據(jù)，使用先進(jìn)軟件分析負(fù)荷曲線，計算熱負(fù)荷，對區(qū)域現(xiàn)狀、供熱范圍和未來的區(qū)域發(fā)展情況進(jìn)行深入分析，合理選擇鍋爐和附屬設(shè)施，優(yōu)先選擇節(jié)能設(shè)備，同時注意預(yù)留接口和空間。

另一方面，需要加強(qiáng)運維管理，保證鍋爐受熱面保持清潔。鍋爐受熱面如果出現(xiàn)結(jié)垢、積灰等問題，都或多或少會對鍋爐的傳熱效果產(chǎn)生影響，需要委派專門人員定期進(jìn)行管理和維護(hù)，確保鍋爐受熱面的清潔，還需要加強(qiáng)清灰，有效控制熱量的損耗。

3.2 熱網(wǎng)方面

供熱管網(wǎng)是集中供熱系統(tǒng)與熱用戶和熱源連接的重要部分，往往需要分級建設(shè)，而且規(guī)模相對較大，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，是供熱系統(tǒng)消耗能量的一大環(huán)節(jié)。水力失衡和輸送效率不足都有可能會導(dǎo)致管網(wǎng)出現(xiàn)較大能耗。水力失衡會導(dǎo)致某些區(qū)域出現(xiàn)冷熱不均情況，因此需要適當(dāng)增加水泵流量，將熱量有效地輸送到管網(wǎng)末端，但會造成水泵的能耗增加[1]。

①需要通過平衡調(diào)節(jié)技術(shù)安裝平衡閥，在各熱用戶入口回水管道中使用平衡閥等設(shè)備，克服供熱管網(wǎng)進(jìn)熱遠(yuǎn)冷的現(xiàn)象，保證水力平衡，確保每一個熱用戶都具有穩(wěn)定的熱流量。②需要注意對系統(tǒng)運行方式進(jìn)行優(yōu)化，如在站內(nèi)補(bǔ)水系統(tǒng)當(dāng)中增設(shè)二級管泵流量計，優(yōu)化平衡裝置，以便科學(xué)地調(diào)節(jié)系統(tǒng)水量。③需要依照施工條件合理埋設(shè)供熱管道，避免出現(xiàn)穿濕棉襖的問題，直埋管道需要使用低吸水率和低導(dǎo)熱系數(shù)的聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料進(jìn)行包裹，做好保溫工作。④需要在管網(wǎng)鋪設(shè)過程中使用防水性較好的材料做保護(hù)層，以便進(jìn)一步控制供熱管網(wǎng)的熱損耗。⑤需要加強(qiáng)供熱系統(tǒng)失水的控制，一般情況下，供熱系統(tǒng)分為一級管網(wǎng)和二級管網(wǎng)，各管網(wǎng)在連接位置都有可能會出現(xiàn)失水等問題，需要及時補(bǔ)水，確保系統(tǒng)的水力平衡。然而，補(bǔ)水溫度往往比系統(tǒng)循環(huán)水溫度較低，因此需要消耗大量能量進(jìn)行升溫。如果補(bǔ)水量過大，就有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的能耗，不利于對管網(wǎng)進(jìn)行節(jié)能管理，因此需要盡量避免熱網(wǎng)大量失水，加強(qiáng)巡查檢修，及時對管網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)管理，以便控制失水率。熱網(wǎng)保溫前后情況對比如圖1所示。

3.3 熱用戶方面

3.3.1 建筑結(jié)構(gòu)與供熱系統(tǒng)設(shè)施。建筑結(jié)構(gòu)和供熱系統(tǒng)設(shè)施非常重要。既有建筑特別是一些老舊小區(qū)在建設(shè)過程中沒有考慮保溫性能，因為設(shè)計年代較遠(yuǎn)，供熱系統(tǒng)設(shè)計無法符合現(xiàn)代化改造需求，出現(xiàn)了不匹配現(xiàn)象。在運行時經(jīng)常會出現(xiàn)水力失調(diào)問題，導(dǎo)致供熱系統(tǒng)能耗加大。某些管道的末端沒有合理設(shè)置散熱器，存在散熱器片數(shù)量不足或者管徑設(shè)計異常等現(xiàn)象，也會或多或少影響建筑供熱節(jié)能效果[2]。

3.3.2 人為因素和社會因素。當(dāng)前，很多住宅長期空置，導(dǎo)致供熱浪費現(xiàn)象日益明顯。一些學(xué)校、醫(yī)院、商場、寫字樓等公共場所在無人時依然進(jìn)行供熱，造成了大量的能源浪費。個別用戶擅自對散熱器和閥門進(jìn)行改裝，可能導(dǎo)致整棟建筑供熱水力失衡而產(chǎn)生嚴(yán)重的能耗。還有部分熱用戶私自接引二次管網(wǎng)的循環(huán)熱水，嚴(yán)重影響供熱系統(tǒng)的運行，導(dǎo)致熱能損耗量加大。

3.4 其他方面

需要注意從維護(hù)結(jié)構(gòu)和供熱系統(tǒng)兩方面出發(fā)，加強(qiáng)節(jié)能改造，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)的節(jié)能降耗。實踐過程中需要重視各環(huán)節(jié)的優(yōu)化和改造，積極總結(jié)經(jīng)驗，針對性地進(jìn)行技術(shù)工藝的優(yōu)化，提升節(jié)能改造的效果[3]。

4 節(jié)能降耗管理措施

在碳中和、碳達(dá)峰的政策要求下，需要加強(qiáng)能源利用和供熱管理的精細(xì)化，通過全過程的控制實現(xiàn)精確管控，保證供熱企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，供熱企業(yè)需要科學(xué)地優(yōu)化系統(tǒng)運行，創(chuàng)新供熱管理機(jī)制，推動精細(xì)化計量收費工作，以實現(xiàn)區(qū)域的高質(zhì)量供熱。

4.1 注重設(shè)計環(huán)節(jié)的精細(xì)化管理，為節(jié)能降耗奠定堅實基礎(chǔ)

供熱系統(tǒng)項目較為復(fù)雜，施工過程涉及熱源需求、區(qū)域氣候、換熱站、建筑類型和供熱管網(wǎng)等一系列因素，因此要與實際要求相結(jié)合，分析總體的采暖供熱負(fù)荷，有針對性地進(jìn)行設(shè)計，從而為后續(xù)供熱企業(yè)節(jié)能減排打下基礎(chǔ)。供熱系統(tǒng)設(shè)計需要對城市中遠(yuǎn)期的發(fā)展進(jìn)行綜合考慮，保證供熱系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)性和前瞻性，確保供熱系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運行，以適應(yīng)城市發(fā)展的要求。在實踐中需要從宏觀角度對城市工作現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)前城市的總體規(guī)劃科學(xué)地預(yù)測供熱負(fù)荷，以滿足后續(xù)工業(yè)的要求。在對主管網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計時，需要充分利用現(xiàn)有設(shè)施，保證原有供熱系統(tǒng)和新的管網(wǎng)能夠有效銜接，以保證經(jīng)濟(jì)效益[4]。

4.2 通過科學(xué)調(diào)研分析，有針對性地制定節(jié)能降耗方案

在發(fā)展的過程中，供熱企業(yè)需要在已有的供熱系統(tǒng)基礎(chǔ)上充分調(diào)查和核實現(xiàn)有情況，科學(xué)分析相關(guān)資料，制定節(jié)能技術(shù)方案，確保節(jié)能技術(shù)方案的合理性、科學(xué)性，提高節(jié)能改造效益。在節(jié)能改造過程中需要核實熱負(fù)荷，保證供熱系統(tǒng)管網(wǎng)的運行效率，還要了解熱源的相關(guān)參數(shù)，調(diào)查當(dāng)?shù)丨h(huán)境，分析冬季的氣候特點。另外，需要對供熱企業(yè)過去幾個年度的能耗情況進(jìn)行分析，理順企業(yè)在管理過程中出現(xiàn)的種種問題，了解供熱系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)供熱系統(tǒng)運行過程中存在的問題和可能出現(xiàn)的隱患[5]。

4.3 強(qiáng)化供熱計量檢測與運行調(diào)度監(jiān)督，不斷提升供熱效率與質(zhì)量

供熱過程會受到各種外部因素的影響，即便設(shè)計完美，運行時也往往會出現(xiàn)一定的問題。因此，要重視供熱計量檢測工作，提升資源利用效率。要加強(qiáng)監(jiān)督管理和調(diào)度，及時發(fā)現(xiàn)問題，減少供熱系統(tǒng)運行偏差。在具體操作過程中，需要科學(xué)設(shè)置傳感器，采集供熱系統(tǒng)的運行參數(shù)，通過先進(jìn)的技術(shù)手段分析、探測系統(tǒng)運行偏差情況，針對出現(xiàn)的問題進(jìn)行調(diào)整。

4.4 大力引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，不斷提高工作人員的綜合素質(zhì)

在設(shè)備運行過程中，技術(shù)的升級和改造非常關(guān)鍵。只有引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，加強(qiáng)設(shè)備管理，才能實現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。因此，供熱企業(yè)需要轉(zhuǎn)變理念，從科學(xué)角度出發(fā)，加強(qiáng)供熱環(huán)節(jié)的精細(xì)化管理，保證每個環(huán)節(jié)都能協(xié)調(diào)運行。技術(shù)員在設(shè)計技術(shù)方案方面需要統(tǒng)籌管理，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和運行現(xiàn)狀進(jìn)行專業(yè)設(shè)計。供熱企業(yè)需要根據(jù)工作人員的具體情況加強(qiáng)人員培養(yǎng)，通過培訓(xùn)、外出參觀及講座等方式，提升其職業(yè)素養(yǎng)[6]。

5 結(jié)語

當(dāng)前，人們生活水平不斷提高，對供熱系統(tǒng)方面的要求逐步提升。在構(gòu)建城市供熱系統(tǒng)的過程中，需要加強(qiáng)能源消耗的控制，減少污染，保證我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，構(gòu)建環(huán)境友好型社會。

參考文獻(xiàn)：

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