文／李程 國貿物業(yè)酒店管理有限公司 北京 100164

韓鵬 北京市熱力集團有限責任公司輸配分公司 北京 100164

引言：

自21世紀以來，我國經濟水平得到了高速發(fā)展，城市人口數量不斷增多，對于熱能的需求量也在持續(xù)增長，各大供熱企業(yè)也獲得了飛速發(fā)展，與此同時社會各界也對于供熱企業(yè)的節(jié)能減排工作提出了全新的要求，尤其是在雙碳背景下，供熱企業(yè)也必將向著低碳環(huán)保、高效靈活的方向逐步推進。供熱企業(yè)在發(fā)展過程中必須要全面提升自身的管理水平，通過靈活應用各種先進的技術手段，將以往粗放型的管理模式逐步轉向為精細化管控，充分發(fā)揮科學技術的應用價值，最大限度的減少碳的排放量，滿足節(jié)能減排工作的實際需求。此外，還需要逐步融入智能化自動化和數字化技術管理理念，對供熱企業(yè)的發(fā)展現狀進行不斷的優(yōu)化和改進，促使供熱企業(yè)獲得更大的經濟效益，供熱企業(yè)發(fā)展過程中利用智能供熱技術，能夠進一步優(yōu)化供熱系統的運行效率，真正實現節(jié)能減排工作的需求，促使供熱企業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展道路，所以如何建造更加完善的智慧供熱體系，需要相關從業(yè)人員進行全面的探討和分析。

1.智慧供熱概述

根據目前的研究成果，智慧供熱系統正處于初級發(fā)展階段上，沒有形成全面的定義，而隨著科學技術的逐步推進，大數據技術、物聯網技術的應用范圍越來越廣泛，由此所建造出的信息物聯交互網絡形成了新的網絡平臺。為了能夠進一步提升物聯網和信息網對于各種信息數據的采集效果，全面提升數據處理質量，就需要充分利用智能化管理系統為相關工作人員提供可靠的技術支持，而智慧供熱系統就是在保證用戶室內溫度達到標準的情況下，盡量減少能源的消耗，這是就需要搭建熱源、換熱站、用戶三級聯動平臺，逐步從初始的人工調節(jié)曲線轉化為智慧供熱系統自主調控運行，而工作人員則只需要負責供熱系統的監(jiān)控和保障。現如今，大部分的企業(yè)都逐步融入了信息化技術，建立起了信息化管理平臺，數據監(jiān)控平臺以及地理信息系統，但是并沒有將其與生產設備進行直接關聯，各個系統之間相對比較獨立，很難真正實現數據信息的共享，也在一定程度上影響了系統功能的正常發(fā)揮。

2.智慧供熱發(fā)展途徑

2.1 智慧設備網

利用智能供熱技術建立的智慧設備網，可以將用戶、熱力站、熱網以及熱源等4 個部分進行有效的關聯。熱源就是這可以將能源轉化為滿足人們供熱需求熱能的相關設備，實現熱源的智慧化就是對于熱源的壓力、溫度、流量等相關數據進行有效的采集，并且對這些數據進行學習分析預測，從而實現對動力設備的智能化管控。熱網主要負責連接熱力站和熱用戶以及熱源和熱力站，連接熱力站和熱源的網絡稱為一次網；連接熱用戶和熱力站的網絡稱為二次網，對其進行智能化主要就是對于關鍵節(jié)點的數據進行監(jiān)測，完成井式井蓋的智能監(jiān)測和警報。熱力站也可以稱之為換熱站，可以將熱源提供的高參數熱量轉變?yōu)榭梢员挥脩羰褂玫牡蛥禑崃康南嚓P設備，對其進行智慧化主要就是針對熱力站內部的壓力流量溫度進行相應的采集，并且對數據信息進行分析預測，這樣就能夠對所有的設備進行智能化的管控。熱用戶就是從二次網中獲得熱量的用戶終端，其主要包含樓棟內的熱力入口、住戶系統以及公共管道，建設智慧化系統需要負責采集熱力入口的溫度、流量、壓力等相關數值，更加真實準確的反映出建筑物內部的住戶室內溫度，并且對熱力入口進行智能化的管理。

2.2 信息物聯網

利用智能供熱系統建立的信息互聯網，需要從邊緣層、網絡層出發(fā)完成信息數據的采集、傳輸、儲存等工作，智慧供熱系統運行過程中，信息互聯作為其中的重要途徑，能夠保證信息數據的完整性，其中網絡層主要負責各項信息數據的傳遞，利用感知設備來獲得各項信息，確保其能夠更加安全可靠的輸送到應用平臺，以此來完成數據的傳輸和接入功能，其主要包含4G、5G、物聯網、固網等等，其中所包含了巨大的信息數據量，同時也面臨著更加嚴格的服務要求，充分利用先進的信息技術，確保能夠真正實現高效的互聯功能。邊緣層主要就是利用實時操作系統和邊緣分析算法等相關技術，在靠近設備以及數據源頭的邊緣進行數據的預處理和存儲等相關功能，以此來提高整個系統的反應敏捷度，盡量減少網絡堵塞現象的產生，并且與云端數據協同分析。Lass 層是指云服務中的基礎設備服務主要包含存儲網絡以及其他的基本計算資源，用戶也能夠根據自己的實際需求部署和運行任意的軟件，主要包含操作系統和應用程序。

2.3 智慧應用平臺

在建設系統應用平臺時，應從平臺服務以及供熱系統等多個角度出發(fā)，建造供熱運營管理體系、生產體系、政府監(jiān)管系統、人工智能服務、數據服務以及通用平臺服務等等，在整個智慧供熱系統運行過程中，智慧應用平臺類似于人類的大腦，能夠對供熱系統的運行進行有效的管理，以此來保證系統時刻處于安全高效的運行狀態(tài)，更好的滿足人們的實際需求。供熱應用系統主要面對的服務對象是供熱生產和運營單位以及政府部門，能夠完成安全檢查、應急指揮、智能客服、收費管理、能耗分析、服務監(jiān)管、檢測管理、報表管理、供熱計量以及生產監(jiān)控等多種功能，平臺的服務主要包含數據服務、監(jiān)測服務以及人工智能服務等等，通過建立預測模型、仿真模型、控制模型等，為人們的實際需求提供智能化服務，并且完成數據信息的計算處理分析，保證各項數據信息的安全性和完整性，提供更加精準的服務。

3.現存問題

3.1 耗能增大

第一，城市內部供熱不均勻。隨著現代城市的飛速發(fā)展，對于供熱的需求也在不斷的提升，而供熱過程中導致能源消耗急劇增長的主要原因就是，供熱系統自動化控制水平以及相關單位的管理水平，由于供熱系統嚴重失衡，存在非常明顯的冷熱不均勻問題，加大了能源的消耗，甚至還會產生大量的熱能浪費。部分運營企業(yè)為了能夠保證用戶的供熱效率而加大能源的使用，產生了非常嚴重的污染現象，同時也會影響到能源的可持續(xù)利用。第二，運行管理問題。供熱系統運行過程中經常會出現水力失調的現象，其主要因素就是控制設備以及控制手段不佳，需要進一步提升相關運營單位整體的管理能力，才能夠真正實現低碳發(fā)展的目標。第三，系統熱效率問題。在城市煤改電煤改氣的過程中，能源的消費相對比較昂貴，為了能夠進一步提升熱效率，減少熱損失，加大潛熱的利用是非常關鍵的。第四，管網效率低，由于管網保溫形式選擇不恰當，保溫效果不夠明顯，經常會出現水力失調或者滴漏跑冒的現象，其中水力失調是導致熱損失的主要因素，需要對這一部分的內容進行有效的改進，才能夠有效減少能源的消耗。

3.2 缺少整體供熱體系

目前，大部分城鎮(zhèn)并沒有建立完善的供熱網絡系統，很難真正實現精準供熱的目的，達不到節(jié)能減排的要求，其自身的運行管理水平也有待提升。供熱企業(yè)要想真正實現精細化發(fā)展，切實提高服務效率，就需要具備充足的數據作為支持，進一步挖掘供熱企業(yè)潛在的節(jié)能潛力，而就目前的實際狀況來看，由于供熱企業(yè)并沒有大規(guī)模的普及信息化自動化技術，嚴重影響了行業(yè)的高水平發(fā)展。在新型城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的背景下，供熱企業(yè)也需要牢牢抓住轉型升級的機遇，加強新型技術的引進力度，通過新技術的創(chuàng)新和應用，促使供熱企業(yè)得到長遠發(fā)展有效提升能源的利用率，滿足低碳節(jié)能環(huán)保的要求，在保證供熱效率的同時，切實提高企業(yè)的經營管理效率。

3.3 熱源不足

目前城鎮(zhèn)內部現有的熱源供應嚴重不足，很難滿足熱負荷的增長，以往有條件的北方城鎮(zhèn)地區(qū)會利用周邊的熱電聯產或者使用燃煤鍋爐進行供熱，隨著熱負荷的不斷增加供應能力，出現了嚴重的不足。很多區(qū)域需要從更遠的地區(qū)或者更大規(guī)模的電廠來引熱，在環(huán)保壓力的影響下，燃煤鍋爐房其運行成本更高，也逐漸被燃氣鍋爐取代，其他可再生能源以及清潔型能源占有率相對較低，很難滿足熱源持續(xù)增長的要求。

4.搭建智慧供熱體系的有效措施

4.1 精細調節(jié)

建設智慧供熱系統不僅能夠完成信息數據的實時采集傳輸工作，還能夠充分利用在線監(jiān)測系統對熱網的實際運行狀態(tài)進行遠程調控，所以在未來供熱系統發(fā)展過程中，企業(yè)必須要結合各個方面的因素進行全方位的考慮，包括建筑物的熱能消耗特點、外界的氣候條件、室內溫度、室外溫度等進行全方位的分析，結合專家建立的數學模型，將其引入到監(jiān)控系統中獲得真實的反饋數據。舉例來說，在在中高低層用戶以及前中末端，用戶中可以結合水利工況模擬，利用智能軟件系統對于熱力平衡進行全方位的數據分析，利用這樣的方式就能夠及時調整用戶供熱系統的水力平衡，確保水利平衡向著更加精細化智能化的方向不斷發(fā)展，有效解決供熱系統運行過程中熱量失調的現狀，再結合用戶的實際供熱需求，進行相應的調整，這樣就能夠充分發(fā)揮智慧供熱系統，精準調節(jié)合理調控的使用功能，以此來提高供熱系統的運行可靠性。

4.2 改變供熱模式

城市供熱管網運行過程中，企業(yè)需要針對延伸二次供熱管網進行有效的管理，也就是說，供熱企業(yè)在發(fā)展過程中建造智能化的供熱管網是未來發(fā)展的主要趨勢。供熱企業(yè)發(fā)展過程中，就必須加大相關的資金投入力度，建造更加智能化的供熱管網，積極引進先進的技術手段，特別是目前在行業(yè)內部領先的設備和技術，將先進技術與互聯網技術進行有機結合，充分凸顯出供熱管網的智能化自動化特點。此外，還需要對小區(qū)的供熱管網進行有效的等級劃分，利用流量計、溫度計、壓力表等設備，更好的滿足小區(qū)集中供熱過程中信息高度集成的實際需求，為生產調度中心進行遠程傳輸調度提供便利，輔助完成信息的運算和整合，充分發(fā)揮相關維護人員對熱量供給的調節(jié)作用，確保根據不同用戶的熱量需求，做好供水管網的調配工作，有效解決冷熱不均衡的問題，以此來滿足節(jié)能減排工作的實際需求，杜絕資源浪費的出現。

4.3 智能化管控

在大型的建筑物中，不同的建筑區(qū)域也會設置不同的室內溫度點，這就要求智能供熱系統需要同時連接多個恒溫控制器，同時對這些控制器進行有效的管理。智能供熱系統在管理過程中，其重點就是針對不同的房間以及不同的供熱區(qū)域控制終端的熱量排放，確保根據用戶的不同需求實現熱量的供應，在此前提下，特別是進行集中供熱時，就能夠充分利用智能恒溫散熱器閥門來取代傳統的散熱器閥門，這樣就能夠將房屋建筑劃分為不同的區(qū)域，結合用戶的實際生活習慣以及供熱需求，對于不同區(qū)域的溫度進行有效的控制。這一功能的實現主要就是通過減少散熱器內部的熱水流量來完成的，類似于傳統的恒溫閥，或者通過調節(jié)熱水的流量，對室內的溫度進行相應的調控，在供熱管網不同部位的附件或者利用傳感器可以對房間內部的溫度進行測量，這樣的情況下當傳感器被放置到散熱器附近是或者一旦靠近熱源很有可能就會出現問題，致使溫度測量的數據不夠精準，從而達不到最佳的控制效果。隨著科學技術的逐步發(fā)展，逐步提出了更加智能化更高精準度的恒溫器，而且閥門也是針對散熱器的實際特點來量身定制的，其主要的目的就是能夠盡量減少誤差，在眾多解決方案中，一些先進的解決方案就是利用二級管網智能控制與直供系統進行結合，在一個制動器附近，如果放置熱發(fā)生器，那么算法就可以利用傳感器接收到的信息，加上加熱終端以及適當的信號傳遞到熱源，整個操作過程可以結合整體的熱量需求來調整供熱區(qū)域，但是同時也需要注意加熱終端最佳水流限制了熱發(fā)生器的頻繁開關，從而也能夠有效降低熱發(fā)生器產生的損耗。

4.4 建立國家標準與規(guī)范

目前我國并沒有針對智慧供暖系統建立統一的標準，所以，國家部門也應該結合時代快速發(fā)展的要求，盡快出臺智能供熱方面的規(guī)范和標準，以此來促進智慧供熱行業(yè)的長遠發(fā)展?，F如今，我國有部分地區(qū)已經出臺了相應的技術指標，在一定程度上解決了城市之間技術壁壘的問題，作為現代化城市建設中的重要組成部分，智慧供熱系統具備良好的節(jié)能減排效果，同時也能夠有效提升服務水平是未來供熱行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。在雙碳背景下，為了能夠更好的緩解供熱行業(yè)面臨的現狀，就必須為智慧供熱系統的設計規(guī)劃提供更有效的指導方案，以此來促進智慧供熱技術的長遠發(fā)展，加快智慧供熱技術的推廣力度，以此來促進整個供熱行業(yè)的積極轉型和升級為智慧化城市建設，能源利用以及提升行業(yè)管理水平提供可靠的技術支持。

4.5 建立多能互補系統

所謂的多能互補系統就是對傳統的分布式能源進行拓展，利用一體化管理理念，在能源工程領域方面進行拓展應用，將分布式能源全部作用于一個大的系統內，形成多種形式的能源互聯網，并不是將多種不同類型的能源進行簡單的疊加，而是在系統高度上利用不同品位的能源進行互補利用，統籌各種能源之間的轉換和配合，以此來獲得最高的能源利用率。要想真正實現都能互補，就需要建立以互聯網加為前提的智能能源利用系統，確保能夠實現各種能源的協調利用，進一步加大清潔能源的使用力度，提升供熱系統的運行效率，這種模式非常適用于城鎮(zhèn)供熱系統，能夠對城鎮(zhèn)以及周圍的清潔系統進行綜合利用，真正實現低碳節(jié)能的目的。結合當地的實際狀況，建立完善的多能互補系統，形成多熱源聯合運行的管理模式：首先，以熱電聯產為主要熱源，通過常熟管道技術實現跨區(qū)域的供熱；第二，有地熱資源的地區(qū)，可以使用階梯利用的方式滿足該地區(qū)的熱能需求；第三，以區(qū)熱源為輔，其主要包含燃氣調峰鍋爐房、工業(yè)余熱以及低品位能源利用，在工業(yè)區(qū)有備壓機工蒸汽能夠滿足生產要求的情況下，可以結合季節(jié)的變化，合理使用蒸汽進行供熱；第四，以農業(yè)示范和旅游文化為背景的新城鎮(zhèn)，當地的水源土地資源相對比較豐富，可以利用淺層的土壤源熱泵和水源熱泵進行供熱，實現區(qū)域的供熱需求；第五，確定各種不同能源的使用比例以及該地區(qū)不同熱源的最佳工況建立供熱網絡，真正實現全市一張網的目的。

4.6 用戶管理

現代化城市發(fā)展過程中，通過建立智慧供熱系統，對于系統運行過程中產生的各項信息數據進行有效的采集和分析，結合用戶的實際需求，對供熱系統進行自動化智能化的調節(jié)，還可以完成采暖管理的數字化評價定量化，對供熱系統的運行進行精細化的管控，更好的滿足用戶的實際需求，同時還具備節(jié)能減排的功能。建設智慧供熱系統重點就是要求按需供熱，結合用戶的實際熱能需求，對按需需求進行深入理解，結合供給側的各方面因素進行全方位的考慮，只有這樣才能夠真正實現為用戶服務，提升管理水平的雙重目標。首先，為用戶服務就是結合用戶的實際需求自行調節(jié)，以此來提高居住舒適度，更好的滿足節(jié)能減排的要求，根據計量進行收費更合理，也能夠被廣大用戶所接受，能夠全面提升供熱服務效果。此外，在智慧供熱系統下針對用戶進行管理，更加重視客戶的服務質量和服務水平，建立完善的管理制度，進一步規(guī)范企業(yè)相關工作人員的行為，加強對工作人員的培訓力度，通過建設智慧管理體系，為用戶提供更加優(yōu)質的服務。第二，在技術管理方面，根據用戶的需求進行管理，可以實現溫度和流量的自動化調節(jié)，對各項信息數據進行遠程采集傳說，最終就能夠實現供熱系統的可調節(jié)，可控制可計量等實際需求。

結語：

隨著現代化社會信息技術發(fā)展的逐步推進，近幾年來智能供熱平臺、控制設備也獲得了長遠的發(fā)展。熱力企業(yè)、行業(yè)協會以及設備生產廠家都充分利用先進的技術手段，加大了對節(jié)能減排工作的研發(fā)調節(jié)力度。但是，就目前的實際狀況來看，并沒有形成智慧供熱系統的統一規(guī)范和標準，缺乏更具使用性的應用體系，大部分的企業(yè)仍然停留在小范圍的使用方面。所以，在未來發(fā)展過程中，必須要加大對智慧供熱技術的進一步研究，確保技術更加成熟，能夠逐步實現大范圍的推廣。