天津市城安热电有限公司 天津 300204
摘要：在走可持续发展道路中，发展绿色经济、环保经济、节约经济已成为我国当前社会发展的主要方向，而建筑的材料、设备、技术与建筑全寿命周期成本有着重大关联，为此在面向全寿命周期的建筑设计中，就必须重视绿色设计，协调环境与经济的可持续发展，提高建筑资源的利用效率，从而为建筑效益提供保障。
关键词：集中供热系统；节能分析；优化设计
1 我国供热系统的现状
集中供热因其少污染、少耗能、少扰民、供热质量高、自动化程度高、设备故障率低等优点已经逐渐城市供暖的重要组成部分。但是，迅速发展的城市集中供热并没有完全发挥其节能效果，与发达国家相比，我国单位建筑面积采暖能耗比相同气候条件下高2～3倍。因此，我国供热采暖节能依然面临严峻的形势。基于此，本文对城市集中供热系统节能存在的问题和节能技术及措施进行了分析和研究。
2 我国的集中供热系统
2.1 节能的循环水泵
在集中供热系统中，一般都是选择水作为供热媒介，因为水的比热容相对较大，性质相对稳定，价格低廉。水通过加热之后会带着能量通过管道进入到居民住宅区，然后散发热量，随后再通过循环水泵的动力返回到锅炉房加热，依次循环。这样的循环系统，既能节约资源能源，又能在当今严重缺水的现状下充分利用水资源。在城镇集中供热系统中，每一个供热系统都要根据当地的实际情况具体分析应该选择的循环水泵的种类，不同的循环水泵存在不同的数量、大小和功率等方面的不同。在集中供热系统中，工作人员务必要对循环水泵的消耗情况进行定期的检查，然后再根据不同情况进行相关的维护和修理。
2.2 供热系统水力容易失衡
在集中供热系统中，供热系统的水力关系非常容易失调，这和热力供应网的结构是息息相关的，热力供应网一般都是水平放置的，当供热的媒介从循环管道运回时，由于供热线路的主偏，经常会出现不同位置的住户家中的供热温度不同，造成冷热不均的现象。目前，在集中供热系统中，水力失调是供热系统面临的主要问题，这样不同住房位置的居民将会产生差别，对于城镇居民的治安稳定也带来一定的负面影响。相关机构对此做出了一系列措施进行调整，但大多数都无济于事，水力平衡的现象依旧存在。
2.3 热网管道热损失分析
供热系统的热能由管网承担输送，管道敷设有管沟、架空以及直埋三种方式。其热能损失主要是因为管道附件不保温或者管道保温不好，其中管道泄漏与管道保温不好时介质带走热量损失，约占热损失的80%，应以控制失水为主。一般热网效率应大于90～95%，架空和管沟敷设管道都不能达到要求，其热损失远大于10%。因为地沟失效或者不防水，引起积水管道泡水，破坏保温性能，其损失甚至大于裸管。经过多年的应用证明，供热管道直埋敷设的节能效益良好。主要表现在热损失小，能够更好地节约能源。采用聚氨酯硬质泡沫塑料作为保温材料，因为吸水率小于10%，是其他保温材料不可比拟的。聚氨酯保温层外加高密度聚乙烯防水保护壳，能够大大减少供热管道的整体损失。
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3 集中供热节能优化设计
3.1合理控制供热系统的水力失调
所谓水力失调，就是管网各处实际流量与所需流量不一致。任何一个供热系统都不可能通过设计、水力计算、管径、管件及设备选型等，彻底解决运行时的水力失调问题。任何一个供热系统都必须在系统运行时进行认真地调节，才有可能逐步接近水力平衡。如果调节水力平衡的设备选择不当，使用不当，调节的手段不先进，不合格，甚至不进行运行调节，供热系统就一定会存在不同程度的水力失调问题。从而造成部分热用户室温过高而浪费了热能，部分用户室温不达标，影响了供热质量。而此时，许多供热部门往往又错误的采用更换循环水泵、加大循环水流量等办法解决。虽然使水力工况在一定程度上有所改善，水力失调状况有所减轻，但由此却带来了电能的大量浪费，使供热企业的运行成本大大提高，同时使其它的节电措施无法实施。
应该从根本上消除热网的水利失调，才能确保用户的供热质量。但以前消除水利失调的方法是人工调节关断阀、调节阀或平衡阀的方法，不但给运行调节人员带来相当大的工作量，而且根本无法使管网的水力失调得到彻底改善。采用自动控制的方法又大大提高了热网建设资金的投入。目前最好的办法，是最近几年来已开始普及的，在每个热用户的入口安装恒流量调节阀或自力式流量控制阀的方法。只要按每个热用户需要的流量，一次性调节好，就可保证全网的水力平衡。它不但可保证流入每个热用户的循环水量与设计或实际需要一致，而且还会自动消除热网的剩余压头，保证热网有良好的水力工况。
3.2合理控制供回水温差
根据热量计算公式：Q=G×C×（Tg-Th）可知，当供热系统向热用户提供相同的热量Q时，供回水温差△T=Tg-Th与循环水量G成反比例关系。在供热系统管网一定的情况下当供回水温差提高到原来的两倍时，系统循环水量也降至原来的二分之一，而循环水泵的功率要降至原来的八分之一（循环流量与水泵电功率成三次方关系）。由此可看出，提高供热系统的供回水温差，可大大降低运行电耗。目前，直供系统或间供系统的二次管网，也都存在着运行温差过小的问题。用户的室内采暖系统一般都按供回水温差25℃设计，但实际运行的温差都在20℃以下，有的甚至只有10℃左右。因此存在着大量电能浪费问题。二次管网和室内采暖系统的节能潜力也很大。
3.3供热系统循环水泵的选型及安装
循环水泵扬程过高既造成了电能浪费，有时还使泵在超流量工况下工作，使电机过载，不得不在关小水泵出口阀门的状况下工作，进一步造成了电能的浪费，可以使电耗超过实际需要的三倍以上。
3.4在新建热用户中应积极推广双管供暖系统
采用双管供暖系统易于控制室内温度，防止热用户垂直失调，便于采用“量调节”和分户控制。因此应更新设计观念，积极推广双管供暖系统，以促进实现供暖建筑节能指标。对单管系统加大改造力度。由于我国现有热用户（特别是供暖住宅建筑）大多为单管系统，应结合实际情况采取以下方式进行改造：一是对有条件的热用户将单管系统逐步改造为双管系统；二是在现有单管系统中加设散热器、恒温控制器和平衡阀等设备进行室温控制。实践证明，采用第二种方法也可收到十分明显的节能效果，且投入少。
3.5推广使用新型阀门产品
目前，一些城市部分一次管网和大部分二次管网及庭院管网仍使用闸阀和截止阀。这两种阀门普遍存在着开关不灵、泄漏严重的问题。另外，使用闸阀和截止阀，有时开关困难是管理人员所共识的。而在国外，供热管网早已淘汰了使用闸阀和截止阀，普遍使用蝶阀和球阀。这两种阀门的特点是开关灵活，无泄漏，也不用维护。
4 结语
针对当前集中供暖现状，政府和供热企业应加强对集中供热系统的进一步优化，做好集中供暖的同时，做好相应的节能环保建设，根据当期的形式和地区条件和供暖所需，选择合适的供热节能方式，以节能减排为指导方针，既要保证集中供热的质量，又要保证节约能源。
参考文献：
[1]颜爱斌.分布式变频集中供热系统的理论与实验研究[D].天津大学，2014.
[2]张秋艳.基于环路拓展的集中供热系统输配能耗研究[D].山东建筑大学，2014.
[3]李磊磊.集中供热协调优化控制系统研究[D].青岛科技大学，2014.
[4]黄阳.城镇集中供热系统节能分析[J].东方企业文化，2014，11（1）：12-13.
[5]聂勇.分布式水泵供热系统的节能分析[J].区域供热，2014，5（2）：1-3.
论文作者:冯磊
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第7期
论文发表时间:2018/10/26
标签：系统论文; 集中供热论文; 水力论文; 管网论文; 水泵论文; 节能论文; 管道论文; 《建筑细部》2018年第7期论文;