摘要：集中供热是一个城市的民生问题，与人们的生活息息相关。集中供热的关键在于热源的稳定与持久，如何利用自控技术满足社会所需，既能对生产、生活用热进行实时和远程的监控，又可以实现环保节能，这就是笔者将要重点分析与阐述的问题，希望能为自控技术在城市集中供热方面的研究提供参考。
关键词：集中供热；自动控制技术；节能；应用分析
集中供热系统是城市基础设施系统的一部分，主要发挥着对居民热力热能供应的作用。近年来，随着自动化技术的不断发展，正在被逐渐运用于集中供热系统中，提高了集中供热系统运行的自动化水平，而且降低了能源消耗，达到节能环保的目标。
一、集中供热系统概述
（一）集中供热的理论概述
集中供热所需的热媒通常有两种：蒸汽或者热水。从理论概念上来将，集中供热就是通过热网，一个及以上的热源同时向市区、城镇或某地区的市民提供热能的一种方式。集中供热系统是市政基础建设，又属于社会公益的范畴，它是在一定区域内，如居民区、工业区建设的为了保障市民日常生活和工业生产的公益系统，无论是对城市的生产建设，还是对人们的安居乐业均起到重要作用。集中供热的优势主要体现在降低成本、节能环保等方面，而且还能在大范围区域统一供热的基础上，不影响供热的实际效果。不同地区、不同城市的集中供热的形式也不同，最常用的供热形式有两种：一是小锅炉房；二是热电联产。如果以热水作为热媒，那么供热系统所用到的便是热水泵式的循环理论；如果是以蒸汽作为热媒，那么供热系统所用的循环理论便是高压蒸汽管道。
（二）热媒与热源
水，集中供热中的主要热媒。若要尽可能地提高热媒的经济效益，“质调节”是最常用的热媒调节方法。当运行中的集中供热系统的热负荷处于低位时，理论上，将水温调高是最节能的调节手段，如此，汽轮机便得以在低压环境下完成抽气。如果供热系统提供热能的对象是工业生产，那么通常会用“蒸汽”作为热媒。当然，无论是蒸汽还是水，都要结合实际的供热需求、供热成本、供热技术做出综合分析和评估后再进行确定，小、中型企业单位集中供热系统用到的热媒大多为蒸汽，而室内供热的热媒大多同时采用蒸汽与水，大型企业单位集中供热系统则通常会用水作为热媒。
二、集中供热系统节能现状分析
（一）集中供热系统中的锅炉运行热效率偏低
根据我国《民用建筑节能设计标准》相关要求，民用建筑锅炉的热运行效率标准为 68%以上，国际上对于此项目的热运行效率标准为 80%。而在我国的城市集中供热系统中，锅炉的热运行效率平均仅有63%，可以看出不但远低于国际标准，距离国家标准也还有很大差距。锅炉运行效率低主要是由于我国锅炉燃料多采用的是质量较差的原煤，原煤中包含大量的杂质、水分，燃烧性能差、不能满足锅炉燃烧的条件，不能支撑锅炉的满负荷工作。
（二）供热管网输送效率低
供热管网的输送效率计算方式为：计划由管网输送的热量总和减去在输送过程中损失掉的热量总和，其结果除以真正获得的热量总和后得到的数值为该供热管网的热输送效率。我国关于集中供热系统供热管网输送效率的标准为不低于 90%，而在我国实际的供热系统中，输送效率仅为 65%。我国现在建成使用的供热管网存在严重的保温热损失、水力失调、热泄漏等问题。
（三）冷热不均，浪费能源
我国城市集中供热系统基本采用的都是单向顺流的方式，即热量从热源开始沿一个方向贯通所有居民家庭。这种方式造成了严重的供热冷热不均。一部分家庭距离热源近，室内温度非常高，冬季还需要开窗降温，极大的浪费了能源。另一部分家庭由于距离热源远，热量传输过来时温度已经不够，室内温度过低还需要再开空调、电暖器等设备取暖，造成了二次资源的消耗。城市集中供热系统为了能使每个家庭的温度都达标，只能加大力度供暖，一方面浪费热力资源，另一方面造成部分家庭温度过高。
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三、换热站自动控制技术的节能应用
（一）节能环保设计
换热站自动控制系统的设计与应用首先要在确保供热质量的前提下来有效控制能量损耗，降低供热成本。对此，需要适度选配高性价比的自动控制技术设备，由于供热方法、模式以及设备等都存在差异，就要编制专门的控制对策，实际的控制柜系统、计量设备、系统设备等的选配也要本着安全、简便、易操作、实用等原则，这样才能在一定程度上控制成本，而且自动化设计也需要照顾到集中供热系统的兼容性、通用性等特征，要确保在满足自动化控制功能发挥的基础上来合理控制成本。
（二）供热控制方法与措施
如果热力系统处于正常、安定工作状态下，系统网路的供热量通常会同用户的采暖系统的散热量以及享受供热的用户的热负荷保持一致（其中管网热损忽略不计），间接说明了用户的热负荷同散热量相等，二者都和供热量相等，符合能量守恒定律，这其中房屋的体积供热指标不会出现过大浮动，但是，唯一变化的就是建筑物所处的外部环境的温度，总体看来，室外温度会极大地关系到供暖热负荷，所以，外界环境温度成为影响热力系统运行的一大干扰因素。供热自动化控制主要针对于外部环境温度，减少其干扰，从而保护系统的平衡、安全与稳定。
（三）变频控制技术的应用
将变频控制自动补水设备配设于换热站内部，同时，将具有膨胀水吸收功能的隔膜罐配设于补水设备中，使用两个补水泵，分别用作运行与储备使用。变频设备一拖二配置，选择恒压控制的模式，留置出变频柜，而且要同上位机之间通过通讯线路来连接，从而将补水装置的实际工作情况动态地传输至监控系统。同时，参照设计的流量来安装循环泵，通常要达到两台以上，而且统一选择变频拖动，变频控制可以选择自动化温度控制，也可以选择人为控制模式，并要把各类传感器，例如：温度传感器、压力传感器等配设于供水管道、回水管道中，主要用来收集管道的多种信息信号，例如：温度信息、压力信息等，使其成为自动控制的参照，变频柜也要尝试着同上位机之间进行通讯连接，同样动态地传递信息。
四、自动控制技术的节能效果分析
（一）控制单位降耗
将水泵变频装置安装于换热站时，应该根据水泵电机的频率来实施自动化调控，凭借调控电动机的频率与电流等来实现能耗控制目标。实际的变频控制中，调控涉及面积较大，而且可以提高其运行效率，达到高精度运行的目标。自动控制技术可以积极地清理电动机开启与关闭中的电流，确保水泵能够长时间使用。也就是说如果用户的用热负荷下降状态下，可以凭借控制流量的方法来达到节能降耗的目标。
（二）控制单位热能损耗
自动化控制技术的应用能够有效控制管网水力失调，最终实现热能的均衡化配设于分配。简单说就是自动化控制系统具有自动化控制功能，能够良好地克服人为操作的不定性、滞后性，例如：流量调节阀能够自动化开启与关闭，从而达到自动化调控的目标，减少控制过程中的能耗。
（三）减少人工成本支出
自动控制技术具有显著的自动化功能，各项操作与控制都处于自动化运行状态，这样就减少了对人工的依赖，无需额外支付高昂的人工费用，间接地达到了节能环保的目标，而且自动化控制技术具有高度自动化的特点，能够动态掌握供热系统的运行状况，并及时进行控制，减少了人工控制的延迟性，确保了集中供热系统的运行效率。
自动控制系统是自动化技术发展的结果，将其应用于集中供热系统，能够提高集中供热系统运行的自动化水平，从而提高确保其运行质量，并达到节能降耗的目标。自动控制技术的应用要在确保集中供热服务质量的基础上，来控制能源的消耗，实现节能目标，这样才能真正实现自动控制技术的意义。
参考文献
[1]张立启.城市集中供热系统节能技术及热力站控制系统的研究[D].太原理工大学,2014
[2]肖燕,刘玉斌,胡娟娟.集中供热系统的节能分析及优化设计[J].门窗,2015,09
论文作者:王鑫
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/5
标签：集中供热论文; 系统论文; 热媒论文; 自动控制论文; 节能论文; 管网论文; 技术论文; 《基层建设》2017年第29期论文;