北方高校供暖改造若干问题的探讨

摘要 由于高等教育的迅速发展，对学校的供暖设备、设施的更新扩容提出了更高的要求。文章阐述了高校供暖改造过程中易出现的问题及解决方案，对锅炉房设备，换热站规模到管网敷设形式从更适合高校特点的角度进行了论述，研究和提出如何更利于可持续发展的供暖改造方案。

关键词 高校扩招；供暖改造；设备选型；经济高效

中图分类号TU83 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）64-0015-02

近年来，随着高等院校的不断扩招，学校规模连年递增，给供暖系统的规划及改造带来一定的困难，很多高校供暖扩容跟不上学校发展的需要，由于连年翻建扩容，使供暖系统不能形成可持续发展的模式，有的学校出现了年年都要进行改的现象，虽然投入了大量经费但没有得到较为良好的供暖效果，这是由于改造方案没有经过严谨论证，涉及范围不全存在盲区造成的，通过几年来的探讨与实践，我们对在高校供暖改造中易出现的问题总结如下：

1 热源改造

1）锅炉容量及台数的问题：由于学校建筑面积的不断增加，很多学校出现了锅炉房刚刚扩建投入运行，又要面临扩容改建，如某高校原有7.0mW锅炉4台，在不到8年间先后增加到14mW锅炉6台、21mW锅炉2台，共8台锅炉并联运行，为将来达到供热面积150万m2做准备，这种多台小容量锅炉不但增加了锅炉房占地面积和土建工程量，同时存在着锅炉运行效率低下，辅机数量多能耗大、维修量大等诸多问题。

锅炉单机容量的选择应尽量选用大容量机组，同样以建筑面积150万m2为例，若选用46mW的3台运行效率会提高15%以上，为什么大容量锅炉要比小容量锅炉热效率高呢?

一是锅炉热损失方面，锅炉容量扩大一倍，其表面并没有相应的增加一倍，散热也就没有增加一倍，所以其容量越大，效率越高（在一定的范围内）；二是随着锅炉容量的增加，炉膛的容积及受热面也相应增加，单位燃料燃烧所耗空气量没有增加，从而减少了排烟损失；三是在行业设计标准中，小锅炉的排烟温度大大高于大容量锅炉排烟温度，这是由于要使小容量锅炉排烟温度降低，则必须增大锅炉的受热面，从而使锅炉耗钢量增大，体积增大，经济性较差，由于排烟温度设定较大的差异，更进一步加大了二者排烟损失的差值。

影响二者热效率差异还有其它诸多方面的因素，因此在选择锅炉容量时尽可能选用大容量锅炉，数量上充分考虑到满足分阶段调节负荷的需要既可。

另外，要根据学校的中长期发展规划及目前锅炉的台数、投运年限，在锅炉房的整体规划上对锅炉容量进行预留，但是不提倡预留过多台数的位置，一来造成土建工程量过大，二来由于未来学校发展的不确定性，会造成预留位置长期闲置，浪费很大，建议以预留一台位置为宜。

2）不同参数锅炉并联运行的敝端：很多学校由于阶段性地增加锅炉，存在着不同时期所安装的锅炉供回水温度参数的不同，造成并联运行的锅炉供回水温度相差很大，如早期小容量锅炉供回水参数多为95℃~70℃，而近年锅炉产品大多为大温差锅炉，如： 115℃~70℃、130℃~70℃、150℃~90℃，锅炉供回水温差的大小，体现了锅炉循环水量的多少，供回水温差大，则锅炉循环水量小，反之则大，循环水泵是按系统总的热负荷及设定的温差来选型，目前我国大部供暖系统一般按照25℃温差设计居多，如果过大提高此类锅炉的循环水量，不但使锅炉的内部水量分配发生偏离而影响锅炉内部水循环，而且大温差锅炉增加了系统的阻力损失，对整个系统的正常运行带来一定影响。

因此，在锅炉房进行改造中我们不提倡不同供回水温差锅炉的并联运行，若不得已而为之，建议采取如下措施来缓解由此带来的影响，如下图所示：

如果锅炉是并联异程布置，应将温差较大的锅炉布置在靠近循环水泵一侧，并在锅炉供回水母管间接一旁通管，实现将系统循环水经旁通管不经锅炉直流循环，旁通管管径按系统及锅炉的阻力经计算选定，不宜过大， 原则上应满足下式：S总=S1+S2+S3+S旁通

式中S总：锅炉供回水母管间总阻力损失；S1、S2、S3：三台锅炉各自的阻力损失；S旁通：旁通管的阻力损失，这里需要说明的是，改造后的锅炉阻力损失应接近原设计值。

2 换热站改造

供暖系统是采取直供的方式，还是采取间接供暖的方式，在很多文献上都有论述，因为高校建筑的特殊性，笔者认为只要高校的集中区域建筑面积超过20万m2，建议采用间接供暖的方式，高等院校同住宅小区或工矿厂区不同，它是多样楼舍的综合体，有数量较多的学生宿舍、家属住宅、教学实验楼、图书馆等各种不同用途的建筑，这些建筑所需的供暖温度不同，用热时间不同，如果不按建筑性质而简单的一个标准供暖，会造成极大的浪费，高校供暖应该按建筑性质分类，将供暖时间、温度相近的建筑划分在同一个或若干个换热站供热，一个换热站所辖面积建议控制在8万m2左右，所辖供热半径控制在400m左右为宜，这是因为以上数据换热站设备配备更具经济性，电气设备容量刚好在较为经济的节点上，同样，供热半径的选取也是在最大减少供热盲点和有效调节水力平衡范围内。另外，各学校的锅炉房一般设置在整个学校的下风向，也就是说大都建在学校的边缘，造成供热半径过大，水力失调严重，系统调节困难，供热盲点多，一味加大循环泵不仅浪费能源，也不能从跟本上解决问题，若在校区合理划分区域建设若干个换热站，减少供热距离，按建筑物性质分时分段调整换热站的供暖温度及供暖时间，而锅炉房始终按现时所需负荷连续高效运行，不但能为学校带来社会效益，同时也能带来可观的经济效益。

采用间接供暖的另一好处是大大减少了一次网循环水的流失，减少了系统的补水量，意味着降低了热量的流失，提高了锅炉的供热效率；而系统内充满着经过除氧、软化的优质水，减少了设备、管道内水垢的生成，特别是降低了对锅炉的腐蚀，极大地延长了锅炉的使用寿命和维修周期。

现阶段间接供暖方式以板式换热器进行热交换最为普及，在板式换热器的选用上，有人一味崇拜进口产品，认为进口产品换热效率高，根据传热学理论可知，相互换热流体的流速越快，换热效率越高，进口换热器大都采取窄流道设计，流体在换热器内路径长、流速快，从而获得较高的换热效率，但此种产品流体流速的增大，无疑大大增加了换热器的阻力，加之很多地区二次网水质浑浊，使换热器流道在很短的时间内形成堵塞，进一步加大了系统的循环阻力，使管网最不利环路供热效果恶化，系统不热点逐年增多；尽管可以对换热器进行定期清洗，但对此类型换热器带来的先天不足是无法克服的，同时也增加了设备维修量及费用，综上所述，此类型换热器不适宜作为供暖换热设备。目前，国产板式换热器种类、型号繁多且价格合理，若在换热站改造时选用国产宽流道型板式换热器，则能克服以上进口板换的不足，降低系统阻力且维修周期长，密封胶垫易采购，而且价格低，显然，国产板式换热器的优势是明显的。

3 外网改造

随着学校建筑面积的不断增加，外网改造在按照学校中长期发展规划并结合管道使用寿命的基础上，预留一定的余量；一次网管径宜大不宜小，在计算管径时尽量选取较低的比摩阻和流速，达到既使适当增加热负荷的情况下，只要提高管道内水流速即能满足扩容的需要，不必轻易改造管网；二次网路径宜短不宜长并宜直不宜弯，应以换热站为中心呈放射状敷设，使管网半径及负荷分配尽量均等，并对距离换热站近的用户采取节流措施，若原进户管不需要更换改造，可增设调节阀型式进行调节，简单适用，利于系统热平衡。

室外管网宜选用无缝钢管焊接安装无沟直埋敷设，保温采用闭孔率高、耐湿、强度好、热阻大的聚胺脂泡沫保温；一次网因供水温度高，则必须按计算设置补偿器及固定支墩，补偿器应选用无约束焊接直埋式，以减少因补偿器漏水带来系统停运及增大维修量，而二次网水温一般在40℃~60℃之间，在做好弯头、三通处焊口加强肋的设置，以及长直段管道设置Z型或N型自然补偿的基础上，可不设补偿器。

由于一次网一般为枝状管网，路径长，建议在干线上分段设置区间关断阀门，避免因某一干线出现泄漏等故障造成整个系统停止供热，因一点而影响全局的现象。

4 结论

学校不同于其它用户，学生对生活的舒适度较为敏感，实验室的设备较为精密、昂贵，而有的实验中途若由于供热出现问题而影响到成果的完成，损失更是无法估量，因此在高校供暖改造中，无论是设备的选型、供暖型式的选择和管网敷设，要充分考虑到高校的特殊性，处处应以稳字当头，从长远着想，有一定的前瞻性，在结合较为先进的设备、设施的基础上，尽量采用成功经验确定改造方案，从而确保供暖系统的稳定、高效、安全运行，为学校教学、科研和师生生活提供温暖舒适的环境。

参考文献

[1]贺平，李英才.供热工程[M].2版.中国建筑工业出版社.