集中供热系统节能分析

简介：本文从提高设计及企业技术人员认识出发，论述系统能耗环节和评估。通过分析造成高能耗的原因，提出依靠科技技术改造和完善系统的措施，从而挖掘节能潜力。

关键词： 供热系统改进措施水力平衡

1、提高认识、转变观念

一些先进的供热企业供热系统每平方建筑面积的电耗只有0.7元~1.2元。而许多供热企业却超过了先进企业的几倍，电能浪费非常严重。而对这些情况往往又错误的认为是正常的，甚至错误地认为电费只占供热成本的一小部分，不用计较，许多企业的领导或工程技术人员又“视而不见”或“听之任之”，处在一种麻木的状态下。他们不去同其它企业比较，不向先进企业学习，使企业一直处在高电耗的情况中，造成了运行成本过高。所以我们必须转变目前对电能浪费的麻木性、严重性和普遍性的观念，提高认识。

2、集中供热系统高耗电中的人为因素

2.1、不合理的设计及设备选型造成电能浪费

一些设计人员“墨守成规”或生搬硬套，凭经验不加分析、计算地搞设计。如多台泵并联或水泵扬程偏高，脱离实际需要等问题。

2.2、不合理的技术整改措施造成的电能浪费

一些供热企业的有关人员在供热系统运行过程中出现技术问题而影响供热质量时，不做认真的分析研究，而是凭经验、凭感觉采取了更换用电设备或盲目增加用电设备的方法。虽然使问题有了一定程度的改善，却进一步浪费了大量的电能。如热网水力失调，不去调网，却增加循环水泵台数或更换大泵。

2.3、运行管理不善造成的电能浪费

还有一些其它原因，如对供热设备的使用条件认识不清或运行管理不到位，造成系统循环阻力增加等，都可造成电能白白浪费掉。

由以上的情况可知，供热系统的节电潜力是非常大的，必须引起重视。但要想节电还必须从供热系统的各组成部分如：热源、热网、热力站、热用户，从供热系统的各个环节如：设计、施工、以及运行管理、技术改造等全方位地分析问题，研究问题，找出各方面的主要矛盾，从而采取综合措施，达到最大程度的节约电能。

3、集中供热节能改进措施

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――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

3.3.1、循环水泵扬程应符合实际

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。

造成水泵扬程偏高的原因一般有两种：

3.3.1.1错误地把楼房高度加在循环水泵的扬程中

一些人错误地把采暖系统的楼房高度，作为选择循环水泵扬程的依据。他们把循环水泵的作用和补水定压泵的作用混到了一起，不知道循环水泵的扬程只是用来克服采暖系统的循环阻力，而补水定压泵的扬程是维持采暖系统所需静水压强。循环水泵的扬程不应负担楼房的高度。这种错误在某些地方还普遍存在着，是供热理论和供热常识普及不够的结果。

3.3.1.2设计人员“宁大勿小”心理和习惯的后果

一般的设计人员都存在一个“宁大勿小”的心理，认为所选的设备、各方面的参数大一些总比小了好，这样不会出问题。而且有的人一直“墨守成规”，或不加思索，不加研究和鉴别地去参考别人的设计，或随着大多数状况走，这样可不动脑，可少犯错误。这样在选择设备时就会死搬规程，或层层加码，最后再乘以一个安全系数，使所选水泵的扬程超过实际很多。不但造成了大量的能源浪费，而且往往给运行带来很大困难。如不关小出口阀门，电机就会超载。一般情况下，热力站循环水泵扬程大多都在8m--13m之间，供热半径大的也不超过18m，最小的只有6m左右。

3.3.2、应该选择单台变频水泵运行

由泵的并联工况可知，单台泵运行效率要高于多台泵并联运行。但目前许多设计者都习惯选择二开一备、三开一备，甚至多开一备的方式，有时不但达不到所需要流量，而且造成了电能的巨大浪费。合理的设计是在每种工况下都是单台泵运行。因此可根据运行的工况调节变频器的频率（改变水泵的转速），就能得到我们想要的运行参数。

3.3.3、循环水泵出口可不设止回阀

在给排水系统中，给水泵或排水泵出口设止回阀是必要的。因为这些系统都是开式系统，都是把水由低处往高处送,或者把水从低压处送往高压处。停泵时如果没有止回阀，则水会倒流。而供热系统是一个闭式系统，循环水泵的作用是克服网路的循环阻力，使水在网路中循环。当水泵停止工作时，水泵两侧的压力相等，不会作反向流动。因此安装止回阀只会增加网路的阻力，无谓的消耗电能，没有任何作用。热源和换热站的循环水泵出口都可不设止回阀，但直供混水系统的混水泵和回水加压泵，同补水系统与给水系统一样，泵的出口应设止回阀。

3.4、热力站内的节电措施

3.4.1、换热设备的选型

换热设备的选型也影响着二次网循环水泵的电耗。应尽量减小换热器的水循环阻力。经研究得出的结论是：板式换热器中水的流速应控制在0.2-0.5m/s。也就是在选取板式换热器时，使换热器的换热面积大一些，达到每平方米换热面积供450-700m2的建筑面积为最佳。

3.4.2、应在热力站的一、二次网的除污器前后加装压力表

运行人员应经常视察除污器前后的压差，当压差超过0.02Mpa时，应及时清掏或反冲除污器，以降低阻力损失，节约电耗。

3.4.3、分集水器应拆除

目前在许多热力站还都设有分水器和集水器，它不但增加了管网和热力站的施工难度提高了造价，而且增加了运行电耗。当热网水力工况利用恒流量调节阀或自力式流量控制阀进行水力平衡调节时，已不需要分层次调节各分支点的调节阀了，只是在用户终端一次性调节恒流量调节阀的流量，就可以使全网达到水力平衡。因此分集水器就更没有必要继续存在下去了。

3.5、供热系统设计中的节电措施

3.5.1、供热系统最好不要采用直供形式，尽量采用间供形式或直供混水形式，才能减少循环水泵的运行电耗。

3.5.2、供热管网的管径大小与建设投资成正比，与运行电耗成反比。但同时也与城市供热发展规划密切相关，有时供热的发展会超出规划的设想。因此为了节电，为了给今后供热发展留出充分的空间，热网的管径在建设资金允许的条件下，应尽量大一些，经济比摩阻最好控制在30-50Pa/m。这样还可以同时提高管网的水力稳定性。

3.5.3、采用环状管网供热

环状管网不但可以自动优化水利工况，平衡供热效果，同时还可以减少管网事故对供热的影响。因此，在有条件的地方可以把支状管网连成环状管网，也相当于加大了某些管段的管径，既有利于节电，又可提高供热质量。

3.5.4、采用多热源联合供热

多热源联合供热可以在供热初、末期充分发挥主热源的热效率，同时由于全网的循环水量小，调峰热源不启运，从而大大节约了电能。而在供热尖峰期启运调峰热源后，使主热源的供热半径和循环水量均缩小，节约了水泵的电耗。所以对于中、大型供热系统一定要采用多热源联合供热的形式。