供熱節(jié)能技術(shù)淺析

1、供熱節(jié)能技術(shù)淺析 熱與能管理部      謝工   一、節(jié)能的社會及經(jīng)濟效果評價 2007年3月召開的全國兩會有幾個關(guān)鍵詞，即“節(jié)能”、“降耗”和“減排”，且提到我國真正短缺的能源是天然氣和石油，并再次重申：我國“十一五”規(guī)劃綱要提出單位GDP能耗在五年內(nèi)要降低20%的任務(wù)必須完成，但從已過去一年的狀況來看，后面幾年的工作更加艱巨，故兩會也提出國家會加大力度執(zhí)行和監(jiān)管。國務(wù)院前不久又成立節(jié)能減排小組，對高耗能、高污染的生產(chǎn)和經(jīng)營項目更加嚴格限制。 鍋爐房供熱系統(tǒng)作為能源的直接消耗者和熱能的提供者，如果不注意運行方式，將造成能源和資金的

2、極大浪費，能源的消耗直接影響到企事業(yè)單位和住宅小區(qū)的切身經(jīng)濟利益。 供熱節(jié)能是我國現(xiàn)階段供暖工作中最重要的一項任務(wù)。供熱節(jié)能不再是一句空洞的口號，嚴峻的形式擺在我們每一個暖通從業(yè)者的面前。根據(jù)中國節(jié)能綱要的要求，建筑節(jié)能要達到50%，其中建筑材料節(jié)能為30%，供暖系統(tǒng)節(jié)能為20%。 經(jīng)過專業(yè)的供熱節(jié)能改造和能源管理服務(wù)，將從各個角度改善現(xiàn)在的不利局面，從而產(chǎn)生極大的社會和經(jīng)濟效益，具體包括如下： 1.1  環(huán)保 近年來，我國GDP以每年10%的速度發(fā)展，能源消耗急驟增加，環(huán)境、生態(tài)日益惡化。這種對自然無序的、掠奪性索取的發(fā)展模式已難以為繼，實際上已造成當前十分嚴重的、不可逆轉(zhuǎn)的后果，

3、大自然的懲罰已經(jīng)不斷地凸現(xiàn)出來，并還要繼續(xù)加重。 正確處理能源和環(huán)境的關(guān)系是實施環(huán)境友好的前提，能源是環(huán)境問題的核心，能源的生產(chǎn)和利用對于當?shù)?、區(qū)域和全球大氣環(huán)境產(chǎn)生重要影響；環(huán)境是能源決策的關(guān)鍵因素，環(huán)境應(yīng)作為一種資源納入綜合資源規(guī)劃，能源是環(huán)境外交的中心。 通過對鍋爐房進行專業(yè)能源管理，是對社會做出的貢獻，滿足了人們對舒適的需求，減輕了地球環(huán)境的負擔，也降低了二氧化硫和二氧化碳等的排放量。   1.2  降耗 我國是一個能源消耗大國，資料顯示，中國單位GDP能耗是美國的4倍、日本的8倍。以高能耗、高污染為代價的發(fā)展模式，已使資源和環(huán)境出現(xiàn)不堪重負的跡象，這樣的發(fā)展模式如

4、果不及時扭轉(zhuǎn)，中國這列經(jīng)濟快車遲早也會陷入沼澤。我國又是一個能源短缺的國家，只有減少消耗，才能符合政府所提倡的節(jié)約社會。其實，節(jié)能本身就是一種能源，而且是最為“清潔”的能源，在這方面我國的潛力是巨大的。據(jù)此，國家規(guī)劃到2020年GDP翻兩番的同時，節(jié)能也要達到50%（即能耗降50%）。 從更為短缺的天然氣來講，節(jié)能是擴大天然氣供熱面積的重要措施。對于具體供熱項目，做好節(jié)能可在鍋爐不改變的情況下，增加供熱面積?？傊嬲木G色能源是節(jié)約出來的，做節(jié)能的公司就是能源公司和環(huán)保公司。   1.3  和諧 熱用戶需要按時的、按質(zhì)的供暖服務(wù)，需要更好的、更舒適的使用效果，通過專業(yè)節(jié)能

5、公司管理，配以科學水力平衡等人工調(diào)節(jié)，提高了小區(qū)的供熱質(zhì)量、用戶滿意率和用戶收費率，使供熱分布更合理、室溫更具舒適性，從而為社會的和諧與穩(wěn)定間接做出了貢獻。   1.4  贏利 通過專業(yè)能源管理公司添加節(jié)能設(shè)備并精確調(diào)控，在保證用戶要求的同時，最大限度地減少燃料、電、水等能源浪費，為用熱單位節(jié)省了大量的資金，增加了企業(yè)效益，并且用較小的投入，換來長遠的、豐厚的經(jīng)濟回報，一般不到一個采暖季即可收回成本。   1.5  省心 通過專業(yè)節(jié)能公司服務(wù)，用熱單位共享了節(jié)能管理經(jīng)驗，增加了供熱和節(jié)能專業(yè)管理隊伍，減輕了供熱系統(tǒng)的運行工作壓力，方便了管理方的供熱管理，

6、使之更專注于其擅長的其他領(lǐng)域，并節(jié)省了部分管理開支，以及形成了系統(tǒng)和設(shè)備的最優(yōu)化配置。   1.6  政績 在當前節(jié)能工作的嚴峻形勢下，每一個能源領(lǐng)域的工作者，都要充分想到身上的重擔，有責任、有義務(wù)并有勇氣成為節(jié)能的時代先鋒和楷模，創(chuàng)建鍋爐房供熱的節(jié)能示范工程，并及時總結(jié)、認真推廣，以實現(xiàn)我國節(jié)能的長遠發(fā)展戰(zhàn)略。   二、供熱節(jié)能中的常見問題 供熱有集中供暖和分戶供暖兩種形式，集中供暖包括市政熱力（熱電廠、區(qū)域鍋爐房）、集中燃煤鍋爐、集中燃氣鍋爐、集中燃油鍋爐（重油、輕柴油）、集中電熱鍋爐、地源熱泵（地下水、地表水、土壤）等，分戶供暖包括燃氣壁掛爐、戶式集中空調(diào)、

7、家用小煤爐、電暖器、太陽能設(shè)備、加熱電纜、電熱膜等。其中又以市政熱力、集中燃煤鍋爐、集中燃氣鍋爐最為常見，這三種供熱形式占各大中型城市的80%以上，故本文圍繞此類供熱系統(tǒng)節(jié)能作介紹。而此類供熱系統(tǒng)往往由熱源、熱網(wǎng)、熱用戶等組成，故節(jié)能也應(yīng)從這幾個環(huán)節(jié)依次入手，盡量減少各環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的損失。 供熱節(jié)能中的常見問題： 2.1  熱源 2.1.1  鍋爐效率低 2.1.1.1、鍋爐本身效率低：燃煤鍋爐本身效率一般6575%，燃氣鍋爐本身效率一般8590%，鍋爐質(zhì)次的接近低值，鍋爐質(zhì)優(yōu)的接近高值。 2.1.1.2、管理不到位：不懂鍋爐習性和規(guī)律，缺乏專業(yè)運行和節(jié)能管理人才，運行單

8、位缺乏管理機制、員工缺乏責任心。約215%熱損失。 2.1.1.3、設(shè)備設(shè)計組合不匹配：設(shè)計估算熱指標和水力計算偏大，盲目層層加大供熱主輔機設(shè)備，且設(shè)備組合配置不合理。同時舊有經(jīng)濟體制和以往粗獷型經(jīng)濟發(fā)展的模式，致使我國現(xiàn)運行的大部分鍋爐，均沒有配置完善的節(jié)能控制設(shè)施。約210%熱損失。 2.1.1.4、排煙溫度過高：約510%熱損失。 2.1.1.5、燃料未充分燃燒：約110%熱損失。如燃氣鍋爐運行效率偏低的原因常與燃燒量調(diào)節(jié)時過量空氣系數(shù)偏高有關(guān)。 2.1.1.6、鍋爐本身散熱：未使用的鍋爐因與正運行的鍋爐水路連通，造成未使用鍋爐相當于散熱器，從而浪費熱能。約15%熱損失。 2.1.1.7

9、、管道保溫差：約12%熱損失。 2.1.1.8、蒸氣凝結(jié)水浪費：約210%熱損失。 2.1.1.9、生活熱水效率低：用大爐燒生活熱水約60%效率。 目前，由于供熱管理單位遇到上述各種問題不同和處理能力存在很大差異，加之是否配備節(jié)能手段及其合理性也各異，故我國供熱行業(yè)燃煤鍋爐效率一般在6085%之間，燃氣鍋爐效率一般在8095%之間，可見高低相差很多，顯然這方面節(jié)能空間也很大。   2.1.2  其他方面 2.1.2.1、耗電高：燃氣鍋爐、鼓引風機、水泵等用電設(shè)備設(shè)計偏大，不能隨采暖期各階段及每天負荷的變化而不斷變化，造成多耗電30100%。拿供熱循環(huán)水泵來講，設(shè)計時過度考慮

10、熱源設(shè)備、熱網(wǎng)和熱用戶的阻力，層層加大富裕量，水泵臺數(shù)有時還設(shè)計過多，而國內(nèi)絕大多數(shù)未配有變頻調(diào)速裝置。 2.1.2.2、不能根據(jù)氣象變化調(diào)節(jié)：初、末寒與中寒期氣象參數(shù)差別較大，每天內(nèi)24小時的氣象也不同，調(diào)節(jié)能力和手段卻不能與之相適應(yīng)。   2.2  熱網(wǎng) 2.2.1  輸送效率低 2.2.1.1、保溫差：保溫系數(shù)8095%，保溫越差、干線越長、建造年代越久越接近于低值，保溫越好、干線越短、建造年代越晚越接近于高值。 2.2.1.2、補水量大：經(jīng)計算，補一噸水約1540元成本，燃煤便宜一些，燃氣貴一些。補水率（即單位小時補水量與循環(huán)水流量之比）一般為0.010.

11、5%，差別較大。 2.2.1.3、生活熱水管網(wǎng)損耗：24小時供應(yīng)熱水使用率不高，循環(huán)水熱量浪費嚴重，熱能綜合利用差。在北京供應(yīng)生活熱水的單位基本全賠錢，合計建筑面積每年每平米至少賠2元。 2.2.1.4、管徑設(shè)計大：造成水流量加大，管道散熱量、補水量、水泵流量加大。   2.2.2  水力平衡差 2.2.2.1、供熱量加大：由于水力失調(diào)，為解決末端不熱，必須加大總供熱量，致使近端過熱，為此多耗能1030%。 2.2.2.2、水泵耗電量高：同樣由于水力失調(diào)，為解決末端不熱，必須加大水泵總流量，以滿足末端用戶資用壓頭，為此多耗電30100%。    

12、; 2.3  熱用戶 2.3.1  原始因素 2.3.1.1、圍護結(jié)構(gòu)保溫性能差：節(jié)能空間極大，但作為供熱管理單位難于改造。 2.3.1.2、樓內(nèi)系統(tǒng)水力失調(diào)：系統(tǒng)設(shè)計難免有缺陷，必然帶來垂直失調(diào)和水平失調(diào)，尤其南北環(huán)路供熱效果差異明顯。如北京的很多寫字樓項目，冬季南側(cè)房間比北側(cè)房間室溫高3-5，為保證北側(cè)房間室溫要求就要多耗熱能；相反，夏季北側(cè)房間比南側(cè)房間低2-4，為保證南側(cè)房間室溫要求就要多耗制冷量。 2.3.1.3、散熱器和管徑設(shè)計問題：散熱器設(shè)計偏大，管徑設(shè)計過大和過小，均影響供熱使用和節(jié)能效果。 2.3.1.4、生活熱水問題：無循環(huán)管熱水系統(tǒng)，用戶需放大量水才熱

13、，致使供熱品質(zhì)、使用率和供熱設(shè)備利用價值均下降，并且耗費了大量能源。   2.3.2  管理因素 2.3.2.1、公共建筑用熱浪費：辦公、學校、醫(yī)院、商場等公建項目，在夜間和節(jié)假日無人使用房間時照常供熱，造成2050%供熱損失。 2.3.2.2、管理不力：解決不熱和突發(fā)事件能力差。 2.3.2.3、自動跑風失靈：國產(chǎn)自動排氣閥使用12年就可能失靈，需要放掉很多水才可供熱正常，造成各種能源和人力資源浪費，用戶投訴率增加。   2.3.3  人為因素 2.3.3.1、空置住宅用熱浪費：住宅和空置房長期無人使用但照常供熱，也造成很大供熱損失。 2.3.3.2、

14、用戶私改：用戶私接供熱管線和設(shè)備、裝修時私改散熱器和閥門，影響系統(tǒng)整體使用效果。 2.3.3.3、熱用戶偷水：極少部分用戶有貪小便宜的習慣，造成補水量加大。   2.4  其他 2.4.1  社會方面 2.4.1.1、高污染：除了造成周圍環(huán)境影響、開發(fā)商售樓影響外，還可能招致環(huán)保局罰款、社會不良影響。 2.4.1.2、高耗能：耗費國家資源，違背國家政策。 2.4.1.3、社會矛盾：社會安定和諧是國家生存大事，而供熱是老百姓生活大事，供熱不均或過冷必然引起用戶滿意率低，甚至引發(fā)社會矛盾。   2.4.2  管理方面 2.4.2.1、收費率低：用戶

15、繳費率低，多數(shù)是由供熱不均、不穩(wěn)或過冷所引起的。 2.4.2.2、人工費高：專業(yè)人員不足，使普通工人數(shù)過多，卻起不到關(guān)鍵作用，往往事倍功半。 2.4.2.3、耗費精力和時間：管理不足，造成精力和時間等隱性成本增加。 2.4.2.4、做節(jié)能適得其反：不考慮自身情況盲目上硬件；或光上硬件，軟件不重視或跟不上，往往造成節(jié)能效果極差甚至比原來多耗能，在北京很多著名節(jié)能公司都因裝氣候補償器、混水器、極化裝置等效果不佳，忙著與客戶打官司。 2.4.2.5、施工遺留問題：不按設(shè)計施工、施工質(zhì)量差等為后續(xù)管理工作埋下隱患，查找和解決起來較為困難。   綜上，供熱綜合效率高低可能會相差一倍之多，這就是

16、為什么在北京同樣是燃氣鍋爐，同樣的建筑形式和規(guī)模，有的冬季采暖單位面積耗氣量不到7m³/m²，有的則達到15m³/m²以上。   三、供熱常用的硬件節(jié)能措施 近幾年我國大力推行供熱體制改革，強調(diào)節(jié)能和改善供暖效果，新的節(jié)能技術(shù)和節(jié)能設(shè)備不斷涌現(xiàn)，供熱工作迎來了一個空前繁榮的階段。目前市場上的主流節(jié)能技術(shù)有以下幾種： 3.1  水力平衡 3.1.1  水力失調(diào)的分析 供暖系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)目的是為了解決各熱用戶流量分配不均的問題，如不進行系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)則各用戶很難得到所需流量，在實際運行中，有利環(huán)路阻力小、得到的流量多、溫度高，不利環(huán)

17、路阻力大、得到的流量少、溫度低并且有可能達不到國家供熱標準。通常供暖單位采取提高鍋爐出力或提高水泵揚程使不利環(huán)路得到足夠的熱量（水量）,但這不是解決問題的好辦法，只能使流量偏高的有利環(huán)路得到更多的（熱量）水量，（熱量）水量分配不均的問題依然存在。上述現(xiàn)象稱之為水力失調(diào)，必須加以解決。 水力失調(diào)分為靜態(tài)失調(diào)和動態(tài)失調(diào)兩種情況。靜態(tài)失調(diào)（又稱為穩(wěn)態(tài)失調(diào)）是指系統(tǒng)中各用戶在設(shè)計狀態(tài)下，實際流量與設(shè)計流量不符，這種失調(diào)是穩(wěn)態(tài)的、根本性的，如不加以解決，這類問題始終存在。特別是在現(xiàn)有的定流量系統(tǒng)中，大部分系統(tǒng)末端設(shè)備無法自行調(diào)節(jié)，靜態(tài)失調(diào)問題比較突出。動態(tài)失調(diào)是指系統(tǒng)中一些用戶的水流量改變時，引起系統(tǒng)的

18、阻力分布變化，導致其他用戶流量隨之改變產(chǎn)生失調(diào)，這種失調(diào)是變化的、動態(tài)的。新建的分戶供暖系統(tǒng)因安裝散熱器溫控閥，系統(tǒng)變流量運行，產(chǎn)生的失調(diào)現(xiàn)象屬于此種失調(diào)。 供暖實際運行中，初、末寒的供回水溫差小，由重力引起的垂直失調(diào)?。恢泻诠┗厮疁夭畲?，由重力引起的垂直失調(diào)作用加大。特別對于下供下回系統(tǒng)，要求系統(tǒng)供回水溫差應(yīng)小于10，才能保證因重力引起的垂直失調(diào)不致太大。供暖系統(tǒng)的最初設(shè)計一般供回水溫差為25，這樣實際運行時為了避免垂直失調(diào)則系統(tǒng)流量必須加倍，正如前面所示將造成巨大的能源浪費。 某些項目由于供熱負荷增加、管線延長，必然出現(xiàn)遠近溫度不均的問題，而現(xiàn)存的解決辦法只有更換超過鍋爐額定流量的循環(huán)泵

19、從而增加水的流量，由此導致出現(xiàn)以下問題：增加電量消耗，加大供熱成本；由于水泵流量增加，使得鍋爐供回水溫差變小，嚴重減少了冷熱水在鍋爐內(nèi)部自然循環(huán)動力，循環(huán)水在爐管內(nèi)流速減慢，使鍋爐阻力增大，從而導致高溫區(qū)管路內(nèi)產(chǎn)生冷沸騰，使管道容易結(jié)垢、過熱、變形甚至爆管，由此出現(xiàn)爐膛溫度過高，而水溫上升較慢，使鍋爐無法達到額定出力要求；同時，由于鍋爐內(nèi)阻的增大必然減小外管網(wǎng)的壓力，使外網(wǎng)運行工況進一步惡化。   3.1.2  水力平衡的實質(zhì) 按照國家規(guī)范的熱工要求，應(yīng)通過合理劃分和均勻布置環(huán)路，并進行水力平衡計算，減少各并聯(lián)環(huán)路之間壓力損失的相對差額。當相對差額大于15%時，應(yīng)在計算的基

20、礎(chǔ)上，根據(jù)水力平衡要求配置必要的水力平衡裝置。 水力管網(wǎng)全面平衡技術(shù)是所有節(jié)能措施中最重要的一項，它是一切工作的基礎(chǔ)。拋開水力平衡來談節(jié)能則不能保證用戶供暖效果，不能實現(xiàn)最大程度的節(jié)能。通常水力管網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)靠平衡閥來實現(xiàn)，而現(xiàn)在供暖領(lǐng)域?qū)ζ胶忾y的認識、使用、評價有很多誤區(qū)，阻礙了人們對平衡閥的正確使用，特別是一些新產(chǎn)品的出現(xiàn)，使人們忽略了平衡閥的價值。 平衡閥是解決管網(wǎng)設(shè)計、施工過程中產(chǎn)生的最基本失調(diào)情況的一種閥門，因此調(diào)節(jié)功能是其首要的功能。閥門的理想流量特性主要有直線流量特性、等百分比流量特性、快開流量特性三種。對于平衡閥只有采用線性流量特性和等百分比流量特性才具有良好的調(diào)節(jié)性能，其中以等

21、百分比流量特性最好。普通閥門多采用快開流量特性，當相對開度比較小時，就有較大的流量，隨著開度增大，流量很快達到最大值，這種閥門調(diào)節(jié)性差，一般只能起到關(guān)斷作用。除調(diào)節(jié)功能之外，平衡閥附加了可測量的測量接口，配合智能儀表可以精確的測量壓差、流量甚至介質(zhì)溫度；平衡閥具有可視的數(shù)字刻度，一看就可以知道閥門的開度。 平衡閥必須經(jīng)過科學調(diào)試才能達到正確發(fā)揮它的作用，如果沒有調(diào)試，平衡閥與普通閥門無異。與平衡閥一起被發(fā)明的還有平衡閥專用智能儀表，它與平衡閥來配合使用。智能儀表如同人的大腦一樣，指揮協(xié)調(diào)其它器官正常工作，來維持身體的健康。平衡閥與智能儀表一起使用來檢測系統(tǒng)運行中的實際數(shù)據(jù)，如流量、壓差、溫度等

22、，幫助工作人員進行判斷并且做出正確的調(diào)整。 對于設(shè)計人員，應(yīng)認識到系統(tǒng)的水力平衡是確保分戶計量供熱實施的重要環(huán)節(jié)，而且靜態(tài)平衡是動態(tài)平衡的基礎(chǔ)。靜態(tài)平衡是指設(shè)計計算條件下各環(huán)路流量的理想分配，所以在設(shè)計中，應(yīng)對室外區(qū)域管網(wǎng)進行合理的統(tǒng)籌設(shè)計，對室內(nèi)外系統(tǒng)要進行嚴格的水力平衡計算。動態(tài)平衡則是當熱用戶進行調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳝h(huán)路流量進行相應(yīng)合理分配。設(shè)置必要的調(diào)控設(shè)備，是為滿足計量供熱的需要，而不能認為設(shè)置調(diào)控設(shè)備就可取代水力平衡計算。   經(jīng)調(diào)查，凡是水力平衡做到位的系統(tǒng)，在保證鍋爐額定水量的前提下流量可降到2kg以下，真正實現(xiàn)系統(tǒng)阻力平衡，為采取其它節(jié)能措施打下良好的基礎(chǔ)。通過此項

23、節(jié)能技術(shù)，根據(jù)不同項目情況，一般在手工調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上供熱系統(tǒng)節(jié)能可達520%左右。另外與其它節(jié)能方式不同，水力平衡的重要價值還在于改善供熱品質(zhì)，提高用戶滿意度和收費率。   3.2  分時控制 在一個供暖系統(tǒng)中，不僅有居民樓還有機關(guān)、學校、醫(yī)院、商業(yè)設(shè)施等其它建筑，不同性質(zhì)的建筑物對供暖需求不一致。如機關(guān)、學校僅白天辦公、學習，夜間就會停止不用，而夜間耗熱量更大。只要白天保證正常供暖，夜間可以將流量降到正常值的4060，保持值班溫度即可。如以室外溫度-5為例，白天室溫一般2022，晚間和假期只需510即可，室內(nèi)外溫差由25減為12，流量可減少一半左右，故采用電動閥分時控制，供

24、暖季大半時間開度減為4060%左右，對于此類樓宇可節(jié)能約2540%。 當室內(nèi)無人時，一般要求值班采暖，此時室溫在68之間。外墻和屋頂中的各種接縫和混凝土或金屬嵌入體構(gòu)成的熱橋，在建筑構(gòu)造中往往難以避免，故在中寒期的值班溫度應(yīng)依據(jù)測算升高一些，否則這些部位可能會出現(xiàn)結(jié)露和長霉。 針對值班人員可采用加大暖氣片、使用電暖器等方式解決，針對加班人員考慮其規(guī)律控制，需要節(jié)能管理員更加認真負責。具體由樓前控制器精確驅(qū)動電動閥，并且本著不破壞水力平衡、按需供熱的原則，在不同時段，對不同區(qū)域、不同性質(zhì)的用戶調(diào)整供熱量，從而最大限度地節(jié)約能源。 當住宅樓與辦公樓混供時，晚上辦公樓負荷下降，住宅樓負荷增加，有助于

25、全天熱負荷平衡，熱源設(shè)備可據(jù)此進行很好的調(diào)配。 通過模擬計算和實踐經(jīng)驗：一般建筑從值班采暖溫度升至18需要約23個小時。故應(yīng)至少提前2小時高負荷運行，以提前預熱辦公房間。典型辦公樓冬季熱負荷全天變化曲線圖(摘自網(wǎng)絡(luò))如下：   3.3  變頻調(diào)速 按照新的節(jié)能要求，采用水/水或汽/水熱交換器間接供冷供熱循環(huán)水系統(tǒng)、二次泵空氣調(diào)節(jié)水系統(tǒng)，負荷側(cè)的二次水循環(huán)泵應(yīng)采用自動變速控制方式，這比采用控制水泵臺數(shù)的方法更節(jié)能。 設(shè)計過程中水泵或風機的電機容量是根據(jù)系統(tǒng)最大設(shè)計熱負荷選定的，并有一定的設(shè)計余量。實際運行中系統(tǒng)滿負荷運行時間很少，90的時間都工作在非滿負荷的狀態(tài)下，并且系統(tǒng)阻

26、力等實際參數(shù)與設(shè)備額定參數(shù)不相等。如果電動機總處在工頻狀態(tài)下全速運行，造成能量的大量浪費。通過變頻控制設(shè)備對供電頻率進行調(diào)整，進而改變風機或水泵轉(zhuǎn)速，達到節(jié)電目的。 如果單臺變頻器對應(yīng)單臺循環(huán)水泵，那么初投資比較大，但現(xiàn)在可以實現(xiàn)單臺變頻器控制多臺循環(huán)水泵的運行，這樣，價格就會明顯減少，一般其成本當年即可回收。對于多臺泵并聯(lián)的循環(huán)水泵，可采用其中的一臺循環(huán)泵實行變頻調(diào)速，其它各臺循環(huán)泵都為定流量運行，此時，變頻調(diào)速泵起著峰荷的調(diào)節(jié)作用。當單臺循環(huán)水泵功率大于75KW時，設(shè)置降壓啟動裝置；當單臺循環(huán)水泵功率小于55KW時，無需降壓啟動，可由變頻器直接控制實現(xiàn)軟啟動。 變頻一定要結(jié)合水力平衡才能真

27、正發(fā)揮作用，否則至少失去一半作用。一次水循環(huán)泵也應(yīng)加變頻控制裝置。此外，風機變頻對解決燃料不完全燃燒和空氣過量造成排煙損失也有一定幫助。變頻調(diào)速還可降低風機、水泵等設(shè)備噪音。 實行變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，可節(jié)電3050。一般鍋爐房耗電量合計建筑面積25元/m²左右，燃煤鍋爐較高，燃氣鍋爐較低。如燃氣鍋爐一、二次水循環(huán)泵占耗電量7080%左右，通過這一改進至少可節(jié)能約0.5元/m²。   另外也可采用切割葉輪來改造高耗能泵的方式。根據(jù)水泵特性，水泵流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。水泵流量還與葉輪公稱直徑成正比，揚程與葉輪公稱直徑的平方成正

28、比，軸功率與葉輪公稱直徑的立方成正比。水泵總效率水泵效率×電機效率，其中：水泵效率有效功率/軸功率，有效功率流量×揚程/367；電機功率一般為0.850.95，常取0.90。 若葉輪直徑切割10%，按照葉輪直徑與流量、揚程、軸功率的關(guān)系，流量變?yōu)樵?0%，揚程變?yōu)樵?1%，耗電量約減少27%。此方式需要水泵專業(yè)人員認真診斷及核算，并具有一定風險，若能實現(xiàn)應(yīng)是最省錢的節(jié)能改造方式。在實際流量與設(shè)計流量相差不嚴重、且未來不會增加建筑面積的情況下，可實行此方式。   3.4  一次水加旁通管及電動閥 在鍋爐房一次水各系統(tǒng)供回水干管之間加旁通管（圖示見下），并加

29、裝電動兩通或三通閥，配以分時控制裝置，通過節(jié)能管理進行自動（大部分時間）和手動（少部分時間）切換調(diào)控，輔助管理人員根據(jù)室外氣溫和氣象資料調(diào)節(jié)一次供回水溫差，控制相對應(yīng)的二次水出水溫度。加裝兩通或三通閥，還可使回水溫度升高，防止燃氣鍋爐尾部冷凝腐蝕。   圖例 1、鍋爐；2、鍋爐循環(huán)泵；3、一次供水管；4、一次回水管； 5、辦公區(qū)板換；6、低區(qū)板換；7、高區(qū)板換；8、二次循環(huán)泵； 9、二次供水管；10、二次回水管；11、混水旁通；12、電動二通閥。   3.5  改造外窗、大門等圍護結(jié)構(gòu) 采暖熱負荷主要包括圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量和門窗縫隙滲透冷空氣耗熱量。另外外窗與外墻相

30、比，其單位面積熱損失要大得多。計算表明，在北京地區(qū)采用單層鋼窗的情況下，窗戶單位面積傳熱熱損失為同一朝向37cm磚墻的倍數(shù)：南向約為2.2倍，東、西向約為3.2倍，北向約為3.7倍。在冬季大風天氣，通過窗戶縫隙的冷風滲透，還會造成室溫的急劇下降和波動，例如通過鋼窗縫隙的空氣滲透熱損失約占建筑物全部熱損失的25%以上。通過窗戶縫隙的空氣滲透是由風壓和熱壓共同作用引起的。室外風速的大小和隨機性，建筑物的平面布置、朝向、高度、遮擋情況、室內(nèi)外溫差的波動等因素，都會對熱壓和風壓產(chǎn)生影響。因此，經(jīng)過可行性研究，對保溫性能極差的老舊外窗進行適當改造，也是十分必要的。一般應(yīng)由管理單位與開發(fā)商共同出資進行改造

31、。 建筑物的大門多數(shù)開在北側(cè)，可能是考慮南側(cè)用戶最大面積享用日照以及往往作為正面的南側(cè)外觀整體形象，而北京冬季的風向多為北風偏西，當有人開門時，往往灌進大量冷風，并可能因煙囪原理通過樓梯將冷氣拔到頂層，進一步加劇冷風滲透和耗熱量增加。故在建筑入口處設(shè)立門斗或安裝兩道常閉門并增加其他防風和保溫措施以及常閉高大建筑的樓梯入口門，對降低建筑物耗熱量和一層用戶保暖十分有利。 另外，若有開敞式樓梯間和開敞式外廊，也應(yīng)根據(jù)實際情況做適當改造。   3.6  煙氣回收 燃煤鍋爐常用省煤器對煙氣熱量加以回收，產(chǎn)生蒸汽的鍋爐往往還使用空氣預熱器對進風空氣加以預熱，從而達到節(jié)能效果。然而燃煤鍋

32、爐與燃氣鍋爐相比，煙氣中的水蒸氣份額并不大，這部分水蒸氣凝結(jié)后釋放的熱量不能使熱效率提高多少。但燃氣鍋爐應(yīng)利用這一點對煙氣熱量加以回收，因為氣體燃料的高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量相差最大，液體燃料次之，固體燃料最小。 燃燒1m³天然氣大約要產(chǎn)生1.6kg的水蒸汽，煙氣中1kg水蒸氣所攜帶的熱量達2500kJ，包括物理顯熱和汽化潛熱，其中汽化潛熱居多。燃燒1m³天然氣產(chǎn)生的水蒸氣要帶走熱量約4000kJ，占總熱量的10%以上，即天然氣的高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之差約為4000 kJ/m³。1蒸噸鍋爐每小時排出煙氣所產(chǎn)生的水蒸氣約3040kg。 通過加裝煙氣回收裝置，可節(jié)能約

33、37%。其中，回水溫度越低，煙氣中水蒸氣越易冷凝，從熱回收裝置中得到的熱量就越多。煙氣的露點溫度因燃料不同而不同，由高到低依次為城市煤氣、天然氣、泥煤、液體燃料、褐煤、煙煤、無煙煤。 此外，燃氣鍋爐煙氣冷凝時常會造成鍋爐尾部腐蝕，這是由于天然氣的主要成分為甲烷（CH4），與氧氣（O2）結(jié)合形成大量水蒸氣（H2O）和二氧化碳（CO2），煙氣的露點溫度大約為5558，當進水溫度較低時，煙氣會遇到低于露點溫度的受熱面而結(jié)露（隨后又蒸發(fā)），形成碳酸（H2CO3）對普通碳鋼有較大腐蝕性，影響鍋爐的使用壽命。煙氣回收裝置一般全部采用不銹鋼材料，以防止冷凝腐蝕。 國外常用冷凝式鍋爐，即鍋爐和熱回收裝置一體，

34、對解決上述問題更加有效，從而更有利于節(jié)能。例如普通高效鍋爐燃燒天然氣時，如果在無過量空氣的條件下運行，鍋爐熱效率按燃料低位發(fā)熱量計算即90%；使用冷凝式鍋爐后，排煙溫度降低到30，效率則會提高到107.6%。   3.7  氣候補償器 又稱室外溫度傳感器，主要適合燃氣鍋爐系統(tǒng)。此方式對于那些管理水平極差的鍋爐房十分有效，例如原本采暖季單位面積耗氣量13m³/m²以上的地方可節(jié)能510%，但對于管理水平較高的地方基本不節(jié)能，甚至更耗能，只是自控能力略有提高。在北京常有使用氣候補償器不當而與節(jié)能公司打官司的事例，這是因為： 3.7.1  設(shè)定程序不

35、準確 各供熱項目情況大有不同，其中用戶室溫要求、平均面積熱指標、供熱半徑、鍋爐供熱參數(shù)、設(shè)備匹配、系統(tǒng)設(shè)計等重要因素均有所不同，必須就新項目具體情況重新設(shè)定初始程序，并需要有經(jīng)驗的調(diào)試人員在采暖季不斷跟蹤和修正，而往往這方面專業(yè)人員稀缺，且不可能服務(wù)到位，故而程序設(shè)計經(jīng)常千篇一律，造成與實際相差很大。   3.7.2  管理人員不理解 管理人員對控制程序不理解、不熟悉，造成他們對這套系統(tǒng)不配合或不會調(diào)試，沒有發(fā)揮出其最初預想的效果，并導致管理中的混亂。   3.7.3  未考慮風力影響 我們知道，在冬季相同氣溫情況下，不同風力時人或物體的散熱量是不同的，

36、比如在北京常刮北風，風力對北側(cè)房間的不利影響必然很大。故而裝設(shè)室外溫度傳感器是不完全科學的。   3.7.4  未考慮陽光影響 在冬季陰晴天變化時有發(fā)生，一般晴天偏多，而陽光對南側(cè)房間的影響十分巨大，從這一點來講，裝設(shè)室外溫度傳感器也是不完全科學的。   3.7.5  鍋爐不斷啟停 由于事先設(shè)定一定供水或回水溫度范圍，造成鍋爐根據(jù)設(shè)定不斷自動啟停，尤其是分段式調(diào)節(jié)的爐型。因鍋爐每次啟、停都要經(jīng)過吹掃，造成耗氣和耗電量均有增加。   3.7.6  頻繁啟停時鍋爐散熱 由于上述原因頻繁啟停鍋爐，使暫停工作的鍋爐相當于散熱器將熱量源源不斷釋

37、放給鍋爐房。   3.7.7  供熱滯后 不管是按室外溫度還是甚至按室內(nèi)溫度給控制系統(tǒng)信號，也不管是按供水溫度還是甚至按回水溫度設(shè)定考慮，均會造成系統(tǒng)供熱滯后問題，只是滯后時間長短不同而已。鍋爐供熱半徑越長，滯后越明顯。經(jīng)計算，按供熱半徑1000m、平均水流速0.6m/s,達末端時供熱滯后約1小時。故從這一點來看，裝設(shè)氣候補償器不能完全準確體現(xiàn)氣溫變化對終端用戶的影響。   3.7.8  與國情不符 氣候補償器源于歐洲發(fā)達國家，主要用于配合別墅等小規(guī)模建筑使用的小型鍋爐上，目的是不用人工操作，而達到一定節(jié)能環(huán)保目的。但這種方式雖自控能力強，節(jié)能空間卻受到

38、一定限制。實際通過人工協(xié)助管理可以達到更加節(jié)能效果，可眾所周知，與我國截然不同的是，發(fā)達國家的人工費遠遠高于設(shè)備材料費，所以這是他們唯一最理想的方式。而我國人工費用低，項目規(guī)模大，供熱半徑長，采用這一方式有違我國自身的特點，因此常會出現(xiàn)改裝后能源更加浪費的現(xiàn)象。   可見，氣候補償器不符合絕大部分中國國情，而且造價昂貴，少則10余萬元、多則幾十萬元。因此，要根據(jù)自身真正需求來考慮是否進行加裝，節(jié)能改造更要對癥下藥，不要盲聽盲從。   3.8  分戶計量綜合節(jié)能措施 此方式適合新建項目和舊有雙管系統(tǒng)改造項目，包括如下： 3.8.1  散熱器加溫控閥 通過在

39、各個房間散熱器上加裝溫控閥，用戶可根據(jù)需求調(diào)節(jié)室溫，實現(xiàn)行為節(jié)能。   3.8.2  采用雙管循環(huán)系統(tǒng) 與單管系統(tǒng)相比，雙管系統(tǒng)不易造成熱用戶垂直失調(diào)，調(diào)節(jié)性能較好，配套的溫控閥更易接近線性特性，而使室溫調(diào)節(jié)更到位。   3.8.3  每戶加鎖閉過濾調(diào)節(jié)閥 實際運行中，經(jīng)常會出現(xiàn)實際流量比設(shè)計流量偏大的現(xiàn)象。此時實際供回水溫差必然減少，進而導致供水溫度下降，回水溫度上升。下表給出了這種變化的基本規(guī)律。    設(shè)計供回水 溫度（）相對流量比（） 實際流量/設(shè)計流量實際供回水溫度（）供回水溫差 （）  95/70  1

40、0095/702520088.8/76.312.530086.67/78.338.3340085.63/79.386.25  80/60  10080/602020075/651030073.33/66.676.6740072.5/67.55另外，在分戶計量系統(tǒng)中普遍安裝散熱器溫控閥同時，如果系統(tǒng)流量過大或過小，超出溫控閥運行的工況，則散熱器溫控閥不能起到良好的控制功能。實現(xiàn)分戶計量收費以后，為了減少供暖費支出，上班后一部分居民會關(guān)閉供暖閥門，下班后再開啟，造成上下班同時開啟率大，使系統(tǒng)運行工況極不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定的工況對有利環(huán)路影響小，而不利環(huán)路35個小時才熱，使居民住宅

41、供暖品質(zhì)下降。 而在雙管系統(tǒng)、分戶計量、散熱器加溫控閥等基礎(chǔ)上，再在每戶入口加裝鎖閉過濾調(diào)節(jié)閥，通過水力平衡對系統(tǒng)量化管理，有效控制系統(tǒng)循環(huán)水量，實現(xiàn)小流量、大溫差的節(jié)能方式，以提高鍋爐運行效率和水泵輸送效率，進而達到實現(xiàn)節(jié)能率2030%。 所謂系統(tǒng)量化管理，是用鎖閉過濾調(diào)節(jié)閥對系統(tǒng)進行三級控制，即包括總管路、樓內(nèi)系統(tǒng)和每個用戶的量化控制，將每個鎖閉過濾調(diào)節(jié)閥的流量測量精度提高到95%以上，使其能夠滿足量化需要。并配有專用的系統(tǒng)量化管理儀表，該儀表具有等比調(diào)節(jié)計算功能、顯示流量功能、顯示外網(wǎng)資用壓頭功能、求系統(tǒng)應(yīng)增加阻力功能。它主要用于量化每個用戶的水系統(tǒng)，進行系統(tǒng)診斷，合理分配資用壓頭，解決

42、水力失調(diào)并檢測系統(tǒng)失水情況。由于此產(chǎn)品可針對系統(tǒng)阻力進行調(diào)節(jié)，所以當變工況運行時可避免流量二次分配時產(chǎn)生的重新失調(diào)，使管網(wǎng)具有阻力的一致性，真正做到流量分配的理想狀態(tài)。鎖閉過濾調(diào)節(jié)閥包括以下6大功能： 1.現(xiàn)場檢測管路的流量。 2.測量供回水壓差，檢測系統(tǒng)各環(huán)路的阻力。 3.具有過濾功能，判斷系統(tǒng)的臟堵程度。 4.具有帶壓排污功能，避免了調(diào)試后臟堵的再次發(fā)生。 5.鎖定功能可使調(diào)整后的開度恒定，以保證調(diào)試后的狀態(tài)。 6.鎖閉功能可進行系統(tǒng)鎖閉，在鎖定后不影響本閥作為普通閥門的關(guān)閉功能。 另外，從提高系統(tǒng)能效的目標出發(fā)，在計量收費的供熱系統(tǒng)中，還可考慮系統(tǒng)循環(huán)水泵的變流量調(diào)節(jié)。通過加裝上述硬件措

43、施，還可實現(xiàn)在采暖期不同階段、甚至每一天的系統(tǒng)變流量調(diào)節(jié)，從而達到節(jié)省燃料、電、水等能源目的。而自力式平衡閥的功能是使系統(tǒng)流量自動地限定為設(shè)定流量，故在變流量系統(tǒng)中，使用自力式平衡閥是有缺陷的。   3.9  其他節(jié)能措施 3.9.1  改造管網(wǎng)保溫 熱力網(wǎng)管道地下敷設(shè)時，應(yīng)優(yōu)先采用直埋管，但產(chǎn)品和施工質(zhì)量要求過硬，能夠經(jīng)久耐用。保溫層設(shè)計應(yīng)優(yōu)先采用經(jīng)濟保溫厚度，閥門、法蘭等部位宜采用可拆卸式保溫結(jié)構(gòu)。   3.9.2  太陽能加蓄熱器供生活熱水 利用鍋爐房屋頂安裝太陽能集熱裝置，與燃氣鍋爐生活熱水系統(tǒng)并聯(lián)，晴天采用太陽能供熱，并加裝蓄熱器延續(xù)

44、熱水使用時間，陰天利用鍋爐供熱。這一做法，充分利用了可再生資源，是國家最為提倡的節(jié)能措施，并解決了生活熱水供應(yīng)單位普遍虧損的局面。   3.9.3  加設(shè)遠傳溫度信號裝置 分有線和無線兩種方式，在用戶中后端內(nèi)部布點，獲取用戶一手資料，針對用戶實際室溫及時調(diào)節(jié)供回水溫度。   3.9.4  采用優(yōu)質(zhì)自動排氣閥     國內(nèi)自動排氣閥普遍存在質(zhì)量問題，使用13年就會出現(xiàn)失靈現(xiàn)象，可采用霍尼韋爾、丹佛斯等進口產(chǎn)品，價格不是很貴，使用期至少10年。 此外，對于補水量大的用戶解決好漏水、偷水、管網(wǎng)維保等問題。   四、幾種軟

45、件節(jié)能措施 對于目前我國的大部分供熱系統(tǒng)，運行中除了采用自動調(diào)控裝置外，還應(yīng)采用手動調(diào)節(jié)，尤其是投資條件較差和總體供暖不足的系統(tǒng)更應(yīng)如此。所以熱源的運行人員及物業(yè)的供熱管理人員應(yīng)提高業(yè)務(wù)素質(zhì)、轉(zhuǎn)變觀念，做到供熱調(diào)控的“軟件”和“硬件”的匹配，充分發(fā)揮“軟件”的作用。 4.1  根據(jù)室外溫度有效調(diào)節(jié) 掌握各地區(qū)氣象規(guī)律，并對照加以鍋爐房調(diào)節(jié)。如北京冬季，晴天日溫差大，陰天日溫差小，但大風天肯定晴天，日溫差也小。晴天占冬季2/3以上，日溫差平均8左右，每天9：00左右、21：00左右正好為日平均溫度值，4：00左右達最低溫度，14：00左右達最高溫度。由于日照緣故8：009：00氣溫陡然

46、升起，17：0018：00氣溫陡然下降，夜晚氣溫變化緩慢（每小時變化0.30.6），白天氣溫變化較快（每小時變化0.61.2）。 因平時居民在家生活時間主要為18：007：00（節(jié)假日除外），考慮到供熱的滯后性及熱用戶房間的蓄熱能力，宜6：0017：00低溫運行；而冬季大部分日照時間為7：0017：00之間，故兩者基本重合，因此最終可確定7：0017：00采用低溫運行（一般供水溫度低510）。初、末寒日照時間相對較長，室內(nèi)外溫度差值變化較大，更有利于節(jié)能，可分34段進行調(diào)節(jié)。   以下是北京典型冬季日室外溫度變化曲線圖：     以下是北京0607年度分段日期及氣

47、象匯總表： 階段日期天數(shù)（天）比例（%）大寒流（次）晴天率 （%）初寒11月1日至12月12日4230371中寒12月13日至次年2月6日5640471末寒2月7日至3月20日4230460總計11月1日至次年3月20日1401001168  以下是北京0607年度分段氣溫匯總表： 階段均最低氣溫（）均最高氣溫（）平均氣溫（）日溫差 （）日最高熱負荷與最低熱負荷比值初寒0.7149.5955.1558.88148.6%中寒-5.5893.554-1.0189.14361.2%末寒-1.1438.5473.7029.69049.4%平均-2.3646.8642.2509.22953.9

48、%    如上表所示，初寒、末寒日熱負荷在約50-100%之間波動，故至少分三階段分別按50%、75%、100%負荷對鍋爐進行調(diào)控，以利節(jié)能及合理；而中寒日熱負荷在約65-100%之間波動，故至少分兩階段分別按65%、100%負荷對鍋爐進行調(diào)控；初寒、末寒日熱負荷波動較大，為采暖季重點節(jié)能階段，需加強各方面控制，以減少不必要的資源浪費。   4.2  南北環(huán)平衡 傳熱計算和分析表明，南向窗戶的太陽輻射得熱量是不容忽視的。在北京地區(qū)采用單層鋼窗情況下，南向窗戶的太陽輻射得熱量約占通過窗戶向外熱損失的52-59%，東西向窗戶的太陽輻射得熱量約占通過

49、窗戶向外熱損失的10-13%。 在北京冬季平均每2周有1次大寒流，風力對室外溫度影響很大，加大了室內(nèi)灌風和圍護結(jié)構(gòu)散熱，宜加大供熱量。因冬季北京地區(qū)多以北風為主，故對北向房間的室溫影響更大；而冬季晴天率很高，達67-68%，對南向房間的室溫提高有幫助。因此在樓內(nèi)供熱系統(tǒng)中平衡各分支流量時要注意給北側(cè)環(huán)路多分配一些，當然具體值要結(jié)合準確的熱工計算和儀表測量而定。   4.3  核算實際熱指標進行調(diào)節(jié) 由于各種主客觀原因，設(shè)計時采用估算冷、熱負荷用的單位建筑面積冷、熱負荷指標，已成為帶有普遍性的傾向。由于估算負荷偏大，從而導致了裝機容量、管道直徑、水泵配置、末端設(shè)備偏大的現(xiàn)象，導致建設(shè)費用和能源的浪費。而對于采暖系統(tǒng)，是造成水力失調(diào)嚴重，房