城市供暖論文

城市集中供暖系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要：集中供暖是指以熱水或蒸汽作為熱媒，利用一個(gè)或多個(gè)熱源通過(guò)供暖管網(wǎng)、熱交換站等，向一個(gè)城市或城市中較大區(qū)域的各熱用戶提供熱能的方式。集中供暖以其節(jié)能、環(huán)保和供暖質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，成為城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。集中供暖系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,對(duì)節(jié)約工程投資、降低供暖能耗、提高企業(yè)效益等有著重要的意義。本文主要根據(jù)作者近年來(lái)深入供暖公司和居民用熱之間供暖熱網(wǎng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出城市集中供暖的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵字：集中供暖優(yōu)化設(shè)計(jì)節(jié)能1、前言隨著供暖體制的改革,國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和環(huán)境保護(hù)的要求提高,使供暖能源結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,推動(dòng)了供暖模式的推陳出新,正確分析、評(píng)價(jià)和選擇適合本地特點(diǎn)的供暖模式尤為重要。實(shí)現(xiàn)供暖熱源、供暖管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及整個(gè)供暖系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行勢(shì)在必行。雖然我國(guó)集中供暖發(fā)展迅速，但生產(chǎn)和輸送的能耗仍很高在輸送方面，大流量、小溫差、高耗點(diǎn)的運(yùn)行方式普遍存在，水泵電耗之大可想而知。對(duì)于熱水供暖來(lái)說(shuō)供暖經(jīng)營(yíng)單位的熱成本組成，除購(gòu)熱（鍋爐房生產(chǎn)熱）費(fèi)是主要外，水泵的電耗開支占重要份額，因此采用先進(jìn)的使用技術(shù)，設(shè)計(jì)和改造管網(wǎng)系統(tǒng)，充分挖掘系統(tǒng)節(jié)能潛力，特別是降低水泵電耗是系統(tǒng)節(jié)能的重要途徑。2、集中供暖基本概述集中供暖以其節(jié)能、環(huán)保和供暖質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，成為城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。而我國(guó)北方城鎮(zhèn)采暖能耗是建筑能耗的最大組成部分，因此集中供暖運(yùn)行狀況的好壞對(duì)于我國(guó)的建筑節(jié)能事業(yè)具有重要的影響。多熱源集中供暖系統(tǒng)，利用大型燃煤鍋爐或熱電廠作為主熱源承擔(dān)城市集中供暖基礎(chǔ)負(fù)荷，小型燃煤鍋爐或燃?xì)忮仩t承擔(dān)峰值負(fù)荷，可以使供暖設(shè)備更多時(shí)間在滿負(fù)荷下運(yùn)行，提高各熱源的供暖效率。多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行可以提高集中供暖網(wǎng)的可靠性。當(dāng)某一熱源或某一管段出現(xiàn)故障時(shí)，只要通過(guò)正確調(diào)節(jié)調(diào)度，就可以滿足熱用戶的需要。對(duì)于大型多熱源集中供暖網(wǎng)來(lái)講，如果由主熱源按照運(yùn)行調(diào)節(jié)曲線調(diào)節(jié)熱網(wǎng)中的流量或溫度，將會(huì)產(chǎn)生巨大的滯后性從而導(dǎo)致熱網(wǎng)供暖的不均勻，因此應(yīng)該按照各個(gè)換熱站實(shí)際所需的熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)，在熱網(wǎng)供暖量充足的時(shí)候進(jìn)行按需供暖，供暖量不足的時(shí)候進(jìn)行均勻性調(diào)節(jié)。3、現(xiàn)代供暖系統(tǒng)消耗能量的環(huán)節(jié)和評(píng)估3.1.供暖系統(tǒng)消耗能量的環(huán)節(jié)供暖系統(tǒng)由熱源把熱能送達(dá)熱用戶，一般都要經(jīng)過(guò)熱制備、轉(zhuǎn)換、輸送和用熱這幾個(gè)環(huán)節(jié)。我國(guó)城市集中供暖熱制造主要來(lái)自燃燒化石燃料(煤、油、氣)的區(qū)域鍋爐房和城市熱電廠。區(qū)域鍋爐房的主要耗能設(shè)備是鍋爐、燃料輸送及灰渣清除機(jī)械、鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)、水制備和輸配系統(tǒng)的水泵(循環(huán)水泵，補(bǔ)水泵和加壓泵)；它們耗用的能源是燃料、電力、水和熱；通常可以用單位供暖量的消耗量來(lái)評(píng)定耗能水平。熱電廠是由抽凝式、或背壓式(包括惡化真空)供暖機(jī)組排、(抽)汽通過(guò)熱能轉(zhuǎn)換裝置(通常稱為首站熱交換器)傳遞給熱網(wǎng)系統(tǒng)；首站是供暖系統(tǒng)的熱源，主要耗能設(shè)備是熱交換器、輸配系統(tǒng)的水泵，它們耗用的能源是蒸汽、電力、水和熱；通?？梢杂脝挝还┡康南牧縼?lái)評(píng)定耗能水平。熱能輸送由熱網(wǎng)承擔(dān)，供暖管道由鋼管、保溫層和保護(hù)層組成，其結(jié)構(gòu)和材料選擇依敷設(shè)而異。管道敷設(shè)有架空、管溝和直埋三種方式，它們的能量消耗是沿途散熱的熱損失和泄漏的水、熱損失。一般可用熱網(wǎng)熱效率來(lái)表示其保溫效果和保熱程度；熱網(wǎng)補(bǔ)水率來(lái)表示熱網(wǎng)不泄漏的程度。在熱網(wǎng)管線上有時(shí)還設(shè)置中間加壓泵，以降低和改善系統(tǒng)水力工況(設(shè)置在非空載干線上，還能節(jié)省輸送電耗)，它的能量消耗設(shè)備是水泵，可用單位供暖量的耗電來(lái)評(píng)定耗能水平。能量轉(zhuǎn)換是通過(guò)熱力站熱交換器把一級(jí)網(wǎng)的熱能傳遞給二級(jí)網(wǎng)，并由它輸送到熱用戶。熱力站是二級(jí)網(wǎng)的熱源，主要耗能設(shè)備是熱交換器、二級(jí)網(wǎng)系統(tǒng)循環(huán)水泵和補(bǔ)水泵。它們耗用的能源是一級(jí)網(wǎng)高溫水/蒸汽、電力、水和熱；通常可以用單位供暖量的消耗量來(lái)評(píng)定耗能水平。用熱即終端系統(tǒng)用熱設(shè)備。城市集中供暖主要是建筑物內(nèi)的采暖(為簡(jiǎn)化分析只談最大熱用戶)。一般都是通過(guò)采暖散熱器把熱傳給房間以保持舒適的室內(nèi)溫度。它的耗能設(shè)備是采暖散熱器。其能量取決于建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能、保持的室內(nèi)溫度和外界環(huán)境的溫度；其耗熱量可通過(guò)計(jì)量進(jìn)入的循環(huán)水量和供、回水溫差積分獲得。通常以單位供暖面積的耗熱量來(lái)評(píng)定耗能水平。3.2.系統(tǒng)熱耗的估計(jì)供暖系統(tǒng)從熱制備、轉(zhuǎn)換、輸送、用熱環(huán)節(jié)的能量進(jìn)入和輸出必須相等，即：水泵的軸功率N=100×9.5／(367×0.74)KW=100×9.5／(367×0.74)=3.5KW可以很清楚地看出：設(shè)計(jì)溫度差由15℃變成25℃溫差時(shí)，水泵的軸功率(每小時(shí)的耗電量)縮小倍數(shù)為12.8／3.5=3.66。如果按照采暖期128天計(jì)算：節(jié)約電能(12.8-3.5)×24×128=28570KW，假設(shè)小區(qū)為5.6萬(wàn)平米，每平米節(jié)約0.51度電能。如果大面積供暖采暖，優(yōu)化設(shè)計(jì)節(jié)約電能非?？捎^。6、結(jié)語(yǔ)供暖系統(tǒng)水力平衡調(diào)整工作是一項(xiàng)細(xì)致而復(fù)雜的工作，應(yīng)該組織專人負(fù)責(zé)。供暖系統(tǒng)水力平衡后，可使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，起到節(jié)能降耗的作用。供暖系統(tǒng)水力平衡，流量在各用戶之間合理分配，是實(shí)行量化管理、保證供暖質(zhì)量的基本條件。（1）利用科學(xué)技術(shù)提高能源利用率所謂'節(jié)能潛力'是預(yù)測(cè)一定時(shí)期內(nèi)，耗能系統(tǒng)和設(shè)備的各個(gè)環(huán)節(jié)，利用當(dāng)前科學(xué)技術(shù)，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、優(yōu)化系統(tǒng)和設(shè)備以及用戶能接受的措施后，可取得的節(jié)能效益（減少能耗量或降低能耗率）。也就是說(shuō)，預(yù)測(cè)通過(guò)技術(shù)改造和用戶可接受的有效措施后，可取得的系統(tǒng)能源利用效率提高的程度。（2）與先進(jìn)評(píng)估指標(biāo)的差距體現(xiàn)節(jié)能的潛力：節(jié)能的潛力是通過(guò)分析對(duì)比得出的。目標(biāo)是反各個(gè)耗能環(huán)節(jié)現(xiàn)有的耗能指標(biāo)提高到先進(jìn)水平，其運(yùn)行評(píng)估指標(biāo)的變化量則體現(xiàn)了節(jié)能潛力。因此，其潛力大小于對(duì)比對(duì)象和自身的基礎(chǔ)有關(guān)，所以，各單位、各系統(tǒng)的潛力是不可能完全相同的。各環(huán)節(jié)欲追求的先進(jìn)評(píng)估指標(biāo)可以選用：①歷史上最好的水平；②國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平；③全國(guó)平均水平；④國(guó)際先進(jìn)水平；⑤理論上能達(dá)到的最高水平。而且，隨著節(jié)能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)和設(shè)備的不斷進(jìn)步和完善，選擇先進(jìn)的評(píng)估指標(biāo)也會(huì)不斷變化。（3）尋找能耗差距，制訂可行措施，挖掘節(jié)能潛力：每個(gè)供暖低位要定期檢測(cè)評(píng)