1、城市供热系统节能浅谈摘要：我国“十一五”规划的节能指标是 20%，其中城市供热系统节能担负着举足轻重的责任。为了更有效地推动节能工作，有必要对供热系统的节能潜力与节能技术做一比较详细的分析，目的在于提高节能工作的有效性，克服盲目性。 关键词：城市供热；节能潜力；热源先行 Abstract: Eenergy efficiency indicators of Chinas “eleven five“ planning is 20%.The energy saving city heating system has play a decisive role responsibility. In or
2、der to more effectively promote energy conservation work, it is necessary to do a more detailed analysis of the energy saving potential and technology of heating system.This article aims to improve the effectiveness of energy-saving worka and overcome the blindness.Keywords: city heating; energy sav
3、ing potential; heat source in advance 中图分类号：TU833+.1 文献标识码：A 城市供热系统是利用集中热源，通过供热管网等设施向热能用户供应生产或生活用热的供热方式。在我国广大北方地区，供热期长达 4-7个月，城市供热是一个直接影响人民群众日常生活的社会问题。虽然，我国的城市供热已经取得了很大的成功，但在能源消耗、环境保护和管理方式等方面仍然存在一系列问题，特别是节能方面。 城市供热系统一般由三个部分组成：即热源、热网和热用户。热源又称为热力的生产源，主要是指生产和制备一定参数（温度、压力）热媒的锅炉房或热电厂；热网是输送热媒的室外供热管路系统，是热源
4、与热用户连接的纽带，起着输送和分配能量的作用；热用户是指直接使用或消耗热能的室内采暖、通风空调、热水供应和生产工艺用热系统等。下面我们依次从这三方面进行城市供热系统节能应注意的事项： 热源 城市供热热源的形式主要有：热电厂、区域锅炉房、工业余热、分散锅炉房、地热、核能、太阳能、热泵、家用小煤炉和电暖气等。集中供热所用能源目前仍已煤炭为主，有资源条件的城市已经使用天然气和燃油。供热热源主要可以从供热方式和供热新能源两方面着手。 供热方式 供热方式受城市地理位置、能源资源、经济条件等条件限制。其中，供热热源是城市供热的核心，也是消耗燃料的主要场所。目前常用的热源形式有：热电厂、区域锅炉房、分散燃气
5、锅炉房、单户式燃气炉、水源热泵等。 热电联产集中供热是以热电厂的抽气式机组或背压式机组作为热源，直接供汽或者通过换热站供热水。热电联产是一项能够综合利用能源的技术，在发电的同时，有效地利用了汽化潜热进行供热，合理地实现了热能由高向低的梯级利用，总的热效率可达到 90%以上。随着城市供热规模的发展，很多地区已采用 300MW 抽凝供热机组，在采暖期节约能源效果明显，在城市供热产业发展中显示出巨大潜力。从经济效益和社会效益角度看，目前是最合适的集中供热方式。 区域锅炉房供热是一项传统的供热方式，是以锅炉房中的蒸汽锅炉或热水锅炉作为热源，向一个区域供应热能。 分散燃气锅炉房是一项相对新型的供热方式，
6、是以气体燃料作为热源，与以往的煤、油相比，气体燃料能够大幅度提高烟气流速，受热面的积灰和污染轻微很多，更有利于对环境的保护。分散燃气锅炉热效率可达到 85%以上。 单户式燃气炉供热也是一项较新的供热方式。它以保证一户或几户的供热为目标，采用半自动或全自动控制方式。相比其它方式，它更灵活，更能节约能源，也能给人更舒适的感觉。但存在对用户要求高和安全等方面的问题。 水源热泵供热是以地下水作为空调机组的制热制冷源。它属于可再生能源利用技术，高效，同时一机多用，应用范围广。但它直接受可利用的水源条件、水层的地理结构、投资的经济性和政策导向等条件的限制。 文献1在比较沈阳、长春、哈尔滨三个城市的上述五种
7、供暖方式的能耗结果后表明：水源热泵的全年能耗都低于其它热源形式，具有比较明显的节能效益（政策给予电价优惠为前提） 。其次分别为分散燃气锅炉、单户式燃气炉、热电厂、区域锅炉房。因此，我们应该大力推广集中供热系统。尽可能地计入热电联产集中供热网。这也符合大多数城市坚持的“以集中供热为主导，多种供热方式相结合”的供热发展方针，没有条件接入的应采用家庭小型燃气锅炉或建深井回灌系统循环水，用户安装小型水源热泵。同时要注意根据实际情况，保证城镇低收入家庭的冬季供暖。 表 1 各种主要供热方式的技术特性 1.2 热源先行 目前城市大多存在集中供热的热源在供热能力方面存在瓶颈：满载率过高，集中供热热源不足。因
8、此，需要热源先于热负荷建设。这可以避免热源用地与城市建设用地相矛盾，同时合理的热源位置能减少长距离输送热能所造成的能源浪费，更可以减少热源重复建设造成的浪费。当然，这需要精确的热负荷预算。这不仅需要高效的计算方法，更需要有关部门在相关政策上提供支持，特别是在市政建设上做好前瞻性的规划，以及早期的资金投入。这也符合于城市总体规划和热力规划，更具有科学性和合理性。 1.3 供热新能源 除了传统的煤炭和天然气等，目前还有一些新能源也被作为供热能源。如地热能、核能等。 地热能是由地壳抽取的天然热能，来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，且可再生。冰岛是将地热能作为供热能源最成功的国家，其早在 1928
9、 年就在首都雷克雅未克建立了世界上第一个地热供热系统。该系统目前每小时可从地下抽取 7740 吨 80 摄氏度的热水，供全市 11 万人使用。我国的地热资源也很丰富，但目前开发利用程度还相对较低，主要分布在北京、天津、河北、东北等地。 核能是通过转化其质量从原子核释放的能量。将核能作为热源能解决城市能源供应、减轻运输压力和降低环境污染。由于城市供热所需的温度不高，所以现有的核能技术比较容易满足要求。主要有城市集中供热专用低温供热堆、核热电站和化学热管远程核供热系统三种方法。1989 年我国建成并运行了世界上第一座 5MW 核供热实验堆。 垃圾燃烧可实现垃圾的无害化、降量化和资源化，将垃圾焚烧产
10、生的热能用于供热或发电，使城市垃圾成为一种新能源，既能保护环境又可获得较好的经济效益。丹麦的首都哥本哈根有近十座垃圾焚烧炉，生产的热水可用于集中供热。 二、热网 热网是传输能量的重要途径，目前节能的主要方式是完善直埋技术和降低失水率。 11完善二次网直埋技术 多年以来，在引进、消化吸收国外先进技术的工作中，在本行业里，直埋技术是比较成功的一例。现在已经应用到了蒸汽管道和大管径的直埋工程中了。据实地考察，由于采用直埋敷设技术，一次网的管道热损失一般已经控制在 2%7%之间，显然是相当理想的。目前供热网热损失超标主要在二次管网，一般都在 10%15%。分析原因，主要是二次网属于庭院管网，常常由于分
11、支过多，必须加设阀门，构筑检查井，导致支脉敷设，变成了变相的半沟敷设，再加上条件复杂，多年失修，管网热损失过大，是不难理解的。目前看来，要想继续降低管网热损失，就必须进一步完善二次网的直埋技术，其中关键技术环节是采用直埋球阀，取消检查井的过多设置，使二次网成为真正名符其实的直埋敷设，这样，整个供热系统的管网热损失有望控制在规定标准以内。 12降低系统失水率 在供热系统的管网热损失中，除了管道保温层的散热损失外，热网因漏水引起的补水热损失，也不容忽视。据有关资料给出，目前我国平均每平方米供暖面积每年的补水量约在 8090 公斤，热损失率约为 810%，因此，降低系统补水率减少系统漏水热损失，也是
12、当务之急的任务。系统漏水，除了跑、冒、滴、漏的原因外，用户偷水是重要原因。目前比较好的办法是在系统中加投防腐阻垢剂。这种防腐阻垢剂，既能除垢，也能防锈。由于提高了水系统中的 PH 值（PH10） ，使钢管表面形成了保护膜，不但起到了水的软化作用，也起到了防止氧腐蚀和二氧化碳腐蚀的作用。这种防腐阻垢剂对人体无害，但带有颜色（黑） ，能方便、有效地降低偷水现象，多年实践，效果明显。 三、热用户 建筑能耗约占我国能源消耗比例的 30%，为有效降低建筑能耗，国家各地方提出了相关建筑节能法规，对建筑物的能耗指标提出了明确要求。目前节能的主要方式是规范室内温度设计、提高保温隔热材料性能和实施分户计量。 3
13、.1 室内温度设计 建筑物室内温度设计标准与建筑能耗有密切关系。研究表明：在加热工况下，室内设计温度每降低 1，能耗可减少 510%；在冷却工况下，室内设计温度每提高 1，能耗可减少 810%。长期以来，由于缺乏节能意识，不论春夏秋冬，也不考虑上班时间，还是节假日，冬天温度一律 18，夏天室内温度经常要求在 24。实际上，冬天在无人居住的房间，只要保持 5室温，避免设备不冻坏是完全可行的。过去外国人在夏天上班都要西装革履，室内必须保持在 24；现在，室温提高到26，允许上班穿衬衫，为了节能连生活习惯都改变了。几年前国务院在节能措施中，明确提出，冬天室温 18，夏天室温 26。严格执行这些举措，
14、建筑能耗会有明显的降低。 建筑物自由热的有效利用。自由热主要指太阳能，家电和人体散热。这部分热量，对于夏天，是冷负荷的重要组成部分，应尽量避免；对于冬天，是加热室温的有效热量，应尽量利用。这部分热量，随着地区、季节的不同而不同，在冬季，大体上约占总热负荷的 1015%左右，对于太阳能日照，在建筑物热负荷计算中，考虑了这部分影响，主要体现在散热器传热面积的选择上。但由于过去供热属于社会福利，未进入商品市场，也未推广计量收费，室内供暖系统难以实现室温的自动调节，因此，在我国的大部分地区，房间的自由热，还很难在供热系统中充分利用，这也是我国建筑能耗大的一个重要因素。这部分的合理利用就需要设计部分严格
15、计算减少不必要的附加系数。 3.2 建筑保温隔热材料 随着新的国家建筑节能设计规范的陆续颁布，我国即将全面开始实行第三阶段的建筑节能标准。有关围护结构的保温性能，是根据 1980 年的现状基准，以节约 65%为目标，参照热源、热网效率，按照特定建筑物推算出来的。按照特定建筑物推算出来的。其中外墙的传热系数由1.282.35w/m2*k 下降为 0.451.5w/m2*k（北方至南方） ，即保温性能提高了 1.62.8 倍。外窗的传热系数普遍降低了一半（由 3.266.45w/m2*k 下降为 1.72.7w/m2*k） 。此外，对影响建筑物耗热量比较大的一些参数如体形系数，窗墙比等都做了强制性
16、规定。 对于外墙保温技术，我国经多年严发，已完全成熟。现在市场上能看到各种不同品牌的产品，基本的发展趋势是保温性能更好，利于一体化组装，便于现场施工和使用寿命长。对于节能型的建筑围护结构，从设计标准到技术开发，都已完备。现在关键是如何贯彻执行，努力的目标是使所有的新建筑都按新标准设计施工；既有建筑，有计划有步骤的向新标准靠拢。 3.3 坚定计量收费的推行 目前我国城市供热计费方式是按建筑面积收费，而且用户不能自己调节温度，这使得用户没有节能意识。根据发达国家的经验，如果我们采取热量计算收费的措施，使得热能成为一种商品，用户能根据自己的需要主动调节，可节能 20%-30%。当然，这对供热公司提出
17、了更高的要求。热网的流量和供热量将会随着用户的自主调节而发生变化，热负荷变化剧烈，不能再采用以往均匀性的调节方式，可以采用供水定压力控制或供回水定压差控制，前者把热网供水管路上的某一点选作压力控制点，后者把供热网某处管路上的供回水压差作为压差控制点。定压控制点的位置和设定点的大小可采用目前北欧各国普遍采用的最不利端压差控制法。即主循环泵采用变速泵，根据最末端测出的供回水压差控制泵的转速，使该压差能维持在要求的数值；用户根据各自需要，自动调节流量5。 结论 城市供热是城市的基础设置之一，是城市发展水平的重要标志，也是影响环境质量的重要因素。目前供热行业至今仍处于粗放经营阶段，因此，节约能源、节约
18、资源的工作，存在着巨大的潜力。搞好这项挖掘工作，是功在当代，造福子孙的千秋大业。为此，发表了一些个人不成熟的意见，以期集思广义，形成真正的合力。 参考文献 1 胡俊生, 孟红, 李真几种供热热源的特点与能耗分析J. 应用能源技术, 2010,4: 46-49 2 石兆玉.供热系统节能潜力与节能技术.城市供热管网设计、改造及系统安全运行技术交流研讨会,2010,01:67-75 3 罗彩霞。论城市集中供热热源先行J. 山西建筑, 2008, 34(29): 212-215 4 彭程, 吴会军, 丁云飞. 建筑保温隔热材料的研究及应用进展J. 节能技术, 2010,28(162): 332-335 5 吴锦华, 李素芬, 卢立宁. 供热计费方式与运行调节策略J. 节能, 2003,7: 16-18 作者姓名：崔建东 性别：男 出生年月：1980.01 最高学历：本科 工作单位：沈阳市规划设计研究院市政管网所职称：工程师 职务：市政管网所设计师 作者姓名：任晓冬 性别：男 出生年月：1980.12 最高学历：硕士研究生 工作单位：沈阳市规划设计研究院市政管网所职称：工程师
