供热节能的措施

黄立臣

摘要：影响供热过程的热损失因素很复杂，节能降耗的措施很多，如何正确有效的设计和运行供热设备尤为重要。

关键词：集中供热 热媒 间歇供热热水锅炉

Abstract: As the factors causing heat loss in heating process is complicated, there have a lot of energy-saving measures. So how to properly and effectively design and operate the heating equipment is particularly important.

Key words: central heating; heat medium; intermittent heating; hot water boiler

中图分类号：TU833文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、概述

实现集中供热是城市能源建设的一项基础设施，是城市现代化的一个重要标志，也是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。我国是能源贫乏的国家之一，节能降耗是我们的国策。为了实现供热节能，除了加强建筑物保温、减少管道散热、减少热媒渗漏和提高锅炉效率外，还有一些重要因素要进行考虑并要采取相应的措施。

二、热媒的选择

以蒸汽供暖和热水供暖相比，后者可以节约燃料20～30%。

蒸汽供暖热损失较大的原因是：

（1）蒸汽的凝结水回收不全，一般若能回收80%就算是很高了；

（2）凝结水在降压后部分汽化，产生二次蒸汽，损失可达7～8%；

（3）输送蒸汽时由于温度高、管径大，散热损失较大；另外，泄漏损失也比较大；

（4）蒸汽锅炉排污率为8～10%，这部分损失也很高；

（5）蒸汽锅炉排烟温度高于热水锅炉。

热水供暖的系统投资大（由于热水温度低于蒸汽，热水在散热器内是对流换热，不如蒸汽的凝结放热，因而散热器面积必须增大），运行电耗大（热水流量比蒸汽流量大数十倍），但是总起来看热水供暖的节能是明显的，而且供暖的质量比较高，室温不会骤起骤降，而可保持持续稳定。

在生活供暖方面通常采用低温热水采暖，热水锅炉的额定出、入水温度是95/70℃，水在锅炉内的额定温差为25℃。

热水锅炉的供热量为Q=Gc（tr—tg）

式中G——热水流量，kg/h；

C——水的平均比热，kJ/（kg.℃）或kcal/（kg.℃）

tr——热水（出水）温度；℃

tg——给水温度，℃

目前一般以Q=700kw=600000kcal/h供热量的热水锅炉相当于1t/h蒸汽锅炉来估算。取水的比热c=1 kcal/（kg.℃）或c≈4.2 kJ/（kg.℃），可算出G=24t/h。

增大水的温升（tr—tg）可以减少流量G，从而减少运行电耗。因为对于一定的管径，水流阻力与流量的二次方成正比，而水泵的电耗则与流量的三次方成正比。目前常能看到的是大马拉小车，泵的流量过大，而水的温升达不到额定值。

对于住宅热水采暖，提高水的温差受到一定的限制：

（1）当tg一定，而提高tr时，受到水的汽化和散热器耐压能力的限制。为使系统最高点不发生汽化，底层散热器应能承受的压力为：

Pd=Pb+hγ+△P

式中Pb——相应于tr的饱和压力；

hγ——系统高度造成的静压；

P——压力波动，△P=0.02～0.05Mpa。

例如：一般铸铁散热器耐压能力为0.4 Mpa，若系统高度为20m，造成的静压力hγ=0.2 Mpa，加上△P=0.05 Mpa，则可算出饱和压力Pb不应超过0.18Mpa表压，也就要求tr不超过130℃。

（2）当tr一定，而降低tg时，虽然减少了流量G，但因散热器内平均水温降低，传热温差降低，所需面积增大，投资就要增大，所以要有一个最佳值，由技术经济分析来确定。此值为70～90℃。

另外，tg如果较高，就使水泵工作温度较高；同时为使水泵吸入侧不至于汽化，需要增高压力。在tg=70℃时，水泵吸入侧不需要正压；tg=80℃时，需要有正压0.02 Mpa；tg=90℃时，需要有正压0.03 Mpa；tg=100℃时，需要有正压0.06 Mpa。

生产车间的采暖，正在推广高温热水采暖，采用的参数有130/70，150/90，150/110,和180/110。与低温热水采暖相比，一方面扩大了水的温升，减少流量，降低电耗；另一方面提高了水的平均温度，可以减少散热装置面积和投资。

三、供热运行方式的选择

目前大多数局域小锅炉房采用间歇供暖，例如每天早晚各供一遍热，每次运行几小时。主张间歇供热者有一种理论：白天室外温度高，可以不供暖；夜里人们都在休息，也不需要供暖。于是就只要早晚各供一次热就可以了，既符合生活规律又节了能。

其实这是一种误解。在一定的室外平均温度下，要维持住室内平均温度，一昼夜内向房间的补充热量是一定的。不管是间歇供暖还是连续供暖，都必须提供足够的热量才能保证室内温度。两者的差别只不过是，间歇供暖在几小时内把房间的24小时的热量供出来，就好像一个人每天只吃三顿饭，但要把24小时所需能量吃进去一样。为了实现这一点，锅炉的容量、水泵的容量、管道的输送能量、散热器面积，都要比连续供暖时超出几倍，增大了投资。而运行时却有绝大部分的时间闲置备用，设备利用率低。

更有甚者，在间歇供暖时，锅炉不断的压火和启动，很少时间在满负荷运行，运行效率低。压火时煤仍在缓慢燃烧，放热量全部损失掉。压火时锅炉的炉墙蓄热、金属蓄热、水的蓄热全部损失掉，启动时要重新加热，这部分损失也是可观的。特别在每遍供热时间短的时候，蓄热所占百分比就相当大。间歇、周期地运行的采暖锅炉，期热量平衡应按周期工作热设备来进行，不能只考虑其稳定负荷的那一段时间的热量平衡。此外，锅炉时起时停，系统忽冷忽热，也影响锅炉和系统的寿命，常常发生漏水事故。

从供热质量角度看，也是连续供热优于间歇供热。一昼夜内，室外温度通常有10℃的变化，但它首先是影响墙体的温度，由外向内逐渐变化，最后才影响室内空气温度。由于墙体及室内设备有较大蓄热能力，因而在温度变化上有较大惰性，所以一昼夜之内室内温度的变化一般只有1～2℃，至多3℃。

下表介绍了北京某建筑物利用50℃地下热水连续供暖时几个典型房间24小时内室内温度变化的实测数据。

间歇供热时，情况大不相同。因为供热（特别是一下子集中供入较大热量）时，首先影响室内空气的温度，然后再由空气向室内设备和墙体传热，改变它们的温度；而停供时则反过来，空气温度下降后由设备和墙体放出蓄热来加热空气。即使维持了室内温度的平均值，tn的波动范围将是比较大的。

四、供热系统的选择

目前我国城市工、矿、企、事业单位和城镇居民的供热一部分由热电厂和区域锅炉房集中供热，一部分由小锅炉房分散供热，而火炉、家用燃气炉自行供热的还有一部分。

发展集中供热是节约能源和保护环境的重大措施，其优点是：

（1）取消大批的小型低效率锅炉，代之以容量较大、效率较高、自动化控制程度较高的锅炉，较大幅度地提高锅炉效率，节约燃料，减少环境污染；

（2）大、中型锅炉房的管理水平较高，技术条件较好，可以采用高水平、高效率的水处理技术和烟气净化技术，有利于安全运行和保护环境；

（3）可以实行连续供暖；可以实行热电联产；可以按用户需要提供不同品位的热能，实现热能梯级利用和综合利用。

作为一个企业，如果目前未能接受城市、区域的集中供热，也要在本单位内实行集中供热。集中供热不是把分散的小锅炉集中到一起，而是要用少而大、少而精的高效锅炉取代小锅炉群。

五、设备的选择

从能质分析角度看，即使采用大型、高效的热水锅炉，集中、连续的供暖，将燃料高品位化学能一下子变成低品位热能，损失是很大的。所以我们可以选用新型双人字纹换热器，以提高换热器的综合K值，还可以选用变频器和锅炉管网智能控制系统，选用换热站气候补偿器实现计算机精确控制，减少热能和电能的浪费。

如果我们都进行节能运行，节约的资源相当可观。而且，既可使系统运行稳定可靠，又能得到明显的经济效益和社会效益。

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