浅谈集中供热水系统

浅谈集中供热水系统

摘要:浅谈集中供热水系统，以及集中供热系统中的能量消耗和热水采暖中常出现的问题。

集中供热水系统是由集中热源所产生的热水通过管网供给一个城市或部分地区生产和生活使用的供热方式，它由热源、热网、热用户三个部分组成。集中供热系统，具有节约能源、减少污染、有利生产、方便生活的综合经济效益、环境效益和社会效益。简单的说一下集中供热系统的特点：

1、有较好的经济效益。因集中供热用的锅炉容量大，热效率高，可以达到90%以上，而分散供热的小型锅炉热效率只有60%左右，或更低。因此城市集中供热代替分散供热综合起来可节约20到30%的能源。

2、有良好的环境效益。城市污染主要来源于煤直接燃烧产生的二氧化碳和烟尘。集中供热的锅炉容量大，有较完善的除尘设备，采用高效率的除尘器，能有效降低城市污染。

一、浅谈集中供热系统的能源消耗

1．供热系统消耗能量的环节

供热系统由热源反热能送达热用户，一般都要经过热制备、转换、输送和用热这几个环节。

我国城市集中供热热制备主要来自燃烧化石燃料（煤、油、气）的区域锅炉房和城市热电厂。我们来谈的是区域锅炉房。区域锅炉房的主要耗能设备是锅炉、燃料输送及灰渣清除机械、鼓风机和引风机、水制备和输配系统的水泵（循环水泵、补水泵和加压泵）；它们耗用的能源是燃料、电力、水和热；通常可以用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。

热能输送由热网承担，供热管道由钢管、保温层和保护层组成，其结构依敷设而异。管道敷设有架空、管沟和直埋三种方式。它们的能量消耗是沿途散热的热损失和泄漏的水、热损失。一般可用热网热效率来表示其保温效果和保热程度；热网补水率来表示热网水泄漏的程度。在热网管线上有时还设置中间加压泵，以降低和改善系统水力工况（设置在非空载干线上，还能节省输送电耗），它的能量消耗设备是水泵，可用单位供热量的耗电量来评定耗能水平。

能量转换是通过热力站交换器把一级网的热能传递给二级网，并由它输送到热用户。热力站是二级网的热源，主要耗能设备是热交

换器、二级网系统循环水泵和补水泵。它们耗用的能源是一级网高温水/蒸汽、电力、水和热；通常可以用单位供热量的消耗量来评定耗能水平。

用热环节即终端系统用热设备。城市集中供热主要是建筑物内的采暖。一般都是通过采暖散热器把热传给房间以保持舒适的室内温度。它的耗能设备是采暖散热器。其能耗量取决于建筑维护结构保温性能、保持的室内温度和外界环境的温度；其耗热量可通过计量进入的循环水量和供、回水温差积分获得。通常以单位供暖面积的耗热量来评定耗能水平。

2．系统热耗

供热系统从热制备→转换→输送→用热环节的能量进入和输出必须相等，即：

输入能量=可用能量+∑能量损失

能源利用率=可用能量/输入能量

可以这样认为：供热系统是由多个子系统组成。热用户是终端，采暖散热器是终端用热设备。热力站、二级网和终端组成二级网子系统，热力站热交换器成为该子系统的能量转换点，一级网水则为它的热源。锅炉房，一级网和热力站组成一级网子系统，热力站是该子系统的热用户，锅炉受热面成为能量转换设备，锅炉是热源。锅炉本体自成一个子系统，称为热源子系统。

3．系统电耗

系统主要耗电设备有循环水泵、补水泵、鼓风机、引风机、除渣机、上煤机等。

4．系统泄漏损失

系统泄漏损失导致水资源和热能两方面损失。

主要是由于水的损失导致大量的热量流失。

5．设备效率的不同

锅炉热效率是衡量热源子系统热能利用率的指标。体现燃料热被有效利用的程度。燃煤供热锅炉的设计热效率（≥7MW）一般在

75-85 %。但在使用时，由于锅炉结构、燃料供应、技术水平、管理水平、人员素质等方面不同的原因，使锅炉的运行效率差别很大。好的，能达到设计热效率，保证锅炉出力。差的，燃烧不完全、排烟温度高、各项热损失大，热效率不及50%，锅炉出力大帐降低；导致能源浪费，大气环境污染增加。

风机、水泵效率是电能转化为有用功的份额，体现电能被有效利用的程度：目前，风机、水泵效率一般在55-75%。它们的流（风）量和扬程（压头）的选择与配置是十分重要的，选择与配置得当，装机电功率合适，运行工作点处于设备高效率区域，电耗少。选择与配置不当（一般是偏大），装机电功率偏大，运行工作点偏离设备高效率区域，则电耗多，两者的相差可达10-30%。不仅如此，锅炉的鼓、引风机配置不当，还会导致锅炉热效率下降。循环水泵配置不当，

还会系统水力工况。

风机是热源子系统的主要附属设备，水泵是热网（一级和二级）子系统的主要设备。其电耗大小，不但对电资源有影响，也对运行成本有显著影响。由于城市集中供热热负荷有随气候及用热变化的特点，设置变速风机和水泵已在并被实践证明可以进一步节能。

6．输送条件的不同

热网热效率是输送过程保热程度的指标，体现管道保温结构的效果。一般热网热效率应大于90-95%。直埋敷设管道能达到这一要求；而架空和管沟都达不到要求，如果地沟积水，管道泡水，保温性能遭破坏，其热损失甚至大于裸管。

热网补水率可近似认为（忽略水热胀冷缩的补充）是输送过程失水。目前，热网（特别是二级网）运行补水率差别很大，正常情况下，应在2%左右；好的，补水率可在1%以下；差的，管道泄漏和用户放（偷）水严重，系统泄漏丢失的热水，补充的水是比回水温度低很多的冷水，要把它加热到供水温度就会需要很长的时间，由其是在一个很大的小区里。而且系统补水不仅是水耗问题，热耗是更大的问题。也同样会损失大量的资源。

7．运行技术水平的不同

热网的水力失调是一个严重的问题。按用户热负荷分配流量，使每个用户室温达到国家的标准要求，即热网无水力的失调，若分配

不均，出现冷、热不均现象，说明水力失调，会把用户室温过高，导致热量浪费，或者会使用户室温达不到要求，供热不合格是不允许的。为解决失调问题，正确的做法应该是改进和完善热网，比如在终端设置流量平衡阀或其它有效措施；但至今仍然有很多工程不同程度地采用大流量小温差来缓和这一问题。大流量小温差运行并不减少供热的热损失，而且带来循环水泵电耗的增加和热源供热量的增大。所以要想彻底的解决失调问题，就要从根本上解决问题。

8．管理体制和水平的不同

现在大部分供热单位为了质量保证和效益驱动，和在上级主管部门的大力支持下，积极以科学技术改进和完善系统，以高质量商品供给用户，以减少能耗来降低成本和提高经济效益。有耕耘就会有收获，因而能源利用率逐年提高。有的还停滞不前留原来的位置，热费收不上、效益谈不上、改造无资金；老系统、老设备、于是，能源消耗就会居高不下。

供热单位管理水平的不同显著影响能耗：人员和技术管理、系统和设备的检查、保养、维修和改造更新等差别对能耗影响是不言而喻的。例如，链条炉采用分层燃烧技术，就能改善燃烧提高热效率，保护和保持管道无泄漏和保温结构完好，就能减少大量能源浪费；严格水处理和保持水质，维持转换设备传热表面清洁，就能减少传热热阻、提高设备传热效率等，还有很多很多。