4 供热系统节能技术

• 若热负荷小于5 w/m2，集中供热一定是不节能的，应 考虑采用具有良好温控的直接电热采暖方式 。
多种供热采暖方式能耗及损失
泵耗：0.4 W/m2
泵耗：1 W/m2
38 W/m2
高温热力管网 损失：2 W/m2
36W/m2
室外管网
31W/m2
损失：5 W/m2 W
不均匀热损 失：6 W/m2
天然气锅炉：
5. 新型采暖设备及方式
6. 供热系统运行监测与量化管理节能技术
Contents
热源节能
热网节能 换热站节能 热用户节能 新型采暖设备及方式
系统运行监测与量化管理
1
1.1 热源类型及特点
1）燃煤锅炉
热 • 不同煤种对应 源 不同燃烧设备、燃烧方式 节 • 接触式表面燃烧；锅炉效率与锅炉吨位、燃烧方式、 能 供热介质温度、运行管理水平有关，差别大。
• 基本消耗无效电耗，无多余 的资用压头需要节流；节电 初投资不高，工程上易解决
• 变推为抽 • 节电33.8%
分布式循环供热系统相关问题
• 系统制式 • 定压 • 变频调速控制 • 动力匹配 • 节电与节热 • 节能效益共享
14
2.热网节能(continue)
工程实例：大庆热网改造
零 压 差 点 设 在 号 站 ， 改 造 个 换 热 站
不同规模锅炉效率
差别不大，高达90%
能 • 成本较高，宜以小规模分散为佳
• 当天然气的使用达到一个地区供热燃料的20%以上 时，可考虑燃煤燃气联合供热技术。
1. 热源节能(continue)
燃煤锅炉与燃气锅炉成本分析
1.热源节能
3）燃煤热电联产
大型电厂的一次能源效率
• 大规模供热，能耗最低。 • 在环保条件允许的条件下，应坚持燃煤热电联产集中供热，
热 网 节 能
热负荷动态监控供热系统示意图
➢正确有效的措施：
热网节能
2) 采用同程系统等采暖系统形式； 3) 二次管网分支管上加平衡阀或孔板调压装置。
手动平衡阀（静态平衡阀）
自力式流量控制阀（定流量阀）
改变阀芯与阀座的间 隙，改变流经阀门的 阻力，调节流量
通过保持孔板前后压差一定限定 流量，自动实现系统流量平衡
四、供热系统节能技术
建筑环境与设备工程
供热能耗现状
前言
• 北方城镇建筑近60%采用集中供热系统，热量浪 费平均超过供热量的30%。
• 三北地区年供热能耗约占全年总能耗的13%，北京 市冬季供暖年煤耗约占全年总煤耗的20%~23%。
• 单位建筑面积采暖能耗折合标准煤为20kg/m2.年，为 北欧相同气候条件下建筑采暖能耗的2-3倍。
分散采暖能耗仅 以建筑耗热为主
热源城部市分集单中位供为热G能J/耗m包2。括以建燃筑煤耗或热天、然不气均为匀动热力损时，给出区单域位集采中暖供面热积能所耗耗包燃括料建热筑值耗。热、不均匀 当以电失为、动室力外时管，网第损一失个和数高据温为热消力耗管电网能损的失热值，括号内为电力折热合损的失燃和煤室热外值管网损失
1.热源节能 锅炉节能技术（continue）
3) 鼓、引风机 风量、风压与锅炉容量匹配 (P85)
风机 锅炉容量
MW（t/h）
2.8（4）
4.2（6）
7.0（10） 2.8（4）
2.8（4）
鼓风机
风量m3/h
风压pa(mmH2O)
6000 ———— 508（52）
9100 ———— 1362（139） 147600 ———— 1352（138）
29520 ———— 1352（138）
59040 ———— 1352（138）
配用电机功率 kw 2.2 5.5 7.5
17.0
30.0
引风机
风量 m3/h
风压pa（mmH2O）
10590 ———— 2225（227）
16590 ———— 2097（214）
25200 ———— 2097（214）
54.46 5553..37
51.0 45.5 45.6 40.0
50.9 49.1 48.4 47.6 45.8 44.0 43.6 43.4 43.1 43.0 42.6 42.5 42.4 42.1 41.9 41.9 41.9 41.8 41.741.6
30.0
20.0
10.0
0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 图 1 热源-20# 热力站水压图
50400 ———— 2097（214） 100800 ———— 2097（214）
配用电机功率 kw 10.0 13.0 22.0
40.0
75.0
1.热源节能 锅炉节能技术（continue）
4) 循环水泵
✓ 大小结合 ✓ 变频调速
5) 补水 保证水质
序号 1 2 3 4 5
6
7 8 9
与锅炉房直接连接的供暖系统（无压热水锅炉除外）的水质要求
≤10 ≤100
≤10 ≤100
铜制设备
≤100
≤100
硫 酸 根 SO42- （mg/L） 总 铁 量 Fe （mg/L）
－
≤150
－
≤0.5
总 铜 量 Cu （mg/L）
－
≤0.1
1.热源节能 锅炉节能技术（continue）
6) 自动检测与控制的运行方式
• 确保满足以下要求： ----实时检测 ----自动控制 ----按需供热 ----安全保障 ----健全档案 ----用电计量
锅炉效率 %
56.97
64.51
76.56
Contents
热源节能
热网节能
换热站节能 热用户节能 新型采暖设备及方式 系统运行监测与量化管理
What’s the problem?
2
水力失调及不均匀热损失
热
水泵电耗高
网
管网保温、漏水热损失
节
能 How to resolve?
2
2.1 水力失调及不均匀热损失
比，理论节电率（设备正常选择）为26.2%
100.0 90.0
93.0
80.0
压力 米
70.0 60.0 50.0 40.0
63.5 63.4 58.0
58.1 59.9 60.6 61.4 63.2 65.0 65.4 65.6 65.9 66.0 66.4 66.5 66.6 66.9 67.1 67.1 67.1 67.2 67.367.4
• 未采用计算机进行自动监测与控制的小型锅炉房和换热站， 应设置气候补偿器
1.热源节能 锅炉节能技术（continue）
7) 连续供热运行制度
✓ 减少热负荷，减少锅炉台数 ✓ 提高锅炉运行效率
✓ 提高锅炉负荷率和效率 ✓ 减少初投资和运行费用 ✓ 避免远端建筑暖气迟到现象
升炉效率
时间
10：15~11：15 11：15~12：15 12：15~16：15
2) 向水中添加高分子减阻剂
网
(聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺 )
节 3) 添加相变材料提高携带能量。
4) 管网冲洗、设除污器、除污器前后加装压力表。
能
2.热网节能(continue)
5) 多级循环泵供热系统 (分布式循环泵)
• 热源循环泵只承担热源内水 循环
• 热用户循环泵既承担热网循 环泵的输送功能，又承担在 热用户建立必要的资用压头 的功能。
0.47 燃煤锅炉： 0.55 燃煤热电联产：
0.21 天然气热电联
产：
0.27
天然气锅炉：
0.43 燃煤锅炉： 0.65 水源热泵：
0.13(0.39) 电热锅炉：
0.40(1.19)
壁挂炉：0.29 电热采暖：
0.27(0.81) 水源热泵：
0.09(0.27) 空气热泵：
0.14(0.41)
建筑耗热： 25 W/m2
1.热源节能 1.2 锅炉节能技术
1) 供热规划
✓ 燃煤热电联产的必然趋势：发展大型集中供热工程，代 替小型、分散供热锅炉房。
2) 锅炉选型与台数
✓ 由热负荷量、热负荷延续图、工作介质、当地煤种选择锅炉 形式和台数。
✓ 常用循环流化床锅炉、链条炉排锅炉。
✓ 宜2-3台，不应多于5台。在低于设计运行负荷条件下多台锅 炉联合运行时，单台锅炉的运行负荷≮额定负荷的60%。
1.1 热源类型及特点
1.2 锅炉节能
2. 热网节能
2.1不均匀热损失 2.2水泵电耗 2.3管网热损失 2.4智能热网
3. 换热站节能
4. 热用户节能（分户计量）
4.1 起源及意义 4.2国外情况 4.4 设备及方法 4.5系统形式 4.7推广中遇到的困难
4.3对热计量的认识 4.6 分室温度调控措施
• 如COP达3~3.15，折合燃煤效率将达99%~115%。
• 热源分析: 如何科学选择热源和供热方式？
➢ Case1:预计到2020年，长江地区将有50亿m2的建 筑面积需要采暖。加上新增的建筑面积，全国将 新增110亿m2以上需要采暖的民用建筑。应如何缓 解供热压力？
• 提倡因地制宜采用分散、局部的供暖方式，不提倡建 设大规模集中供暖热源和市政热力管网设施集中供暖
建筑物内供热管网系统平衡
2.热网节能(continue) ➢平衡阀的应用举例
平衡阀用于分户热计量系统
2
2.2 水泵电耗高
➢ 现状：实际运行时的流量和扬程比要求大得多; 实测
热 运行效率仅为30%-50%。
➢原因：
网 1) 大流量小温差运行； 节 2) 按最大要求提供扬程，末端由阀门消耗多余； 能 3) 构件堵塞。
• 思考：我国采暖能耗为何高于同气候条件的北欧 国家？
建筑物体形系数 小
采暖热负荷 围护结构保温性能 差
采 暖
换气次数
少
能 供热系统热损失 大
耗
热源热损失
大
根本原因：集中供热效率和热源效率不高
供热系统组成
热媒制备(热源) 热媒输送(一次网)
前言
换热站
热媒输送(二次网)
热用户
前言
1. 热源节能
2.热网节能(continue)
自力式压差控制阀
•用压差作用来调节阀门的开度，利用阀芯的压降变化 来弥补管路阻力的变化，保持阀门两端压差相对恒定
2.热网节能(continue) ➢平衡阀的应用举例
并联机组平衡
2.热网节能(continue) ➢平衡阀的应用举例
小区供热管网系统平衡
2.热网节能(continue) ➢平衡阀的应用举例
• 锅炉供热效率55%~75%（Bei Jing）。
燃煤锅炉的高效率区及允许运行效率区
η%
1
热
源 节
允 许 非运 经行
高 效 区
允 许 运 行
能
济区
区
区
0
60
100 105 g%
锅炉的负荷率g：锅炉实际供热负荷Q与额定负荷之比
2）天然气锅炉
1
• 不产生灰分，
热
易强化传热，环保
源 • 空间燃烧;
节
2.热网节能(continue)Biblioteka Baidu
大流量小温差的影响
1）水泵功率呈流量三次方增长。
2）水泵实际工作点C偏离设计工作点B。
3）若水泵工作点过份右移， 超过水泵特性区，水泵电机 电流将超过允许额定值，导 致电机过热，烧毁电机
2 1
2.2 水泵电耗高 (continue)
2
➢措施：
热 1) 采用变频调速技术。
项
目
补水
循环水
悬 浮 物 （mg/L）
≤5
≤10
钢制设备
pH值（25℃）
铜制设备
≥7
10～12 9～10
总 硬 度 （mmol/L）
≤6/≤0.6①
≤0.6
溶 氧 量 （mg/L）
－/≤0.1②
≤0.1
含 油 量 （mg/L）
≤2
≤1
钢制设备
≤300
≤300
氯 根（mg/L）
AISI 304不锈钢 AISI 316不锈钢
➢ 现状：现有的调节手段和水平难以避免水力失调；集
热 中供热不均匀热损失为建筑实际所需热量的20%~30%。
➢目前的不当措施：
网
1) 提高管网运行水温，加大换热器额定容量；
节 2) 大流量、小温差运行； 能 3) 管理人员凭经验逐个调整阀门；
4) 增大管径。
2
➢正确有效的措施：
1) 一次管网采用自动监控系统根据室外温度进行初调节
以大规模集中为宜。
热电联产的一次能源效率
1
4）天然气热电联产
• 比热电分产节能，但节能效果不如燃煤热电联产
热 显著。 源 • 部分负荷情况时，总效率明显降低。 节 能 • 节能效果应慎重看待。
1
5）直接电热
• 高品位的电能转化为低品位的热能，能源
热 利用极不合理。 源 节 6）电动热泵 能 • 电力供热的最好方式。
• 热源分析（continue）
➢ Case 2：若建筑物围护结构热性能得以改善、采暖需热 量大幅度降低，应如何选择热源？
• 若热负荷大于20 w/m2，系统损失可从热源的高效率 中得到回报，整体节能。
• 若热负荷小于15 w/m2，集中供热方式的末端不均匀 造成热损失将成为能耗的主要部分，此时应优先考虑 分散、独立调节性好的方式。
13
工程实例：哈尔滨热网改造
• 总供热面积为191.6（174.7）万m2。该网两个供热环路， • 环路1 工大环路供热面积为74万m2 ，共有5个热用户 • 环路2 总供热面积为117.63万m2 ，共有48个热用户。
2.热网节能(continue)
哈尔滨——当所有用户都由该系统供热时，此时与传统系统相