節(jié)能技術(shù)在高校供暖中的應(yīng)用

劉立云

0 引言

北方地區(qū)高校供暖普遍具有面積較大，管線較長(zhǎng)，管網(wǎng)復(fù)雜，公共建筑多，人員流動(dòng)固定，運(yùn)行調(diào)節(jié)盲目性大，供暖間歇性強(qiáng)、有固定假期等特點(diǎn)。隨著招生規(guī)模的擴(kuò)大，各個(gè)學(xué)校供熱需求量都不同程度地增加，燃?xì)?煤)支出已經(jīng)成為北方地區(qū)高校運(yùn)行成本的一個(gè)重要部分。減少燃?xì)?煤)消耗量，不僅對(duì)國(guó)家節(jié)能減排有重要意義，也是學(xué)校節(jié)約能源開(kāi)支，降低辦學(xué)成本的一個(gè)重要途徑。

1 高校供暖存在的問(wèn)題

1． 1 熱源分散，采暖面積大、供熱管線長(zhǎng)

北方地區(qū)高校供熱方式有市政集中供熱、學(xué)校燃?xì)?煤)鍋爐房供熱，或上述情況并存，許多高校都存在多個(gè)鍋爐房。由于校舍面積大，無(wú)論是市政集中供熱還是學(xué)校鍋爐房供熱，都存在供熱半徑大的問(wèn)題。

不同的熱源供熱能力不一樣，承擔(dān)的供熱任務(wù)不一樣，熱源分散容易導(dǎo)致供熱失衡，管線長(zhǎng)導(dǎo)致循環(huán)泵功率、揚(yáng)程偏大，熱損失增加，容易出現(xiàn)“跑、冒、滴、漏”等現(xiàn)象。

1． 2 供熱方式單一，沒(méi)有按需供暖

大部分單位供熱方式都是鍋爐一次水直供，很少存在二次水(加板式換熱器)供熱現(xiàn)象，這種供熱方式導(dǎo)致出現(xiàn)下列問(wèn)題:

1)熱力失調(diào)，即“遠(yuǎn)冷近熱，下冷上熱”。為解決局部溫度過(guò)低，往往是盲目的更換大參數(shù)水泵或增加水泵數(shù)量，擴(kuò)大管徑，增加設(shè)備容量，造成投資增加，浪費(fèi)能源;

2)熱能浪費(fèi)，學(xué)校存在教學(xué)樓、圖書(shū)館、辦公樓、公寓、餐廳等公共建筑，人員在上述建筑中來(lái)回流動(dòng)，并且相對(duì)固定，隨著人員的流動(dòng)，不同建筑物之間、同一建筑物不同時(shí)段之間都存在供暖間歇期，由于沒(méi)有調(diào)節(jié)裝置，很難做到分時(shí)、分區(qū)、分溫控制，既浪費(fèi)能源，又難以提高供暖舒適度。

1． 3 管理手段落后、運(yùn)行方式不合理

1)由于設(shè)備設(shè)施不完善，沒(méi)有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，司爐工僅憑感覺(jué)或指令來(lái)回啟停鍋爐、調(diào)節(jié)大小火或開(kāi)啟閥門，很難做到精確控制。實(shí)際運(yùn)行中即使這樣，司爐工由于惰性也不愿意做;

2)由于供暖的季節(jié)性，司爐人員不斷流動(dòng)，人員技術(shù)水平普遍偏低，相當(dāng)多的人對(duì)鍋爐控制不了解，用戶關(guān)心室內(nèi)溫度，鍋爐房關(guān)心供暖效果，為了減少供暖投訴率，運(yùn)行人員寧愿多耗能也不愿進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2 對(duì)策

2． 1 調(diào)整熱能供需平衡

高校供暖節(jié)能改造，首先，要保證正常供暖，其次考慮節(jié)能效果。如果供熱負(fù)荷過(guò)大，單靠節(jié)能解決不了根本問(wèn)題。這種情況下，需要認(rèn)真計(jì)算熱能需求量，適當(dāng)增加熱源供給量或調(diào)整熱源供給區(qū)域。其次，要保證供熱管網(wǎng)正常運(yùn)行，管道進(jìn)、回水暢通，管道保溫狀況良好，否則熱能損失大，不容易做好熱能平衡調(diào)試工作。

2． 2 調(diào)整系統(tǒng)水力平衡

消除熱網(wǎng)水平失調(diào)，改變“大流量小溫差”不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。改裝平衡閥及平衡閥智能儀表，把各用戶的循環(huán)流量控制在一定的范圍內(nèi)，在熱網(wǎng)平衡的基礎(chǔ)上，把水泵的循環(huán)水量降下來(lái)，以實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)電。

2． 3 采用變頻技術(shù)節(jié)電

如果系統(tǒng)阻力或流量因?yàn)槟┒苏{(diào)節(jié)而發(fā)生變化，水泵不能相應(yīng)地調(diào)節(jié)揚(yáng)程或流量來(lái)改變出力，也會(huì)浪費(fèi)能量。另外循環(huán)水泵選型應(yīng)符合水輸送系數(shù)規(guī)定值。以往的供熱系統(tǒng)大多為多泵并聯(lián)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行調(diào)節(jié)中變流量的要求，調(diào)節(jié)范圍小，耗電大，效果不理想。風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況也類似。采用變頻技術(shù)可使風(fēng)機(jī)、水泵實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)的變流量運(yùn)行，節(jié)電效果顯著。

2． 4 安裝供暖節(jié)能系統(tǒng)

在高校供熱系統(tǒng)中，除需連續(xù)供熱的住宅，還有不同使用性質(zhì)分時(shí)段供暖公共建筑，白天需供熱，夜間和節(jié)假日僅需維持防凍溫度，并有很強(qiáng)的間歇性，如不加以控制，均采用連續(xù)供熱，必然會(huì)造成能源的極大浪費(fèi)。下面以作者所在單位——西安電子科技大學(xué)(簡(jiǎn)稱西電)供暖節(jié)能為例，介紹高校供暖節(jié)能改造內(nèi)容。西電采用的是北京阿克姆熱能開(kāi)發(fā)科技有限公司專利技術(shù)，具體內(nèi)容如下。

2．4．1 安裝分時(shí)分溫控制器(即樓宇現(xiàn)場(chǎng)控制器)

分時(shí)分溫控制器是一套適用于分時(shí)段供暖建筑物，實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間段供暖與防凍切換控制，在供暖時(shí)段實(shí)時(shí)采集樓宇入口水溫與回水溫度及室內(nèi)溫度，精確驅(qū)動(dòng)電動(dòng)閥，保證供暖室溫相對(duì)穩(wěn)定，在防凍時(shí)段，實(shí)時(shí)根據(jù)采集回水溫度，控制電動(dòng)閥動(dòng)作，保證系統(tǒng)水流正常，降低能源消耗。西電北校區(qū)共安裝52個(gè)節(jié)能控制點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)包括1臺(tái)分時(shí)分溫控制器、1臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、2個(gè)蝶閥、1個(gè)供水溫度采集器、1個(gè)回水溫度采集器，原理如圖1所示。

2．4．2 安裝室內(nèi)溫度采集器

室內(nèi)溫度采集器采用嵌入式單片機(jī)控制，具有232/485通訊功能，支持多種通訊方式:TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，RS232，RS485，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，電話線通訊及電力線載波通訊等。安裝在樓宇中的典型位置(一般在供暖最不利位置)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸(有線或無(wú)線GPRS等方式)，上傳到節(jié)能總控系統(tǒng)(鍋爐集控計(jì)算機(jī))上，工作人員可以方便的通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)了解每棟樓住戶房間內(nèi)的實(shí)際溫度情況，并可應(yīng)用戶要求現(xiàn)場(chǎng)顯示采集溫度，在適當(dāng)時(shí)候可以進(jìn)行調(diào)整供熱溫度，同時(shí)計(jì)算機(jī)還將全年采暖季室內(nèi)溫度全部記錄，以便隨時(shí)查詢和打印。

西電北校區(qū)共安裝52臺(tái)室內(nèi)溫度采集器，并采用校園網(wǎng)傳輸。實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)校園網(wǎng)由于流量大，用戶多，傳輸不可靠，在隨后的南校區(qū)供暖節(jié)能中，我們進(jìn)行了創(chuàng)新，采用與校園網(wǎng)共用光纜，自成系統(tǒng)，即“同纜不同芯”的做法，很好的解決了這一問(wèn)題。

2．4．3 安裝氣候補(bǔ)償器

氣候補(bǔ)償器是根據(jù)室外溫度的變化及用戶設(shè)定的不同時(shí)間對(duì)室內(nèi)溫度要求，按照設(shè)定曲線求出恰當(dāng)?shù)墓┧疁囟冗M(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)供水溫度—室外溫度的自動(dòng)氣候補(bǔ)償，避免產(chǎn)生室溫過(guò)高而造成能源浪費(fèi)的一種節(jié)能產(chǎn)品，原理如圖2所示。

圖2 直供式氣候補(bǔ)償系統(tǒng)原理圖

2．4．4 安裝熱源綜合控制器

熱源綜合控制器是一套應(yīng)用于多臺(tái)鍋爐機(jī)組的鍋爐房，對(duì)各鍋爐進(jìn)行負(fù)荷分配，保證鍋爐房熱負(fù)荷平衡的一種控制產(chǎn)品，控制器將鍋爐房管理人員多年運(yùn)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)模糊控制理論，對(duì)每臺(tái)鍋爐的各種參數(shù)、整個(gè)供熱系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出最佳鍋爐負(fù)荷情況，并根據(jù)它調(diào)整鍋爐的實(shí)際負(fù)荷以及開(kāi)啟的鍋爐數(shù)量。西電北校區(qū)共有西區(qū)、東區(qū)、南區(qū)3個(gè)鍋爐房，共安裝3套熱源綜合控制器。

2．4．5 安裝節(jié)能總控系統(tǒng)

節(jié)能總控系統(tǒng)是一套數(shù)字化軟件，采用人機(jī)交互方式進(jìn)行操作，具有豐富的組態(tài)功能，使整個(gè)系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，直觀明了的顯示鍋爐控制器、氣候補(bǔ)償器、熱源綜合控制器、樓宇現(xiàn)場(chǎng)控制器、室內(nèi)溫度采集器各相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，動(dòng)態(tài)仿真的描述供暖系統(tǒng)各輔機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)(運(yùn)行、停止或故障)，全中文界面，操作簡(jiǎn)單、參數(shù)實(shí)用、動(dòng)畫(huà)逼真，同時(shí)中央控制臺(tái)P4 2．4工業(yè)控制計(jì)算機(jī)成為硬件基礎(chǔ)，充分保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。西電北校區(qū)共安裝3套節(jié)能總控系統(tǒng)。

2．4．6 安裝分層給煤裝置(燃煤鍋爐)

分層給煤裝置的作用是疏松燃煤，改善燃燒條件，提高燃燒效率。我國(guó)自20世紀(jì)90年代開(kāi)始應(yīng)用。先后有分層給煤、分層分行給煤、變層分段多形給煤技術(shù)，目前應(yīng)用較多的是變層分段多形給煤技術(shù)，其顯著特征是:具有可調(diào)整組合式篩分器、多段煤閘板，通過(guò)變換布煤層次、多段控制燃煤供給量，可同時(shí)布置多種形狀煤層(分層煤形、分段煤形、墊層煤形和復(fù)合式煤形、波峰波谷煤形等)，從而改變了正轉(zhuǎn)鏈條鍋爐層燃方式，大幅度節(jié)能降耗。

還可以通過(guò)增加換熱站、將小功率、多泵并聯(lián)改為大功率、單泵運(yùn)行等內(nèi)容。由于水泵、換熱站更換及設(shè)置受投資、場(chǎng)地等條件限制，實(shí)際改造需要因地制宜。

3 投資與收益

西電北校區(qū)采用天然氣供暖，2010年共投資204萬(wàn)元，完成了3個(gè)鍋爐房氣候補(bǔ)償、52個(gè)點(diǎn)分時(shí)分溫控制，當(dāng)年節(jié)省天然氣費(fèi)用約50萬(wàn)元。在節(jié)省費(fèi)用的同時(shí)，更好的改善了學(xué)校的供暖品質(zhì)，將歷史上不熱的區(qū)域全部變熱，并克服了冷冬所帶來(lái)的影響。西電南校區(qū)采用燃煤供暖，2011年安裝了4臺(tái)分層給煤裝置(含煤耗計(jì))，共投資38萬(wàn)元，預(yù)期當(dāng)年即可收回投資。

4 結(jié)語(yǔ)

供暖節(jié)能是一項(xiàng)利國(guó)利民的工程，需要用戶積極參與，并根據(jù)自身特點(diǎn)，選擇不同類型的節(jié)能設(shè)備和技術(shù)，節(jié)能廠家也需要在實(shí)踐中不斷探索研究，博采眾家之長(zhǎng)，提供經(jīng)濟(jì)、合理、實(shí)用性強(qiáng)的產(chǎn)品和方案。

［1］ 吳修所．阿克姆供暖節(jié)能控制技術(shù)工程應(yīng)用［J］．建設(shè)科技，2008(23):10-12．

［2］ 陳 曦，陳 爽．解析三輥式分層分行分段給煤裝置［J］．節(jié)能，2010(4):28-30．

［3］ 陳 爽．鏈條鍋爐分層分行燃燒裝置解析［J］．應(yīng)用能源技術(shù)，2008(3):34-36．