北方高校供暖改造若干問(wèn)題的探討

李海軍，周 密，蔡 莉

1.吉林大學(xué)后勤服務(wù)集團(tuán)，吉林長(zhǎng)春 130012

2.吉林大學(xué)審計(jì)處，吉林長(zhǎng)春 130015

近年來(lái)，隨著高等院校的不斷擴(kuò)招，學(xué)校規(guī)模連年遞增，給供暖系統(tǒng)的規(guī)劃及改造帶來(lái)一定的困難，很多高校供暖擴(kuò)容跟不上學(xué)校發(fā)展的需要，由于連年翻建擴(kuò)容，使供暖系統(tǒng)不能形成可持續(xù)發(fā)展的模式，有的學(xué)校出現(xiàn)了年年都要進(jìn)行改的現(xiàn)象，雖然投入了大量經(jīng)費(fèi)但沒(méi)有得到較為良好的供暖效果，這是由于改造方案沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)論證，涉及范圍不全存在盲區(qū)造成的，通過(guò)幾年來(lái)的探討與實(shí)踐，我們對(duì)在高校供暖改造中易出現(xiàn)的問(wèn)題總結(jié)如下：

1 熱源改造

1）鍋爐容量及臺(tái)數(shù)的問(wèn)題：由于學(xué)校建筑面積的不斷增加，很多學(xué)校出現(xiàn)了鍋爐房剛剛擴(kuò)建投入運(yùn)行，又要面臨擴(kuò)容改建，如某高校原有7.0mW鍋爐4臺(tái)，在不到8年間先后增加到14mW鍋爐6臺(tái)、21mW鍋爐2臺(tái)，共8臺(tái)鍋爐并聯(lián)運(yùn)行，為將來(lái)達(dá)到供熱面積150萬(wàn)m2做準(zhǔn)備，這種多臺(tái)小容量鍋爐不但增加了鍋爐房占地面積和土建工程量，同時(shí)存在著鍋爐運(yùn)行效率低下，輔機(jī)數(shù)量多能耗大、維修量大等諸多問(wèn)題。

鍋爐單機(jī)容量的選擇應(yīng)盡量選用大容量機(jī)組，同樣以建筑面積150萬(wàn)m2為例，若選用46mW的3臺(tái)運(yùn)行效率會(huì)提高15%以上，為什么大容量鍋爐要比小容量鍋爐熱效率高呢?

一是鍋爐熱損失方面，鍋爐容量擴(kuò)大一倍，其表面并沒(méi)有相應(yīng)的增加一倍，散熱也就沒(méi)有增加一倍，所以其容量越大，效率越高（在一定的范圍內(nèi)）；二是隨著鍋爐容量的增加，爐膛的容積及受熱面也相應(yīng)增加，單位燃料燃燒所耗空氣量沒(méi)有增加，從而減少了排煙損失；三是在行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，小鍋爐的排煙溫度大大高于大容量鍋爐排煙溫度，這是由于要使小容量鍋爐排煙溫度降低，則必須增大鍋爐的受熱面，從而使鍋爐耗鋼量增大，體積增大，經(jīng)濟(jì)性較差，由于排煙溫度設(shè)定較大的差異，更進(jìn)一步加大了二者排煙損失的差值。

影響二者熱效率差異還有其它諸多方面的因素，因此在選擇鍋爐容量時(shí)盡可能選用大容量鍋爐，數(shù)量上充分考慮到滿足分階段調(diào)節(jié)負(fù)荷的需要既可。

另外，要根據(jù)學(xué)校的中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃及目前鍋爐的臺(tái)數(shù)、投運(yùn)年限，在鍋爐房的整體規(guī)劃上對(duì)鍋爐容量進(jìn)行預(yù)留，但是不提倡預(yù)留過(guò)多臺(tái)數(shù)的位置，一來(lái)造成土建工程量過(guò)大，二來(lái)由于未來(lái)學(xué)校發(fā)展的不確定性，會(huì)造成預(yù)留位置長(zhǎng)期閑置，浪費(fèi)很大，建議以預(yù)留一臺(tái)位置為宜。

2）不同參數(shù)鍋爐并聯(lián)運(yùn)行的敝端：很多學(xué)校由于階段性地增加鍋爐，存在著不同時(shí)期所安裝的鍋爐供回水溫度參數(shù)的不同，造成并聯(lián)運(yùn)行的鍋爐供回水溫度相差很大，如早期小容量鍋爐供回水參數(shù)多為95℃～70℃，而近年鍋爐產(chǎn)品大多為大溫差鍋爐，如：115℃～70℃、130℃～70℃、150℃～90℃，鍋爐供回水溫差的大小，體現(xiàn)了鍋爐循環(huán)水量的多少，供回水溫差大，則鍋爐循環(huán)水量小，反之則大，循環(huán)水泵是按系統(tǒng)總的熱負(fù)荷及設(shè)定的溫差來(lái)選型，目前我國(guó)大部供暖系統(tǒng)一般按照25℃溫差設(shè)計(jì)居多，如果過(guò)大提高此類(lèi)鍋爐的循環(huán)水量，不但使鍋爐的內(nèi)部水量分配發(fā)生偏離而影響鍋爐內(nèi)部水循環(huán)，而且大溫差鍋爐增加了系統(tǒng)的阻力損失，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)一定影響。

因此，在鍋爐房進(jìn)行改造中我們不提倡不同供回水溫差鍋爐的并聯(lián)運(yùn)行，若不得已而為之，建議采取如下措施來(lái)緩解由此帶來(lái)的影響，如下圖所示：

如果鍋爐是并聯(lián)異程布置，應(yīng)將溫差較大的鍋爐布置在靠近循環(huán)水泵一側(cè)，并在鍋爐供回水母管間接一旁通管，實(shí)現(xiàn)將系統(tǒng)循環(huán)水經(jīng)旁通管不經(jīng)鍋爐直流循環(huán)，旁通管管徑按系統(tǒng)及鍋爐的阻力經(jīng)計(jì)算選定，不宜過(guò)大， 原則上應(yīng)滿足下式：S總=S1+S2+S3+S旁通

式中S總：鍋爐供回水母管間總阻力損失；S1、S2、S3：三臺(tái)鍋爐各自的阻力損失；S旁通：旁通管的阻力損失，這里需要說(shuō)明的是，改造后的鍋爐阻力損失應(yīng)接近原設(shè)計(jì)值。

2 換熱站改造

供暖系統(tǒng)是采取直供的方式，還是采取間接供暖的方式，在很多文獻(xiàn)上都有論述，因?yàn)楦咝＝ㄖ奶厥庑?，筆者認(rèn)為只要高校的集中區(qū)域建筑面積超過(guò)20萬(wàn)m2，建議采用間接供暖的方式，高等院校同住宅小區(qū)或工礦廠區(qū)不同，它是多樣樓舍的綜合體，有數(shù)量較多的學(xué)生宿舍、家屬住宅、教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓、圖書(shū)館等各種不同用途的建筑，這些建筑所需的供暖溫度不同，用熱時(shí)間不同，如果不按建筑性質(zhì)而簡(jiǎn)單的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)供暖，會(huì)造成極大的浪費(fèi)，高校供暖應(yīng)該按建筑性質(zhì)分類(lèi)，將供暖時(shí)間、溫度相近的建筑劃分在同一個(gè)或若干個(gè)換熱站供熱，一個(gè)換熱站所轄面積建議控制在8萬(wàn)m2左右，所轄供熱半徑控制在400m左右為宜，這是因?yàn)橐陨蠑?shù)據(jù)換熱站設(shè)備配備更具經(jīng)濟(jì)性，電氣設(shè)備容量剛好在較為經(jīng)濟(jì)的節(jié)點(diǎn)上，同樣，供熱半徑的選取也是在最大減少供熱盲點(diǎn)和有效調(diào)節(jié)水力平衡范圍內(nèi)。另外，各學(xué)校的鍋爐房一般設(shè)置在整個(gè)學(xué)校的下風(fēng)向，也就是說(shuō)大都建在學(xué)校的邊緣，造成供熱半徑過(guò)大，水力失調(diào)嚴(yán)重，系統(tǒng)調(diào)節(jié)困難，供熱盲點(diǎn)多，一味加大循環(huán)泵不僅浪費(fèi)能源，也不能從跟本上解決問(wèn)題，若在校區(qū)合理劃分區(qū)域建設(shè)若干個(gè)換熱站，減少供熱距離，按建筑物性質(zhì)分時(shí)分段調(diào)整換熱站的供暖溫度及供暖時(shí)間，而鍋爐房始終按現(xiàn)時(shí)所需負(fù)荷連續(xù)高效運(yùn)行，不但能為學(xué)校帶來(lái)社會(huì)效益，同時(shí)也能帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

采用間接供暖的另一好處是大大減少了一次網(wǎng)循環(huán)水的流失，減少了系統(tǒng)的補(bǔ)水量，意味著降低了熱量的流失，提高了鍋爐的供熱效率；而系統(tǒng)內(nèi)充滿著經(jīng)過(guò)除氧、軟化的優(yōu)質(zhì)水，減少了設(shè)備、管道內(nèi)水垢的生成，特別是降低了對(duì)鍋爐的腐蝕，極大地延長(zhǎng)了鍋爐的使用壽命和維修周期。

現(xiàn)階段間接供暖方式以板式換熱器進(jìn)行熱交換最為普及，在板式換熱器的選用上，有人一味崇拜進(jìn)口產(chǎn)品，認(rèn)為進(jìn)口產(chǎn)品換熱效率高，根據(jù)傳熱學(xué)理論可知，相互換熱流體的流速越快，換熱效率越高，進(jìn)口換熱器大都采取窄流道設(shè)計(jì)，流體在換熱器內(nèi)路徑長(zhǎng)、流速快，從而獲得較高的換熱效率，但此種產(chǎn)品流體流速的增大，無(wú)疑大大增加了換熱器的阻力，加之很多地區(qū)二次網(wǎng)水質(zhì)渾濁，使換熱器流道在很短的時(shí)間內(nèi)形成堵塞，進(jìn)一步加大了系統(tǒng)的循環(huán)阻力，使管網(wǎng)最不利環(huán)路供熱效果惡化，系統(tǒng)不熱點(diǎn)逐年增多；盡管可以對(duì)換熱器進(jìn)行定期清洗，但對(duì)此類(lèi)型換熱器帶來(lái)的先天不足是無(wú)法克服的，同時(shí)也增加了設(shè)備維修量及費(fèi)用，綜上所述，此類(lèi)型換熱器不適宜作為供暖換熱設(shè)備。目前，國(guó)產(chǎn)板式換熱器種類(lèi)、型號(hào)繁多且價(jià)格合理，若在換熱站改造時(shí)選用國(guó)產(chǎn)寬流道型板式換熱器，則能克服以上進(jìn)口板換的不足，降低系統(tǒng)阻力且維修周期長(zhǎng)，密封膠墊易采購(gòu)，而且價(jià)格低，顯然，國(guó)產(chǎn)板式換熱器的優(yōu)勢(shì)是明顯的。

3 外網(wǎng)改造

隨著學(xué)校建筑面積的不斷增加，外網(wǎng)改造在按照學(xué)校中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃并結(jié)合管道使用壽命的基礎(chǔ)上，預(yù)留一定的余量；一次網(wǎng)管徑宜大不宜小，在計(jì)算管徑時(shí)盡量選取較低的比摩阻和流速，達(dá)到既使適當(dāng)增加熱負(fù)荷的情況下，只要提高管道內(nèi)水流速即能滿足擴(kuò)容的需要，不必輕易改造管網(wǎng)；二次網(wǎng)路徑宜短不宜長(zhǎng)并宜直不宜彎，應(yīng)以換熱站為中心呈放射狀敷設(shè)，使管網(wǎng)半徑及負(fù)荷分配盡量均等，并對(duì)距離換熱站近的用戶(hù)采取節(jié)流措施，若原進(jìn)戶(hù)管不需要更換改造，可增設(shè)調(diào)節(jié)閥型式進(jìn)行調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)單適用，利于系統(tǒng)熱平衡。

室外管網(wǎng)宜選用無(wú)縫鋼管焊接安裝無(wú)溝直埋敷設(shè)，保溫采用閉孔率高、耐濕、強(qiáng)度好、熱阻大的聚胺脂泡沫保溫；一次網(wǎng)因供水溫度高，則必須按計(jì)算設(shè)置補(bǔ)償器及固定支墩，補(bǔ)償器應(yīng)選用無(wú)約束焊接直埋式，以減少因補(bǔ)償器漏水帶來(lái)系統(tǒng)停運(yùn)及增大維修量，而二次網(wǎng)水溫一般在40℃～60℃之間，在做好彎頭、三通處焊口加強(qiáng)肋的設(shè)置，以及長(zhǎng)直段管道設(shè)置Z型或N型自然補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，可不設(shè)補(bǔ)償器。

由于一次網(wǎng)一般為枝狀管網(wǎng)，路徑長(zhǎng)，建議在干線上分段設(shè)置區(qū)間關(guān)斷閥門(mén)，避免因某一干線出現(xiàn)泄漏等故障造成整個(gè)系統(tǒng)停止供熱，因一點(diǎn)而影響全局的現(xiàn)象。

4 結(jié)論

學(xué)校不同于其它用戶(hù)，學(xué)生對(duì)生活的舒適度較為敏感，實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備較為精密、昂貴，而有的實(shí)驗(yàn)中途若由于供熱出現(xiàn)問(wèn)題而影響到成果的完成，損失更是無(wú)法估量，因此在高校供暖改造中，無(wú)論是設(shè)備的選型、供暖型式的選擇和管網(wǎng)敷設(shè)，要充分考慮到高校的特殊性，處處應(yīng)以穩(wěn)字當(dāng)頭，從長(zhǎng)遠(yuǎn)著想，有一定的前瞻性，在結(jié)合較為先進(jìn)的設(shè)備、設(shè)施的基礎(chǔ)上，盡量采用成功經(jīng)驗(yàn)確定改造方案，從而確保供暖系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效、安全運(yùn)行，為學(xué)校教學(xué)、科研和師生生活提供溫暖舒適的環(huán)境。

[1]賀平，李英才.供熱工程[M].2版.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.