探討供熱系統(tǒng)的自動化節(jié)能控制技術(shù)

李毓英

摘要：供熱系統(tǒng)由熱源、供熱管網(wǎng)和熱用戶三部分構(gòu)成，其能源消耗主要由燃料能量轉(zhuǎn)換損失、輸送過程損失和建筑散熱構(gòu)成。隨著建筑節(jié)能的不斷發(fā)展，供熱系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的節(jié)能研究更加深入，節(jié)能措施也更加有效。本文將主要探討供熱系統(tǒng)的自動化節(jié)能控制技術(shù)及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：供熱系統(tǒng)；自動化；節(jié)能；控制技術(shù)

我國的供熱方式主要是城市集中供熱和區(qū)域鍋爐房供熱，在熱力供熱發(fā)展的進(jìn)程中伴隨著技術(shù)進(jìn)步。如過去因存在運行管理水平低和缺少有效的調(diào)控裝置而造成熱用戶冷熱不均，曾采用加大系統(tǒng)循環(huán)流量和提高供水溫度的辦法試圖加以解決，實際形成了“大流量、小溫差”的不合理運行，不僅不能從根本上解決問題，反而浪費了能源?，F(xiàn)在普遍的問題仍是因過熱造成能源浪費，這是因為熱力供熱企業(yè)一般供到熱力站，而二次網(wǎng)和熱用戶終端是由單位自管，因此解決起來難度較大[1]。

1 供熱系統(tǒng)能耗的組成

1.1熱源部分

熱源能耗主要由兩部分組成：熱源消耗和輸配電耗，運行節(jié)能的目標(biāo)就是要節(jié)約這兩部分的消耗。1）熱源消耗主要用于燃燒燃料（煤或天然氣），提高燃燒效率、增加熱量回收可以節(jié)能。2）電耗主要是用于循環(huán)水泵及鍋爐房鼓風(fēng)機、引風(fēng)機，其中以水泵耗電為主。如果系統(tǒng)處于大流量、小溫差的運行狀態(tài)下，其水泵電耗勢必大量增加并且浪費；如果系統(tǒng)阻力分配存在不合理，能量也會白白浪費在克服阻力上；如果系統(tǒng)阻力或流量因為末端調(diào)節(jié)而發(fā)生變化，水泵不能相應(yīng)地調(diào)節(jié)揚程或流量來改變出力，也會浪費能量。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，耗電輸熱比EHR值（設(shè)計條件下輸送單位熱量的耗電量）應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)[2]。

1.2建筑物部分

建筑耗熱量指標(biāo)Qw是單位建筑面積在整個采暖季的平均能耗指標(biāo)，與建筑熱負(fù)荷的大小直接相關(guān)。建筑熱負(fù)荷不是一個常量.其大小由以下幾個方面決定。

1）室外溫度變化。在采暖季里.隨著室外溫度的不斷變化，建筑熱負(fù)荷也不斷地發(fā)生變化，建筑熱負(fù)荷隨著室外溫度的升高而降低，隨著室外溫度的降低而增加。

2）室內(nèi)需求溫度變化。通常的室內(nèi)設(shè)計溫度是18℃，保證最低溫度是16℃，樓道、電梯和地下室等允許溫度較低，旅館和高檔建筑要求室溫較高；有些地區(qū)在夜間降低供暖出力，來降低室內(nèi)溫度常能；在房間長時間無人時，應(yīng)允許將室溫降低。實現(xiàn)經(jīng)濟運行，節(jié)約能量，只要保證不將水管冰凍即可。

3）建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫。門窗密閉性等傳熱特性。4）自由熱的補充。陽光入射、人體活動、炊事、電器等熱量稱為采暖自由熱，這部分熱量由于不確定性而沒有在設(shè)計運行中予以充分考慮[3]。

2供熱系統(tǒng)的自動化節(jié)能控制技術(shù)

集中供暖系統(tǒng)包括熱源、熱網(wǎng)、熱用戶3個主要部分，其中熱網(wǎng)是熱量（流量）分配控制的中樞環(huán)節(jié)，對這個系統(tǒng)的節(jié)能高效運行起到了關(guān)鍵性的作用。但是，由于流量控制手段和設(shè)備不到位，熱網(wǎng)普遍存在由于水力失調(diào)導(dǎo)致的冷熱不均現(xiàn)象。一方面前端用戶室溫過高導(dǎo)致開窗散熱。造成大量浪費。另一方面末端用戶得不到所需要的流量，室溫過低，導(dǎo)致用戶投訴增加甚至拒交供暖費。供熱單位為了提高末端用戶的室溫，只能加大流量（供熱量），不僅大幅增加了水泵電耗。同時，由于調(diào)控不力，無法根據(jù)氣候變化和用戶需求適時改變流量（供熱量），再次增加了能源的浪費。當(dāng)前供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)存在的主要問題具體如下。

1）熱媒溫度控制問題

在運行過程中，特別是鍋爐供熱采用質(zhì)調(diào)節(jié)時，網(wǎng)路供回水溫度決定于鍋爐燃燒狀態(tài)和室外氣象條件。一般來說，鍋爐運行過程中瞬時供熱量經(jīng)常變化，管網(wǎng)供水溫度也隨之改變；即使鍋爐運行狀態(tài)調(diào)節(jié)得較好，燃料供應(yīng)量和風(fēng)量不變，但由于室外溫度變化的影響，要求網(wǎng)路供、回水溫度變化來適應(yīng)建筑熱負(fù)荷變化，供水溫度仍需不斷變化，所以供熱量只能大致在一個范圍[4]。

2）“間歇”運行的熱量控制問題

大部分供暖系統(tǒng)由于鍋爐設(shè)備容量大，用戶負(fù)荷小，運行過程中常?！伴g歇”運行，有的系統(tǒng)按3班制運行，每天停火若干次，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)供回水溫度總在不斷變化。所以，按間歇調(diào)節(jié)方式來控制鍋爐運行時間和供水溫度，導(dǎo)致系統(tǒng)熱用戶時冷時熱、冷熱不均，鍋爐起火和壓火過程中供熱量無法估計，造成不必要的浪費。

3）循環(huán)水量調(diào)控問題

盡管人們普遍認(rèn)為分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式經(jīng)濟合理，即室外氣溫較低時運行大泵或多臺泵，室外氣溫較高時運行小泵或減少泵臺數(shù)，但由于多數(shù)管網(wǎng)失調(diào)比較嚴(yán)重，如果管網(wǎng)實際流量按設(shè)計流量運行，則會出現(xiàn)嚴(yán)重的熱力失調(diào)，導(dǎo)致實際上的大流量小溫差運行[5]。

上述不同供熱調(diào)節(jié)方式的目的是通過控制網(wǎng)路供、回水溫度、流量、運行時間來調(diào)節(jié)供熱量，以適應(yīng)熱用戶負(fù)荷的變化，其條件是系統(tǒng)必須連續(xù)、穩(wěn)定運行，且設(shè)計負(fù)荷、循環(huán)水量應(yīng)與實際值一致，而系統(tǒng)實際運行過程與現(xiàn)狀卻難以實現(xiàn)。針對上述問題，采用熱量調(diào)節(jié)法來實現(xiàn)供熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)，通過在系統(tǒng)中安裝流量計、供回水溫度計和熱量監(jiān)測儀，在運行過程中根據(jù)室外氣象條件，可以給定每天的供熱負(fù)荷、累計供熱量和系統(tǒng)運行時間，實現(xiàn)按需調(diào)節(jié)[6]。

3 結(jié)論

綜上，自動控制技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了集中供熱系統(tǒng)的各個組成部分。例如：熱源的自動運行，熱網(wǎng)、熱力站與中繼泵站的監(jiān)控及供熱系統(tǒng)末端用戶的監(jiān)控等等。越來越多的從事集中供熱領(lǐng)域的工作人員認(rèn)識到：不了解用戶的“冷暖”，就不能對供熱系統(tǒng)的運行參數(shù)進(jìn)行合理準(zhǔn)確的預(yù)判與確定，從而不能根據(jù)用戶的需求提供經(jīng)濟合理的運行參數(shù)，勢必造成系統(tǒng)的耗能、耗電、耗水的增加。若沒有自控設(shè)備的幫助，就無法掌握系統(tǒng)的水力失調(diào)、熱力失調(diào)的工作狀態(tài)，也談不上對其的消除與及時調(diào)整。

參考文獻(xiàn)：

[1]聶勇. 分布式水泵供熱系統(tǒng)的節(jié)能分析[J]. 區(qū)域供熱，2014，02：114-121.

[2]黃穎. 城市集中供熱系統(tǒng)自動化及其應(yīng)用[J]. 能源與節(jié)能，2014，06：40-41.

[3]張良智. 供熱系統(tǒng)的自動化控制與節(jié)能降耗[J]. 硅谷，2014，10：185-186.

[4]李志強，劉劍. 關(guān)于供熱系統(tǒng)自動化控制的研究[J]. 科技與企業(yè)，2014，12：347.

[5]聶夏洪. 集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)的自動化控制[J]. 科學(xué)之友，2012，05：44-45.

[6]王謙，郭澤宇，吉恒松，成珊，張程程. 基于風(fēng)機盤管熱風(fēng)供熱系統(tǒng)的溫室熱環(huán)境研究[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2013，08：219-223.endprint