供熱節能的措施

        一、概述
        實現集中供熱是城市能源建設的一項基礎設施，是城市現代化的一個重要標志，也是國家能源合理分配和利用的一項重要措施。我國是能源貧乏的國家之一，節能降耗是我們的國策。為了實現供熱節能，除了加強建筑物保溫、減少管道散熱、減少熱媒滲漏和提高鍋爐效率外，還有一些重要因素要進行考慮并要采取相應的措施。
        二、熱媒的選擇
        以蒸汽供暖和熱水供暖相比，后者可以節約燃料20～30%。
        蒸汽供暖熱損失較大的原因是：
        （1）蒸汽的凝結水回收不全，一般若能回收80%就算是很高了；
        （2）凝結水在降壓后部分汽化，產生二次蒸汽，損失可達7～8%；
        （3）輸送蒸汽時由于溫度高、管徑大，散熱損失較大；另外，泄漏損失也比較大；
        （4）蒸汽鍋爐排污率為8～10%，這部分損失也很高；
        （5）蒸汽鍋爐排煙溫度高于熱水鍋爐。
        熱水供暖的系統投資大（由于熱水溫度低于蒸汽，熱水在散熱器內是對流換熱，不如蒸汽的凝結放熱，因而散熱器面積必須增大），運行電耗大（熱水流量比蒸汽流量大數十倍），但是總起來看熱水供暖的節能是明顯的，而且供暖的質量比較高，室溫不會驟起驟降，而可保持持續穩定。
        在生活供暖方面通常采用低溫熱水采暖，熱水鍋爐的額定出、入水溫度是95/70℃，水在鍋爐內的額定溫差為25℃。
        熱水鍋爐的供熱量為q=gc（tr—tg）
        式中g——熱水流量，kg/h；
        c——水的平均比熱，kj/（kg.℃）或kcal/（kg.℃）
        tr——熱水（出水）溫度；℃
        tg——給水溫度，℃
        目前一般以q=700kw=600000kcal/h供熱量的熱水鍋爐相當于1t/h蒸汽鍋爐來估算。取水的比熱c=1 kcal/（kg.℃）或c≈4.2 kj/（kg.℃），可算出g=24t/h。
        增大水的溫升（tr—tg）可以減少流量g，從而減少運行電耗。因為對于一定的管徑，水流阻力與流量的二次方成正比，而水泵的電耗則與流量的三次方成正比。目前常能看到的是大馬拉小車，泵的流量過大，而水的溫升達不到額定值。
        對于住宅熱水采暖，提高水的溫差受到一定的限制：
        （1）當tg一定，而提高tr時，受到水的汽化和散熱器耐壓能力的限制。為使系統最高點不發生汽化，底層散熱器應能承受的壓力為：
        pd=pb+hγ+△p
        式中pb——相應于tr的飽和壓力；
        hγ——系統高度造成的靜壓；
        p——壓力波動，△p=0.02～0.05mpa。
        例如：一般鑄鐵散熱器耐壓能力為0.4 mpa，若系統高度為20m，造成的靜壓力hγ=0.2 mpa，加上△p=0.05 mpa，則可算出飽和壓力pb不應超過0.18mpa表壓，也就要求tr不超過130℃。
        （2）當tr一定，而降低tg時，雖然減少了流量g，但因散熱器內平均水溫降低，傳熱溫差降低，所需面積增大，投資就要增大，所以要有一個最佳值，由技術經濟分析來確定。此值為70～90℃。
        另外，tg如果較高，就使水泵工作溫度較高；同時為使水泵吸入側不至于汽化，需要增高壓力。在tg=70℃時，水泵吸入側不需要正壓；tg=80℃時，需要有正壓0.02 mpa；tg=90℃時，需要有正壓0.03 mpa；tg=100℃時，需要有正壓0.06 mpa。
        生產車間的采暖，正在推廣高溫熱水采暖，采用的參數有130/70，150/90，150/110,和180/110。與低溫熱水采暖相比，一方面擴大了水的溫升，減少流量，降低電耗；另一方面提高了水的平均溫度，可以減少散熱裝置面積和投資。
        三、供熱運行方式的選擇
        目前大多數局域小鍋爐房采用間歇供暖，例如每天早晚各供一遍熱，每次運行幾小時。主張間歇供熱者有一種理論：白天室外溫度高，可以不供暖；夜里人們都在休息，也不需要供暖。于是就只要早晚各供一次熱就可以了，既符合生活規律又節了能。
        其實這是一種誤解。在一定的室外平均溫度下，要維持住室內平均溫度，一晝夜內向房間的補充熱量是一定的。不管是間歇供暖還是連續供暖，都必須提供足夠的熱量才能保證室內溫度。兩者的差別只不過是，間歇供暖在幾小時內把房間的24小時的熱量供出來，就好像一個人每天只吃三頓飯，但要把24小時所需能量吃進去一樣。為了實現這一點，鍋爐的容量、水泵的容量、管道的輸送能量、散熱器面積，都要比連續供暖時超出幾倍，增大了投資。而運行時卻有絕大部分的時間閑置備用，設備利用率低。
        更有甚者，在間歇供暖時，鍋爐不斷的壓火和啟動，很少時間在滿負荷運行，運行效率低。壓火時煤仍在緩慢燃燒，放熱量全部損失掉。壓火時鍋爐的爐墻蓄熱、金屬蓄熱、水的蓄熱全部損失掉，啟動時要重新加熱，這部分損失也是可觀的。特別在每遍供熱時間短的時候，蓄熱所占百分比就相當大。間歇、周期地運行的采暖鍋爐，期熱量平衡應按周期工作熱設備來進行，不能只考慮其穩定負荷的那一段時間的熱量平衡。此外，鍋爐時起時停，系統忽冷忽熱，也影響鍋爐和系統的壽命，常常發生漏水事故。
        從供熱質量角度看，也是連續供熱優于間歇供熱。一晝夜內，室外溫度通常有10℃的變化，但它首先是影響墻體的溫度，由外向內逐漸變化，最后才影響室內空氣溫度。由于墻體及室內設備有較大蓄熱能力，因而在溫度變化上有較大惰性，所以一晝夜之內室內溫度的變化一般只有1～2℃，至多3℃。
        下表介紹了北京某建筑物利用50℃地下熱水連續供暖時幾個典型房間24小時內室內溫度變化的實測數據。
       
        間歇供熱時，情況大不相同。因為供熱（特別是一下子集中供入較大熱量）時，首先影響室內空氣的溫度，然后再由空氣向室內設備和墻體傳熱，改變它們的溫度；而停供時則反過來，空氣溫度下降后由設備和墻體放出蓄熱來加熱空氣。即使維持了室內溫度的平均值，tn的波動范圍將是比較大的。
        四、供熱系統的選擇
        目前我國城市工、礦、企、事業單位和城鎮居民的供熱一部分由熱電廠和區域鍋爐房集中供熱，一部分由小鍋爐房分散供熱，而火爐、家用燃氣爐自行供熱的還有一部分。
        發展集中供熱是節約能源和保護環境的重大措施，其優點是：
        （1）取消大批的小型低效率鍋爐，代之以容量較大、效率較高、自動化控制程度較高的鍋爐，較大幅度地提高鍋爐效率，節約燃料，減少環境污染；
        （2）大、中型鍋爐房的管理水平較高，技術條件較好，可以采用高水平、高效率的水處理技術和煙氣凈化技術，有利于安全運行和保護環境；
        （3）可以實行連續供暖；可以實行熱電聯產；可以按用戶需要提供不同品位的熱能，實現熱能梯級利用和綜合利用。
        作為一個企業，如果目前未能接受城市、區域的集中供熱，也要在本單位內實行集中供熱。集中供熱不是把分散的小鍋爐集中到一起，而是要用少而大、少而精的高效鍋爐取代小鍋爐群。
        五、設備的選擇
        從能質分析角度看，即使采用大型、高效的熱水鍋爐，集中、連續的供暖，將燃料高品位化學能一下子變成低品位熱能，損失是很大的。所以我們可以選用新型雙人字紋換熱器，以提高換熱器的綜合k值，還可以選用變頻器和鍋爐管網智能控制系統，選用換熱站氣候補償器實現計算機精確控制，減少熱能和電能的浪費。
        如果我們都進行節能運行，節約的資源相當可觀。而且，既可使系統運行穩定可靠，又能得到明顯的經濟效益和社會效益。
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