住宅小区供暖系统的优化运行分析(1)

1.概述

近年来，住宅小区供热系统在我国大中型城市得到迅速的发展，住户对房间内供热质量的要求也在不断的提高，他们不仅满足于房间的温度，而且对房间的湿度，热舒适性，均衡性和稳定性等都有更高的要求。解决的方法就是实现科学的运行管理和有效的调节，即在保证供热系统的设计、施工安装以及设备质量符合规定的前提下，正确的调节方法和科学的管理措施是十分重要的。因此，在运行中应设置必要的监测装置，对供热系统的运行状况进行监测，分析和研究监测结果，制定出供热系统的优化运行方案，指导运行管理人员按规定进行操作，从而达到提高供热质量，节约能源的目的。

2.工程概况

为了更加系统而准确的获得分析数据，我们取北京市两个不同类型的住宅小区作为示范单位进行测试（下简称A小区和B小区），并对测试数据进行了整理和分析。 字串6

2.1 A小区供暖系统 字串1

A小区采用锅炉房供暖系统，原有供暖面积为30万㎡，后来因为扩建增加了14万㎡。整个系统使用5台10t/h锅炉，4用1备，循环水泵3台，2用1备，补水泵3台，2用1备，每年耗煤1万吨左右。由于小区的扩建，能耗逐渐增加，为了节能降耗，在1998年采用量化管理节能技术。在总体方案中对锅炉房供暖系统实行计算机实时监测，在线监测供热系统的供热负荷、供回水温度、循环水量、累计热量等，随时了解系统的运行情况。 字串6

2.2 B小区供暖系统

B小区采用集中换热站供暖系统，原有供暖面积11.5万㎡，由于设计时期不同，各建筑物散热器面积相差悬殊。即使同期设计的住宅楼，也由于设计单位不同，设计热指标也相差很大，加上不断扩大的供暖面积，管网失调严重。1999年将锅炉房供暖系统改为城市热力管网供热，热力站采用快速换热器进行换热，并采用量化管理节能技术。改建后的系统包括1、2#热力站，其中1#热力站采用5台换热器，3台循环水泵，2用1备，2台补水泵，1用1备，在该热力站安装了插入式涡轮流量计和计算机监测系统；2#热力站采用3台换热器，3台循环水泵，2用1备，2台补水泵，1用1备，在该热力站安装弯管流量计监测系统。

3.技术方案的确定

通过对北京市供热系统进行系统的调查研究，收集有关资料和相关数据，并对供暖示范单位进行调查，在进行研究论证后，最终确定了如下的技术方案。

3.1 热源系统

A小区锅炉的台数是按照北京市供暖室外计算温度确定的，根据收集到的北京地区近几年的气象资料的不完全统计，整个供暖期能达到室外设计温度值的小时数只占总供暖小时数的2%~5%。也就是说，按照室外计算温度确定的锅炉台数在整个供暖期中，锅炉只在2%~5%的时间里是满负荷运行的，而其余大部分时间里是非满负荷运行的。提高锅炉运行效率的方法有两种，一是改变锅炉的容量；另外一种是提高锅炉的出力值，其中最为根本的是提高单台锅炉的出力值。为此采取的优化技术方案为：

1.提高锅炉炉膛温度

选取运行状态比较好的1#，2#，3#锅炉进行试验，逐步使其供水温度上升至110℃左右，并相应调节其它锅炉的炉膛温度，经测试，可提高锅炉出力20%左右。

2.加强对煤质的总体控制

由于以前供暖所用煤的渠道比较混乱，每批煤的发热值以及煤质都无法得到有效的控制，造成锅炉出力的不稳定性。因此，采用定点定矿以及设置专门的配煤点等措施，从整体上把握煤的质量；通过反复的燃用对比实验及煤质的工业分析和化学分析，确定合理的煤渣比，最终煤质达到以下要求：

（1）应用基低发热值大于21500KJ/Kg；

（2）可燃烧挥发物大于20%，灰分中碳的含量小于10%；

（3）煤的粒度最大不超过50毫米，小于3毫米的煤不应超过15%。

3.2 泵房系统

3.2.1 为了保证高层供暖系统安全稳定的工作，设置变频补水控制装置，通过变频器连续的改变水泵的转速，从而可以实现连续的调节补水量，使供热系统不超压、不倒空、不气化。此项技术为优化运行技术的顺利实施提供了保障。

3.2.2 循环水泵的流量应根据锅炉进、出水的设计温度差、各用户的耗热量和管网损失等因素确定。用户的需热量一定时，热源的供热量是主要问题，而热源的供热量主要取决于循环水泵的流量和供回水温差。A小区锅炉房的锅炉设计供水温差为60℃，自运行以来，由于循环水量偏大，实际供回水温差只有20~30℃，锅炉一直处在低负荷状态下工作。通过核算停掉并联运行的1台水泵，适当增大供回水温差。由于这样做势必增大单台水泵的功耗，容易造成水泵电流的超载，因此必须对其管路系统进行节流才能保证水泵工作正常，通过测算这样做可节约电能35~40%左右。按照要求，热水采暖系统的耗电输热比应按照下列公式计算： 字串5

EHR=

式中： EHR——设计条件下输送单位热量的耗电量

——全日系统供热量， kw·h

——全日理论水泵输送耗电量， kw·h

——全日水泵运行时数， h

N——水泵铭牌轴功率， kw

q——设计热指标， kw/m²

A——供热面积， m²

——设计供回水温差， ℃ 字串2

——室外管网主干线长度， m

计算结果见表1。

其EHR值小于计算值0.0045，符合要求。

3.3 热力平衡的调整

经过调查研究，我们发现示范单位的热力失调现象比较严重，经常出现部分用户温度过高，昼夜开窗，有的用户温度则低于18℃，所以有必要对系统进行热力平衡的调整： 字串6

3.3.1 各热用户引入口设置暖气井；各环路、各热用户供回水管安装压力表、温度计和调节阀等，并采用多点测温装置收集各热用户的回水温度。（见图1）

图1 用户入口示意图

3.3.2 将外网的所有不能正常使用的阀门全部换掉，采用调节性能较好的调节阀代替截止阀和闸阀，确保以后调节工作的顺利进行。

3.3.3 采用等温降法，根据各热用户、各环路供回水压力差、温度差与热源总供回水温差，经测试、计算，分别调整其循环流量。 字串6

⊿P=⊿P_y（⊿t_y / ⊿t_r） a 字串6

⊿P_y----调节前热用户供回水压力差 Pa

⊿t_y----调节前热用户供回水温度差 ℃ 字串3

⊿t_r----调节前热源总供回水温度差 ℃

a----修正系数 字串6

理论上，应根据各热用户供回水压力差、温度差与热源总供回水温差和计算所得的压力差分别对各环路、各热用户引入口装设的阀门进行调节。供回水温差小于总供回水温差的热用户节流，反之则开大。根据这个原理，我们利用微机监测系统提供的多点测温装置显示、记录比较重要用户的回水温度，按照建筑物面积的多少和多点测温装置所传送的温差偏高程度顺序调节。当各用户供回水温差与热源总供回水温差的差额不超过2℃时为达到要求。 字串7

4．测试结果分析

在采暖季，对两个示范工程供暖系统进行连续监测，并把各种数据进行整理和分析，得出不同室外温度、不同时间段所需的热负荷表或曲线，这样做还对以后的供暖系统实行计热收费提供指导依据。

4.1 室内温度和供回水温度分析

制定锅炉运行方案主要是针对室外温度随各个时刻的变化规律来确定系统的运行参数，满足用户各个时刻对热量的不同需求。较为理想的用户室内温度曲线如图2，这样的运行曲线可通过采用优化运行方案后，依靠监测系统的控制来实现。 字串4

图2 小区室内温度随时间变化对比图