城市供热技术交流汇报090805.docx

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城市供热技术交流汇报090805

城市供热系统节能技术交流

1、我国能源结构现状2

2、供热方式的基本形式2

3、供热系统的节能潜力4

4、供热系统节能技术8

5、供热系统节能技术专题介绍11

5.1供热系统多热源联网运行11

5.2供热系统分布式变频循环水泵的设计18

5.3供热系统分布式混水连接方式25

参考文献：

29

根据国家发改委预测，到2020年，我国GDP将翻两番。

如果按照现有的社会经济发展模式推算，届时我国每年的能源消耗量将从现在的14亿吨标煤，增大到56亿吨标煤。

这一难以实现的巨大的能源消耗量，已经成为制约我国社会经济发展的瓶颈。

鉴于我国目前高投入、高能耗、低产出的现状，除大力发展能源外交，广泛开源外，扎实推进提高能效、节约资源的工作，已经到了刻不容缓的时刻。

建筑能耗约占全国总能耗的1/4-1/3；而供热、空调、制冷能耗又将占到建筑能耗的1/3。

其中特别是供热行业，至今仍处于粗放经营阶段，因此，节约能源、节约资源的工作，存在着巨大的潜力。

1、我国能源结构现状

世界发达国家的能源结构，是以石油和天然气为主要能源。

我国近年来煤炭的比例在减少，其它能源的比例在增加。

这是因为：

1）煤炭燃烧过程，污染物的排放量大，环境负荷重；2）我国西部地区有丰富的水电资源和天然气资源；在30年内我国能稳定实现每年500亿m3的“西气东输”任务。

3）大力开发再生能源的利用，如太阳能和风能等。

但煤仍然是我国主体能源的地位在相当长的时间内不会改变。

煤的利用，最理想的方式是煤的气化和液化，但技术复杂。

到2020年，就全国而言，供热方式的实施，仍然应以燃烧煤炭为主。

2、供热方式的基本形式

我国供热方式，大体上可分为二种类型：

一种是集中供热：

单台锅炉容量≥10t/h；

一种是分散供热：

单台锅炉容量<10t/h或一栋楼、一个家庭为一个供热系统。

目前国内争论的焦点，也主要是围绕着究竟应该发展集中供热，还是发展分散供热上。

这个问题的回答不能一概而论，各地应因地制宜，制定适合当地的供热方式。

对于以燃煤为主的城市或地区，应该发展以集中供热为主的供热方式。

因为燃煤锅炉的热容量越大，锅炉热效率越高。

为了提高供热系统的能效，采用集中供热方式是顺理成章的。

长期以来，我国“三北”地区，一直提倡“连片供暖”，把小锅炉房合并为大锅炉房。

现在全国单台热水锅炉容量达到29MW（40t/h）、46MW（70t/h）、58MW（80t/h）、70MW（100t/h）的屦见不鲜，一个供热系统的供热规模达到几百万平方米建筑面积甚至上千万平方米建筑面积，已经层出不穷。

这种发展是正常的合理的。

北京、天津等北方大城市，为了改善环境，冬季供热由燃煤为主改为燃气为主，北京约有3亿平方米建筑面积，现有集中供热管网的供热能力为1亿多平方米，为了充分发挥其效益，决定在市区，适当发展燃气—蒸汽联合循环热电厂，作为已有集中供热管网配套热源，充分发挥其供热能力。

同时在远郊区的区、县居民集中点，发展以燃煤为主的集中供热。

在市区中心原有的分散供热系统，不再强调“连片供暖”，而是有计划地实现锅炉房的就地煤改气。

因为容量小的燃气锅炉的热效率同样可以达到80%以上，因此在燃气的情况下，再强调扩大供热规模，已经失去了原有的意义。

上海，同样是大城市，同样有充足的天然气供应。

但由于上海属于夏热冬冷地区，因此，上海的供热、供冷方式，采用热泵可能更为合理，不宜盲目发展太多的集中供热。

西藏地区，煤、油、天然气的储量很少，几乎没有开采价值。

但是西藏的水电资源丰富，全国第一。

全年日照时间长，丰富的太阳能资源又是全国第一。

因此，西藏拉萨市的供热方式多采用水电供热、太阳能供热方式是比较理想的。

因此，在水电资源丰富的西部地区，适当发展水电供热是可行的。

同样，在太阳能资源丰富的地区，只要技术条件成熟，都应该积极发展太阳能供热。

3、供热系统的节能潜力

建筑能耗占全国能耗的1/3，供热、空调又占建筑能耗的1/3，因此，供热、空调的节能对建筑节能具有重要意义。

供热的建筑能耗，其影响因素主要由四部分构成：

建筑物围护结构的保温状况；建筑物的室内温度设计标准；建筑物自由热的有效利用程度；供热系统的能效水平。

1）建筑物围护结构的保温状况；

我国《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）已于2005年7月1日公布实施。

在制定这些国家的设计标准的过程中，对建筑物围护结构的保温性能做过深入研究，基本认为，建筑物围护结构的保温状况对供热、空调的热（冷）负荷的影响要占到20-50%。

若把全国的气候分为五个区，则夏热冬暖地区（广州、香港等），约占20%；夏热冬冷地区（上海、重庆、成都等）约占35%；寒冷地区（北京、西安、兰州等）约占40%；严寒地区A（海拉尔、哈尔滨等）、B（长春、沈阳、呼和浩特、乌鲁木齐等）约占50%。

越是北方寒冷地区，建筑物围护结构的保温状况对供热热负荷的影响愈大。

过去我国的居民建筑，基本上没有外墙保温，门窗的密闭、保温性能也差。

与世界发达国家相比，我国的建筑能耗过大，这是其中的一个重要原因。

我国新的设计标准，在这方面已经作了很大改进。

普遍推广外墙保温后，墙体的保温性能已接近先进国家的设计标准，只是窗的保温性能与国外相比尚有10-20%的差距。

2）建筑物的室内温度设计标准；

有研究表明：

在加热工况下，室内设计温度每降低1℃，能耗可减少5-10%；在冷却工况下，室内设计温度每提高1℃，能耗可减少8-10%。

长期以来，由于缺乏节能意识，我国在室内温度的控制上，常常过于粗糙。

特别是行政办公等公共建筑，不论春夏秋冬，也不考虑上班时间，还是节假日，冬天室内温度一律18℃，夏天室内温度经常要求在24℃。

实际上，冬天在无人居住的房间，只要保持8℃室温，避免设备不冻坏是完全可能的。

过去外国人在夏天上班都要西装革履，室温必须保护在24℃，现在为了节能，室内提高到26℃，允许上班穿衬衫，连生活习惯都改变了。

几年前国务院在节能措施中，明确提出，冬天室温18℃，夏天室温26℃。

严格执行这些举措，建筑能耗就会有明显的降低。

3）建筑物自由热的有效利用程度；

自由热主要指太阳能，家电和人体的散热。

这部分热量，对于夏天，是冷负荷的重要组成部分，应尽量避免；对于冬天，是加热室温的有效热量，应尽量利用。

这部分热量，随着地区、季节的不同而不同，在冬季，大体上约占总热负荷的10-15%左右。

对于太阳能日照，在建筑物热负荷计算中，考虑了这部分影响，主要体现在散热器传热面积的选择上。

但由于过去，供热属于社会福利，未进入商品市场，也未推广计量收费，室内供暖系统难以实现室温的自动调节，因此，在我国的大部分地区，房间的自由热，还很难在供热系统中充分利用，这也是我国建筑能耗大的一个重要因素。

4）供热系统的能效水平；

系统能效表示系统热源处输入的总能量（包括热能与电能的折合热能）在热用户中真正用来提高室温的有效热量（将室温加热到设计室温）的份额。

估算公式：

式中，Q——热源燃料总供热量；

ΣQ——热源燃料、电力总供热量，其中1Kwh（电）=3.314Kwh（热）；

ηg、ηr——分别为热源、热网效率；

ηj——系统冷热不均系数，粗略按照1蒸吨锅炉热量，实际所带

供热面积与理论能带供热面积之比。

按照上述公式和前述的有关国家的建筑节能规范，对北京和哈尔滨的供热系统的能效进行了统计计算：

北京（哈尔滨）供热系统能效统计表

节能

阶段

节能指标

耗热

指标

w/m2

概算

热指标

w/m2

热用户冷热不均程度

系统设备耗电

w/m2

技术条件

系统能效%

煤耗量

kg/m2

节能

总量

%

围护结构节能

%

系统

节能

%

锅炉

效率

%

热网

效率

%

%

实际供热面积m2

不含

电耗

含电

耗

理论供热面积m2

热源

热网

1980年

25.20

（37.7）

0.0

0.0

0.0

55.0

85.0

31.96

（33.8）

45.0

（55.60）

0.30

（0.38）

4000/13178

（4000/10666）

1.0

0.5

14.0

（18.0）

13.0

（16.7）

第一阶段

17.64

（26.39）

30.0

22.74

7.26

60.0

90.0

25.85

（27.3）

36.40

（45.00）

1.0

0.5

第二阶段

12.60

（18.85）

50.0

35.0

15.0

68.0

90.0

20.92

（22.1）

29.5

（36.4）

0.38

（0.46）

8000/21285

（8000/17250）

1.0

0.5

23.0

（28.0）

25.1

（27.3）

第三阶段

7.80

（15.30）

65.0

65.0

0.0

70.0

92.0

15.00

（20.00

22.5

（33.2）

100

28500/28500

（19300/19300）

0.75

0.3

计量收费、变频调速

64.4

（64.4）

56.0

（57.3）

理想阶段

6.90

（13.40）

77.4

0.0

12.4

80.0

92.0

15.00

（20.00）

22.5

（33.2）

100

28500/28500

（19300/19300）

0.5

0.2

计量收费、多泵变频调速、自控

73.6

（73.6）

65.5

（67.7）

6.50

（12.60）

82.0

0.0

4.6

85.0

92.0

15.00

（20.00）

22.5

（33.2）

100

0.5

0.2

78.2

（78.2）

69.6

（71.9）

6.00

（11.70）

88.4

0.0

6.4

90.0

94.0

15.00

（20.00）

22.5

（33.2）

100

28500/28500

（19300/19300）

0.5

0.2

84.5

（84.5）

74.4

（77.7）

注：

1、括号内数据为哈尔滨地区的数据；

2、第一、二阶段，室内设计温度16℃，第三阶段以后，室内设计温度18℃；北京新的供暖天数114天，外温0.1℃,度日数2040.6。

3、哈尔滨新的供暖天数167天，供暖期间平均外温-8.5℃，度日数425.5。

从上表可以看出：

1）我国建筑节能经历三个阶段，目前，全国普遍执行第二阶段节能标准。

北京市1980年每一平方米建筑面积的供热煤耗为25.2kg/m2，第一阶段节能，煤耗达到17.64kg/m2，第二阶段煤耗为12.6kg/m2，第三阶段煤耗为7.8kg/m2。

2）突出分析了冷热不均对供热系统能效的影响。

长期以来，业内人员对冷热不均对系统能效的影响未于重视。

近年来，虽然给予了关注，但常常把冷热不均归于系统管网热损失中，这样做，不但性质搞错了，而且数量也难以准确统计。

必须了解：

冷热不均的热量不是在管网中损失的，应该承认，这部分热量，它是被送到了热用户，只不过由于房间过热通过开窗户散掉了。

因此，冷热不均的热损失应该属于建筑热用户的无效热耗，必须单独统计。

以1980年为基础，锅炉效率为55%，热网效率85%（管网热损失15%），按理论，供热系统能效应为46.8%。

但实际情况并非如此，以北京为例，当时，每1t/h蒸吨应带供热面积为1.32万m2，而实际每1t/h蒸吨只能带4000m2。

这种差距，正好反映了热用户的冷热不均匀率（约30%-38%）。

如果考虑了冷热不均匀率，则1980年北京供热系统的能效实际分别只有14%，估计全国在15%左右。

当然，这是在设计外温下的统计数据，由于冷热不均率是随着室外温度的升高逐渐趋缓的，若考虑全年平均，全国供热系统当年的能效约在20%左右，也就是说，冷热不均引起的热量损失约在20-30%左右。

3）供热系统含电的输送效率，对于1980年，由于系统能效值过低，电耗在系统能效中的比例只占1%左右。

随着技术进步，系统能效的提高，电耗在系统能效中的比例逐渐提高，甚至高达10%左右。

可见，随着节能减排工作的逐渐深入，提高系统的含电输送效率也将愈来愈重要。

4）本表还给出了理想阶段（锅炉效率80%，热网效率92%，冷热不均匀率消除，建筑围护结构同第三阶段标准）的供热系统能效为70%左右，则我国的供热系统节能潜力尚有40%（目前我国正处于节能第二阶段，供热能效约为30%）空间，其中热源10-15%，热网2-4%，热用户18-26%，要达到这个标准，其中一个重要指标是每1t/h蒸吨要带到2.85万m2（北京）这是相当艰巨的。

4、供热系统节能技术

纵观供热系统各个环节的耗能状况，不难看出，粗放式经营是根本的原因所在，而且至今，在我们行业，技术进步并没有放到应有的地位。

相当多的人，认为技术可有可无，“权”“钱”，才是决定一切的。

但世界的发展趋势，将不断证明，只有科学创新，才是社会财富的源泉。

建筑节能也毫无例外，只有提高各个环节的技术含量，供热系统的节能目标才能实现。

1）严格执行建筑围护结构的节能设计标准。

随着新的国家建筑节能设计规范的陆续颁布，我国即将全面开始实行第三阶

段的建筑节能标准。

有关围护结构的保温性能，是根据1980年的现状基准，以节约65%为目标，参照热源、热网效率，按照特定建筑物推算出来的。

其中外墙的传热系数由1.28-2.35w/m2k下降为0.45-1.5w/m2k（北方至南方）,即保温性能提高了1.6-2.8倍。

外窗的传热系数普遍降低了一半（由3.26-6.45w/m2k下降为1.7-2.7w/m2k）。

此外，对影响建筑物耗热量比较大的一些参数如体形系数，窗墙比等都做了强制性规定。

对于外墙保温技术，我国经过多年研发，已完全成熟。

现在市场上能看到各

种不同品牌的产品，基本的发展趋势是保温性能更好，利于一体化组装，便于现场施工和使用寿命长。

对于节能型的建筑物围护结构，从设计标准到技术开发，都已完备。

现在关键是如何贯彻执行，努力的目标是使所有的新建筑都按新标准设计施工；既有建筑，有计划有步骤的向新标准靠拢。

2）力推广分时段变室温调节

为了防止大量存在的超标耗能现象，全国各行业应严格执行国务院规定的

建筑物室温标准（冬季18℃，夏季26℃）。

特别是各类公共建筑，包括火车、轮船等，毫无例外地不应超出国家规定的室温标准；要区分上班、下班，工作日、节假日，白天、夜间，进行分时段的变室温调节。

这种调节、控制，对于热水供热系统，主要是靠改变循环流量来实现，对于空调系统，则是通过变风量来完成。

3）极采用大容量的产热源

目前我国各种锅炉的平均效率约为65%，达到第三阶段的锅炉效率70%标准，

尚有5%的提高量，若按理想节能阶段的80%考虑，还须再提高15个百分点。

现在提高锅炉热效率的技术措施有许多种，但最有效的技术手段还是提高锅炉的热容量。

为此，我国热水锅炉的热容量已经达到了90MW（130t/h）以上，热效率实现了80%的目标。

两年前，我国出台了热电联产的新政策，即大力发展200MW（20万KW）、300MW（30万KW）以上机组的热电联供，逐渐关停小容量的热电机组。

其基本目的还是为了提高热源的热效率。

我们知道，小容量的热电机组，发电效率只有30%左右，煤耗量高达370g/kw，而300MW的热电机组锅炉效率高达90%，发电效率可达40%，煤耗量只有310g/kw，可见节能的意义是很大的。

4）有计划地实现多热源联网运行*

对于百万人口以上的大城市，集中供热的规模常常在几百万甚至几千万平米

的供暖面积，其热源可能有多个热电厂和多个区域锅炉房。

过去我们的习惯做法是一个热源、带一个区域的供热面积，形成一对一的单热源供热系统。

实践证明，这种供热方式，造成的主要缺点是装机备份过多，大量锅炉不能满负荷运行，进而导致热源效率不高。

为克服上述弊端，在积极采用大容量热电联产、大容量热水锅炉的同时，有计划实现多热源联网运行将是理想的供热方案。

多热源联网运行的供热系统，类似于高压电网，多个热源同时向热网（多数

为环形网）输送热量。

众多热用户根据自身需要，向热网提取热量。

一般热容量最大的热电厂担任主热源，在供热期间，自始自终满负荷向热网输热。

其余热源成为辅助热源，在供热期间，分别有序的启动满负荷运行，以适应热用户的不同供热需求。

在多热源联网运行中，通过热量平衡的调度，使各个热源的运行锅炉都能在满负荷下运行。

通过压力平衡的调度，使各个热源自动承包一个固定的供热区域，实现一对一的单热源供热。

通过流量平衡调度，保证各个热用户所需的循环流量。

通过上述三种平衡的调度，除了确保热用户的供热质量外，还有一个很大的优点，那就是所有热源的运行锅炉，都能在满负荷下运行，这就大大提高了热源的平均热效率，这是多热源联网运行的最大特点。

5）进一步完善二次网的直埋技术

蒸汽及热水管道直埋技术应该说比较成熟，一次网的管道热损失一般已能控制在2-7%之间，显然是相当理想的。

目前供热管网热损失超标主要在二次管网，一般都在10-15%。

分析原因，主要是二次网属于庭院管网，常常由于分支过多，必须加设阀门，构筑检查井，导致直埋敷设，变成了变相的半管沟敷设，再加上条件复杂，多年失修，管网热损失过大，是不难理解的。

目前看来，要想继续降低管网热损失，就必须进一步完善二次网的直埋技术，其中关键的技术环节是积极采用直埋球阀，取消检查井的过多设置，使二次网成为真正名符其实的直埋敷设，这样，整个供热系统的管网热损失是有望控制在规定标准以内的。

6）选用防腐阻垢剂，降低系统失水率

在供热系统的管网热损失中，除了管道保温层的散热损失外，热网因漏水引

起的补水热损失，也不允忽视。

据有关资料给出，目前我国平均每平方米供暖面积每年的补水量约在80-90公斤，热损失率约为8-10%，因此，降低系统补水率减少系统漏水热损失，也是当务之急的任务。

系统漏水，除了跑、冒、滴、漏的原因外，用户偷水是重要原因。

目前比较

好的解决办法是在系统中加投防腐阻垢剂。

这种防腐阻垢剂，既能除垢，也能防锈。

由于提高了水系统中的PH值（PH＞10），使钢管表面形成了保护膜，不但起到了水的软化作用，也起到了防止氧腐蚀和二氧化碳腐蚀的作用。

这种防腐阻垢剂对人体无害，但带有颜色（黑色），能方便、有效地降低偷水现象，多年实践，有明显效果。

7）分布式变频水泵的设计*

传统的循环水泵设计方法（在热源处设置大循环泵），由于过多的资用压头的节流，消耗了大量的无效电能，至使系统的电的输送效率低下，创新的分布式变频循环水泵的设计理念，按照“自助餐”的思维，用户通过自行取热，彻底消除了无效电耗的发生。

理论上，节电可在60-80%左右。

这种新型的设计理念，已经愈来愈被国内外行业人员关注。

我国已有不少工程示范采用，都有较好的效果。

“供热系统分布式变频循环水泵的设计”和“供热系统分布式混水连接方式的优选”对分布式变频水泵的设计原则、系统结构、设备选型、运行调节等诸多问题，都进行了详细介绍，一般在工程设计、运行中遇到的问题都有所涉及，对于感兴趣的同行可供参考。

8）坚定计量收费技术的推行

供热计量收费技术的推行目的，从节能的意义上讲，最主要的是能消除冷热

不均带来的热损失，其次是提高行为节能，进而充分利用自由热，降低热源能量的消耗。

供热计量技术，已在全国许多城市示范多年，今年7月国家建设部又发布了《供热计量技术规程》（JGJ173-2009），在技术规程中除明确规定：

在热量结算点（热力站或楼栋热入口）处安装热量表外，还应在散热器和建筑热入口处安装恒温控制阀和流量调节阀。

安装热量表，是用来计量耗热量，进行贸易结算。

安装各种调节阀，是用来提高系统的可调性，实现水力平衡，消除冷热不均。

多年的实践证明：

只要按规定安装调节阀，并进行有效调节，系统的水力平衡完全能够实现，冷热不均现象完全能够消除。

20-30%因冷热不均而浪费的热量，一定能够遏制。

衡量系统是否真正实现了水力平衡？

当然更直观的是考察各建筑物室温是否均匀达标。

除此之外，还有一个重要的考查指标，就是每1t/h蒸吨能带的供热面积，如果能带到1.7万m2（哈尔滨）和2.1万m2（北京）,那么这个供热系统一定实现了很好的水力平衡。

5、供热系统节能技术专题介绍

5.1供热系统多热源联网运行

一、多热源联网的必要性

1．充分发挥节能优势、提高供热的经济性

供热负荷通常分为基本负荷和尖峰负荷。

我国“三北”地区，供热天数大致在3个月至6个月左右，其中大部分时间运行在基本负荷下，只有一个月左右的时间运行在尖峰负荷下。

虽然尖峰负荷全年的运行时间少，但它的小时热负荷值却很大，一般要占到设计热负荷（即最大热负荷）的20~50%左右。

对于单热源的供热系统，为了保证尖峰热负荷的需要，通常供热设备要设置相当大的装机容量，这是集中供热投资大的一条重要原因。

如果把单热源供热系统改造为多热源联网系统，由主热源担负基本热负荷，尖峰热源承担尖峰热负荷，这样不但可以减少庞大设备进而减少初投资，而且可以使更多的设备在满负荷下亦即高效率下运行，其节能效果、降低运行成本的效果是非常显著的。

北京市是全国最大的供热系统，2000年开始实行多热源联网运行。

东区，华能热电厂为主热源，供暖季全时运行，担负728Gcal/h的基本负荷，左家庄、方庄为二个调峰供热厂，分别担负300Gcal/h、250Gcal/h热负荷；西区，京能（石景山）热电厂为主热源，担负615.7Gcal/h基本负荷，双榆树供热厂为调峰热源，担负300Gcal/h的调峰负荷。

自从多热源联网运行以来，左家庄、方庄、双榆树三个调峰供热厂不再全供暖季运行，只是室外温度低于-4℃启动。

全年运行一个多月时间。

上述主热源是热电厂，烧煤高效，热力集团购进热价12.8元/GJ，而三个调峰供热厂，均燃天然气，生产成本近80元/GJ，可见多热源联网的节能效益、经济效益是非常可观的。

2．提高了供热系统的可调性和可靠性，改善了供热效果。

多热源联网的供热系统，由于系统规模大，通常多设计为环形网，并在环网干线上配置调节阀门，这样无论热源还是管网，都增加了互补性，一旦出现故障甚至事故，都不必停运维修，只要通过正确的适时协调、调节调度，就可以达到供热需要，这种通过提高供热系统的可调性和可靠性，进而改善供热效果，是多热源联网的独特优势。

北京市东部地区的热源供热量相对比较充足，而西部地区热源比较紧张，再加过去的供热干线基本上都是树支状分布，地处市中心部位的热力站（如市政管委）始终地处东西热源的最末端，长期供热效果不理想，往往需要增设回水加压泵维持运行。

自从市中心供热管网改造为环形管网，并实行多热源联网运行以来，非常理想地实现了“东热西送”，最不利的末端热力站供回水压差都能保持在0.15Mpa以上，供热效果明显改善。

二、协调运行的基本原则

对于多热源联网的供热系统，往往都是比较大型的，其供热面积常常在几百万平方米以上。

一般系统构成也比较复杂。

除多个热源外，常有多种类型热负荷的需求；在连接方式上，可能既有间接连接，也有直接连接，还有不同功能的增压泵、混水泵。

在这种情况下，为供热系统的合理运行提出了许多新课题：

各热源是同时启动，还是递序启动？

是联网运行还是摘网运行？

同样，各泵站中水泵何时启动、何时关停？

是起增压作用还是混水作用？

在热源、水泵的不同工作状态下，系统的运行工况能不能满足用热的需求？

所有这些问题，都应该通过管理层的协调运行来解决。

根据这些年国内外运行实践，认为在制定系统协调运行方案时，必须遵循以下三条基本原则。

1．