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摘要：供热节能工作做得好，这对节约能源，提高国家经济增长，减少污染方面都能发挥重要作用。本文分析了我国供暖能耗偏高的主要原因，探讨了我国供热节能中的问题和解决途径。
关键词：供热；节能；问题；解决途径
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
在我国，一般的城市中, 供热能耗占全年能耗的20% 以上。在北方, 城市冬季供暖期间消耗煤炭中约有50%用于采暖, 民用住宅的采暖消耗能源约占居民能源消耗总量的50% 。因此, 抓好冬季供暖运行节能工作十分重要。实际上, 北方地区冬季的建筑节能也是以供暖为主的, 即使建筑已经达到很高的节能标准, 但没有抓好供热运行这个环节, 就会形成节能建筑不节能的现象。降低供热采暖运行能耗, 是节能工作中的重中之重。
一、我国供暖能耗偏高的主要原因
1、 建筑保温不良。我国北方地区建筑外墙传热系数在1 W/ ( m2 .K) 左右, 外窗传热系数在4W/ ( m2 .K ) 左右, 与北欧国家的外墙0.4 W/( m2 .K) 、外窗2 W/ ( m2 . K) 相比, 相差1-2 倍。这直接导致供暖负荷高出1-2 倍。降低供暖能耗必须大幅度改善建筑保温, 降低建筑物本身的耗热量。
2、集中供热系统冷热不均, 部分过热, 导致热量损失。我国大部分集中供热系统的建筑物内采用单管串联方式或改进的单管串联方式, 基本不具备末端调节手段。由于同一供热系统内的建筑物各房间的散热器面积与房间的热负荷之比并不完全一致; 实际流量与设计流量不完全一致; 流量与供水温度不能准确地随气候变化而改变; 以及建筑物內部区域由于太阳得热及其他热源造成局部过热等原因, 系统普遍存在不同建筑间的区域失调,建筑物内的水平失调, 以及不同楼层间的垂直失调。根据模拟分析计算, 当满足最冷房间温度不低于16 ℃ 要求时, 由于部分区域的过热导致的多供出的热量为总供热量的20% -30% 。
3、集中供热系统总的供热参数不能随气候变化及时调整, 造成供热初期和末期气候转暖时过度供热, 造成热损失。这部分损失根据运行调节水平和系统规模不同, 一般为总供热量的3% - 5% 。
4、部分锅炉房效率太低, 部分外网保温不当,造成热损失。
因此降低我国建筑供暖能耗的关键, 就是改善建筑围护结构的保温以降低建筑物供暖耗热量; 改善集中供热系统的调节, 以避免各种局部过热造成的热损失。
二、我国供热节能中的问题和解决途径
1、循环水泵节能问题
循环水泵是供热系统中的主要动力设备, 也是主要耗电设备, 循环水泵运行好坏, 不仅对电资源有影响, 对运行成本也有显著影响。目前, 由于设计部门宁大勿小的设计习惯, 增大流量解决水力失调的习惯做法, 造成了循环水泵型号选择偏大, 台数不合理, 运行偏离额定工况点, 效率大大降低, 能耗大幅度增加。因此, 循环水泵的容量应根据管网负担的全部用户热负荷计算确定, 不能估算。水泵台数应尽量选单台运行, 一台备用。特殊需要多台并连工作时, 要按水泵特性曲线并结合管网的特性曲线画出水泵的工作点, 依此校核是否满足使用要求。
2、蒸汽管网节能相关问题
(1)我国多数蒸汽管网存在热损失大的现象，地沟敷设的管网热损失尤为严重，冬季在地沟敷设管道上的部分路面上形成明显的痕迹，地表温度高达30～40 ℃，且到雨季管沟往往就成了排水沟，对管道的保温损害较大，造成了运行中大量的热量损失。
(2)由于管道直埋技术的成熟，在一些中小城市，直埋敷设方式逐渐取代地沟敷设，但人们在钢套钢直埋管的安装过程中“重内管，轻外管”，内管焊接、探伤、打压、验收等环节都严格要求，但外管接口往往被忽略(规范要求是对外管做气密性试验)。笔者曾几次遇到这种情况，直埋管某处漏气，对该段直埋管内管进行水压试验，未发现有泄露，最后对漏点挖掘清理后，发现是外管接口处渗漏进水遇内管汽化所致，由此造成了大量热损失。
3、管网的保温问题
室外供热管网的保温是供热工程的重要组成部分,供热干管从热源通往各个用户的室外管道, 通常采用直埋或地沟敷设的地下敷设或露明的地上( 架空) 敷设方式。这部分管道散热纯属热量丢失, 从而增加供热负荷。为节能起见, 国家要求室外管网的输送效率要达90%以上( 输送效率=热用户总得热量/热源总输热量) 。目前,供热管道普遍存在热损失偏大, 地沟管道长期受到水浸泡, 散热损失大于裸管的现象。主要原因为保温层厚度不达标, 管沟内长期积水。解决方法, 首先, 保温层厚度应按照国家标准计算确定, 保温层设计时应优先采用经济保温厚度。对供热介质温度降、环境( 土壤、管沟) 温度、保温层表面温度有技术要求, 且经济保温厚度不能满足要求时, 应按技术条件确定保温层厚度。防烫伤部位, 保温层厚度按保温层表面温度法计算, 且保温层表面温度不能大于60℃。当需要延迟冻结、凝固、结晶的时间和控制物料温降速度时, 其保温厚度按热平衡法计算。其次, 热网敷设应满足敷设条件。
4、换热站节能相关问题
(1)除选用高效节能换热器，设计选型时还要考虑与蒸汽管网实际的运行参数相匹配，若蒸汽品质差，就要适当加大换热器的换热面积，另外换热器设计供热能力要与所带热负荷合理匹配。根据笔者统计，换热站所带热负荷占换热器设计能力的85%～90%时，较为经济，用户采暖效果较好。有这样的例子，某单位购买蒸汽自建站，所收取暖费(收费率98%)无法支付汽费，一直处于亏损状态。经笔者现场分析研究后发现，该单位为节省初投资，1.2 万m2 热负荷配置了1 台设计能力为1 万m2 的换热器，在运行初期天气尚暖时，还能正常运行，但随着天气转冷就显出了弊端：①供水温度难以上提，开大进汽阀门，供水温度也只能稳定在60 ℃左右。②出现了冷凝水温度过高，甚至汽水混流，在凝结水箱中造成水击的现象。经粗略估算，该站因浪费的热能而多支出的汽费在一个采暖季下来就能更换1 台新的设计能力为2 万m2 的换热器。根据笔者建议，该单位更换1 台与蒸汽运行参数相匹配的、设计能力为1.5 万m2 的换热器后，运行平稳，汽费同比往年下降了15%，当年就止住了亏损现象。
(2)分集水器的规格要与所带分支管道相匹配。有人曾对此做过专门研究，确定分集水器管径的方法有：①流速确定法。《供热通风设计手册》和国标87T904《汽水集配器》中提到此法。②参照支管径估算法。③日本井上宇市著《空气调节手册》中规定：“集管管径这样要求，使水量通过时流速控制在1～1.5 m/s的范围，最大不超过2 m/s”。一般来说，随着扩容往往会在原分集水器上再开口接分支管道，这样分集水器稳压分流的作用会受到很大影响，造成局部供暖不达标，用户投诉强烈，在冬季运行条件下只能通过提高温度来缓解，这就造成了不必要的浪费。我公司曾有类似状况的换热站，经更换合适的分集水器后，几年来供热不均衡的现象得到彻底解决。
(3)在换热站运行费用中，电费支出占有相当大的比重，而循环泵选择的合适与否直接影响到电费支出。传统的“大流量、小温差”运行模式使得人们在水泵选型时很少对管网进行计算，往往向大处估算，这样层层裕量的叠加就形成“大马拉小车”的现象，从而进一步加大了耗电量，甚至会因水流状态而影响到换热器热效率。规范要求换热站泵不能少于2 台，根据《流体力学》中《泵或风机的联合运行》我们知道：①不宜选择不同型号的泵并联运行。②不宜选择泵串联运行。笔者所在地区地形复杂，热负荷较分散，因此，换热站的供热能力多数在6～8 万m2。为了做到从细微处节约，循环泵多采用一大一小的“1 用1 备”模式：在天气较冷时，开启大泵；在天气暖和时，开启小泵，以充分利用采暖热负荷昼夜的客观差异及采暖建筑的热惰性，特别是暖冬年份，节能空间还是很大的。缺点是：这种模式要求对循环泵有较短的检修时间，以保证供暖的稳定。
(4)换热站安装自控设备，实现运行节能的长久效力。换热站内运行参数的调控若仅靠人工完成，应该说是粗线条的，很难达到经济运行。若安装自控设备，系统会根据天气变化情况自动调整相关参数，真正做到蒸汽、水系统压力等的按需配给，达到节能的目的。笔者曾对一实现自控的换热站做过跟踪调查，节能效果明显。当然，这需要自控设备的前期投资，一些供热单位很难一次性安装自控设备，不过从长远来看，实现自控经济可行，可分期分批将换热站实现自控。
总之，我国供热节能工作是一项功在当代、利在千秋的工作，任重而道远，需要我们一如既往地将这项工作开展下去，需要借鉴国内外先进的供暖节能的经验和技术，大力推广先进的、成熟的、节能效果好的供热新技术、新设备、新材料，不断提高供暖水平。
参考文献：
[1] 付玉花.推进供热节能事业发展的新思路——访中国工程院院士、清华大学建筑学院 江亿教授[J]. 中国建设信息供热制冷. 2006(11)
[2] 刘胜,孔杰,阮文易,周茗如.我国北方地区供热改革现状及对策[J]. 节能技术. 2010(02) [3] 李秀芳,吴建堃,贾小宁.几种分户计量供暖方式的比较[J]. 甘肃科技. 2006(09)
[4] 刘晓燕.集中供热系统施工中应注意的问题[J]. 科技情报开发与经济. 2005(23)
[5] 张日,董文平.既有采暖居住建筑节能改造实例分析[J]. 工程建设与设计. 2009(08)
[6] 李德英,郝斌.建筑节能热量计量按热收费关键问题探析[J]. 中国建设信息供热制冷. 2005(06)
[7] 蒋红.建筑节能与集中采暖分户热计量[J]. 中国科技信息. 2006(21)
[8] 朱宝利.浅议集中供热分户计量面临的问题及对策[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2011(08)
关键词：供热；节能；问题；解决途径
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
在我国，一般的城市中, 供热能耗占全年能耗的20% 以上。在北方, 城市冬季供暖期间消耗煤炭中约有50%用于采暖, 民用住宅的采暖消耗能源约占居民能源消耗总量的50% 。因此, 抓好冬季供暖运行节能工作十分重要。实际上, 北方地区冬季的建筑节能也是以供暖为主的, 即使建筑已经达到很高的节能标准, 但没有抓好供热运行这个环节, 就会形成节能建筑不节能的现象。降低供热采暖运行能耗, 是节能工作中的重中之重。
一、我国供暖能耗偏高的主要原因
1、 建筑保温不良。我国北方地区建筑外墙传热系数在1 W/ ( m2 .K) 左右, 外窗传热系数在4W/ ( m2 .K ) 左右, 与北欧国家的外墙0.4 W/( m2 .K) 、外窗2 W/ ( m2 . K) 相比, 相差1-2 倍。这直接导致供暖负荷高出1-2 倍。降低供暖能耗必须大幅度改善建筑保温, 降低建筑物本身的耗热量。
2、集中供热系统冷热不均, 部分过热, 导致热量损失。我国大部分集中供热系统的建筑物内采用单管串联方式或改进的单管串联方式, 基本不具备末端调节手段。由于同一供热系统内的建筑物各房间的散热器面积与房间的热负荷之比并不完全一致; 实际流量与设计流量不完全一致; 流量与供水温度不能准确地随气候变化而改变; 以及建筑物內部区域由于太阳得热及其他热源造成局部过热等原因, 系统普遍存在不同建筑间的区域失调,建筑物内的水平失调, 以及不同楼层间的垂直失调。根据模拟分析计算, 当满足最冷房间温度不低于16 ℃ 要求时, 由于部分区域的过热导致的多供出的热量为总供热量的20% -30% 。
3、集中供热系统总的供热参数不能随气候变化及时调整, 造成供热初期和末期气候转暖时过度供热, 造成热损失。这部分损失根据运行调节水平和系统规模不同, 一般为总供热量的3% - 5% 。
4、部分锅炉房效率太低, 部分外网保温不当,造成热损失。
因此降低我国建筑供暖能耗的关键, 就是改善建筑围护结构的保温以降低建筑物供暖耗热量; 改善集中供热系统的调节, 以避免各种局部过热造成的热损失。
二、我国供热节能中的问题和解决途径
1、循环水泵节能问题
循环水泵是供热系统中的主要动力设备, 也是主要耗电设备, 循环水泵运行好坏, 不仅对电资源有影响, 对运行成本也有显著影响。目前, 由于设计部门宁大勿小的设计习惯, 增大流量解决水力失调的习惯做法, 造成了循环水泵型号选择偏大, 台数不合理, 运行偏离额定工况点, 效率大大降低, 能耗大幅度增加。因此, 循环水泵的容量应根据管网负担的全部用户热负荷计算确定, 不能估算。水泵台数应尽量选单台运行, 一台备用。特殊需要多台并连工作时, 要按水泵特性曲线并结合管网的特性曲线画出水泵的工作点, 依此校核是否满足使用要求。
2、蒸汽管网节能相关问题
(1)我国多数蒸汽管网存在热损失大的现象，地沟敷设的管网热损失尤为严重，冬季在地沟敷设管道上的部分路面上形成明显的痕迹，地表温度高达30～40 ℃，且到雨季管沟往往就成了排水沟，对管道的保温损害较大，造成了运行中大量的热量损失。
(2)由于管道直埋技术的成熟，在一些中小城市，直埋敷设方式逐渐取代地沟敷设，但人们在钢套钢直埋管的安装过程中“重内管，轻外管”，内管焊接、探伤、打压、验收等环节都严格要求，但外管接口往往被忽略(规范要求是对外管做气密性试验)。笔者曾几次遇到这种情况，直埋管某处漏气，对该段直埋管内管进行水压试验，未发现有泄露，最后对漏点挖掘清理后，发现是外管接口处渗漏进水遇内管汽化所致，由此造成了大量热损失。
3、管网的保温问题
室外供热管网的保温是供热工程的重要组成部分,供热干管从热源通往各个用户的室外管道, 通常采用直埋或地沟敷设的地下敷设或露明的地上( 架空) 敷设方式。这部分管道散热纯属热量丢失, 从而增加供热负荷。为节能起见, 国家要求室外管网的输送效率要达90%以上( 输送效率=热用户总得热量/热源总输热量) 。目前,供热管道普遍存在热损失偏大, 地沟管道长期受到水浸泡, 散热损失大于裸管的现象。主要原因为保温层厚度不达标, 管沟内长期积水。解决方法, 首先, 保温层厚度应按照国家标准计算确定, 保温层设计时应优先采用经济保温厚度。对供热介质温度降、环境( 土壤、管沟) 温度、保温层表面温度有技术要求, 且经济保温厚度不能满足要求时, 应按技术条件确定保温层厚度。防烫伤部位, 保温层厚度按保温层表面温度法计算, 且保温层表面温度不能大于60℃。当需要延迟冻结、凝固、结晶的时间和控制物料温降速度时, 其保温厚度按热平衡法计算。其次, 热网敷设应满足敷设条件。
4、换热站节能相关问题
(1)除选用高效节能换热器，设计选型时还要考虑与蒸汽管网实际的运行参数相匹配，若蒸汽品质差，就要适当加大换热器的换热面积，另外换热器设计供热能力要与所带热负荷合理匹配。根据笔者统计，换热站所带热负荷占换热器设计能力的85%～90%时，较为经济，用户采暖效果较好。有这样的例子，某单位购买蒸汽自建站，所收取暖费(收费率98%)无法支付汽费，一直处于亏损状态。经笔者现场分析研究后发现，该单位为节省初投资，1.2 万m2 热负荷配置了1 台设计能力为1 万m2 的换热器，在运行初期天气尚暖时，还能正常运行，但随着天气转冷就显出了弊端：①供水温度难以上提，开大进汽阀门，供水温度也只能稳定在60 ℃左右。②出现了冷凝水温度过高，甚至汽水混流，在凝结水箱中造成水击的现象。经粗略估算，该站因浪费的热能而多支出的汽费在一个采暖季下来就能更换1 台新的设计能力为2 万m2 的换热器。根据笔者建议，该单位更换1 台与蒸汽运行参数相匹配的、设计能力为1.5 万m2 的换热器后，运行平稳，汽费同比往年下降了15%，当年就止住了亏损现象。
(2)分集水器的规格要与所带分支管道相匹配。有人曾对此做过专门研究，确定分集水器管径的方法有：①流速确定法。《供热通风设计手册》和国标87T904《汽水集配器》中提到此法。②参照支管径估算法。③日本井上宇市著《空气调节手册》中规定：“集管管径这样要求，使水量通过时流速控制在1～1.5 m/s的范围，最大不超过2 m/s”。一般来说，随着扩容往往会在原分集水器上再开口接分支管道，这样分集水器稳压分流的作用会受到很大影响，造成局部供暖不达标，用户投诉强烈，在冬季运行条件下只能通过提高温度来缓解，这就造成了不必要的浪费。我公司曾有类似状况的换热站，经更换合适的分集水器后，几年来供热不均衡的现象得到彻底解决。
(3)在换热站运行费用中，电费支出占有相当大的比重，而循环泵选择的合适与否直接影响到电费支出。传统的“大流量、小温差”运行模式使得人们在水泵选型时很少对管网进行计算，往往向大处估算，这样层层裕量的叠加就形成“大马拉小车”的现象，从而进一步加大了耗电量，甚至会因水流状态而影响到换热器热效率。规范要求换热站泵不能少于2 台，根据《流体力学》中《泵或风机的联合运行》我们知道：①不宜选择不同型号的泵并联运行。②不宜选择泵串联运行。笔者所在地区地形复杂，热负荷较分散，因此，换热站的供热能力多数在6～8 万m2。为了做到从细微处节约，循环泵多采用一大一小的“1 用1 备”模式：在天气较冷时，开启大泵；在天气暖和时，开启小泵，以充分利用采暖热负荷昼夜的客观差异及采暖建筑的热惰性，特别是暖冬年份，节能空间还是很大的。缺点是：这种模式要求对循环泵有较短的检修时间，以保证供暖的稳定。
(4)换热站安装自控设备，实现运行节能的长久效力。换热站内运行参数的调控若仅靠人工完成，应该说是粗线条的，很难达到经济运行。若安装自控设备，系统会根据天气变化情况自动调整相关参数，真正做到蒸汽、水系统压力等的按需配给，达到节能的目的。笔者曾对一实现自控的换热站做过跟踪调查，节能效果明显。当然，这需要自控设备的前期投资，一些供热单位很难一次性安装自控设备，不过从长远来看，实现自控经济可行，可分期分批将换热站实现自控。
总之，我国供热节能工作是一项功在当代、利在千秋的工作，任重而道远，需要我们一如既往地将这项工作开展下去，需要借鉴国内外先进的供暖节能的经验和技术，大力推广先进的、成熟的、节能效果好的供热新技术、新设备、新材料，不断提高供暖水平。
参考文献：
[1] 付玉花.推进供热节能事业发展的新思路——访中国工程院院士、清华大学建筑学院 江亿教授[J]. 中国建设信息供热制冷. 2006(11)
[2] 刘胜,孔杰,阮文易,周茗如.我国北方地区供热改革现状及对策[J]. 节能技术. 2010(02) [3] 李秀芳,吴建堃,贾小宁.几种分户计量供暖方式的比较[J]. 甘肃科技. 2006(09)
[4] 刘晓燕.集中供热系统施工中应注意的问题[J]. 科技情报开发与经济. 2005(23)
[5] 张日,董文平.既有采暖居住建筑节能改造实例分析[J]. 工程建设与设计. 2009(08)
[6] 李德英,郝斌.建筑节能热量计量按热收费关键问题探析[J]. 中国建设信息供热制冷. 2005(06)
[7] 蒋红.建筑节能与集中采暖分户热计量[J]. 中国科技信息. 2006(21)
[8] 朱宝利.浅议集中供热分户计量面临的问题及对策[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2011(08)