引言

集中供热是我国北方地区尤其沿海地区所采用的一种采暖措施，一般一个或几个居民小区为一个工作单元，供热单元通过热量产生装置加热介质，将热介质输送到各家各户，以实现采暖。在当前节能减排的大环境下，各行各业均进行了节能的相关探索，对于建筑的集中供热所产生巨大的能量使用与不必要的能量浪费是需要引起重视的。

1高能耗原因剖析

供热能耗主要是热耗与电耗。一般而言,电耗过大的主要原因是系统阻力大。究其原因是有关一些标准图和相关技术规定过于保守,阀门布置太多,加之循环水泵选择从热负荷到水泵选型,整个过程比较保守、对现有二次管网阻力估计过大,以及循环水泵和既有管网不匹配,管网阻力不平衡等。其次是与供热系统运行相关的附加耗热。附加耗热量中占比较大的是室内实际温度远高于设计温度18℃;其次水平失调引起的附加散热:近端热用户室温太高而开窗放热,远端用户不热而泄水跑热;第三是管网泄露系统补水太多的耗热量以及管网保温性能以及保温结构的破坏的附加热损等。

2集中供热系统能源消耗对集中供热系统进行节能改造

首先需要明确整个过程中的能源消耗形式，在集中供热系统中所产生的能源消耗主要有以下几类：（1）热源头的能源使用：将热介质加热到目标温度需要使用能源，此外在能源使用过程中，除了产生热量之外，还会有部分其他能量形式产生，该过程中也会因废水废气和热量散失出现能源浪费。（2）热传递过程的能源散失：为了实现远距离输热，在整个系统当中会有超长管道，经由管道产生的热量损失也是集中供热系统中不容忽视的能量消耗。当供热距离远、供热管道长时，在该过程产生的能源消耗量极为庞大。（3）热量输送过程：为了确保热介质顺利输送到目标用热区域，在整个过程中可能涉及热介质的二次加压、管道保温等，其所带来的能源消耗也需计算到集中供热系统的整体能源消耗当中。（4）用户端热量使用：热介质在达到目标用热区域之后，即通过热辐射和热传递的方式来改善室内热环境，以达到采暖的目的，在这个过程中的热量使用以及不必要的热量浪费，均会影响整个集中供热系统的能源使用。

3集中供热二次网降耗措施

3.1减排技术的开发和应用

在我国节能减排理念的推动下，也要做好集中供热系统的全面改革。众所周知，每年集中供热系统运行产生的污染和能源消耗巨大，因此，开展集中供热系统的减排和降耗也成为重要的研究方向。集中供热行业作为民生工程项目，要深入研究节能减排供暖技术，在工艺水平符合实际要求的基础上，实现集中供热系统内部设备进行智能化改造，利用最新节能降耗措施，减少锅炉烟气排放量，设计智能化除尘、降氮和脱硫脱硝系统，科学化地降低烟气排放量，有效减少能源浪费，符合集中供热系统节能减排的设计要求。通过变频技术的应用，集中供热系统的调节运行过程中，泵与风机等设备所消耗的电能较大，其变频控制技术的使用可带来显著的节能效果，同时还可以在很大程度上提高供热质量，满足用户的供热需求。尤其是分布式变频循环泵的使用，不仅可以提高水力平衡度，满足均衡供热需求，还可以提高效率，降低管网输送能耗，有效实现节能减排。

3.2户间温度调节

户间温度调节基于二次网平衡调节的基础上进行。对于已安装带调节阀的小区，垂直平衡调节采用预设比例法进行，从底层到顶层阀门开度依次增大，同时参考入户检测室温数据，对个别用户进行特殊调整。对于没有调节阀的小区，只能通过调整手动球阀进行调节。经过多次反复调节，系统可达到平衡状态，同时用户可根据自身用热需求，通过温控阀或球阀合理调整室内温度。

3.3二次网水力调节

在对站内更换循环水泵和改造二次网后,对管网进行初调节,采用回水温度调节与等比例调节相结合的方式。通过测量改造后站内总流量,根据每个单元的面积,由热力站远端至近端顺序调节,同时监测每个单元的回水温度来判断管网是否平衡。

3.4集中供热智能化监控系统设计

（1）DCS电控柜硬件设计。在DCS电控柜的一次管网和二次管网安装中，合理设计温度传感器、过滤器、压力变送器、流量计、补水阀变频器、循环泵等控制系统与监视设备。在DCS监控柜的设计中，还要融入可编程PLC控制装置、不间断UPS装置、无线传输模块、变压器、数据采集系统以及触摸屏，通过可编程PLC总线和无线传输模块连接，利用数据采集器传输数据，将触摸屏与可编程逻辑控制器相连。工业用数据采集器和现场传感器进行有效连接，无线数据远程传输模块将信号传输到控制中心，变压器和UPS为系统提供电能。通过补水泵和循环的变频控制系统设计，达到良好的智能控制效果。控制阀门开度完成二次供水温度调节，并且利用变频器调节实现二次回水的压力与压差调节。（2）通信协议和程序设计供热管线的智能监测控制系统方案设计中，必须设计通讯网络、可编程控制器设备和管理信息等一些关键部分。在数据通信网络中，利用五G通信模块实现拨号，从而得到随机分配的IP地址，并通过数据中心IP和端口向大规模数据中心发送通讯申请，从而形成了良好的通讯联系。当DTU接收到热供控制器中的数据后，将数据到TCP/UDP内，当接收到远程传送的数据串码后，还可利用串口将数据发送至可程序化控制器中，从而进行了良好的数据处理。（3）模糊PID控制技术。结合动态集中供热系统的设计来说，针对其具有的滞后性、耦合性以及时变性特征，需要构建Fuzzy-PID控制系统，从而为系统提供供水恒温输出功能。通过该控制系统的设计，能够对热网二次供水温度进行实时调节，通过人工设定控制器温度，利用实际语言变成的模糊法则，输出PID控制参数，达到二次供水温度控制的作用。（4）温度补偿调节技术。当室外温度产生较大变化时，集中供热系统的供热量大于需求后，很容易产生供热能源浪费。为此，通过智能化技术的运用，开展联合远程控制和现场温度补偿控制系统的设计，结合温度补偿器反馈来实现热负荷调节，热电厂基于热负荷预估反馈，建立供热面积与实时供水的数学模型，从而实现智能化供暖状态。（5）组态监控系统。远程监控系统基于Kingview组态软件，对多个二级热力站进行实时监控，在主界面设计多个换热站的集中显示界面，在子界面设计各个换热站的热网回路，监测热网回路中一次供水温度、二次供水温度、阀门开度、循环泵压力、补水泵压力等指标。各换热站的子界面监控系统虽内容相似但相互独立，子界面监控系统集成到主界面监控系统中。根据结构化设计思想，该系统设计成一个清晰的层次结构，组成相对独立的单位，尽量避免彼此之间共享信息，从而达到良好的集中化供热智能化管理目标。

3.5水力平衡调节过程

采用流量控制法进行平衡调节，供热初期，在智能远程调节系统调试完毕后，首先计算各楼门水力失调度，找出二次网最不利环路；然后通过ＰＣ端软件控制平台监测，调节循环泵频率，降低二次网循环流量，观察最不利环路阀门开度，当阀门开度为100％，而如果再降低循环泵运行频率，最不利环路流量无法保持设计流量，循环泵频率即为小区二次网运行频率；最后调节各楼门的流量，对各支线楼门从末端进行调节，设定规定流量，通过楼门阀门开度控制楼门流量，保证各楼门水力失调度在1左右。

3.6仔细绘制循环水泵和管道性能曲线

合理选择与管网特性相匹配的循环水泵,保证水泵在整个供暖期都落入高效区运行。水泵选择过大不仅耗电量过大,也会造成末端用户不热。3.7按用热量收费模式的探索根据可靠的调研结果，我国当前绝大部分地区集中供热采用的收费形式均为一次性收费、按供暖周期收费，这主要是供暖方考虑到集中供热界限难以界定、市政管网统一供热无法进行精准调控，在实际操作方面采取一次性固定收费的形式是简单快捷，但就节能效果而言，这种方式在实际应用中并不利于节能。对于集中供热系统而言，用户端热量应用的多少将直接影响整个系统的能量使用，虽然节能的目的并不是少用能源，但事实上这种一次性固定收费的形式极易产生不必要的能源浪费。就目前实际应用来看，绝大部分供暖地区的供暖效果均已经优于人群平均需求，室内环境温度可达251以上，又因我国北方地区冬季空气较为干燥，从而导致室内的舒适度下降，此时为了维持室内热环境又会采取开窗通风等形式，这就使得大量的热量被直接浪费。若尝试使用按热量收费的模式之后，相关问题将能够有所缓解。将选择权交由用户方，通过入户端的热量调控，使用户方根据自身实际需求进行热量的使用，这样在保障整体室内热环境稳定的前提下，能够大大降低热量浪费，进而实现节能。但该模式在实际应用过程中存在较多争议，且实现用户端精准便捷的热量调控也存在一定难度。

3.7供热管路的保温问题

集中供热系统的管路极长，从热源到用户端的整个过程会造成热量损失。当前大部分采取的方案是地下走管的形式，利用自然土体的保温效果，使供热管路的热量散失降低，但对于各个居民小区内部，尤其是垂直的热介质运输通道，在整个过程中产生的热量散失是不能忽视的。对于部分高层建筑而言，暴露在室外的供热管路较长，这也使得整体供热系统的热量散失较为明显。同时当前大部分供热系统采用循环水形式，热介质会不停地流动，与外界低温环境接触的面积越大，热量散失得越多。在这一背景之下，针对供热管路的保温问题进行合理优化，能够提升整体系统的节能效果。在设计过程中就应保证管路尽量少地暴露在外界低温环境当中，对于建筑内的垂直运输，可采取室内管道的形式。需注意管道保温工程，即使在地下走管，也可在加设保温层，以此实现保温的目的。对于热传递介质的输送管道，需尽量采取鱼刺型的管路分散设计，这样能够减少整个管道与低温环境的接触面积，也能够减少经由供热管路散失的热量。

3.8庭院网低区调节及数据分析

1）失调度低于85％，实际流量过小，需对设备进行检查维修。 清洗并拆除部分过滤器：供水管道上有两台过滤器的只需保留1台，回水管道上过滤器全部拆除；检查阀门安装方向及工作状态（拆卸检查），若发现反向安装或阀门无法开关、门芯脱落等异常状态，需及时更换维修；检查管道是否有堵塞，并及时疏通。2）失调度介于82％ ～115％，实际流量接近计算流量，需清洗过滤器，同管道上有两台过滤器的需拆除1台。3）失调度大于115％，实际流量偏大，疑似联通阀门严密性较差，建议拆除联通管。庭院网低区调整完毕后，总流量有所下降，但各单元实测流量与计算流量、各单元每万平方米流量基本一致，已实现管网的水力平衡。

结语

棕上所述，水力平衡调节的常用方法及其特点，并提出利用楼栋电动平衡调节阀来完成二次网水力平衡，通过实际案例分析，热力公司供热区域二次网的平衡调节可以带来较好的节能效益，在“双碳”目标下，还可以带来较好的碳减排成效，值得供热企业重点关注。需要说明的是，楼栋二次网流量调节仅为一种初步调节，已在节热节电上体现出了显著的效果，今后如果能通过室内温度测点、回水温度等加以辅助，进行更为精准的调节，节能减排理念以及分布式智能供热技术，解决传统集中供热中存在的各类问题，也符合新时期的供热系统运行要求，满足我国供热工程的健康发展,未来节能效果和供热质量将会更上一层楼。

参考文献

[1]李铁明.水泵节能改造在集中供热系统中的应用[J].节能,2019,38(08):57-58.

[2]孔令军,刘丛伦,董方立.供热系统的优化配置与水力调节[J].区域供热,2010(05):4-7+46.

[3]张承虎,张金生.二次网供热系统水力调节及节能改造[J].区域供热,2017(04):55-60.

[4]张梦,王春青.供热管网节能改造及输热能效分析[J].节能,2019,38(01):113-114.

［5］高梦竹.集中供热现状、能耗产生原因及节能技术分析[J].产业创新研究，2020（12）：153-154.

［6］朱成华.集中供热系统的节能措施研究[J].长春工程学院学报（自然科学版），2018，19（03）：40-43，54.