城市集中供暖系统的优化设计

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1、城市集中供暖系统的优化设计摘要：集中供暖是指以热水或蒸汽作为热媒，利用一个或多个热源通过供暖管网、热交换站等，向一个城市或城市中较大区域的各热用户提供热能的方式。集中供暖以其节能、环保和供暖质量好等优点，成为城市建设的重要基础设施。集中供暖系统的优化设计研究,对节约工程投资、降低供暖能耗、提高企业效益等有着重要的意义。本文主要根据作者近年来深入供暖公司和居民用热之间供暖热网的实践经验，提出城市集中供暖的优化设计方案。关键字：集中供暖优化设计节能1、前言随着供暖体制的改革,国家能源结构的调整和环境保护的要求提高,使供

2、暖能源结构发生变化,推动了供暖模式的推陈出新,正确分析、评价和选择适合本地特点的供暖模式尤为重要。实现供暖热源、供暖管网的优化设计及整个供暖系统的优化运行势在必行。虽然我国集中供暖发展迅速，但生产和输送的能耗仍很高在输送方面，大流量、小温差、高耗点的运行方式普遍存在，水泵电耗之大可想而知。对于热水供暖来说供暖经营单位的热成本组成，除购热（锅炉房生产热）费是主要外，水泵的电耗开支占重要份额，因此采用先进的使用技术，设计和改造管网系统，充分挖掘系统节能潜力，特别是降低水泵电耗是系统节能的重要途径。2、集中供暖基本概述集

3、中供暖以其节能、环保和供暖质量好等优点，成为城市建设的重要基础设施。而我国北方城镇采暖能耗是建筑能耗的最大组成部分，因此集中供暖运行状况的好坏对于我国的建筑节能事业具有重要的影响。多热源集中供暖系统，利用大型燃煤锅炉或热电厂作为主热源承担城市集中供暖基础负荷，小型燃煤锅炉或燃气锅炉承担峰值负荷，可以使供暖设备更多时间在满负荷下运行，提高各热源的供暖效率。多热源联网运行可以提高集中供暖网的可靠性。当某一热源或某一管段出现故障时，只要通过正确调节调度，就可以满足热用户的需要。对于大型多热源集中供暖网来讲，如果由主热源按

4、照运行调节曲线调节热网中的流量或温度，将会产生巨大的滞后性从而导致热网供暖的不均匀，因此应该按照各个换热站实际所需的热量进行调节，在热网供暖量充足的时候进行按需供暖，供暖量不足的时候进行均匀性调节。3、现代供暖系统消耗能量的环节和评估3.1.供暖系统消耗能量的环节供暖系统由热源把热能送达热用户，一般都要经过热制备、转换、输送和用热这几个环节。我国城市集中供暖热制造主要来自燃烧化石燃料(煤、油、气)的区域锅炉房和城市热电厂。区域锅炉房的主要耗能设备是锅炉、燃料输送及灰渣清除机械、鼓风机和引风机、水制备和输配系统的水泵

5、(循环水泵，补水泵和加压泵)；它们耗用的能源是燃料、电力、水和热；通常可以用单位供暖量的消耗量来评定耗能水平。热电厂是由抽凝式、或背压式(包括恶化真空)供暖机组排、(抽)汽通过热能转换装置(通常称为首站热交换器)传递给热网系统；首站是供暖系统的热源，主要耗能设备是热交换器、输配系统的水泵，它们耗用的能源是蒸汽、电力、水和热；通常可以用单位供暖量的消耗量来评定耗能水平。热能输送由热网承担，供暖管道由钢管、保温层和保护层组成，其结构和材料选择依敷设而异。管道敷设有架空、管沟和直埋三种方式，它们的能量消耗是沿途散热的热损

6、失和泄漏的水、热损失。一般可用热网热效率来表示其保温效果和保热程度；热网补水率来表示热网不泄漏的程度。在热网管线上有时还设置中间加压泵，以降低和改善系统水力工况(设置在非空载干线上，还能节省输送电耗)，它的能量消耗设备是水泵，可用单位供暖量的耗电来评定耗能水平。能量转换是通过热力站热交换器把一级网的热能传递给二级网，并由它输送到热用户。热力站是二级网的热源，主要耗能设备是热交换器、二级网系统循环水泵和补水泵。它们耗用的能源是一级网高温水/蒸汽、电力、水和热；通常可以用单位供暖量的消耗量来评定耗能水平。用热即终端系统

7、用热设备。城市集中供暖主要是建筑物内的采暖(为简化分析只谈最大热用户)。一般都是通过采暖散热器把热传给房间以保持舒适的室内温度。它的耗能设备是采暖散热器。其能量取决于建筑维护结构保温性能、保持的室内温度和外界环境的温度；其耗热量可通过计量进入的循环水量和供、回水温差积分获得。通常以单位供暖面积的耗热量来评定耗能水平。3.2.系统热耗的估计供暖系统从热制备、转换、输送、用热环节的能量进入和输出必须相等，即：输入能量=可用能量+∑能量损失能源利用率=可用能量/输入能量可以这们认为：供暖系统是由多个子系统组成。热用户是终

8、端，采暖散热器是终端用热设备。热力站、二级网和终端组成二级网子系统，热力站热交换器成为该子系统的能量转换点，一级网水则为它的热源。锅炉房(或热电厂首站)、一级网和热力站组成一级网子系统，势力站是该子系统的热用户，锅炉受热面(或首站热交换器)成为能量转换设备，锅炉(或热电厂经汽机的蒸汽)是热源。锅炉本体(或热电厂)自成一个子系统，称为热源子系统。若设采暖散热器