供热系统节能

1、公共机构节能重点领域公共机构节能重点领域技术运用实务技术运用实务供热供热李先瑞李先瑞目目 录录1.供热系统的能耗供热系统的能耗2.供热系统的节能技术供热系统的节能技术3.清洁能源和可再生能源在供热系统中的应用清洁能源和可再生能源在供热系统中的应用4.供热系统的能源审计供热系统的能源审计5.供热系统经济运行的评价指标供热系统经济运行的评价指标6.供热系统节能的新技术供热系统节能的新技术7.案例案例供热系统的能耗供热系统的能耗(1)供热系统能耗现状供热系统能耗现状供热系统图供热系统图 供热系统供热量和能耗供热系统供热量和能耗公共机构的供热能耗较大公共机构的供热能耗较大从表中可知，机关供热能耗较高。

2、从表中可知，机关供热能耗较高。供热系统的能效较低供热系统的能效较低 从上表可见，中小型燃煤锅炉房与煤炉的效率极低，而其它从上表可见，中小型燃煤锅炉房与煤炉的效率极低，而其它供热系统运行则处于比较合理的水平。北京供热系统平均起来要供热系统运行则处于比较合理的水平。北京供热系统平均起来要比国内其它地方好一些。比国内其它地方好一些。 中欧、东欧例子显示传统锅炉的一般效率仍然有效，对于现代中欧、东欧例子显示传统锅炉的一般效率仍然有效，对于现代锅炉而言，则利用固体燃料、油料与天然气。锅炉而言，则利用固体燃料、油料与天然气。 燃煤锅炉的热效率较低燃煤锅炉的热效率较低 上面的例子显示老式锅炉技术条件比较糟糕

3、，没有自动控制，上面的例子显示老式锅炉技术条件比较糟糕，没有自动控制，效率低下，烟气损失高。造成这种情况的原因是流量太高以及烟效率低下，烟气损失高。造成这种情况的原因是流量太高以及烟气温度太高。锅炉运行与锅炉房技术陈旧也会造成额外损失。燃气温度太高。锅炉运行与锅炉房技术陈旧也会造成额外损失。燃煤锅炉改造或煤锅炉改造或“煤改气、煤改油煤改气、煤改油”能够大大提高热能生产效率。能够大大提高热能生产效率。水泵的运行效率较低水泵的运行效率较低 以上以上6座政府机构办公建筑循环不泵的效率座政府机构办公建筑循环不泵的效率,从表上可知从表上可知水泵的效率一般低于水泵的效率一般低于50%.水力失调度高，失水率

4、较多水力失调度高，失水率较多 老管网漏水比较大，占水量的老管网漏水比较大，占水量的28，很难保证能够按照，很难保证能够按照补水的水质标准对漏水进行补充。补水的水质标准对漏水进行补充。 根据老标准，补水只占循环水量的根据老标准，补水只占循环水量的12。这相当于集中。这相当于集中供热管网在一年中替换供热管网在一年中替换12次水。目前，欧洲集中供热公司发次水。目前，欧洲集中供热公司发展趋势是年换水量等于管网中的水容量，也就是一年只换水展趋势是年换水量等于管网中的水容量，也就是一年只换水一次。一次。 水力失调度，近端远远大于水力失调度，近端远远大于1，远端远小于，远端远小于1。 管网处于大流量、小温差

5、运行方式管网处于大流量、小温差运行方式。公共机构平均单位热耗、电耗指标较高公共机构平均单位热耗、电耗指标较高 (2)经济运行对供热系统能耗的要求经济运行对供热系统能耗的要求 a.单位供热量燃料消耗量单位供热量燃料消耗量 锅炉房单位供热量燃料消耗量锅炉房单位供热量燃料消耗量 b.单位供暖面积燃料消耗量单位供暖面积燃料消耗量 供暖建筑单位面积燃料消耗量供暖建筑单位面积燃料消耗量c.单位供暖面积耗电量单位供暖面积耗电量d.单位供暖面积耗热量单位供暖面积耗热量e.补水比、供暖建筑单位面积补水量补水比、供暖建筑单位面积补水量供热系统的节能技术供热系统的节能技术（1）烟气冷凝回收装置）烟气冷凝回收装置 a

6、.技术介绍技术介绍 本技术适用于燃气锅炉房的烟气冷凝回收，提高锅炉热本技术适用于燃气锅炉房的烟气冷凝回收，提高锅炉热效率。效率。 目前，大多数燃气锅炉的排烟温度大约为目前，大多数燃气锅炉的排烟温度大约为150。所以，。所以，把高温烟气直接排放到大气，不但造成环境热污染，而且还把高温烟气直接排放到大气，不但造成环境热污染，而且还造成了能源浪费。如果在锅炉排烟管道上增加一套冷凝型烟造成了能源浪费。如果在锅炉排烟管道上增加一套冷凝型烟气换热器，回收烟气中的余热，无疑可以解决上述两个问题。气换热器，回收烟气中的余热，无疑可以解决上述两个问题。 安装冷凝型烟气换热器，目的是利用烟气的余热，尤其安装冷凝型

7、烟气换热器，目的是利用烟气的余热，尤其是烟气中以蒸汽形式存在的能量（潜热）。烟气冷却到露点是烟气中以蒸汽形式存在的能量（潜热）。烟气冷却到露点以下，开始冷凝，蒸汽相变所释放的热量把冷却介质（如供以下，开始冷凝，蒸汽相变所释放的热量把冷却介质（如供热系统的回水）加热，即可回收烟气的余热。热系统的回水）加热，即可回收烟气的余热。 b.热回收效率热回收效率 一般来说，环境条件适当时，冷凝型烟气换热器可将锅炉房一般来说，环境条件适当时，冷凝型烟气换热器可将锅炉房的效率提高的效率提高10 %10 %左右。左右。 安装冷凝型烟气换热器的最安装冷凝型烟气换热器的最 佳条件是冷却介质温度相对较低，佳条件是冷却

8、介质温度相对较低， 即区域供热系统的回水温度要尽即区域供热系统的回水温度要尽 可能低。随着冷却介质温度的降可能低。随着冷却介质温度的降 低，锅炉排烟温度也降低，冷凝低，锅炉排烟温度也降低，冷凝 型烟气换热器的热回收效率进一型烟气换热器的热回收效率进一 步提高。图步提高。图1 1显示了效率与烟气显示了效率与烟气 温度及含氧量之间的关系。温度及含氧量之间的关系。 提高效率与烟气温度及含氧量之间的关系提高效率与烟气温度及含氧量之间的关系 烟气温度 烟气含氧量 效率 烟气含氧量、烟气温度和锅炉效率之间的关系。空气温度25，含湿量0.01kg/kg空气。天然气 冷凝型烟气换热器冷凝型烟气换热器 冷凝型烟

9、气换热器有多种冷凝型烟气换热器有多种 形式，根据烟气与水接触与形式，根据烟气与水接触与 否，可分为直接接触型和间否，可分为直接接触型和间 接接触型。直接接触型的换接接触型。直接接触型的换 热器通过喷水与烟气接触，热器通过喷水与烟气接触， 水带走大部分的热量，使得水带走大部分的热量，使得 烟气发生冷凝，见图烟气发生冷凝，见图2。 图图2 冷凝式烟气换热器冷凝式烟气换热器(水水/烟气直接接触烟气直接接触) 间接接触系统的例子间接接触系统的例子 将排烟烟气导入该装置底将排烟烟气导入该装置底部的接收器，然后向上流过一部的接收器，然后向上流过一系列专门设计的翅片管，需预系列专门设计的翅片管，需预热的水则

10、在翅片管的内部流过。热的水则在翅片管的内部流过。烟气与水逆向流动，且管子上烟气与水逆向流动，且管子上装有很多翅片，可增加换热面装有很多翅片，可增加换热面积和换热效果。积和换热效果。 图图 翅片管换热器翅片管换热器c.初投资初投资 一台一台7 MW锅炉的烟气冷凝器的国外产品价格大约为锅炉的烟气冷凝器的国外产品价格大约为50万元人民万元人民币，安装费用包含在内，即约币，安装费用包含在内，即约7万元人民币万元人民币/MW。 目前，中国有几家生产燃气锅炉用烟气冷凝器的厂家，价格估计目前，中国有几家生产燃气锅炉用烟气冷凝器的厂家，价格估计为为3万元人民币万元人民币/MW，安装费用包含在内。，安装费用包含

11、在内。 根据以上的数据粗略估算，根据以上的数据粗略估算， 本技术措施的初投资为本技术措施的初投资为10万万 元人民币元人民币/MW，包括烟气管，包括烟气管 道和烟囱等的整改费用在内。道和烟囱等的整改费用在内。v 冷凝器的价格冷凝器的价格 (1-10MW)d.技术可行性技术可行性 从技术角度来看，所有的燃气锅炉都适合使用烟气冷凝器。但从技术角度来看，所有的燃气锅炉都适合使用烟气冷凝器。但是，在中国还没有广泛使用烟气冷凝器技术。是，在中国还没有广泛使用烟气冷凝器技术。e.经济可行性经济可行性 如果锅炉效率提高如果锅炉效率提高5%，则简单投资回收期为，则简单投资回收期为3年左右。年左右。 锅炉效率的

12、实际改善幅度取决于锅炉的进水温度或系统的回水锅炉效率的实际改善幅度取决于锅炉的进水温度或系统的回水温度，也取决于烟气中水蒸汽的冷凝潜力。温度，也取决于烟气中水蒸汽的冷凝潜力。 f.优化优化 烟气冷凝回收装置应由换热器主体、烟气系统、被加热水系统烟气冷凝回收装置应由换热器主体、烟气系统、被加热水系统（或其他介质）、排气与泄水装置、调节阀、温度和压力传感器等组（或其他介质）、排气与泄水装置、调节阀、温度和压力传感器等组成。成。 烟气冷凝回收装置的设置应符合下列规定：烟气冷凝回收装置的设置应符合下列规定： . 应设计安装在靠近锅炉尾部出烟口处，并应设置独立支撑结构；应设计安装在靠近锅炉尾部出烟口处，

13、并应设置独立支撑结构； . 宜设置旁通烟道，当不具备设置旁通烟道时，应采取防止被加热宜设置旁通烟道，当不具备设置旁通烟道时，应采取防止被加热水干烧的措施；水干烧的措施； . 应设烟气冷凝水排放口，并应对冷凝水收集处理；应设烟气冷凝水排放口，并应对冷凝水收集处理； 装置最高点应设置自动排气阀，最低点应设置泄水阀；装置最高点应设置自动排气阀，最低点应设置泄水阀； . 宜设置安全阀。宜设置安全阀。 烟气冷凝回收装置的选型应符合下列规定：烟气冷凝回收装置的选型应符合下列规定： . 应选用耐腐蚀材料，并应满足锅炉设备使用寿命和承压要求；应选用耐腐蚀材料，并应满足锅炉设备使用寿命和承压要求； . 装置的烟

14、气阻力应小于装置的烟气阻力应小于100Pa，不得影响锅炉的正常燃烧和，不得影响锅炉的正常燃烧和原有出力。原有出力。 . 装置的承压能力应满足热水系统的压力要求；装置的承压能力应满足热水系统的压力要求； . 装置应使锅炉热效率提高装置应使锅炉热效率提高5%以上。以上。（2）气候补偿技术）气候补偿技术 a.技术介绍技术介绍 气候补偿技术是一项在传统锅炉房供暖系统中加装气候补偿技术是一项在传统锅炉房供暖系统中加装一套气候补偿系统，该系统根据监测的室外温度变化及一套气候补偿系统，该系统根据监测的室外温度变化及时调节系统供热量，实现按需供热的一项节能技术。该时调节系统供热量，实现按需供热的一项节能技术。

15、该项节能技术应用的节能设备为一套气候补偿系统，该系项节能技术应用的节能设备为一套气候补偿系统，该系统主要由气候补偿器、电动调节阀、室外温度传感器、统主要由气候补偿器、电动调节阀、室外温度传感器、供水温度传感器等几部分组成。供水温度传感器等几部分组成。 通过在气候补偿器中预设定锅炉供暖运行曲线，并根据通过在气候补偿器中预设定锅炉供暖运行曲线，并根据室外温度传感器实时监测并输送给气候补偿器的室外温度室外温度传感器实时监测并输送给气候补偿器的室外温度（变化），气候补偿器可依据锅炉供暖运行曲线时时计算出（变化），气候补偿器可依据锅炉供暖运行曲线时时计算出合理、节能的总供水温度值作为新的供水温度设定值，

16、并将合理、节能的总供水温度值作为新的供水温度设定值，并将该温度值与系统实际供水温度值对比，依据该对比值，气候该温度值与系统实际供水温度值对比，依据该对比值，气候补偿器系统输出信号控制调节电动调节阀的开度（即调节供补偿器系统输出信号控制调节电动调节阀的开度（即调节供暖系统回水量与锅炉供水量的混合比例），通过对总供水温暖系统回水量与锅炉供水量的混合比例），通过对总供水温度调节，使系统的实际供水温度与新的供水温度设定值相一度调节，使系统的实际供水温度与新的供水温度设定值相一致，从而实现锅炉房供暖系统根据室外温度的时时变化及时致，从而实现锅炉房供暖系统根据室外温度的时时变化及时调节系统供热量，达到按需

17、供热的节能运行方式。调节系统供热量，达到按需供热的节能运行方式。b.气候补偿器气候补偿器 在集中采暖系统中，我们不能使用室内温度控制器控制在集中采暖系统中，我们不能使用室内温度控制器控制采暖系统。因为一个房间的温度并不能代表整座建筑物对采采暖系统。因为一个房间的温度并不能代表整座建筑物对采暖系统的功率需求。暖系统的功率需求。 所以，人们一般采用根据室外温度，确定采暖系统出水所以，人们一般采用根据室外温度，确定采暖系统出水温度，调节采暖系统的输出功率。温度，调节采暖系统的输出功率。 天气很冷时，调节器给定天气很冷时，调节器给定一个较高的出水温度，随外界温度的升高，出水温度逐渐降一个较高的出水温度

18、，随外界温度的升高，出水温度逐渐降低。这一温度变化规律我们称供热曲线。这种调节方式可以低。这一温度变化规律我们称供热曲线。这种调节方式可以保证整个建筑的供暖需求。保证整个建筑的供暖需求。 这种调节器一般在满足基本调节这种调节器一般在满足基本调节功能功能 ，还具有很多其他附加功能，如：，还具有很多其他附加功能，如： 对一天中的不同时间段进行不同供暖模式的设置。对一天中的不同时间段进行不同供暖模式的设置。 对一周中的不同时间段进行不同供暖模式的设置。对一周中的不同时间段进行不同供暖模式的设置。 对供暖曲线的设置可以更方便、直观。对供暖曲线的设置可以更方便、直观。 对循环水泵提供控制功能，并可以在供

19、暖系统停止运对循环水泵提供控制功能，并可以在供暖系统停止运行期间，行期间， 定期开启水泵一段时间，防止水泵长期停运抱死。定期开启水泵一段时间，防止水泵长期停运抱死。 对供暖系统提供控制的同时，还可以对生活热水的生对供暖系统提供控制的同时，还可以对生活热水的生产提供控制。产提供控制。c.流程流程图图 锅炉房气候补偿应用流程图锅炉房气候补偿应用流程图图图 水水-水换热系统（电动三通分流阀）气候补偿应用流程图水换热系统（电动三通分流阀）气候补偿应用流程图 图图 水水-水换热（电动两通阀）气候补偿应用流程图水换热（电动两通阀）气候补偿应用流程图 图图 水水-水换热（一次侧分布式变频控制）气候补偿应用流

20、程图水换热（一次侧分布式变频控制）气候补偿应用流程图 图图 汽汽-水换热气候补偿应用流程图水换热气候补偿应用流程图d.功能功能 人机对话、图文显示；人机对话、图文显示； 室外温度、供水温度、回水温度等数据采集；室外温度、供水温度、回水温度等数据采集； 手动和自动切换；手动和自动切换； 参数设置；参数设置； 故障报警、故障查询；故障报警、故障查询； PID或模糊控制等运算调节；或模糊控制等运算调节； 根据室外气候条件及用户的负荷需求的供热曲线自动调节；根据室外气候条件及用户的负荷需求的供热曲线自动调节； 数据存储；数据存储； 控制器自检。控制器自检。 (3)分时分区控制技术分时分区控制技术 a.

21、技术介绍技术介绍 这是一种在供热系统中对供热要求不同的各区域采取这是一种在供热系统中对供热要求不同的各区域采取分别控制的运行方式。各种类型建筑物由于自身使用功能分别控制的运行方式。各种类型建筑物由于自身使用功能的不同，在一昼夜内每一个时间段所需供热量是不同的。的不同，在一昼夜内每一个时间段所需供热量是不同的。采用本技术后，可对集中供热区域中不同的建筑物进行供采用本技术后，可对集中供热区域中不同的建筑物进行供热分区，并对一天中的时间段做出合理划分，并计算出每热分区，并对一天中的时间段做出合理划分，并计算出每个时间段的供热负荷。个时间段的供热负荷。 在使用功能不同（如夜间无需供热）的建筑物供热支在

22、使用功能不同（如夜间无需供热）的建筑物供热支路加装电动阀，选取其典型房间放置室内温度传感器，并路加装电动阀，选取其典型房间放置室内温度传感器，并在热源设置分时分区控制器。根据具体使用时间及要求，在热源设置分时分区控制器。根据具体使用时间及要求，通过分时分区控制器来控制阀门的启闭，使这些建筑物在通过分时分区控制器来控制阀门的启闭，使这些建筑物在使用期间室内温度保持在规定室温以上；在非使用期间使使用期间室内温度保持在规定室温以上；在非使用期间使室内温度保持在防冻温度。室内温度保持在防冻温度。b.技术可行性技术可行性 对供热系统中供热要求不同的区域进行分时分区控制，对供热系统中供热要求不同的区域进行

23、分时分区控制，这种运行方式对于供热系统来说是最具有节能潜力的地方。在这种运行方式对于供热系统来说是最具有节能潜力的地方。在需要分时分区控制的区域分别选取典型房间放置室内温度传感需要分时分区控制的区域分别选取典型房间放置室内温度传感器，分时分区控制器通过测试室外温度和典型房间室内温度来器，分时分区控制器通过测试室外温度和典型房间室内温度来控制电动阀的开闭，达到对这些对供热要求不同的区域的分时控制电动阀的开闭，达到对这些对供热要求不同的区域的分时分区控制。该技术已成熟应用，技术实施上不存在难点。分区控制。该技术已成熟应用，技术实施上不存在难点。c.经济可行性经济可行性 基本数据基本数据 简单计算表

24、明，分时供暖夜间设定温度可以节能。我们以一简单计算表明，分时供暖夜间设定温度可以节能。我们以一个没有热惰性的建筑物为例。它的房间温度可以在瞬间由个没有热惰性的建筑物为例。它的房间温度可以在瞬间由20下下降到降到8或由或由8上升到上升到20。假设该建筑的夜间室内温度设低。假设该建筑的夜间室内温度设低周期周期8小时，则小时，则24小时的平均温度为：小时的平均温度为：(2016+88)24=16 24小时的室内平均温度比不使用分时分区控制技术时下降小时的室内平均温度比不使用分时分区控制技术时下降了了4，每下降，每下降1计算可节能计算可节能5%，则共节能，则共节能5420%。 分区控制可应用于不同供暖

25、分区控制可应用于不同供暖 需求、不同用热规律的建筑物。需求、不同用热规律的建筑物。 经济性分析见右表经济性分析见右表.e.环境效益环境效益 应用分时分区控制技术后，可降低二氧化碳排量为：应用分时分区控制技术后，可降低二氧化碳排量为：CO2减排量：减排量： CO2gas=QsavingsHgasCOgas =28086.90.0350.055 =55.6 tons/年年.f.流程图流程图 （4）管网水力平衡技术）管网水力平衡技术 a.技术介绍技术介绍 本技术适用于热力输配管网，目的是通过技术手段实现各终本技术适用于热力输配管网，目的是通过技术手段实现各终端热用户（建筑物）之间管网水力工况平衡，提

26、高管网水力工况端热用户（建筑物）之间管网水力工况平衡，提高管网水力工况的稳定性，使供热系统正常运行，可以节约无效的热能和电能消的稳定性，使供热系统正常运行，可以节约无效的热能和电能消耗。耗。 目前，北京地区以及国内其他采暖城市供热管网绝大多数为目前，北京地区以及国内其他采暖城市供热管网绝大多数为定流量系统。在实际运行中，这种系统的典型问题之一就是水力定流量系统。在实际运行中，这种系统的典型问题之一就是水力工况不平衡，近端用户过热、远端用户供热不足，系统供热质量工况不平衡，近端用户过热、远端用户供热不足，系统供热质量不高。管网水力工况不平衡直接与管网运行模式有关：在变流量不高。管网水力工况不平衡

27、直接与管网运行模式有关：在变流量系统中一般不会出现水力工况不平衡问题，管网水力工况失衡只系统中一般不会出现水力工况不平衡问题，管网水力工况失衡只出现在定流量系统、或出现在从定流量系统向变流量系统转换过出现在定流量系统、或出现在从定流量系统向变流量系统转换过程中。程中。 可能导致系统水力工况失调的原因有：可能导致系统水力工况失调的原因有： 系统在大流量、小温差工况下运行，与设计工况偏离；系统在大流量、小温差工况下运行，与设计工况偏离； 热用户热力入口设备工况改变（阀门开度改变、私自拆热用户热力入口设备工况改变（阀门开度改变、私自拆装设备等），造成系统水利工况改变。装设备等），造成系统水利工况改变

28、。 特别需要指出的事，在系统水力工况失调，近端用户过特别需要指出的事，在系统水力工况失调，近端用户过热、远端用户供热不足时，不能采取加大循环泵扬程和循环热、远端用户供热不足时，不能采取加大循环泵扬程和循环流量的办法，这种办法没有解决系统失衡问题，只是掩盖了流量的办法，这种办法没有解决系统失衡问题，只是掩盖了问题，只会造成系统热能、电能的更大浪费。问题，只会造成系统热能、电能的更大浪费。 b.技术措施技术措施 解决管网水利工况失调，提高水力稳定性，可以选择以下几种技解决管网水利工况失调，提高水力稳定性，可以选择以下几种技术措施：术措施： 在管网中安装压差控制阀；在管网中安装压差控制阀； 在管网中

29、某些点限制流量（定流量）；在管网中某些点限制流量（定流量）； 建筑物热力入口安装静态平衡阀；建筑物热力入口安装静态平衡阀； 建筑物热力入口安装动态平衡阀；建筑物热力入口安装动态平衡阀； 建筑物热力入口加装混合回路，对建筑物独立进行温度控制；建筑物热力入口加装混合回路，对建筑物独立进行温度控制； 为供热建筑物设立独立热力站，将建筑物与管网进行水力分离。为供热建筑物设立独立热力站，将建筑物与管网进行水力分离。 上述技术措施上述技术措施 - 是调节管网水力平衡的方法，是调节管网水力平衡的方法， - 着眼着眼于对单栋建筑供热进行控制。改善管网水力工况，需要对管网以及热于对单栋建筑供热进行控制。改善管网

30、水力工况，需要对管网以及热用户的情况具体分析选择合适的技术措施。用户的情况具体分析选择合适的技术措施。技术措施作用原理介绍技术措施作用原理介绍 差压控制差压控制 差压控制阀用于把系统的差压稳定在一定范围内。当差压控制阀用于把系统的差压稳定在一定范围内。当系统的差压增加时，阀门减少开度消耗额外的压力。与此系统的差压增加时，阀门减少开度消耗额外的压力。与此相反，阀门一旦增大，即意味着阀门的压降减少，系统的相反，阀门一旦增大，即意味着阀门的压降减少，系统的差压也逐步到达预设值。差压也逐步到达预设值。 流量控制流量控制 同时使用静态平衡阀和动态平衡阀调节流量，但它们的应用同时使用静态平衡阀和动态平衡阀

31、调节流量，但它们的应用条件各异。条件各异。 静态平衡阀为流量的静态调整，是一次性手动调节，不能够静态平衡阀为流量的静态调整，是一次性手动调节，不能够自主随系统工况变化而变化阻力系数，所以称静态平衡阀。需通自主随系统工况变化而变化阻力系数，所以称静态平衡阀。需通过手动设定流量，并能测量流量。平衡阀的作用对象是阻力，能过手动设定流量，并能测量流量。平衡阀的作用对象是阻力，能够起到手动可调孔板的作用，来平衡管网系统的阻力，达到各个够起到手动可调孔板的作用，来平衡管网系统的阻力，达到各个环路的阻力平衡。当调整动作完成时，阀流阻力不可能再随着系环路的阻力平衡。当调整动作完成时，阀流阻力不可能再随着系统条

32、件的变化而发生变化，即，当系统条件变化时，每个循环的统条件的变化而发生变化，即，当系统条件变化时，每个循环的流量也变化。流量也变化。 定流量阀也称为自力式流量控制阀。在一定的工作压差定流量阀也称为自力式流量控制阀。在一定的工作压差范围内，它可以有效地控制通过的流量。例如：当阀门前后范围内，它可以有效地控制通过的流量。例如：当阀门前后的压差增大时，通过阀门的自动关小动作，保持流量不增大；的压差增大时，通过阀门的自动关小动作，保持流量不增大；反之，当压差减小时，阀门自动开大，以保持流量恒定；应反之，当压差减小时，阀门自动开大，以保持流量恒定；应用定流量阀的管路系统压差不能小于阀门所要求的正常工作用

33、定流量阀的管路系统压差不能小于阀门所要求的正常工作压差范围，因为阀门本身不能提供额外压头，此时即使阀门压差范围，因为阀门本身不能提供额外压头，此时即使阀门全开，流量仍将低于规定流量，不能起控制作用。全开，流量仍将低于规定流量，不能起控制作用。平衡阀的选用及安装平衡阀的选用及安装 自动差压控制阀、平衡阀的选择应依据已知设计流量和差压相适自动差压控制阀、平衡阀的选择应依据已知设计流量和差压相适合的阀门性能指数（合的阀门性能指数（Kv值）确定。不能直接根据连接管网的管径选值）确定。不能直接根据连接管网的管径选择。择。 静态平衡阀可安装在供水立管上，也可安装在回水立管上，一般静态平衡阀可安装在供水立管

34、上，也可安装在回水立管上，一般是安装在回水立管上。是安装在回水立管上。 自力式差压控制阀应安装在回水管上。调节器的压力传感器通过自力式差压控制阀应安装在回水管上。调节器的压力传感器通过毛细管与进水管连接。毛细管不能安装在进水管底端。否则，毛细管毛细管与进水管连接。毛细管不能安装在进水管底端。否则，毛细管易受水中的泥沙污染。易受水中的泥沙污染。 平衡阀的最终定型和它们位置的确定应依据特定操作工况下管网平衡阀的最终定型和它们位置的确定应依据特定操作工况下管网的水力分析。的水力分析。 原则上，管网的平衡阀设置在各幢建筑物的前端，或者在原则上，管网的平衡阀设置在各幢建筑物的前端，或者在一组建筑物的前端

35、，如下图所示：一组建筑物的前端，如下图所示： 图图1 管网的平衡管网的平衡建筑物供热控制建筑物供热控制 建筑物级的供热控制可以采用混合回路或单幢建筑物热力站。建筑物级的供热控制可以采用混合回路或单幢建筑物热力站。现代化的最终用户控制系统都采用这些装置：现代化的最终用户控制系统都采用这些装置： 混合回路混合回路 混合回路是一种能允许不同建筑物的用户自行对供热温度进混合回路是一种能允许不同建筑物的用户自行对供热温度进行独立控制的技术。如果供热管网中存在水力不平衡的问题，采行独立控制的技术。如果供热管网中存在水力不平衡的问题，采用混合回路有助于解决这个问题。用混合回路有助于解决这个问题。 混合回路能

36、够提供很多用换热器方案也能提供的控制功能。混合回路能够提供很多用换热器方案也能提供的控制功能。如果不需要将用户和管网进行水力分离，混合回路的投资额相对如果不需要将用户和管网进行水力分离，混合回路的投资额相对比较低。比较低。 混合回路的构成包括循环泵、调节阀、电子控制器、差压控混合回路的构成包括循环泵、调节阀、电子控制器、差压控制阀、平衡阀、热量表及温度传感器。制阀、平衡阀、热量表及温度传感器。 建筑物热力站建筑物热力站 换热器的应用是一种能够对不同建筑物的供水温度进行换热器的应用是一种能够对不同建筑物的供水温度进行独立控制的技术。如果管网存在水力不平衡，利用换热器设独立控制的技术。如果管网存在

37、水力不平衡，利用换热器设备有助于解决这种问题。备有助于解决这种问题。 换热器设备通常包括换热器、循环泵、调节阀、电子控换热器设备通常包括换热器、循环泵、调节阀、电子控制器、差压控制阀、平衡阀、能量表、温度传感器、定压系制器、差压控制阀、平衡阀、能量表、温度传感器、定压系统、补水系统、以及安全阀。统、补水系统、以及安全阀。 换热器设备能够提供很多由混合回路也能提供的控制功换热器设备能够提供很多由混合回路也能提供的控制功能。但是，换热器设备可以使热用户与管网实现水力分离，能。但是，换热器设备可以使热用户与管网实现水力分离，这是与混合回路的主要区别。换热器设备的投资额通常比混这是与混合回路的主要区别

38、。换热器设备的投资额通常比混合回路设备的投资额高。合回路设备的投资额高。 图图3 热力站原理图热力站原理图 c.技术可行性技术可行性 固定流量小区供热系统中管网平衡为常规惯例，在技固定流量小区供热系统中管网平衡为常规惯例，在技术应用上没有特别问题。术应用上没有特别问题。 在现代化供热系统中，混合回路和建筑物热力站都属在现代化供热系统中，混合回路和建筑物热力站都属于常用技术，运行可靠。但目前在国内应用不多，处于探于常用技术，运行可靠。但目前在国内应用不多，处于探索积累经验阶段。索积累经验阶段。d.经济可行性经济可行性 管网水力平衡成本费用与所采取的技术措施及项目的具体管网水力平衡成本费用与所采取

39、的技术措施及项目的具体情况有关，不能一概而论。情况有关，不能一概而论。 对于对于10,000平方米建筑物，一般建筑物的平均热负荷通平方米建筑物，一般建筑物的平均热负荷通常为常为300kW左右。左右。 整套现代化混合回路装置的粗略估价为：整套现代化混合回路装置的粗略估价为：150,000 RMB/MW；整套建筑物热力站的粗略估价为：；整套建筑物热力站的粗略估价为：250,000 RMB/MW。 有关建筑物耗热控制的实例计算，参见下节。计算表明，有关建筑物耗热控制的实例计算，参见下节。计算表明，简单投资回收年限大约为简单投资回收年限大约为7年。年。 e.环境效益环境效益 计算表明，对于一个供热面积

40、为计算表明，对于一个供热面积为10万平方米的系统来说，万平方米的系统来说，由于系统能耗降低可带来年减排由于系统能耗降低可带来年减排CO2120吨的环境效益。吨的环境效益。 f.优化优化 水力平衡优化包括下列内容：水力平衡优化包括下列内容： 优化管网布局及调整管径，使并联环路之间压力损失相优化管网布局及调整管径，使并联环路之间压力损失相对差额的计算值达到最小；对差额的计算值达到最小； 在干、支管道或换热末端上设置水力平衡及调节阀门；在干、支管道或换热末端上设置水力平衡及调节阀门； 在经济技术比较合理前提下，一次管网可选用分布式变在经济技术比较合理前提下，一次管网可选用分布式变频泵技术；频泵技术；

41、 在经济技术比较合理前提下，二次管网可选用末端混水在经济技术比较合理前提下，二次管网可选用末端混水技术。技术。 水力平衡及调节阀门的选用应根据下列条件确定：水力平衡及调节阀门的选用应根据下列条件确定： 供热管网内流量随负荷变化变化与否，即供热管网形式；供热管网内流量随负荷变化变化与否，即供热管网形式； 供热管网运行调节模式；供热管网运行调节模式； 热计量及温控形式；热计量及温控形式； 设计流量、压差和产品的相关技术参数及厂家技术要求。设计流量、压差和产品的相关技术参数及厂家技术要求。 常见水力平衡及调节阀门，其应用原则如下：常见水力平衡及调节阀门，其应用原则如下： 水力平衡阀应用于定流量系统、

42、部分负荷时压差和流量变水力平衡阀应用于定流量系统、部分负荷时压差和流量变化较小的变流量系统；不适用于部分负荷时压差和流量变化较大化较小的变流量系统；不适用于部分负荷时压差和流量变化较大的变流量系统；应用时应注意逐级安装以方便调试。的变流量系统；应用时应注意逐级安装以方便调试。 自力式流量控制阀应用于定流量系统等需要维持某特定位置自力式流量控制阀应用于定流量系统等需要维持某特定位置流量恒定的应用，不应用于流量会产生变化的部位供热管网运行流量恒定的应用，不应用于流量会产生变化的部位供热管网运行调节模式；应用时无特殊情况应单级安装。调节模式；应用时无特殊情况应单级安装。 自力式压差控制阀应用于部分负

43、荷时压差和流量变化较大的自力式压差控制阀应用于部分负荷时压差和流量变化较大的变流量系统、可能被改造为变流量系统的定流量系统，或其他需变流量系统、可能被改造为变流量系统的定流量系统，或其他需要维持系统内某环路资用压差相对恒定的场合，；应用时无特殊要维持系统内某环路资用压差相对恒定的场合，；应用时无特殊情况应单级安装。情况应单级安装。 动态压差平衡性电动调节阀可用于变流量系统的末端温控，动态压差平衡性电动调节阀可用于变流量系统的末端温控，或其他需兼顾水力平衡与控制的场合；应用时无特殊情况应单级或其他需兼顾水力平衡与控制的场合；应用时无特殊情况应单级安装。安装。（5）水泵变频调速技术）水泵变频调速技

44、术 a.技术介绍技术介绍 调速泵是通过改变泵叶轮转速而灵活调整泵的扬程和水流量。调速泵是通过改变泵叶轮转速而灵活调整泵的扬程和水流量。泵调速后可以在高效工况下运转，达到即满足使用工况要求而又节泵调速后可以在高效工况下运转，达到即满足使用工况要求而又节约能源（节约泵耗电量）的目的。这是目前广泛使用的通用技术。约能源（节约泵耗电量）的目的。这是目前广泛使用的通用技术。 调速泵的原理是在泵的电机上连接一个变频器，变频器可将电调速泵的原理是在泵的电机上连接一个变频器，变频器可将电源频率（通常为源频率（通常为50Hz）调到一较低的频率并相应地使泵电动机在）调到一较低的频率并相应地使泵电动机在一低速上运行

45、。泵电动机的速度取决于电源频率和电动机构造（例一低速上运行。泵电动机的速度取决于电源频率和电动机构造（例如两极电动机，四极电动机等）。如两极电动机，四极电动机等）。 供热系统中，锅炉房、热力站和建筑物等可能安装有循环泵、供热系统中，锅炉房、热力站和建筑物等可能安装有循环泵、补水泵、加压泵及混合泵等，在供热系统中应用的场合较多。补水泵、加压泵及混合泵等，在供热系统中应用的场合较多。 该技术涉及的设备有：水泵（离心泵）、泵电动机（交流电动该技术涉及的设备有：水泵（离心泵）、泵电动机（交流电动机）和机）和 变频器。变频器。 b.适应范围适应范围 调速泵技术适用于多种情况，例如：调速泵技术适用于多种情

46、况，例如： 变流量供热系统：水泵的流量和扬程必须根据需要而随变流量供热系统：水泵的流量和扬程必须根据需要而随时调节，如锅炉房和热力站等处都要使用调速循环泵才能满时调节，如锅炉房和热力站等处都要使用调速循环泵才能满足调节的需要；足调节的需要； 定流量供热系统：目前一般都是水泵额定流量过大、通定流量供热系统：目前一般都是水泵额定流量过大、通过阀门节流而调节水泵的扬程和流量，过阀门节流而调节水泵的扬程和流量， 阀门节流实际上就是阀门节流实际上就是能量浪费。通过调速泵技术，用调节水泵的速度代替阀门调能量浪费。通过调速泵技术，用调节水泵的速度代替阀门调节，就可以节省阀门节流所造成的能耗；节，就可以节省阀

47、门节流所造成的能耗； 补水系统：用调速泵补水，不仅节省补水泵的电耗，而且使补水系统：用调速泵补水，不仅节省补水泵的电耗，而且使系统的定压点的压力波动幅度大幅度下降，利于系统的稳定运行。系统的定压点的压力波动幅度大幅度下降，利于系统的稳定运行。 图图1表示定速泵节流阀的定流量系统中水压的分布情况，表示定速泵节流阀的定流量系统中水压的分布情况，图图2表示在同一系统中，如果用变频器控制变速泵作为定速泵表示在同一系统中，如果用变频器控制变速泵作为定速泵节流阀替代方案时的水压分布情况。由图可以看出，在保持用户节流阀替代方案时的水压分布情况。由图可以看出，在保持用户同样水压分布的情况下，调速泵节省了节流阀

48、的损失。同样水压分布的情况下，调速泵节省了节流阀的损失。图图 1 定速增压泵和节流阀压力曲线在内的简化流程图定速增压泵和节流阀压力曲线在内的简化流程图 图图 2包括（变频器控制的）变速增压包括（变频器控制的）变速增压 泵压力曲线在内的简化流程图泵压力曲线在内的简化流程图 一般来说，变频器即可以提高频率也可以降低频率，但频率一般来说，变频器即可以提高频率也可以降低频率，但频率提高的幅度远远小于频率降低的幅度。同时要注意，频率提高后提高的幅度远远小于频率降低的幅度。同时要注意，频率提高后泵耗电量高于额定耗电量，电机发热量增加，有可能导致电机过泵耗电量高于额定耗电量，电机发热量增加，有可能导致电机过

49、热而停机或损坏。热而停机或损坏。 Elevation m and Pressure mWCLength mReturnSupplyElevationThrottel ValveFixed Speed PumpPTSupplyReturnElevation m and Pressure mWCLength mReturnSupplyElevationFixed Speed PumpPTSupplyReturnPower Supply from GridControl Signal to Frequency ConverterFQElectrical Motor c.技术可行性技术可行性 本技术是

50、成熟的、目前已广泛推广使用的技术，技术上本技术是成熟的、目前已广泛推广使用的技术，技术上完全可行。完全可行。 在采用调速泵技术时，应注意的是要认真、全面在采用调速泵技术时，应注意的是要认真、全面的了解和分析供热系统的水力状况。的了解和分析供热系统的水力状况。 一般来说，在变、定流量供热系统中的循环泵均可以使一般来说，在变、定流量供热系统中的循环泵均可以使用调速泵。同时，补水定压泵也适宜采用调速泵。用调速泵。同时，补水定压泵也适宜采用调速泵。 d.经济可行性经济可行性 可通过计算简单的财务指标，例如可通过计算简单的财务指标，例如NPV或回收期来评估财务或回收期来评估财务可行性。可行性。 假设一台

51、转速为假设一台转速为2,900RPM的定速泵，装有一个节流阀，的定速泵，装有一个节流阀，现更换成带变频器的调速泵，同时取消了节流阀。在流量现更换成带变频器的调速泵，同时取消了节流阀。在流量200m3/h时，使用调速泵后泵的扬程可降低时，使用调速泵后泵的扬程可降低200 kPa，如图，如图3。图中虚线所围圈的区域，表示考虑到其它因素后变频器和泵电动图中虚线所围圈的区域，表示考虑到其它因素后变频器和泵电动机额定值所限制区域。机额定值所限制区域。图图3 调速泵与定速泵节流阀的电耗比较调速泵与定速泵节流阀的电耗比较 e.社会效益社会效益 如上图，定速泵节流阀系统的流量为如上图，定速泵节流阀系统的流量为

52、200m3/h，扬，扬程为程为620kPa，此时泵的效率为，此时泵的效率为0.78，电动机效率为，电动机效率为0.93，每年供热运行每年供热运行125天。天。 更换成调速泵后，节流阀拆除，水泵流量不变，但水泵更换成调速泵后，节流阀拆除，水泵流量不变，但水泵扬程降为扬程降为420kPa，泵的效率为，泵的效率为0.76，电动机效率为，电动机效率为0.94，变频器效率是变频器效率是0.96，供热天数不变。，供热天数不变。则原来泵的耗电量根据式（则原来泵的耗电量根据式（2）：）： Pex = 620 kPa * 200 m3/h / 3,600 sec/h /(0.78 * 0.93) = 47.48

53、 kW更换成调速泵后，由式（更换成调速泵后，由式（3）知：）知： Pnew = 420 kPa * 200 m3/h / 3,600 sec/h /(0.76 * 0.94 * 0.96) = 34.02 kW每年减少的耗电量根据式（每年减少的耗电量根据式（5）: Ered = (47.48kW 34.02 kW) * 125 天天/年年 * 24 小时小时/天天= 40383.14 kWh/年年回收分析回收分析 由表由表1知，知，55kW的变频器价格为的变频器价格为41500元。本案例元。本案例泵电机功率为泵电机功率为47.48kW，可取投资，可取投资41500元，仅增加变元，仅增加变频器，

54、不更换泵。但应加上拆除节流阀、增加旁通管等施工频器，不更换泵。但应加上拆除节流阀、增加旁通管等施工费用，设费用，设7000元，元， 则总投资约则总投资约48500元。电价元。电价0.65元元/kWh。则年节省电费为：。则年节省电费为： 40383.14 kWh/年年 * 0.65 RMB/kWh = 26249.04 RMB/年。年。 简单回收期为：简单回收期为：48500/26249.04年年= 1.85年。年。 当原系统中的节流阀损失由当原系统中的节流阀损失由200kPa变为变为100kPa时，时，则回收期变为则回收期变为4.64年。因此回收期的长短与原系统节流阀的年。因此回收期的长短与原

55、系统节流阀的损失大小由密切关系。损失大小由密切关系。 社会效益调速泵的使用，可以降低水泵耗电量，从而降社会效益调速泵的使用，可以降低水泵耗电量，从而降低供热成本。在用同样热量的前提下，人们采暖的费用将降低供热成本。在用同样热量的前提下，人们采暖的费用将降低，因此有着积极的社会意义，尤其是对低收入者，其社会低，因此有着积极的社会意义，尤其是对低收入者，其社会效果更为明显。效果更为明显。 (6)锅炉集中控制技术锅炉集中控制技术 智能型锅炉控制系统，由智能主机（主机控制系统）和下智能型锅炉控制系统，由智能主机（主机控制系统）和下位机（终端控制器）组成，系统规模大小、功能灵活可变位机（终端控制器）组成

56、，系统规模大小、功能灵活可变 。 控制系统示意图控制系统示意图 主机控制系统主机控制系统 控制系统可对各区域进行温度补偿控制和手动控制，以及控制系统可对各区域进行温度补偿控制和手动控制，以及对同一区域的各锅炉进行联动控制，实现对多台锅炉及换热器对同一区域的各锅炉进行联动控制，实现对多台锅炉及换热器进行集中控制的功能。进行集中控制的功能。 在温度补偿功能中，温度补偿曲线采用四次曲线，该曲线在温度补偿功能中，温度补偿曲线采用四次曲线，该曲线是通过用户设定的特定值拟合而成，用户还可为一周七天设置是通过用户设定的特定值拟合而成，用户还可为一周七天设置不同的供暖时间段，并为每一个供暖对象设置各自的温度补

57、偿不同的供暖时间段，并为每一个供暖对象设置各自的温度补偿曲线。曲线。 终端控制器终端控制器 锅炉智能控制器，可根据用户的需求，实现对多台锅炉或锅炉智能控制器，可根据用户的需求，实现对多台锅炉或调节阀的控制。控制器直接和锅炉或调节阀门相连，适合就地控调节阀的控制。控制器直接和锅炉或调节阀门相连，适合就地控制，具有自动控制、手动控制和强制手动控制三种控制方式。制，具有自动控制、手动控制和强制手动控制三种控制方式。 控制模式控制模式 本产品可实现五种控制模式：（本产品可实现五种控制模式：（1）控制单台锅炉全自动运）控制单台锅炉全自动运行；（行；（2）控制多台锅炉联动运行；（）控制多台锅炉联动运行；（

58、3）控制供暖系统全自动）控制供暖系统全自动运行；（运行；（4）控制锅炉与供暧系统联合运行；（）控制锅炉与供暧系统联合运行；（5）实现计算机）实现计算机中央控制，远程监测、网络控制。中央控制，远程监测、网络控制。 技术可行性技术可行性 该系统融合了计算机信息管理技术、远程监控技术、该系统融合了计算机信息管理技术、远程监控技术、internet宽带通信技术、多屏幕监视技术等。供热运行集宽带通信技术、多屏幕监视技术等。供热运行集中监控系统的建立，便于各级管理人员实时监测运行数据。中监控系统的建立，便于各级管理人员实时监测运行数据。该系统与气候补偿器系统、分时分区控制器、远传温度采集该系统与气候补偿器

59、系统、分时分区控制器、远传温度采集器实时进行通讯，有利于供热系统管理人员高效的、及时、器实时进行通讯，有利于供热系统管理人员高效的、及时、全面地掌握供热系统运行的实际情况，为其进行综合监督检全面地掌握供热系统运行的实际情况，为其进行综合监督检查创造条件，有利于提高管理工作效率，减少失误，此项目查创造条件，有利于提高管理工作效率，减少失误，此项目已经进入现场试验阶段。已经进入现场试验阶段。 经济可行性经济可行性 节能量节能量 如表如表4所示为供热系统应用该技术前后的能耗数据。所示为供热系统应用该技术前后的能耗数据。 供热系统能量消耗调研表供热系统能量消耗调研表 根据调研智能型锅炉控制系统技术节气

60、根据调研智能型锅炉控制系统技术节气(20%)*以上。以上。 节气量节气量Qsavings = Qbefore - Qafter=4540000-3740000=800000 m3 式中：式中：Qsavings：节约燃气耗量，：节约燃气耗量，m3； Qbefore：改造前燃气耗量，：改造前燃气耗量，m3； Qafter：改造后燃气耗量，：改造后燃气耗量，m3。其中，安装智能型锅炉控制系统可节约燃气量：其中，安装智能型锅炉控制系统可节约燃气量： Q = 20%Qsaving=8000000.2=160000 m3 节约费用节约费用 Agas= QPgas=160000 1.95 =312000元元