供热系统的能源审计方法研究

供热系统的能源审计方法研究

12热装置能源监测方法的紧迫性和必要性1.1制能系统的能量消耗和能源监测的重要性1.1.1建筑节能的重要性中国的建筑能源消耗约占世界经济总能耗的23%，而北方的屋顶能源消耗占中国城市建筑总能耗的40%。它不仅是建筑能源消耗的最大部分，也是建筑节能的中心重点。1.1.2供热系统能源的合理利用供热系统能源审计是一种加强企业能源科学管理和节约能源的有效手段和方法，具有很强的监督与管理作用。政府通过供热系统能源审计，可以准确合理地分析评价供热系统的能源利用状况和水平，以实现对供热系统能源消耗情况的监督管理，保证供热系统能源的合理配置使用，提高能源利用效率，节约能源，保护环境。通过能源审计，可以对供热系统的能源消费状况、管理水平、利用效率、消耗指标、财务过程、综合利用及环境效果进行检查、测试、诊断、咨询和评价，排查节能障碍和浪费原因，可以使供热系统的生产组织者、管理者、使用者及时分析掌握供热系统的能源管理水平及用能状况，寻找节能方向，查找节能潜力，提出整改措施，制订节能目标和规划，最终目的是促进供热系统节能降耗、降低供热系统生产成本、提高经济效益。1.2．供热系统能源审计由于供热系统由热源、热网、热力站和用户组成，热用户的用能状况和室外气象参数的变化对供热系统的能耗影响较大，其能耗特点与工业企业和大型公共建筑不完全相同，能源审计的客体不同，其审计对象、范围、方法、目的有所不同。故不能将上述两通则直接用于供热系统能源审计。综上所述，供热系统能源审计对供热系统节能具有明显的实际效益。与钢铁、水泥等行业的工业企业能源审计工作相比较，供热系统能源审计明显落后，因此开展供热系统能源审计方法的研究具有紧迫性，也具有重要的理论意义和实际意义。22热装置能源监测方法的研究2.1供热过程构成部分通常集中供热系统主要由锅炉房、热力站、管网和建筑物等四部分供热环节构成。住宅小区的供热系统能源审计包括四部分内容：建筑物审计、锅炉房审计、管网审计和热力站审计（见图1）。2.2加热系统的能源监测方法2.2.1审计方法的可扩张性供热系统能源审计方法分为五种：建筑物简单审计方法；建筑物详细审计方法；锅炉房详细审计方法；管网详细审计方法和热力站详细审计方法。每一种审计方法的步骤相似，审计过程由10个步骤组成，只是这五种审计方法的具体内容不同。审计人员可以按照审计步骤进行能源审计，在每一个步骤中，都有简短的工作描述和说明，以及相应的审计工具，可以帮助审计人员更好地完成能源审计工作。值得注意的是，因为审计地点各不相同，所以表中的这些工具并不完整。审计人员在审计过程中必须开发适合自己的审计工具。以下仅以锅炉房详细审计方法为例进行说明。2.2.232加热系统能源审计设备的应用研究3.1审计方法指南为了提高能源审计的效率，我们研究并开发出了能源审计方法指南。该指南是一个非常好的工具，它可以帮助和指导审计人员完成审计工作。指南中包括审计中所有必需的信息和工具。表2列出了审计人员的工作以及相应的指南内容。3.2．热计量仪表热量表是测试上个采暖季总能耗量的最好工具。鉴于热计量在北京的住宅小区中尚不普遍，在能源审计之前，应在审计地点安装热计量仪表。在采暖开始前，必须安装热量表和其它测试设备。为了获得好的审计结果，建议在所有审计地点安装固定式热表。其他的固定设备有水表，用于计量补水量。该仪表必须安装在水处理设备入口前，因为水处理设备会消耗一部分水量。同样，温度计和压力表也应安装在管道上的相应位置。3.3无线设备的应用研究便携式设备用于测试和收集既有固定设备无法测试的数据。便携式设备可以在审计过程中进行安装。审计常用设备清单及其用途如表3所示。41关于加热系统能源审计信息和方法论的研究以锅炉能源审计为例4.1锅炉能源监测信息锅炉房需要重点审计的信息如表4、表5、表6所示。4.2这三个重要数据4.2.1．热表正常工作通过安装的热表测试整个采暖期的耗热量，测得的数据是非常准确和可信的。有时尽管安装有热表，但热表不能正常工作。因此，审计人员必须在能源审计中自己收集数据。为了获得足够的数据，热表必须在一个采暖期正常工作3个月以上，年耗热量可以通过度日数进行修正计算得到。如果因为供热管道的问题无法安装热表，可通过计算方法得出计算耗热量。4.2..1对于锅炉房，可通过测试得到的燃料消耗量和锅炉房效率计算耗热量；4..1.24.2.1.计算耗热量的计算结果是受包者通过建筑物的尺寸、窗户数量和建造材料（估算U值）等可计算出理论耗热量。因为没有考虑室内温度和太阳辐射的变化，该计算值并不十分准确。特别是太阳辐射，它的影响很大，可以减小实际的耗热量，太阳辐射的影响很难确定，在简单的热损失计算中并没有包括这一部分。耗热量的计算值准确性低于直接计量结果，该计算值只是耗热量的理论值，它并不能反映耗热量的偏差。在锅炉房采用便携式热表测量一段时间内的耗热量，然后假定所有的建筑物有着相同的耗热量水平。这种方法不能准确确定每一栋建筑物的耗热量，也不能知道哪栋建筑物耗热量低或高。耗热量也包括管网热损失，这部分热损失占不小的比例，导致耗热量的计算值偏离实际值。4.2.2．建筑物供热面积审计中需要收集的另一个重要数据是建筑物的供热居住面积。通常单位面积耗热量用于比较不同审计地点的能耗水平，这里的单位面积指的是单位供热面积。通常情况下，建筑面积是已知的或通过图纸或审计现场视察获得。但供热面积不应包括建筑面积中未采暖的部分，所以建筑物的供热面积小于或等于建筑面积。在视察审计现场时，审计人员应该核对建筑中未采暖的面积。楼梯间通常没有散热器，但周围房间会通过隔墙把热量传递给楼梯间，所以楼梯间也算为供热面积的一部分。通常情况下，供热公司有总的供热面积数据，当其他方法无法获得供热面积时，可以使用供热公司的数据。4.2.3审计车辆meas和hddahs采暖度日数是审计中一个重要的参数。当把测得的建筑耗热量与往年数据进行比较时，需要根据参考度日数2388对耗热量进行修正。其中：Ecorr：修正后的耗热量；Emeas：一段时间测量的耗热量；HDDmeas：相同时间内的度日数。度日数可以收集和测试。一般通过审计人员测试和收集度日数数据，但要到下一年才有完整的一年的数据。如果审计人员计划使用测试的度日数，则必须收集每月的度日数。收集每月或每周的度日数是非常必要的。收集数据的过程必须符合标准化的程序，保证所有的审计人员使用相同的度日数。获取度日数的另一个方法是通过北京公共气象部门测试的室外日平均温度，根据室外温度计算度日数。每天的度日数可计算如下：度日数=室外日平均温度-18℃4.3热系统能源监测的数据分析4.3.1能耗及效率分析(2）供热量调节的分析(3）能耗量的分析：(1)燃料耗量的分析(2)耗电量（鼓风及引风机、水泵等）的分析(3)耗水量的分析(4）耗能成本的分析(5）锅炉热效率的分析(6）与北京市市政管委锅炉房能耗指标的对比4.3.2能耗及转换效率的分析(2）供热量调节的分析(3）热力站能耗量的分析：(1)耗热量的分析(2)耗电量的分析(3)耗水量的分析(4）换热器效率的分析(5）耗能成本的分析(6）水泵效率的分析(7）与北京市市政管委热力站能耗指标的比较4.3.3网络能源审计数据分析(2）管网水流量损失率的分析(3）管网水力失调度的分析(4）管网热损失率的变化状况分析(5）与北京市市政管委管网热损失率的比较4.3.4和单位建筑物耗热量测量值的比较(1）耗热量数据的分析：(1)单位建筑面积年耗热量测量值（kWh/m2·a）和单位建筑面积平均耗热量指标（W/m2）(2)建筑物围护结构传热系数测量值和热桥部位内表面温度(3)耗热量计算值和耗热量测量值的比较(4)围护结构存在的问题(2）室内温度采集和住户问卷调查的分析(3）度日数的耗热量分析5供热系统节能技术能源审计的目的是了解供热系统能耗现状，找出能耗大的原因，提出节能改造措施，降低供热系统能耗。为此我们研究并编写了供热系统16项最实用的节能技术，包括节能效率、投资和环境及社会效益。供能源审计中选用。5.1烟气冷凝器余热回收技术常见锅炉房节能改造技术：燃煤锅炉房改造成燃气锅炉；燃气锅炉的烟气冷凝器余热回收技术；燃煤锅炉的煤风比控制；热泵技术；楼宇式热电（冷）联产技术；采用分层燃烧技术，改善锅炉燃烧状况；采用复合燃烧技术，增加锅炉出力。5.2热力站和水泵的节能改造常见的热力站节能技术：热力站入口装流量控制设备，解决一次水系统水力失调问题；.热力站（或混水站）安装监控系统，实时调节供给用户的热量；.改善二级系统和用户系统，解决小区内建筑物之间和建筑物内部房屋冷热不均和能源浪费的问题。常见热力站节能改造方案：提高换热器能效的措施，如保温、台数控制、加大供回水温差；.水泵的节能运行，如变频调速技术或更换压送能力过大的水泵；补水泵节能运行，如变频调速定压；改变大流量、小温差的运行方式，提高供水温度和输送效率；气候补偿器在热力站中的应用；热力站的水质管理。5.3水系统改造方案常用的管网节能技术：管网水力平衡技术；直接连接系统改成间接连接系统；管沟改直埋技术；改变大流量、小温差的运行方式，提高供水温度和输送效率；推广热水管道直埋技术，降低基础投资和运行费用；推广管道充水保护技术，防止管道腐蚀。管网节能改造方案：提高管网的保温效果，如加强保温措施、更换部分保温效果不好的管道、不要使保温管道浸泡在水中；加强管网的维护管理，控制系统失水；安装热工仪表，掌握运行情况；安装流量调节阀；改善二级水系统和用户系统，解决供热区域内建筑物之间和建筑物内部房屋冷热不均和能源浪费的问题。5.4建筑节能重建技术和方案常用的建筑物节能技术：外墙保温；改善窗户性能；散热器调节阀防止室温过热损失；室内采暖系统改造；室内立管水力平衡。5.5种节能技术根据典型示范项目分析出的各种节能改造技术的节能效益和投资收益，可以看出，项目不同，实际的投资和节能效益也不同。62节能重建项目评价分析6.1评估原则节能改造评估要遵循独立性、客观性和科学性的工作原则。6.2评估方法6.2.1房供热能耗降低北京市供热节能工作指导意见（京政管字257号）规定了供热系统的单位面积能耗指标：(1）到2010年，燃煤锅炉房供热平均能耗由2004年煤耗25.3千克标煤/平方米下降到22.2千克标煤/平方米。(2）到2010年，燃气锅炉房供热平均能耗由2004年气耗11.9立方米/平方米下降到10.7立方米/平方米。(3）到2010年，燃煤锅炉平均运行效率由2004年的58%提高到65%，燃气锅炉平均运行效率由2004年的80%提高到85%。6.2.2运行灰渣可燃物含量指标(1）锅炉运行热效率应符合（GB/T17954-2007）的要求，如锅炉容量为5.7～14MW时，锅炉运行热效率一级为89%；二级为88%；三级为87%。(2）工业锅炉运行排烟温度指标应不超过（GB/T17954-2007）的规定值，如燃气锅炉运行排烟温度应小于160℃。(3）燃煤工业锅炉运行灰渣可燃物含量指标应不超过（GB/T17954-2007）的规定值。(4）工业锅炉运行排烟处过量空气系数指标应不超过（GB/T17954-2007）的规定值，如燃气锅炉过量空气系数应小于1.2。6.2.3单原因的比较法通过项目单位产品的能耗指标与规定的项目能耗准入标准、国际国内同行业先进水平进行对比分析。6.2.4单位面积指数法根据不同使用功能分别计算单位面积的能耗指标，与类似项目的能耗指标进行对比。6.2.5用能分析节能效果能量平衡分析是根据项目能量平衡的结果，对项目用能情况进行全面、系统地分析，以便明确项目能量利用效率，能量损失的大小、分布与损失发生的原因，以利于确定节能目标，寻找切实可行的节能措施。7供热系统能源审计审计前我们根据供热系统能源审计方法研究的成果编制了《供热系统能源审计工作手册》和《供热系统能源审计培训材料》，对经北京市锅炉供暖中心批准的能源审计单位进行了能源审计的培训。7.1加热系统的能源审计项目7.1.1项目能源审计2007/2008供暖季能源审计项目由北京市锅炉供暖节能中心负责组织执行，对建筑物、锅炉房、管网热力站等共计123个项目进行能源审计。7.1.27.2在热系统中，能源审计方法的应用效果分析7.2.1燃气锅炉房单位面积气耗燃煤锅炉平均热效率约为60～65%，燃气锅炉平均热效率为80%；燃气锅炉房的单位面积气耗平均值大于10m3/m2；平均耗热量指标大于0.4GJ/m2·a；大多数锅炉房为手动控制；有些供热量处于大流量小温差运行状况；水力失调和热力失调比较严重。7.2.27.2.38.结论和建议8.1结论8.1.1供热系统能源审计并将上述成果总结后，编写了《供热系统能源审计工作手册》、《供热系统能源审计培训材料》。通过培训，对181个项目进行了能源审计。了解了锅炉房供热系统的能耗，验证了节能改造项目的节能效益，提出了供热系统优化设计和优化运行的目标等。8.1.2供热系统能源审计我国供热管理水平参差不齐，供热系统能源审计有利于供热管理科学化和规范化，有利于提高供热行业的运行管理水平。8.1.3供热系统能源审计方法的选择通过供热系统能源审计的实践，验证了开发出的供热系统能源审计方法科学、合理、实用并具有可操作性强的特点，可作为将来编制供热系统能源审计导则的依据。8.2编制供热系统能源审计标准尽快编制《供热系统能源审计标准》。目前，我国所发