供热系统节能技术浅析集中供热自动化系统

高平

摘要：在城市发展日益蓬勃的过程中，人们生活水平得以不断提升，而在这样的形势下也对居住环境提出更要求。供热系统在人们的生活中占据着重要地位，同时也对其工作质量与效率提出更高要求。为了更好达到节能减排的目的，对集中供热系统的每个环节进行研究，比如热源、用户、管网等方面，只有对集中供热系统的每个环节做到清晰了解，才能达到节能减排的效果，做到切实高效地节能。

关键词：节能技术；集中供热；自动化；应用分析

引言

现阶段，供热行业普遍应用自动化控制系统，能够帮助换热站降低供热成本，减少能源消耗，实现人与环境和谐发展。通过不断优化供热自动化控制系统，系统的智能化水平越来越高，运行模式的改变，使其原本存在的流量不均、冷热不均等问题得到了有效改善。另外，供热自动化控制系统能够根据用户的实际需求进行自动调节，有效利用能源。

1供热系统概述

通常广义上的供热系统由热源、热网和热用户三部分组成，利用集中热源，通过供热管网等设施向用户供热，保证居民生活和生产。热源又称热力的生产，主要是指生产和制备一定参数（温度、压力）热媒的锅炉房或热电厂。中国城市供热热源的型式有热电厂、集中锅炉房、分散锅炉房、工业余热、核能、地热、太阳能、热泵、家庭用电暖器和小燃煤（油、气）炉等。热网是输送热媒的室外供热管路系统，是热源与热用户连接的纽带，起着输送和分配热源的作用。热用户是指直接使用或消耗热能的室内采暖、通风空调、热水供应和生产工艺用热系统等。总的来说，由于热交易的产生，供热系统被赋予了不同的属性。由于供热服务的可替代性、非排他性、共用性和公益性的特点，其具备了准公共物品特性；热传递工质（热水和蒸汽）的输送必须经过固定管网进行，因此具备网络性；供热与水、电、气等其他公用行业不同，属于供热地区冬季生活必需品，需求高，是关系到民生问题的基础建设领域重点支持的行业，具有季节特性。

2集中供热自动化控制系统的运行原理

热力站属于联系热力管网和用户的枢纽，主要是通过对蒸汽以及高温水的热交换将采暖热水输送至用户端，实现采暖目标。在集中供热系统中，对于热力站的自动化控制是保障供热稳定的重要基础。热力站的自动化系统由传感器、远程通讯设备、控制器以及执行器等组成，既可以根据热力管网的供热需求进行独立工作，也可以与热力管网相协调，接受调度中心的远程控制。热力站的设备组成包括换热器、循环泵、补水泵、二级泵。除此之外，还包括一系列控制设备，如变频器、控制器和传感器等。现阶段的热力站已经有部分实现了自动化控制，有效达成了无人值守的工作目标。在日常控制中，主要控制内容包括对循环泵的自动控制、对供水温度的自动控制以及补水泵的自动控制。

3供热系统节能优化策略

3.1系统硬件负荷分析

（1）锅炉表面的传热负荷。锅炉表面的传热负荷的获取中，将大型燃气锅炉供热系统的负荷进行集成，通过供热系统的传热系数、大型燃气锅炉的表面积、传热负荷的计算时间、作用在锅炉表面的时刻以及传热负荷温差的共同作用，确定锅炉表面的传热负荷。根据供热传热函数和日平均传热负荷量，进一步提升传热负荷的精度。当锅炉表面传热负荷的传热函数时，传热负荷可约等于日平均的传热负荷量。（2）内外温差传热负荷。在确定了锅炉表面的传热负荷后，需要确定内外温差传热负荷。大型燃气锅炉供热内外温差传热负荷与锅炉内外传热温差基本相似，在该值的确定中通过修正系数的计算，完成内外温差传热负荷的确定。（3）太阳辐射负荷。大型燃气锅炉供热系统不在遮阳建筑设施内的部分吸收一部分太阳辐射，其太阳辐射造成的锅炉传热负荷也是影响去运行能耗的关键。因此，需要确定太阳辐射透过无遮阳的锅炉建筑设施的供热负荷量。大型燃气锅炉供热系统在遮阳建筑设施内的部分，太阳辐射造成的锅炉传热负荷量也较多，还需要确定太阳辐射透过建筑物内的锅炉设备产生的供热负荷量。

3.2循环泵变频控制方案

功能系统在构建和具体应用时，每台热力站循环水泵基本上都是直接由唯一变频器来展开与针对性的管理和控制，这样才能够达到预想性的控制效果。建立良好的协调发展关系，以此来实现对变频机的共同控制，这样不仅能够实现有针对性的调节和处理，而且能够达到智能化管理和控制的效果。为了从根本上满足目前中控室遥控与各方面的基本需求，需要对水泵在运行时的状态进行正确有效的监测和分析，直接将监测结果尝试到对应系统当中，以此来达到良好的使用效果。

3.3换热站控制器

在供热自动化控制系统中，使用SIMATICS7-300型号的西门子PLC作为可编程控制器，人机操作界面实现可视化，提升对各项功能的控制效果。PLC可编程控制器大多具有抗干扰能力强、可靠性高、稳定性高以及体积小的优势，还具有编程简单和维护方便的特点，在运行时能够适应恶劣环境，保证各种定时和顺序的闭环控制功能得到有效完成，同时，拥有方便快捷的通讯连接，其通讯模块处理和接口较多，能够与接口模块相结合，真正实现多个机架的扩展。

3.4优化热输送管网布局

对于整个城市集中供热系统而言，热输送阶段的节能效果直接影响着整个系统的供热效率。由于热用户与热源的距离及供热面积的不同，需要统筹整个热网管道系统才能获得整体节能效果，确保管网高效、稳定运行。因此，应尽量缩短热输送管网的长度，并根据实际热用户分布情况尽量减少管道布置中弯头的数量。对于热用户集中的地方，可采用大管径热输送管道，从而提升提供热效果，避免细管道供热不足及热损失严重等问题。另外，对热输送管网的统筹中还需考虑该区域的供热需求，避免造成更大的热损耗。

3.5补水泵的自动化控制

在整个热力管网中，热水属于热能的主要传播媒介，在管网运行中，不可避免会出现跑水、冒水和漏水等问题，致使管网中的热水流失，难以发挥良好的热传递作用，此时的供热质量必定受到威胁。因此，在管网运行过程中，还需及时进行补水操作。这里是借助补水泵完成补水操作，为了提高补水作业的及时性，需要利用Pang-Pang动态控制方法，对于启动压力值进行设定后，根据热力管网的压力值驱动补水泵完成补水作业，且在检测到热力管网的压力值达到设定需求后可自动停止补水。

3.6管线阀门

目前，我国部分城镇一级管网和大部分二级管网仍使用闸阀和截止阀，这两种阀门一般都存在开关无效、泄漏严重的问题，使用闸阀和截止阀时，DN300阀门用管钳才能关闭，如果直径较大，如DN600以上的闸阀，则需要几个人一起操作。而同样口径的进口蝶阀和国产蝶阀，只需一个人就可以灵活操作。这两种阀门具有启闭灵活、无泄漏、免维护等特点。蝶阀根据密封材料的不同，分为硬密封和软密封；硬密封蝶阀由于温度较高，主要应用于一次管网。软密封蝶阀在小区二网系统中使用效果良好，根据资金投入要求，也可酌情使用球阀。

结语

中国的城镇化速度越来越快，城市供热是保障北方居民正常生活、生产的基本条件。当前城市供热系统的能耗损失与诸多因素有关，其中尤为突出是锅炉热效率及管道热损失等问题，供热行业需高度重视。在节约能源与保护环境的发展宗旨下，从热源效率、管网效率、供热强度等多方面进行调整，保证城市集中供热系统的稳定、高效运行。同时，可针对不同地区制定相应的法律法规，为热用户提供更好的供热质量和供热条件，努力建设资源节约型与环境友好型社会。

参考文献

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