[科普中国]-城市供热系统

概念

我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。集中供热系统广泛应用的热源主要是热电厂和集中锅炉房。

系统构成城市供热系统由热源 、 热网和热用户三部分组成 。 目前节能和保护环境已成为人类的共识 。我们应从城市供热的整个系统来认真分析和研究节能措施 , 在生产和使用的各个环节上减少能源的浪费 。1

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。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。

分类城市供热系统可按下列方式进行分类：

按热媒不同，分为热水供热系统和蒸汽供热系统。

按热源不同，分为热电联产系统、锅炉供热系统，另外还有以地源热泵、水源热泵、工业余热、核能、太阳能等作为热源的供热系统。供热所用能源包括煤炭、燃油、天然气、电能、核能、地热、太阳能等，集中供热所用能源仍以煤炭为主。

按供热管道的不同，可分为单管制、双管制和多管制的供热系统。

城市供热行业特点热的商品属性由于城市供热服务具有可替代性低、非排他性、公用性和公益性的特点，因此具有了准公共物品的特性。准公共物品的特性决定了该类产品和服务的提供必须是介于政府和私营部门之间，由市场和政府通过一定的机制结合来解决该行业产品的供给问题。

沿袭计划经济的思维习惯，人们常把供热取暖看作是政府的一项福利事业，没有把供热取暖关系看作是经营者和消费者之间的一种买卖合同关系。然而，事实上我国《合同法》早就将"供用热力合同"与用电、水、气合同规定一起放在同一章节里，并把这种合同称作“供用热力合同”。此法律关系的主体是作为经营者的出卖人，即供热方，和作为消费者的买受人，即取暖方，客体是热能；内容是供热方享有收取取暖费的权力，承担着提供符合标准的热能的义务和作为经营者应承担的其他义务，供热方与取暖方所交易的是热能这一特殊的商品。

网络性热水和蒸汽的输送必须通过固定管网进行，因而城市供热行业是典型的"网络性"公用事业，随着服务网络的发展，提供服务的平均成本有降低的趋势，服务的有效性有增加的趋势。热电行业属于公用基础设施行业，为避免重复建设，一个热区往往只设一个主要热源，具有较强的区域垄断性，再加上热电项目属于大型基础设施项目，项目投资大回收期长。

季节性与水、电、气等其他公用行业不同，供热行业具有季节性。且不同地区供热长短有所差别。

热力供应属于供热地区冬季生活必需品，需求较强，是国家在基础建设领域中重点支持的行业。随着我国城市建设步伐的加快，该行业作为公共事业的一个重要方面存着巨大的市场潜力，特别在集中供热和热电联产等国家鼓励并支持发展的范畴将有较为理想的发展前景。而作为一大耗煤产业，降低供热成本、减少污染排放将成为该行业的发展方向。

环保，节能，适宜，有利于城市可持续发展的供热方式将成为未来供热行业发展的方向。

供热系统存在的问题(1)目前运行的室外供热管网多为枝状管网,近热远冷,水力工况失调,加之没有有效的调压设备,为保证供热标准,只能大流量超负荷供热。

(2)室内供热系统多采用单管系统。各热用户不能根据室内温度调节流量。室温过高的热用户只能开窗调节室温,造成热能浪费,而室温过低的用户又达不到设计标准。

(3)目前的城市供热系统均不能根据室外温度的变化而适时有效地调节供热流量和供水温度,并且都以“大流量、小温差”方式运行,系统漏损大,耗电量高。1

节能措施(1)在供热站内使用气候补偿器和与之配套的电动阀门及室外温度传感器。该气候补偿器可根据室外温度的变化,调节电动阀,以满足调节供水温度的要求。它既可以控制单一回路,亦可控制两个回路。该电动阀既可以是二通、三通阀,亦可为电动混水阀。电动阀接收电信号来调节供、回水的混合比例,这样就尽可能多地利用了回水,从而达到节能目的。

(2)在供热系统中安装差压控制器或流量控制器。外网各支路即各热力站入口及室内系统各立管上安装差压控制器,保持恒定的压差,以解决系统的水力失调问题,使供热系统按所需的流量运行,而不再超负荷。流量控制器可以在设定范围内根据实际流量进行自动调节。

(3)采用新的流量控制方法即变频器来调节水泵的转速,以满足实际需求。传统上水流量是采用三通阀来调节的,这种方法往往将高达30%的能量从旁通管浪费掉。假如用阀门调节流量从100%降至70%时,其能耗只节省约5%,虽能耗减少,但导致增加提高单位动力成本的反效果。

(4)对于新建供热系统,尽量采用双管系统。因为对于双管系统通过使用室内恒温控制器,可使每一热用户的进水量都能得到控制,并且可以充分利用太阳能,家电及人体散发的热量,节能约20%～25%。同时还解决了双管系统本身的垂直失调问题。

(5)对于现有单管系统可采用加装室内恒温控制器和跨越管的办法进行改造(见图1)。跨越管的尺寸要比主通管的尺寸小一号,运行表明,改造后的单管系统也可以达到节能10%～15%的效果。

(6)提高控制水平。12