供热运行技术发展趋势

申菲

天津滨海旅游区公用事业发展有限公司  天津 滨海新区 300480

摘要：我国现阶段，虽然经济社会发展迅速，但是资源匮乏问题已经越来越凸显，尤其是供热方式以燃煤为主的城市，必将加剧对资源的供需矛盾；而且，我国供热装备技术落后，造成能源浪费现象严重，还有一些供热厂自身的深化改革不完善，造成浪费能源和供热全局分布不当等现象。

关键词：集中供热；运行调节；研究

众所周知，热能在社会运转与经济发展中起到至关重要的意义，而提高新能源开发力度以及能源利用率更是当下各大发达国家与发展中国家所面临的主要问题。集中供热系统的应用，可以在外界气温的变化中进行动态性调节，确保我国北方居民在室内有着良好的供热体验。从现阶段的集中供热系统温度调节现状来看，多以质调节方式为主，由于操作便捷而被广泛采用。但是在可持续发展理念不断深入人心的今年，能源危机问题越来越严重，致调节集中供热系统温度愈渐暴露其中的短板之处。对此，研究集中供热系统的调节管理新方案，成为当下供热企业所需要解决的一大问题所在。

1供热调节的类型及特点

根据热量供应情况，可以将我国热量管理系统的温度控制分为中央、局部和个人设置。集中控制是一种简单、易于管理的热源温度控制。它是最重要的热量控制，尤其适用于大型供热调节。本地调节相对简单的本地调节提供了更大的灵活性，主要是在用户的各个热点或热源连接处进行温度控制。这种定制相对简单，可以满足用户的不同需求。即使是单一加热荷载加热系统，也需要个别加热站和加热使用者的本机调整，因此提供独特的应用优点。三是定制，即自动调节加热设备（如散热器、加热风扇和换热器）的温度，以满足用户的独特需求。

2调节管理集中供热系统运行的方式

供暖地区面积广泛、人口众多，导致实际的集中供热系统往往会承受一定的供热压力，而供热企业的集中供热质量更决定了当地供热效率与供热企业的经济效益发展持续期。因此，做好集中供热系统的调节管理工作尤为关键。我国现阶段在集中供热系统调节运行的方式中，涵盖质调节以及量调节，这两种方式是主流调节方式。此外还有间歇调节以及分段流量改变调节等辅助调节方式。

2.1质调节方式

质调节属于一种极其常见的调节方式，在集中供热系统管理中有着十分优异的便捷性特点。这是由于直接调节供热系统阀门处来达到调控集中供热系统的功能。在质调节方式中，供热系统的水量大小往往会比较恒定，改变的只是温度大小。但是质调节方式还具有一定的缺陷之处，比如内部水容量大小恒定，而水温需要时刻控制在70℃以上才能够满足日常供热需求，显然这样完全会加剧供热成本，加上大多数供热企业的供热方式为燃煤燃烧供热。在大量的煤炭资源燃烧中，不仅会带来显著的经济成本增长，更在废气排放中带来空气污染。近些年来北方冬季雾霾现象，也与这种现象有着十分密切的联系，导致室外空气质量严重不足，为居民出行带来了显著的干扰作用。

2.2量调节方式

相较于质调节方式，量调节方式具有一定的灵活性，且具有良好的适应性特征。量调节的主要原理是根据当地供热区域气温的改变而使供热时间一分为三。即在气温下降之际，供热时间被称之为初寒期；而当气温在骤然下降之际，供热时间被称之为严寒期；当气温回升时，供热时间被称为末寒期。供热企业的质量循环系统内部供热水量会根据供热能力的大小呈现正比例关系。在初寒期供热时间以及末寒期供热时间中，区域供热需求压力相对比较小，此时需要应用小管道来适当缩减水流量；而当处于严寒期供热时间中，需要应用大管道来迅速提升供热水量大小。因此量调节方式具有一定的灵活性，更对于供热企业经济成本的控制以及环保理念的践行有着十分积极的帮助作用。但是同样存在一些缺陷，比如很多时候气候变化无常，这三个供热时间划分实际上并不精准，更难以真正保障居民供热质量。此外现阶段减量调节中需要用到的基础设施还需要有待完善，这样一来往往会对市政工程带来一定的基础设施建设压力。也就说，减量调节方式应用中还要加强政府部门的联合工作。

2.3间歇调节方式

一般来说，供热企业在集中供热中，尤其是末寒期初期，此时气温会逐渐上升，而供热企业热源锅炉运行时间也需要随着供热需求的缩减而减少。为了能够保障供热质量，当室外温度在达到集中供热系统的设计阈值时，需要利用连续供热的方式，但是需要对热源在额定出力状况下制定锅炉运行时间。假如热源难以满足额定出力标准，很有可能会降低对用户的供热质量。因此，为了能够提高供热服务质量，还要落实环保经济原则，仅依靠理论研究往往很难达到这些要求。故而需要在其中构建完整的系统管理监测体系来实现全方位监控下间歇调节集中供热的目的。但是该系统技术由于不够完善、先进，实际利用情况比较少，但是可以预见，这种系统将会在未来供热领域中有着十分光明的前景。

 2.4分段流量改变调节

分段流量改变调节方式是一种将质调节与量调节进行组合的调节方式。与单一的减量调节相比，当水流量在减少时，温度需要升高，而回水温度此时迅速降低，导致供水温度与回水温度之间的温差十分大。从散热器温度变化状况来看，无论是供水温度还是回水温度均比较平衡，充分综合了两种调节方式的优势之处，达到节约能源以及减少热量浪费的目的。

3集中供热系统热负荷运行调节探究

3.1分阶段改变流量的质调节

分阶段改变流量的质调节是在保证水网总循环水量不变的前提下，针对不同室外温度进行内、外网阶段性流量变化的质调节。按照当地气候统计数据对供暖期进行划分，划分的每个阶段保持流量不变，但每个阶段应根据室外温度高低制定合理的流量。通常情况下，对室外温度高的时间段保持较小流量，反之则保持较高的流量，但总体要求进入采暖用户的热水流量不得低于设计流量的60%。该流量阈值主要考虑水力垂直失调的问题，若供暖系统为双管模式，流量过低必然会引起水路循环过程中由力循环作用导致的压头比例差增大，继而引发垂直失调；若为单管供暖，引起垂直失调的原因可归结为不同层散热器传热系数跟随流量变化不一致。具体到每个阶段调节过程中，应根据每天室外温度的实时变化，采用改变水网温度的质调节。

3.2时间序列法

时间序列法是一种统计分析方法，根据研究指标按照时间的排序进行分析和预测。该方法处理数据量少，计算速度较快，适用于短期负荷预测。提出了采用时间序列法进行热负荷预测的原则，并列出了3种数学模型，在工程中具有一定的参考价值。基于时间序列法建立了供热负荷预测的数学模型，通过对负荷时间序列的平稳化处理及对平稳序列建立ARMA模型等过程，将所得模型与实际运行数据进行对比，所得平均相对误差为2.7%，拟合效果较好。采用混沌理论对供热负荷混沌时间序列进行了预报研究，提出了一种避免人为主观性的基于Volterra自适应滤波器的负荷预报方法，揭示了热负荷时间序列的动态特性。通过一种基于乘积季节ARIMA模型的热负荷预报法预测未来24h的供热负荷，日预报平均误差为1.45%，满足工程需要。

3.3太阳能集热器

目前，我国常采用的太阳能集热器有平板式、真空管式和热管式等。其中，平板式太阳能集热器构造简洁、可承压运行，有效集热面积大，但其运行热损失较大，不可在低温环境下使用；真空管式太阳能集热器的集热效率较高，可在-20℃的环境下运行，但其无法在承压状态下运行，且在缺水空晒状态下的真空管易出现爆裂现象；热管式太阳能集热器则具有集热效率高、承压运行能力强，以及可应用于最低温度达-40℃的严寒地区等优点，但此种太阳能集热器的加工工艺复杂，成本高。

3.4灰色预测法

灰色预测法是利用已知信息和未确知信息建立灰色模型，进而确定未来的变化趋势的一种方法，对长期负荷的预测精度较高，适用于缺乏数据的情况。提出了一种利用周期均值叠加法将残差序列分离为若干个周期波，对其线性叠加后进行外延的改进灰色预测方法，显著提高了热负荷的中长期预测精度。通过推导得出的灰色预测模型中的参数内生控制灰系数u的修正，使灰色预测模型误差显著减少。热负荷预测方法发展非常迅速，预测时的出发点及采用的方法也日渐丰富。大多数预测方法是在对已有数据基础上建立影响因素和热负荷的模型，而对各因素间的相互影响和对热负荷的影响过程缺乏具体的定量描述。对此，可以从充分考虑供热末端建筑的蓄热性，热量传递的延时性和衰减性，以及其他环境因素及社会因素引起的热负荷变化的复杂性等方面进行深入研究，使建立的模型更接近于实际工况的动态变化。此外，单一的研究方法存在各自的优缺点及适用条件，可以将预测方法进行整合，提高预测的精度及稳定性。

4运行策略

4.1主线、支干线阀门的控制

在控制完全依赖分布式频率泵和气动控制阀的资源压力较低的地区，反馈控制是连续的，对控制和安全运行网络产生不利影响。解决这个问题的一个设想是区域供热负荷范围的限制，它控制着主风管、支管中阀门开口的变化范围，并且是次区域在相对稳定的供热负荷期间调节流量的第一个设施。如果两个面之间的热载荷变化相对较大，则可以根据热载荷的理论计算、水力模拟和实际热影响分析重置阀开口，同时确保加热具有较长的强度。

4.2系统利用率高时的比较

当环境温度突然下降时，热网中的热负荷急剧增加，由于直接影响，热站内的热通量迅速增加，必须增加整个系统内的流量才能获得目标温度。如果热通量已接近临界流量，且热源中的热量不足以满足加热需求，则最后一个热站的热负荷可能会因最后一个热站的流量增加而过低。这导致系统速度减慢，最终导致持续的热演化，因为系统水量过大，温度上升缓慢，导致系统调整时间较长。当热入口温度下降时，整个热网内的热流量会增加，而当温度过低时，临界状态下的热通量会增加。由于网格的热半径，热源和热交换站之间的循环时间不一致，特别是在最近的热交换站。即使及时调节热源的温度，循环时间也超过12小时。此外，恢复平衡所需的时间增加了24小时以上。由于典型的集中供热系统非常大，因此建议在热电网中温度调节阀的流体动力平衡发生重大变化时打开阀门，并且在热源参数适应负荷时，阀门在短期内保持不变，进入控制器，以便对整个电网进行动态调节。为了减轻负荷急剧增加对系统运行的持续影响，还必须将非常大型集中供热系统的控制与热网运行参数相结合，以便提前估算供热负荷并及时规划。这可确保在负载变化时，热源的散热符合热网的需求。

5城市集中供热发展趋势

5.1采用新技术新方法

新方法包括：在适宜情况下采用热电冷三联产，利用自然能源例如太阳能供热技术、热泵供热技术、地热能供热、垃圾焚烧供热等，这些方法也是节能降耗、保护环境的重要手段。

5.2管网优化设计

（1）合理设计管网布局和管线走向管线与管道设置是整个管网系统的核心内容，管道布局和管线走向是否合理直接影响着供热效果。在进行管网系统设计时必须认真考察、科学设计，做好图纸分析，充分理解设计意图，合理布局管道走向，从整个供暖系统角度来考虑进行合理优化和安排，确保整个集中供热管网的合理性，使远近端用户都可享受标准供热服务。（2）强化解决凝结水问题凝结水是集中供热管网系统中比较突出的问题，为有效避免凝结水影响集中供热管网。应加强对保温材料的选材和检查，利用新型管材避免凝结水产生，并对所使用的管材和保温材料进行实验和测试。其次，在施工过程中涉及穿墙部位管道应加保温保护套管，确保管道连续性和严密性。（3）采用聚氨酯作为保温材料聚氨酯和岩棉相比更适合作为保温材料，聚氨酯不仅弥补岩棉的不足，保温性能相比岩棉也更好。（4）保障管道畅通如果集中供热管网内存在异物，则会影响供热管网的水循环系统，严重影响供热质量。因此在进行管道安装设计时必须认真检查确保管道内没有异物，对管壁进行除垢和锈斑，保障管道内壁清洁后，再进行封闭待装。在进行集中供热管网优化设计时，必须将其考虑其中。

5.3多热源联网供热节能新技术

近几年，在大型集中供热城市中正逐步采用多热源联网运行，取得非常明显的效果，有以下优点：提高供热系统的安全性和可靠性，当热网中的一个热源突然出现故障时，其他热源可起到适当的补充作用，避免出现大的事故；制定灵活的热源调整方案，根据负荷情况，逐步投入热源数量，实现热源理想的节能工况；系统水力稳定性好，可采用环状管网运行，最大限度规避水力失调。

6结束语

热水供暖系统的调节工作中，不同方式的工作原理不同，优劣势不同。但都是以节约能源，提高运行效率为核心。集中供暖以维持室内气温适宜、维持建筑物得热与失热之平衡为目的，将来更多的高效实用的调节方式会随之出现。

参考文献

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