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城市供暖系统设计现状与节能方案分析

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：郑琳

[导读] 摘要：城市化进程加快的同时，城市供暖系统设计效果随之优化，并且节能方案合理制定、有效实施，使节能减排战略良好贯彻。

        天津中医药大学天津市 301617
        摘要：城市化进程加快的同时，城市供暖系统设计效果随之优化，并且节能方案合理制定、有效实施，使节能减排战略良好贯彻。本文首先总结供暖设计基本现状，然后分析可行性节能方案及策略，旨在推动城市供暖系统常态运行，为城市居民在供暖方面提供优质服务。
        关键词：城市；供暖系统；设计现状；节能方案
        引言：近年来，城市居民在供暖系统设计方面提出严格要求，为满足低成本、低能耗等需求，势必要结合环境保护战略科学制定节能方案，这对城市供暖单位综合效益提高有促进作用。当前，改善城市供暖系统设计现状、深层次分析节能方案具有迫切性和必要性，这对和谐城市建设起到推动作用。
        1.城市供暖系统设计现状
        1.1不足之处
        首先，设计图纸指导效用偏低。一般来说，供暖系统设计图纸包括设计参数、试压要求、设备型号、管材数量及质量、安装要点等，但实际图纸内容缺乏完整性，并且图纸信息失真，难以正确指导供暖工程实践[1]。其次，能源消耗量较大。如今城市供暖需求呈递增趋势，但可再生能源数量有限，进而出现供需失衡现象。如果供暖系统设计者忽视节能环保性能，那么能源浪费、环境污染问题接踵而至，最终制约城市化进程。最后，供暖系统管道堵塞。系统设计效果直接影响系统通畅度。一旦系统管道投用时间过长，那么会因物质堵塞而影响水流输送效率，严重情况下会出现管道断裂、系统异常运行等现象，进而影响热量散发。
        1.2具体要点
        第一，换热站设计。城市高层住宅区内设置换热站，供暖系统分成多个区域，正常情况下，低区供热系统适用于十五层以下换热站，高区供热系统适用于十五层以上、二十五层以下换热站。其中，截面板式换热器满足占地空间小、维护便捷、换热效率高等优势。
        第二，供热网管设计。根据供热网管蒸汽热负荷、供暖热负荷情况适当调整供热管网敷设位置及数量，对于单一热源城市住宅区，多以枝状布设管网。管网保温处理方式主要有两种，即管网直埋和材料涂层，其中直埋保温能使温度达到180℃；内外层材料分别为复合硅酸盐和泡沫塑料。管网布设时，还可以借助热力除氧法满足供暖需求，即软化水在蒸汽作用下升温，最后送至锅炉，实现燃气持续供应。管道热补偿设计阶段，供热井内优选波纹管热补偿器（TB型），避免热量散发，并提高维修效率。保温层设计阶段，设计人员参照相关标准适当调节玻璃钢厚度，以管道口径为界限，超过这一口径的厚度为0.35cm，小于这一口径的厚度为0.25cm[2]。除了热水管道需要精确控制保温层厚度外，蒸汽管道同样要精确设计保温层厚度，当蒸汽压力为1Mpa，温度为180℃，优先选用复合直埋技术，于隔热层覆盖硅酸盐浆料，使保温层温度不超过148℃，并在外层增置玻璃钢，厚度约0.35cm。固定支座设计时，选择适合型号，并精确控制支座尺寸。
        2.城市供暖系统节能方案及节能策略
        2.1节能方案
        节能方案合理设计，能够起到能源节约、环境保护等作用，对于方案设计者来说，应渗透精益化理念，尽最大可能提高供暖系统节能效果。具体来说，根据所在城市供暖实际情况，优选供暖设备和节能技术，确保供暖系统设计问题及时处理，使资源优势最大限度发挥。在这一过程中，设计团队加强合作，协商制定供暖系统节能方案，以便为节能实践提供正确指导。全球气候变化的大环境下，我国各地区气候条件存在差异，这要求供暖系统具有较强的调节性能，具体来说，空调系统节能方案和变频空调系统节能方案的适用范围较广，这两种方案兼具能源利用率高这一优点，但投用成本较高，并对操作人员综合素质和技能水平提出严格要求。随着自动化技术的应用，空调系统节能效果显著提升，但投资额相应加大，对于节能方案选用主体来说，应客观对比技术经济性。
        当前，热源节能和热网节能较常见，两种节能运作原理和效用存在差异。热源节能方案实施过程中，煤炭是热源供应的主要对象，为确保煤炭充分燃烧、高效利用，联合应用分层媒燃烧技术（基于煤层结构成分针对性开采、专项处理，将残留量最小化控制）和变频调速技术（借助信息技术全程把控煤炭燃烧情况，通过信息获取与处理精确调节燃烧参数，以此提高燃烧效率，优化供暖效果）。热网节能方案实施过程中，围绕热网工程质量影响因素使供暖系统常态运作，如维持水力平衡、科学设计线路、调整辅助环节。
        2.2节能策略
        2.2.1遵循设计原则
        供暖系统节能设计工作具有系统性，对此设计人员要遵循相关原则，在尊重地区差异性基础上，根据具体规定合理调整设计参数，顺利实现节能设计目标。一方面，遵循因地调温原则。不同地区的供暖需求存在差异，当供热源为热媒时，散热器温度在65℃左右，供水温度小于83℃；热水地面敷设温度在40℃~60℃之间；热水吊顶敷设温度保持在70℃左右[3]。参照所在城市供热参数精细化设计供暖方案，真正提高供暖系统效用。另一方面，遵循参数精确调节原则。布设城市供热房间管带时，适当控制散热器供回水温度差（正常来讲温差大于18℃），以及热水地面敷设供回水温差（一般来说在6℃~9℃之间）。将系统运行压力误差最小化，并视情况调节设计参数，确保供暖参数标准化、合理化。以热水地面敷设项目为例，具体参数如表1所示。
                       表 1 热水地面敷设项目的相关参数

        2.2.2做到节能环保
        资源节约型社会建设步伐逐渐加快，城市建筑工程规模相应扩大，并且能耗量呈逐年递增趋势。对此，要灵活应用节能环保措施，并在供暖系统设计环节合理控制能耗，实现低能耗、高效益目标。具体来说，选用供暖系统材料时，秉持绿色环保理念，这既能减少环境污染，又能保证供暖安全性。采购人员根据供暖要求对绿色材料精细化检验，待检验合格后进场应用。由于绿色环保材料更新速度较快，所以工作人员要动态关注市场变化，根据供暖系统节能需求引进适合材料。
        2.2.3应用技术设备
        供暖系统节能方案优化的过程中，应适时引进先进设备，将设备升级工作具体落实，以便为供暖系统节能提供可靠支持。技术设备应用时，客观衡量资金费用成本、技术水平等要素间的关系，为提高技术设备利用率，打造专业化、高素质节能技术团队，确保供暖系统应用问题被及时解决。此外，定期进行设备检测和技术分析，使技术设备常态化投用，从整体上提高供暖系统应用效率。当前电力取暖技术备受欢迎，因为此项技术是践行节能减排战略的具体表现，真正实现热量回收、热量高效利用，确保城市供暖系统应用状态达到最佳。
        2.2.4培养专业人才
        城市供暖系统节能设计离不开专业人才支持，基于此，应从人才需求角度出发，重点培养专业知识丰富、专业能力较强、综合素质较高的复合型人才，以便为供暖系统精益化设计工作提供新思路，最终供暖系统节能效率大幅提高。长此以往，城市供暖系统设计活动能够规范化开展，这既能提高城市居民幸福指数，又能加快城市现代化建设步伐。
        结论：综上所述，城市供暖系统设计工作十分关键，为优化系统设计效果，实现节能环保目的，应客观分析当前供暖系统设计现状，顺势提出优化节能方案、实施节能策略的合理化建议。立足城市供暖系统设计实际，既要遵循科学化设计原则，又要应用节能环保材料、使用先进技术设备，并培养专业化人才，使供暖系统综合效益最大化。
        参考文献：
        [1]朱光伟,魏思楠.城市集中供暖的节能技术[J].居舍,2019(34):38.
        [2]韩龙.城市采暖供热优化方式的探究[J].居舍,2018(24):210.
        [3]李静.城市供热系统的设计[J].四川水泥,2019(02):135.