浅析国际关系学院供热系统改造

史 震，常 明

(国际关系学院，北京 100091)

0 引 言

高等院校的冬季供热是关乎广大师生切身利益的头等大事，是保障师生教学、生活的重要工作内容。同时节能减排也是创建节能型高等院校永恒不变的课题，因此一方面保证供热质量、另一方面进行节能减排是国际关系学院后勤管理部门的重要任务。

1 国际关系学院原有供热系统的配置以及存在的问题

国际关系学院总供热面积约为13万平方米，其中教学(办公)区约为5万平方米，住宅区约为8万平方米。2000年煤改气时更换两台5.9 MW燃气锅炉，直供循环泵一用一备，功率为45 kW，流量为500 m3/h。供热系统为集中供热直供系统，设置分集水器，设5路分支，满足五个供热区域。系统无共同使用热源的生活热水等其他供热设施。

2009年，学校对供热系统进行技术改造。但随着学校的发展，三个供热区域的供热面积已发生变化，特别是随着学校在2017年实施老旧小区改造工程后，原有的系统已不能满足环保要求下的使用需求和节能要求，部分问题更加凸显。

1.1 热源方面

1.1.1 循环水泵工况不匹配

供热锅炉的循环水泵虽采用了自动变频调速装置，因三个供热区域的供热面积发生变化，致使循环水泵不能在高效率区域工作，造成效率降低、电能浪费。

1.1.2 内循环水泵的作用不佳

系统温差大，虽配置的锅炉内循环水泵，但其作用不明显，锅炉冷凝水过多，锅炉产生腐蚀。

1.1.3 锅炉排烟热损大

原燃气热水锅炉的排烟温度在120 ℃以上，大量的排烟显热和水蒸汽的汽化潜热被浪费，排烟热损过大，浪费了天然气资源，不符合节能要求。

1.1.4 锅炉及燃烧器老化

锅炉及原厂配置的燃烧器均已超期服役，已使用17年，老化严重，无法满足当前大气环保部门对氮氧化物达标排放的严格要求。

1.2 管网及用户侧方面

1.2.1 管网调节设备老化、水力失调

因时代久远，学校各建筑楼前流量调控阀门老化，整体管网水力失调。系统更换前，为保证管网末端用户室温达标，维护人员只能加大供热量的方法解决。此种方法，一方面造成供热不平衡，即近端用户室温过高而远端用户室温勉强达标，影响居民生活舒适度，另一方面，增加了能源及费用支出，违背了节能的宗旨。

1.2.2 外网老化现象严重

供热室外管线投入使用已达20年以上，老化严重，跑冒滴漏现象频发，造成较大的水资源、热能等的浪费。

2 国际关系学院新供热系统的改造原则与改造方法

针对上文论述的问题，学校管理部门与设计部门、供热运营单位经过反复研究，确定了新供热系统改造原则，即以保障全校师生及家属供热需求为基本前提，以提升供热舒适满意度为主要目的，综合考虑热源及管网的整体改造，确保供热系统的供热均衡，在满足北京市大气污染物排放标准的前提下，立足长远，达到社会效益与经济效益的统一。

具体改造方法上采取了以下措施：

(1)热源方面

①更换原有锅炉

根据校内面积重新校核锅炉容量，严格按照国家采购要求，招标采购满足北京市大气环保新排放要求的两台5.6 MW国产锅炉并匹配行业主流燃烧器，单台燃料耗量556M3/H，锅炉热效率98%。

②增加变频调节控制设备

根据实际用热负荷重新核算循环水泵参数，在使用原有一用一备的循环水泵前提下，增设一套45 kW变频调节控制设备(一拖二运行)，使循环水泵可以根据管网实际供回水压差进行变频控制，提供循环泵的工作效率，降低电力损耗。

③配置温度预设定自启系统

利用原有的内循环水泵，当运行锅炉回水温度低于系统预设定值时，内循环水泵自动运行，提高进入锅炉的回水温度，降低温差，从而减少锅炉内冷凝水产生，提高锅炉使用寿命。同时，系统具有手动/自动转换功能，以应对多种运行工况。

④安装烟气余热回收回收装置

安装2套采用翅片式换热管结构烟气余热回收装置，通过加强的传热技术，将低温回水与高温烟气进行换热，最大程度将烟气中的显热和潜热回收至系统中，在比较理想的工况下可提高锅炉热效率6%以上。在降低运行能源消耗的同时，还显著降低了锅炉排烟温度。

⑤配置环境气候补偿调节控制系统

配置必需的传感器、电动调节阀门等，构成环境气候补偿调节控制系统。调节控制系统可分析室外气象变化以及早、中、晚等时间段气温变化，如风、雨、雪等对用户室内温度造成影响的数据，由系统实时修正、调整各项运行参数，使锅炉出水温度匹配气候补偿调节系统确定的需用供水温度，自动实现供热输出调节，从而保证用户室内温度处于基本稳定状态，达到供热平衡，提高热效率、降低能耗。

(2)管网及用户侧方面

①更换室外管网，调整系统水力平衡

对校内建筑进行实际热负荷核算，考虑建筑面积、往年室温、供热距离、管径等多重因素，确定各供热地下管线的管径尺寸规格与最佳流量范围，依此更换教工住宅区全部老旧地下供热管线，适当调整了该区域的供热干支线管径。与此同时，在每栋建筑楼前的回水处加设匹配自身流量范围的自力式流量控制阀，使系统水力基本达到平衡，实现末端住户统一体感，改善以往为照顾远端住户不得不“大火猛烧”的困境，大大降低了能源消耗。

②设置采集点和无线传输室内温度采集装置，采集终端用户室内温度

作为综合控制分析中的重要参数，终端用户室内采集的室内温度要具备可代表性，根据热源距离(远、近)、楼层高度(高、中、低)、房间朝向(向阳、背阴)等因素，侧重末端低温住户采集，设置采集点和无线传输室内温度采集装置，使系统及运行管理人员快速获悉终端的供热情况，分析、调整相关供热参数，减少过量供热。同时，通过不同区域的室温异常变化，还可以及时发现系统中的水力问题，提高处理响应速度，保证冬季供热的稳定。

③根据楼宇功能，装设管网的分时分温控制设备

结合高等院校的性质，由于学生的活动具有特定的规律性，寒假期间校内公共建筑空置，因此只需保证室内维持防冻温度(5～8 ℃)即可。为此，在需要分时分温控制的建筑楼前装设分时分温电动调节阀门，按照预设的时间段来调节进入上述建筑的供水流量，进而调节供热温度，实现分阶段、分温度供热，有效降低了整个供热季的能源消耗。

3 国际关系学院供热系统改造后的效果

国际关系学院供热系统改造历时一年。截至目前，系统已正常使用两年。通过此次改造，实现了预期的改造目标。据调研，学校师生及家属普遍反映供热季中供热舒适，尤其是供热末端的住户评价最高。与此同时，氮氧化物排放控制在了30 mg/m3以下，通过两个供热季的运行，共节约燃气11万立米，年均节约燃气55 125立米，达到年均降低能耗5.2%的节能效果，通过深度挖潜，预计后期供热年度与改造前比较可达到7%以上的节能效果。可以说，国际关系学院供热系统改造达到了节能减排和供热质量提升双实现的目标，取得了较好的效果。

供暖关乎民生。随着人民群众对美好生活向往的日益提升以及国家对环境和大气质量的要求愈来愈高，各单位的供热系统改造势在必行。随着科技的发展，新技术、新设备、新方法更会层出不穷，总结国际关系学院供热系统改造的原则、方法、成效，主要目的在于抛砖引玉，以期更好的提升工作效果，满足人民需要。