摘  要:
　　城市熱能供應(yīng)是城市重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是能源利用的重要途徑。在當(dāng)今世界能源與資源短缺的情況下，節(jié)能成為世界各國(guó)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)北方地區(qū)采暖能耗約為發(fā)達(dá)國(guó)家的2~3倍，節(jié)能潛力大。通過(guò)采用先進(jìn)適用技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有熱能供應(yīng)模式進(jìn)行改造，提高用戶的節(jié)能意識(shí)和自覺性，實(shí)現(xiàn)能源利用最大化。通過(guò)實(shí)際工程數(shù)據(jù)的對(duì)比、歸納、分析，指出對(duì)既有建筑供熱系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量節(jié)能改造后，通過(guò)用戶的自主調(diào)節(jié)，可滿足用戶對(duì)熱舒適性的需求，達(dá)到節(jié)能的目的。

 
　　前言

　　我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)日益發(fā)展，居民生活水平不斷提高，對(duì)居住環(huán)境舒適性的要求也不斷提高。城市供熱，特別是集中供熱事業(yè)快速發(fā)展。根據(jù)山東省的統(tǒng)計(jì)資料，截至2005年底，全省建筑總面積2.6億平方米，其中居民建筑2.2億平方米，分別比去年增長(zhǎng)了6.1%、23.6%。我國(guó)供熱事業(yè)是在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)條件下孕育和發(fā)展起來(lái)的，“福利供熱”的色彩很重，采暖按面積計(jì)費(fèi)，用戶采暖費(fèi)大部分由政府補(bǔ)貼，供熱企業(yè)經(jīng)營(yíng)虧損由政府補(bǔ)貼。2005~2006年采暖季，全省供熱行業(yè)經(jīng)營(yíng)虧損近2億元，各級(jí)政府財(cái)政補(bǔ)貼達(dá)8000多萬(wàn)元。供熱企業(yè)供多少熱、用戶用多少熱不能與其自身利益掛鉤，管理粗放，供用熱雙方缺乏節(jié)能積極性。在這種狀況下，建筑總量增幅越大，能耗增量越大，能源浪費(fèi)就越多。我國(guó)人口眾多，人均能源資源占有量大大低于世界平均水平。如石油、天然氣人均剩余可采儲(chǔ)量?jī)H有世界平均水平的7.7%和7.1%；儲(chǔ)量比較豐富的煤也只有世界平均水平的58.6%。2005年煤炭產(chǎn)量達(dá)21.9億噸，比2000年翻了一番，仍不能滿足需求。而且，能源利用率只有33%，比國(guó)際先進(jìn)水平低10%左右。加之近年來(lái)能源需求猛增，供需矛盾日益突出，更加凸顯出節(jié)能的緊迫性。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)“十一五”發(fā)展規(guī)劃提出，到2010年單位GDP能耗比2005年降低20%，也就是年平均能耗降低4%。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2007年2月28日發(fā)布的公報(bào)顯示，2006年我國(guó)單位GDP能耗同比下降1.23%，低于年初預(yù)定目標(biāo)，供熱采暖網(wǎng)下一步降耗壓力增大。供熱采暖能耗是建筑能耗的重要部分。有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，單位建筑面積采暖能耗相當(dāng)于氣候相近發(fā)達(dá)國(guó)家的2-3倍。根據(jù)有關(guān)資料，2003年全國(guó)各級(jí)政府機(jī)構(gòu)能源消費(fèi)量達(dá)6335萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中電力911億千瓦時(shí)，超過(guò)全國(guó)8億農(nóng)民全年生活用電總量，政府機(jī)構(gòu)能源費(fèi)用開支達(dá)1240億元。據(jù)北京市有關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)查，目前政府機(jī)構(gòu)和公共設(shè)施的單位建筑面積能耗是普通住宅的10~20倍。政府機(jī)構(gòu)辦公建筑及大型公共建筑是耗能大戶，政府機(jī)構(gòu)辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能降耗迫在眉睫。

　　1供熱系統(tǒng)計(jì)量節(jié)能研究現(xiàn)狀概述

　　供熱系統(tǒng)節(jié)能包括提高換熱效率、降低輸配熱損和電損等。對(duì)于供熱系統(tǒng)終端用戶，則主要是依靠行為調(diào)節(jié)，減少用能量，實(shí)施按用熱量計(jì)量收費(fèi)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要途徑。近年來(lái)，國(guó)家積極引導(dǎo)政府機(jī)構(gòu)辦公建筑和大型公共建筑的供熱系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。許多大專院校和科研機(jī)構(gòu)對(duì)供熱系統(tǒng)節(jié)能進(jìn)行了研究。1990年前后提出了“一戶一表”模式，即每一用戶安裝一只熱能表，獨(dú)立計(jì)熱；2003年前后，結(jié)合中國(guó)的國(guó)情，開始考慮多種方式計(jì)量用熱量，如“熱分配計(jì)＋熱量總表”、“用戶用熱面積分?jǐn)偅珶崃靠偙怼钡戎T多建立在分配總熱量基礎(chǔ)上的計(jì)熱方式；2005年前后，又出現(xiàn)了基于計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的熱計(jì)量模式，即采集溫度、流量等數(shù)據(jù)，利用焓差計(jì)算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，得到用戶的實(shí)際用熱量，計(jì)量的方式多種多樣。

　　我國(guó)在這方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，積累了豐富的數(shù)據(jù)，總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)。

　　近年來(lái)，對(duì)于居住建筑供熱計(jì)量節(jié)能研究較多，而對(duì)公共建筑供熱計(jì)量節(jié)能研究偏少，由于公共建筑不同于居住建筑用能特點(diǎn)，節(jié)能潛力又巨大，因此，對(duì)于公共建筑采暖實(shí)行用能過(guò)程控制，實(shí)現(xiàn)最小用能需深入研究。

　　2辦公建筑等公共建筑采暖用能的特點(diǎn)分析

　　（1）用能單位所屬關(guān)系相同。由于政府機(jī)構(gòu)辦公建筑或大型公共建筑用戶一般隸屬于一個(gè)單位或部門，便于統(tǒng)一計(jì)收費(fèi)。可在建筑物熱力總?cè)肟诎惭b熱量總表，即能實(shí)現(xiàn)按用熱量計(jì)量收費(fèi)。

　　（2）時(shí)間集中，規(guī)律性強(qiáng)。政府機(jī)構(gòu)辦公建筑的用熱時(shí)間集中，絕大多數(shù)工作人員同時(shí)上、下班。在8小時(shí)之外，供熱系統(tǒng)僅維持在防系統(tǒng)結(jié)凍狀態(tài)即可。可見一天中近2/3的時(shí)間，供應(yīng)的熱量大部分浪費(fèi)掉了。

　　（3）工作人員自覺節(jié)能意識(shí)較強(qiáng)。政府機(jī)構(gòu)的工作人員對(duì)節(jié)能緊迫性理解的更為深刻，自覺進(jìn)行節(jié)能的積極性較高，容易達(dá)到預(yù)期節(jié)能效果。

　　（4）終端用熱設(shè)施統(tǒng)一化程度高。各房間的用熱設(shè)施安裝結(jié)構(gòu)基本相同，進(jìn)行供熱系統(tǒng)的改造相對(duì)較容易。

　　（5）建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能較好。政府機(jī)構(gòu)辦公建筑等大型公共建筑門窗及外維護(hù)結(jié)構(gòu)能得到及時(shí)維修、維護(hù)，節(jié)能效果較好。

　　3既有公共建筑供熱系統(tǒng)節(jié)能改造分析

　　進(jìn)行既有公共建筑供熱系統(tǒng)節(jié)能改造，是通過(guò)實(shí)現(xiàn)按用熱量計(jì)量和室溫獨(dú)立調(diào)節(jié)，輔助以建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造而進(jìn)行的。

　　3.1供熱系統(tǒng)節(jié)能改造所采取的主要模式

　　現(xiàn)選取某單位辦公建筑進(jìn)行熱計(jì)量節(jié)能試驗(yàn)，樓體為規(guī)則長(zhǎng)方體，建筑總面積1080m2，供熱系統(tǒng)形式為上供下回、單管順流式，對(duì)其供熱系統(tǒng)進(jìn)行改造。根據(jù)政府機(jī)構(gòu)辦公建筑用能特點(diǎn)，選取在熱力入口安裝熱計(jì)量總表，用于計(jì)量整棟建筑的用熱量。在終端散熱器供水管上安裝溫度控制閥，用以調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。

　　主要設(shè)備及功能：

　　1．時(shí)間預(yù)設(shè)定溫度控制閥：根據(jù)政府機(jī)構(gòu)辦公建筑用能特點(diǎn)，考慮建筑物熱惰性引起的時(shí)間延遲，預(yù)先設(shè)定啟閉時(shí)間，如辦公時(shí)間在8：00~18：00，可預(yù)設(shè)定下午關(guān)閉時(shí)間為17：30，早晨開啟時(shí)間為5：00。

　　2．熱量計(jì)量總表：對(duì)供應(yīng)整棟辦公建筑的熱量進(jìn)行計(jì)量。

　　3.2用能控制方式

　　實(shí)現(xiàn)室溫可控是達(dá)到建筑用能節(jié)約的重要手段，實(shí)現(xiàn)溫度控制有手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)。手動(dòng)調(diào)節(jié)即用戶根據(jù)用熱需求，自主進(jìn)行調(diào)節(jié)；自動(dòng)調(diào)節(jié)有中央監(jiān)控室集中調(diào)節(jié)和時(shí)間預(yù)設(shè)定溫度控制閥自動(dòng)調(diào)節(jié)。通過(guò)對(duì)用熱終端的調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)“按需用熱、節(jié)約用能”。本試驗(yàn)中應(yīng)用時(shí)間預(yù)設(shè)定溫度控制閥調(diào)節(jié)。對(duì)該建筑實(shí)行隔日調(diào)節(jié)，觀察用能情況。調(diào)節(jié)方式為關(guān)小散熱器供水管上的溫度控制閥，對(duì)一段時(shí)間的調(diào)節(jié)進(jìn)行記錄。

　　3.3節(jié)能效果

　　測(cè)試期間室外最低溫度1℃，最高溫度7℃，室外溫度波動(dòng)不大。

　　假定調(diào)節(jié)日和非調(diào)節(jié)日運(yùn)行狀態(tài)相同，可粗略估算調(diào)節(jié)后的節(jié)能率。根據(jù)1月24日－2月14日記錄數(shù)據(jù)，在調(diào)節(jié)狀態(tài)和非調(diào)節(jié)狀態(tài)下的用能分別為：

　　∑Qad，i=6.33kWh

　　∑Qi=7.32kWh

　　ΔQ＝∑Qad，i-∑Qi=0.99kWh

　　η＝■=13.5％

　　式中：∑Qad，i——調(diào)節(jié)狀態(tài)下的用能

　　∑Qi——非調(diào)節(jié)狀態(tài)的用能

　　ΔQ——約計(jì)節(jié)能

　　η——節(jié)能率

　　可見，通過(guò)對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)控制，即可實(shí)現(xiàn)節(jié)能13.5％。根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，也可繪出累計(jì)耗熱量及日耗熱量對(duì)比圖和日耗熱量折線圖，均可見節(jié)能效果明顯。由于試驗(yàn)期是暖冬，如天氣嚴(yán)寒狀況下，建筑耗能將大幅增加，可以預(yù)見節(jié)能率還要高。

　　4節(jié)能系統(tǒng)的改進(jìn)

　　根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況可知，節(jié)能量多少關(guān)鍵在于溫控閥的調(diào)節(jié)及其功能設(shè)置。下一步在溫度控制閥具備時(shí)間預(yù)設(shè)定功能的基礎(chǔ)上，增加調(diào)節(jié)功能。實(shí)現(xiàn)兩種狀態(tài)的切換，一種是預(yù)設(shè)定時(shí)間啟閉的狀態(tài)，另一種是手動(dòng)啟閉調(diào)節(jié)的狀態(tài)，具備手動(dòng)啟閉調(diào)節(jié)功能，可以滿足加班、臨時(shí)用熱情況下的需求，并在臨時(shí)用熱結(jié)束后，切換到預(yù)設(shè)定時(shí)間啟閉狀態(tài)。

　　5結(jié)論

　　既有公共建筑供熱耗能是建筑耗能的重要組成部分，通過(guò)采取適用的熱計(jì)量技術(shù)和合理的系統(tǒng)控制方式，對(duì)建筑用能過(guò)程進(jìn)行有序控制，可實(shí)現(xiàn)能源和資源的有效節(jié)約。