全球城市供热行业发展情况分析&城市供暖系统的运行调节

shizheng_123 发表于 2024-5-24 02:15:41

《中国低碳生态城市发展报告2016》从国家新型城镇化规划，到推进生态文明体制改革，从“十三五”规划到中央城市工作会议，都对绿色、低碳、生态城市提出了新要求，注入了新动力。笔者认为，我国低碳生态城市建设将呈现新的趋势。
<img src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/cZV2hRpuAPiaJQXWGyC9wrUzIicibgXayrgibTYarT3A1yzttbtaO0JlV21wMqroGYT3QtPq2C7HMYsvicSB2p7dTBg/640?tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;">瑞典
瑞典是北极周围国家之一，冬季漫长而寒冷，因此供热是关系到瑞典人生活质量的大问题。

瑞典的供热方式分区域供热和用户自烧两种。大部分住宅小区和办公楼采用区域供热，即集中供热（瑞典负责供热的热力公司一般都隶属地方政府，但也有私营公司和大型国有企业）。瑞典的供热设施大都有室外探测头。室内温度被预设在某个恒温处，室外温度升高时供热中心供热就相应减少；室外温度降低，暖气供热温度就相应增加。即便是在夏季，如果温度突然降到了10摄氏度，暖气立刻就在房子里出现，这使瑞典的室内温度一年四季都基本保持着人们居住需要的温度。瑞典能源部专门在各地方政府中设立了能源顾问，帮助不同的家庭设计不同的包括供热在内的能源运用方案，以尽量减少家庭支出，并同时保护环境，降低整个国家的能源消耗。

瑞典首都斯德哥尔摩中央火车站收集乘客人体热量为其附近的办公楼供热，一年节能25％。这个系统有效利用了已有的通风设备和多余热能，没有耗费其他能源来转化。整个“体温供热”系统的造价并不高，从长远的角度看，它比别的供热设备更省钱。瑞典天然气价格平均约为人民币3.6元/立方米，据粗略计算，该系统在一个冬天4个月，至少可节省约10万元天然气开支。奥地利
奥地利能源比较匮乏，且严重依赖进口，为减少对地质能源的依赖和保护环境，1990年奥地利政府确立了替代能源的发展战略，不断增加太阳能技术研发投资，并鼓励家庭安装太阳能供热供热设备。

目前奥地利的供热主要依靠太阳能，近4年来奥地利人均太阳能供热面积几乎增加了一倍。统计显示，2006年奥地利家用太阳能供热采集设备的生产增幅达到了66%。

为鼓励公民使用太阳能供热，政府采取了一系列行之有效的措施：如提供资金支持、进行积极宣传、增加新能源技术投入。由于政府鼓励使用太阳能供热，极大地节省了能源，据奥地利政府公布的数字，一个家庭安装６平方米的太阳能电池，每年可节省400升供热油，或343立方米天然气，或2400度电。鉴于太阳能设施是各家安装的，自然也就不存在交供热费问题。意大利
意大利的家庭供热分为集中式和家庭自备式，其中后者占了很大比例。在意大利首都罗马新建的住宅中，大部分都安装了单户供热供热设备。住户可以根据需要控制温度和供热时间。

在意大利，家庭自备供热方式由来已久。上世纪60年代以前，意大利许多住宅采取集中供热与供热水，70年代欧洲爆发了能源危机，为节省能源，意大利政府采取政策让每个家庭共同担起节约能源的责任。住宅楼不再设集中供热设备，促使各住户自行解决供热与供热水问题。实践证明，家庭自备式供热与供热水，不仅为国家节约了大量能源，同时也减少了环境污染，方便了群众。

目前意大利家庭自备式供热设备种类很多，但最受老百姓青睐的是壁挂式供热热水器，这种设备与煤气或液化气、天然气管道及自来水管相连，燃气加热自来水后分两个出口，一个循环至各房间暖气片，另一路通往厨房和洗澡间等用热水之处。这种供热器不仅在意大利，就是在欧洲所占比例也越来越大，并逐渐成为家庭供热的方向。
 芬兰
在芬兰,几乎所有的城镇和人口稠密区都实行集中供热,而集中供热是通过热电联产方式实现的。分布在全国各地的热电厂利用发电过程中产生的余热，将水加热并通过密布在城市地下的供热管道向用户供热。电热联产不仅提高了燃料的利用率，更重要的是把环境污染降到了最低限度。由于集中供热提供的是干净的热水，在提供热气的同时，还供应洗澡和洗涤用热水。韩国
韩国住宅供热分两种方式：集中供热和单独供热。集中又分两种，一是在住宅区设供热中心，用天然气和柴油为燃料的锅炉产生蒸汽或热水向住户供热；二是利用发电厂的废热向住宅区域供热。写字楼和大中型商店等均采用这种集中方式。单独供热是指每家每户均设有供热锅炉，这种锅炉在室内有调控器，可根据需要随时供热和使用热水，温度也可以调节。装有这种设备的住户无所谓供热期，只要需要随时都可供热。另外，韩国的暖气费用比较低，如50平方米房间每月只需约600元人民币，这对月平均工资2万元的韩国人来说是很小的数字。

另外，韩国对使用电热膜供热系统很重视，而且得到广泛应用。低温辐射电热膜供热系统是世界上先进的供热方式之一，低温辐射电热膜供热系统以电力为能源，以电热膜为发热体，将热量以辐射的形式传入房间，地面和墙壁等密实物体被首先加热，并将热量均匀地传至整个房间，空气清新舒适，给人一种在阳光下的感觉。电热膜供热系统因为取消了暖气片和管路，相当于增加了室内使用面积，整个系统使用寿命长，免维护，免维修。这一供热方式可分户、分单元或楼层实行计量，用户可自由控制用电量。

智研咨询发布的《2016-2022年中国城市供热行业市场深度调研及投资前景分析报告》显示：2015年热电联产供热占74.3%，区域锅炉占14.5%，其他方式占11.2%。

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2015年全球城市供热市场结构（资料来源：公开资料整理）
欧洲是全球最大的城市供热市场，2015年欧洲城市供热市场占全球的42.3%，美洲占24.4%，亚洲占18.1%。

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全球城市供热市场区域分布（资料来源：公开资料整理）
在市场需求的拉动下，近年来，全球城市供热行业发展迅猛，2015年全球城市供热市场销售收入3965亿美元。
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2009-2015年全球城市供热销售收入（资料来源：公开资料整理）
供热方式的选择和发展随着一个国家所处的地理位置、能源资源、经济环境、能源技术水平等情况的差异而有所不同。

城市集中供热始于前苏联。俄罗斯也是世界上集中供热比较发达的国家之一，自1924年开始集中供热至今已有70多年的历史。无论是从热负荷的数量、热网的长度、热电厂的规模，还是从供热综合技术各方面来衡量，俄罗斯在国际上都占有极其重要的地位。其中，莫斯科有世界上最大的热网、最大直径的供热管道、最大功率的热电厂。
目前，俄罗斯城市集中供热占总热量需求的86%%，其中热电厂供热占36%，大型及超大型锅炉房占46%。美国是世界上第一个热电冷联供系统建成并投入运行的国家。丹麦几十年来一直不遗余力地发展热电联产，每座大城市都建有热电厂和垃圾焚烧炉用于集中供热。热电联产、天然气和再生能源满足丹麦全国3/4的热负荷需求。自1970年以来，丹麦经济增长了70%，但能源消耗总量却仍保持在上世纪70年代的水平，这要归功于能源利用的高效率和建筑保温技术的改善。德国集中供热总热量为1961万GJ，也是集中供热发展较好的国家。世界各国几十年的供热发展证明，热电联产是最有效的生活用能供应方式。

除集中供热外，国外还有与其优势能源相对应的供热方式。日本、冰岛、法国、美国、新西兰等都大量利用地热采暖。冰岛地处北极圈边缘，气候寒冷，一年中有300～340天需要取暖。但该国缺煤少油，常规能源极其贫乏，他们依靠得天独厚的地下热水，全国有85%的房屋用地热供热。地热采暖是发达国家最大的地热直接利用项目，占地热资源总利用量的33%。
城市供暖系统中主要是以热水作为热媒，为了保持供热管网系统的水力和热力平衡需要进行调节。运行调节主要是为了避免用户室内温度过低或者过高的现象，调节供水的温度以及系统中的热流量。城市热网系统调节的原理
简单来说，我们主要是讲供暖热负荷随着室外温度变化而变化的规律，来当做供热调节的一个重要依据。对于供热调节本身而言，其最根本的任务，就是对供暖建筑的室内温度进行维持与控制。若供暖系统处于哟中比较稳定的运行状态当中，并且忽略管网的沿途热损失的话，那么，系统的实际供热量，应该和用户系统的放热量以及供暖用户的热负荷相等。
从本质上来区分的话，那么建筑供暖的方式就可以被分成间歇供暖与连续供暖这两种。其中，供暖方式的不同，会导致供热调节方式的差异，这也是因为室内物体与墙体的蓄热性能导致的。城市热网系统调节的方式
从内部组成上来看，城市热网系统中的热水采暖系统名主要包含了循环泵、交换器、补水泵等结构。依据室外的温度变化，我们除了要对水水交换器进行供水流量与供水温度的控制，同时也要根据各个采暖时期的变化，来对其进行科学的热力调节，病依稀来确保二次网热交换器的出口温度，能够达到其原先的设定值。
一般来说，在集中供热系统当中，过渡流量的理想值应当在20% 的范围之间进行上下变动，若将某用户的调节阀开大，那么其他用户的流量将会减少，若将某一用户的调节阀关小，那么其他用户的流量将会加大。所以说，在进行调节阀的调节时，如果我们所采用的都是开大阀门的方法，那么为了能够确保所有用户都能够将其调节为理想流量，就要求先调用户的过渡流量，一定要比理想流量大，并且，越是前面调节的用户，要求其调节流量的偏差值也就要越大，这样一来，等到用户调节阀呈现出关小的趋势时，那么已调用户流量，也应当要比理想流量值小。城市热网系统调节的基本步骤
在进行城市热网系统的调节过程中，首先要求我们对供热系统的总流量进行实际测量，并合理改变循环水泵的运行台数，或者是对回水总阀门、系统供水等进行调节，将系统的总过渡流量严格控制于总理想流量的120% 左右。
其次，要求我们以热源为准，遵循由近及远的步骤，来对各个直线进行逐个调节，对于最近的支线与用户而言，要求其把过渡流量调整到理想流量的80%~85% 左右，对于较近的支线与用户而言，则要求其调整到85%~90% 左右，以此类推，对于较远的支线与用户，要求其调整到90%~95% 左右，对于最远的支线与用户，要求其调整到95%~100%。
最后，在进行实际的调节过程中，如果说其出现了某一支线或用户没能达到过渡流量要求的问题，那么要求先跳过该支线或用户，并根据原先制定的顺序，来以此往下进行，一直到最后一个用户都调节完毕之后，再回头对该支线或用户进行流量复查，如果其偏差超过20%，那么就要对其进行故障检查与排除。供热系统中调节阀的使用
就针对于采用间接连接方式的集中供热系统而言，系统中热力站的调控，主要是通过对一次网电动调节阀的调节来实现的。通过对一次网水流量的改变，来确保二次网供水的温度及其设定值，在这里面，二次网所设定的供水温度，主要是由气候补偿器所提供的。一般来说，其主要包括以下两种做法：第一种是由各个支路来进行自力式压差控制阀的串联安装（图1-3c），以此来提供一个恒定的压差给电动调节阀，确保其能够不受别的热力站影响作用，保证其在任何负荷下都可以稳定运行，不过，该系统具有的一个最大缺点，就是需要消耗多余的资用压头，并且会导致热网循环泵的扬程增加，图1-3b 与之相类似，其主要是在调节阀的两端，来进行自力式压差控制阀的安装，这样一来，不仅可以确保调节阀的调节功能，同时也可以起到一个比较好的调节效果。再就是如图1-3a 所示的，通过运用手动调节阀串联安装的方式，来有效克服在系统当中使用过多资用压头得问题，这样一来，就能够确保电动调节阀能够稳定运行。
<img src="http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/wGTDbQlLTxJ4pv43XxoVsImeBn4sosWicw5RCQHrg9NjScmaib00WibibnPiaiaOAeMRbYGWW56ibw7hg5VtWc9znUoUQ/640?wx_fmt=png&tp=webp&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1" style="width: 100%; margin-bottom: 20px;">在运行调节过程中需注意的问题
首先，要求我们必须要充分注意控制阀门的阻力。从本质上来说，我们之所以进行阻力控制，主要就是为了能够有效降低阀门的能量消耗，并同时视同变压差控制，来对压差设定值进行优化。
此外，通过运用阀门的开启度，来对末端压差设定值进行调整时，要求我们必须要确保其中至少有一个阀门为全开状态，最大化降低阀门所消耗的静压值。其次，要求换热站回水压力泵，应当采用变频运行的方式。
并且，从本质上来说，质调节的过程，其实值得就是对热源所进行的温度调整，由于受到设备及煤质等因素的影响作用，导致其在实际的运行过程中往往会发生温度的大幅波动，并因此而导致其出现水力不平衡的问题，对整个系统的运行调节产生非常大的困难，因此，我们必须要强化整个运行过程的管理工作，并对其进行自行调节。
最后，若热网符合与供热设备相匹配，并且热网也处于一种比较理想的平衡状况中时，那么二级热网的循环泵变频调速本身，就会产生非常高的节电效益。也正是因为热网所存在的不平衡性，导致二级热网循环泵变频调速的节能效益得不到充分发挥，并进一步导致该节能技术难以推广起来。
所以说，我们必须要对换热站设备进行系统优化，在进行站内设备的选型时，要求其必须要依据设计工况来严格进行，提升系统的节能效果的同时，也能确保热用户得实际用热效果。
供热系统对采暖建筑供热时，在任何室外温度条件下，都应达到室内设计温度，使室内温度达到供热温度18±2度，否则就要对供热系统进行调节，来满足热用户所需的温度。
（来源：中国建筑科学研究院天津分院）
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