供暖系统综合评价研究综述

发表时间:2020/9/1   来源:《工程管理前沿》2020年第13期   作者:赵刚
[导读] 随着时代的发展,供暖已经逐渐从免费福利向商品化和市场化转变,供暖也成为了与城市能源、环境密切相关的重大战略问题。
        摘要:随着时代的发展,供暖已经逐渐从免费福利向商品化和市场化转变,供暖也成为了与城市能源、环境密切相关的重大战略问题。这就使得在供暖过程中我们既要节能也要环保,而且不同供暖方式在初投资、环境影响、舒适性等的评判各不相同,具体工程的实际条件也有很大差异,因此就具体情况如何选择最优的供暖方案就尤为重要。由于我国供热采暖研究工作起步较晚,评价体系尚不完善,建立一套完整科学的综合评价体系对供热采暖系统选择具有重要意义。本文对供暖系统综合评价进行了简单的探讨,以供相关人员参考。
        关键词:综合评价;供暖;综述
        1、供暖系统概述
        1.1、供暖系统的基本工作原理
        低温热媒在热源中被加热,吸收热量后,变为高温热媒(高温水或蒸汽),经输送管道送往室内,通过散热设备放出热量,使室内的温度升高;散热后温度降低,变成低温热媒(低温水),再通过回收管道返回热源,进行循环使用。如此不断循环,从而不断将热量从热源送到室内,以补充室内的热量损耗,使室内保持一定的温度。
        1.2、水为热媒的供暖系统的优点
        其室温比较稳定,卫生条件好;可集中调节水温,便于根据室外温度变化情况调节散热量;系统使用的寿命长,一般可使用25年。
        1.3、热水为热媒的供暖系统的缺点
        采用低温热水作为热媒时,管材与散热器的耗散较多,初期投资较大;当建筑物较高时,系统的静水压力大,散热器容易产生超压现象;水的热惰性大,房间升温、降温速度较慢;热水排放不彻底时,容易发生冻裂事故。
        1.4、供暖系统中散热系统的形式
        在供暖系统中,各个散热器与管道的连接方式称为散热系统的形式。热水供暖系统中散热系统的形式可分为垂直式和水平式两大类。
        (1)垂直式
        指将垂直位置相同的各个散热器用立管进行连接的方式。它按散热器与立管的连接方式又可分为单管系统和双管系统两种;按供、回水干管的布置位置和供水方向的不同也可分为上供下回、下供下回和下供上回等几种方式。
        (2)水平式
        指将同一水平位置(同一楼层)的各个散热器用一根水平管道进行连接的方式。它可分为顺序式和跨越式两种方式。顺序式的优点是结构较简单,造价低,但各散热器不能单独调节;跨越式中各散热器可独立调节,但造价较高,且传热系数较低。
        2、供暖系统综合评价研究
        2.1、供暖系统综合评价指标确定
        事物的发展往往遵循从简单到复杂的自然规律。起初人们关注的重点仅仅在于供暖系统是否能够满足最基本的热舒适要求。从理论研究、现场研究到构建模型,经过几十年的发展,对于室内热舒适性的研究越发完善。随后供暖系统的经济性能被专家纳入评价体系中。随着第三次世界能源危机的出现,人们逐渐认识到资源的有限性。而冬季供暖系统的耗能在整个国民经济的能耗中占有很大比例。因此,人们开始尝试从能耗方面去评价采暖系统,节能性渐渐成为衡量方案优劣的一个重要指标。但经过数十年的研究发现,单一地从经济、能耗或环境进行评价并不能完整地反映出被评对象的综合品质。对国内外文献进行分析发现可以从节能、经济性以及技术环保性等方面对供暖系统进行全面综合评价。引入等效电概念对系统节能方面进行分析,可以综合评价能源的数量与质量且可以清晰反映出能源输送与转换各个环节的损失流通情况。经济性指标可以采用全寿命周期法对供暖系统建造、运行、处置等整个寿命周期内所消耗费用总和进行分析。分别通过技术系统进化理论、Airpak数值模拟以及污染物环境价值概念等对技术环保性中的技术成熟度、热舒适性以及环保性等评价指标进行确定。


        2.2、采暖综合评价模型建立
        层次分析法可以将复杂问题层次化,达到逐层进行比较从而为最终决策提供定量依据的目的。应用层次分析法建立供暖模式综合评价体系,从社会、经济以及能耗三个方面对九种供暖方式进行比较,为供暖方案优选提供参考。利用层次分析法构建了以环境效益、经济效益、设施能耗为一级指标,锅炉成本等项二级指标的指标体系。将节能、经济、环保作为评价指标,采用灰色关联法对不同供暖方案进行比较,为供暖改造提供参考。利用灰色关联法建立综合评价模型,确定了燃气锅炉为住宅供暖最佳方案,并认为灰色关联法简单易行且结果准确。
        通过分析认为:层次分析法虽然计算简便、结果直观且能将定性分析与定量分析结合起来,但其主观性强,且结果粗糙,难以服众;模糊综合评判法虽然可以对具有模糊性的问题进行精确分析,但无法解决指标相关造成的信息重复,且较依赖于评价者的主观判断,因此更适用于社科类问题评价;灰色关联法计算量较小且不依赖样本数量进行分析,但需要人为确定分辨系数;而主成分分析法和因子分析法都是用较少的变量分析大量的问题,但需要大量的样本数据且数据要符合某种概率分布。
        3、不同集中供暖方式的综合评价及优化研究
        对集中供暖系统进行环境评价的目的是要在其投资建设过程中和运行采暖过程中对大气环境和人们的生活健康造成的影响程度进行的综合分析和评价,并给出对环境保护有益的可行对策,进一步完善集中供热项目的环境及社会效益。对大型集中供热项目对环境的影响评价分析内容主要包括:供热锅炉系统、供热管网热损耗、热力输配站和泵站等方面。由于该建设项目具有建设范围广、供热面积分布广、管线长等特点,应分别讨论上述各方面对城镇敏感区域的环境影响进行特殊性分析。对大型锅炉房进行分散扩建,既会带来大量的资源浪费,又会造成较多的污染排放问题。因此,应用容量大、热效率高的集中供热系统代替容量小、热效率低的分散式供热锅炉房,既能有效缓解能源利用效率低的实际应用问题,又能有效降低燃煤产生污染物对大气环境造成的危害程度。
        根据综合评价指标分析看,燃气锅炉在综合效益上有着不可替代的优势。燃气锅炉使用不合理燃料供暖时,可适当调整燃料形式及结构,直接改善燃烧气体的洁净程度,提高热能转换效率,对节能减排起到巨大的推动作用,在很大程度上减少了有害气体对大气的污染,有效改善人们的生活、工作环境。从初投资的角度进行对比分析,可以看出,燃煤锅炉的初投资最高,燃气锅炉的初投资费用最高。
        将太阳能等可再生能源热利用技术与日常大型供热锅炉系统联合供暖,能够有效提高供热效率。当太阳能集热器提供热量供给热水时,锅炉不必启动,可节省不必要的能量损失,间接减少了碳排放量。这种联合供暖技术在未来的采暖工程中将会获得广泛应用。利用无污染的可再生能源,如太阳能、地热能、生物质能等作为热源,可以大大缓解化石燃料燃烧后产生的污染物对大气环境产生的严重损害。
        室外供热管网也是对供暖系统进行综合评价影响较大的组成部分,其投资费用高,施工量繁重。保证其安全运行、维修检查方便,对提高环境效益、节省劳动力开支具有重要的现实意义。管网的走向及设计布置的合理性严重影响建筑室内舒适性、城市整体规划、水文地质条件等多个方面。应当经过专业技术设计、审查、经济和环境综合评价确定。
        通过对上述不同集中供暖方式的能耗分析及综合评价,得到如下结论:1)利用焓效率高、污染物排放量小的集中供热系统有利于提高供热效率,将成为供热系统设计的最终发展目标;2)热电联产技术将以其建设投资费用低,运行能效高的优点成为建筑及住宅供暖的发展方向;3)集中供热系统对环境的影响不仅取决于所使用供热方式及热源形式密切相关,而且与热网的设计布置形式、建筑使用功能及建筑本体结构密切相关。
        参考文献:
        [1]陈莹.重庆地区住宅小区供暖模式综合评价[D].重庆大学,2018.
        [2]郑以翔.夏热冬冷地区不同供暖需求模式下供暖系统综合评价[D].西安建筑科技大学,2017.
        [3]杨紫维.地热与燃气吸收式热泵联合供暖系统研究[D].天津大学,2014.
        [4]柴玉萍,于盼盼,郭长春.农村住宅供暖设计方案选优综合评价指标体系探析[J].中国科技信息,2010(16):83-84.
       
       
       
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