供熱系統(tǒng)的能源審計(jì)方法研究

12熱裝置能源監(jiān)測方法的緊迫性和必要性1.1制能系統(tǒng)的能量消耗和能源監(jiān)測的重要性1.1.1建筑節(jié)能的重要性中國的建筑能源消耗約占世界經(jīng)濟(jì)總能耗的23%，而北方的屋頂能源消耗占中國城市建筑總能耗的40%。它不僅是建筑能源消耗的最大部分，也是建筑節(jié)能的中心重點(diǎn)。1.1.2供熱系統(tǒng)能源的合理利用供熱系統(tǒng)能源審計(jì)是一種加強(qiáng)企業(yè)能源科學(xué)管理和節(jié)約能源的有效手段和方法，具有很強(qiáng)的監(jiān)督與管理作用。政府通過供熱系統(tǒng)能源審計(jì)，可以準(zhǔn)確合理地分析評價(jià)供熱系統(tǒng)的能源利用狀況和水平，以實(shí)現(xiàn)對供熱系統(tǒng)能源消耗情況的監(jiān)督管理，保證供熱系統(tǒng)能源的合理配置使用，提高能源利用效率，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。通過能源審計(jì)，可以對供熱系統(tǒng)的能源消費(fèi)狀況、管理水平、利用效率、消耗指標(biāo)、財(cái)務(wù)過程、綜合利用及環(huán)境效果進(jìn)行檢查、測試、診斷、咨詢和評價(jià)，排查節(jié)能障礙和浪費(fèi)原因，可以使供熱系統(tǒng)的生產(chǎn)組織者、管理者、使用者及時(shí)分析掌握供熱系統(tǒng)的能源管理水平及用能狀況，尋找節(jié)能方向，查找節(jié)能潛力，提出整改措施，制訂節(jié)能目標(biāo)和規(guī)劃，最終目的是促進(jìn)供熱系統(tǒng)節(jié)能降耗、降低供熱系統(tǒng)生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。1.2．供熱系統(tǒng)能源審計(jì)由于供熱系統(tǒng)由熱源、熱網(wǎng)、熱力站和用戶組成，熱用戶的用能狀況和室外氣象參數(shù)的變化對供熱系統(tǒng)的能耗影響較大，其能耗特點(diǎn)與工業(yè)企業(yè)和大型公共建筑不完全相同，能源審計(jì)的客體不同，其審計(jì)對象、范圍、方法、目的有所不同。故不能將上述兩通則直接用于供熱系統(tǒng)能源審計(jì)。綜上所述，供熱系統(tǒng)能源審計(jì)對供熱系統(tǒng)節(jié)能具有明顯的實(shí)際效益。與鋼鐵、水泥等行業(yè)的工業(yè)企業(yè)能源審計(jì)工作相比較，供熱系統(tǒng)能源審計(jì)明顯落后，因此開展供熱系統(tǒng)能源審計(jì)方法的研究具有緊迫性，也具有重要的理論意義和實(shí)際意義。22熱裝置能源監(jiān)測方法的研究2.1供熱過程構(gòu)成部分通常集中供熱系統(tǒng)主要由鍋爐房、熱力站、管網(wǎng)和建筑物等四部分供熱環(huán)節(jié)構(gòu)成。住宅小區(qū)的供熱系統(tǒng)能源審計(jì)包括四部分內(nèi)容：建筑物審計(jì)、鍋爐房審計(jì)、管網(wǎng)審計(jì)和熱力站審計(jì)（見圖1）。2.2加熱系統(tǒng)的能源監(jiān)測方法2.2.1審計(jì)方法的可擴(kuò)張性供熱系統(tǒng)能源審計(jì)方法分為五種：建筑物簡單審計(jì)方法；建筑物詳細(xì)審計(jì)方法；鍋爐房詳細(xì)審計(jì)方法；管網(wǎng)詳細(xì)審計(jì)方法和熱力站詳細(xì)審計(jì)方法。每一種審計(jì)方法的步驟相似，審計(jì)過程由10個(gè)步驟組成，只是這五種審計(jì)方法的具體內(nèi)容不同。審計(jì)人員可以按照審計(jì)步驟進(jìn)行能源審計(jì)，在每一個(gè)步驟中，都有簡短的工作描述和說明，以及相應(yīng)的審計(jì)工具，可以幫助審計(jì)人員更好地完成能源審計(jì)工作。值得注意的是，因?yàn)閷徲?jì)地點(diǎn)各不相同，所以表中的這些工具并不完整。審計(jì)人員在審計(jì)過程中必須開發(fā)適合自己的審計(jì)工具。以下僅以鍋爐房詳細(xì)審計(jì)方法為例進(jìn)行說明。2.2.232加熱系統(tǒng)能源審計(jì)設(shè)備的應(yīng)用研究3.1審計(jì)方法指南為了提高能源審計(jì)的效率，我們研究并開發(fā)出了能源審計(jì)方法指南。該指南是一個(gè)非常好的工具，它可以幫助和指導(dǎo)審計(jì)人員完成審計(jì)工作。指南中包括審計(jì)中所有必需的信息和工具。表2列出了審計(jì)人員的工作以及相應(yīng)的指南內(nèi)容。3.2．熱計(jì)量儀表熱量表是測試上個(gè)采暖季總能耗量的最好工具。鑒于熱計(jì)量在北京的住宅小區(qū)中尚不普遍，在能源審計(jì)之前，應(yīng)在審計(jì)地點(diǎn)安裝熱計(jì)量儀表。在采暖開始前，必須安裝熱量表和其它測試設(shè)備。為了獲得好的審計(jì)結(jié)果，建議在所有審計(jì)地點(diǎn)安裝固定式熱表。其他的固定設(shè)備有水表，用于計(jì)量補(bǔ)水量。該儀表必須安裝在水處理設(shè)備入口前，因?yàn)樗幚碓O(shè)備會(huì)消耗一部分水量。同樣，溫度計(jì)和壓力表也應(yīng)安裝在管道上的相應(yīng)位置。3.3無線設(shè)備的應(yīng)用研究便攜式設(shè)備用于測試和收集既有固定設(shè)備無法測試的數(shù)據(jù)。便攜式設(shè)備可以在審計(jì)過程中進(jìn)行安裝。審計(jì)常用設(shè)備清單及其用途如表3所示。41關(guān)于加熱系統(tǒng)能源審計(jì)信息和方法論的研究以鍋爐能源審計(jì)為例4.1鍋爐能源監(jiān)測信息鍋爐房需要重點(diǎn)審計(jì)的信息如表4、表5、表6所示。4.2這三個(gè)重要數(shù)據(jù)4.2.1．熱表正常工作通過安裝的熱表測試整個(gè)采暖期的耗熱量，測得的數(shù)據(jù)是非常準(zhǔn)確和可信的。有時(shí)盡管安裝有熱表，但熱表不能正常工作。因此，審計(jì)人員必須在能源審計(jì)中自己收集數(shù)據(jù)。為了獲得足夠的數(shù)據(jù)，熱表必須在一個(gè)采暖期正常工作3個(gè)月以上，年耗熱量可以通過度日數(shù)進(jìn)行修正計(jì)算得到。如果因?yàn)楣峁艿赖膯栴}無法安裝熱表，可通過計(jì)算方法得出計(jì)算耗熱量。4.2..1對于鍋爐房，可通過測試得到的燃料消耗量和鍋爐房效率計(jì)算耗熱量；4..1.24.2.1.計(jì)算耗熱量的計(jì)算結(jié)果是受包者通過建筑物的尺寸、窗戶數(shù)量和建造材料（估算U值）等可計(jì)算出理論耗熱量。因?yàn)闆]有考慮室內(nèi)溫度和太陽輻射的變化，該計(jì)算值并不十分準(zhǔn)確。特別是太陽輻射，它的影響很大，可以減小實(shí)際的耗熱量，太陽輻射的影響很難確定，在簡單的熱損失計(jì)算中并沒有包括這一部分。耗熱量的計(jì)算值準(zhǔn)確性低于直接計(jì)量結(jié)果，該計(jì)算值只是耗熱量的理論值，它并不能反映耗熱量的偏差。在鍋爐房采用便攜式熱表測量一段時(shí)間內(nèi)的耗熱量，然后假定所有的建筑物有著相同的耗熱量水平。這種方法不能準(zhǔn)確確定每一棟建筑物的耗熱量，也不能知道哪棟建筑物耗熱量低或高。耗熱量也包括管網(wǎng)熱損失，這部分熱損失占不小的比例，導(dǎo)致耗熱量的計(jì)算值偏離實(shí)際值。4.2.2．建筑物供熱面積審計(jì)中需要收集的另一個(gè)重要數(shù)據(jù)是建筑物的供熱居住面積。通常單位面積耗熱量用于比較不同審計(jì)地點(diǎn)的能耗水平，這里的單位面積指的是單位供熱面積。通常情況下，建筑面積是已知的或通過圖紙或?qū)徲?jì)現(xiàn)場視察獲得。但供熱面積不應(yīng)包括建筑面積中未采暖的部分，所以建筑物的供熱面積小于或等于建筑面積。在視察審計(jì)現(xiàn)場時(shí)，審計(jì)人員應(yīng)該核對建筑中未采暖的面積。樓梯間通常沒有散熱器，但周圍房間會(huì)通過隔墻把熱量傳遞給樓梯間，所以樓梯間也算為供熱面積的一部分。通常情況下，供熱公司有總的供熱面積數(shù)據(jù)，當(dāng)其他方法無法獲得供熱面積時(shí)，可以使用供熱公司的數(shù)據(jù)。4.2.3審計(jì)車輛meas和hddahs采暖度日數(shù)是審計(jì)中一個(gè)重要的參數(shù)。當(dāng)把測得的建筑耗熱量與往年數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時(shí)，需要根據(jù)參考度日數(shù)2388對耗熱量進(jìn)行修正。其中：Ecorr：修正后的耗熱量；Emeas：一段時(shí)間測量的耗熱量；HDDmeas：相同時(shí)間內(nèi)的度日數(shù)。度日數(shù)可以收集和測試。一般通過審計(jì)人員測試和收集度日數(shù)數(shù)據(jù)，但要到下一年才有完整的一年的數(shù)據(jù)。如果審計(jì)人員計(jì)劃使用測試的度日數(shù)，則必須收集每月的度日數(shù)。收集每月或每周的度日數(shù)是非常必要的。收集數(shù)據(jù)的過程必須符合標(biāo)準(zhǔn)化的程序，保證所有的審計(jì)人員使用相同的度日數(shù)。獲取度日數(shù)的另一個(gè)方法是通過北京公共氣象部門測試的室外日平均溫度，根據(jù)室外溫度計(jì)算度日數(shù)。每天的度日數(shù)可計(jì)算如下：度日數(shù)=室外日平均溫度-18℃4.3熱系統(tǒng)能源監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析4.3.1能耗及效率分析(2）供熱量調(diào)節(jié)的分析(3）能耗量的分析：(1)燃料耗量的分析(2)耗電量（鼓風(fēng)及引風(fēng)機(jī)、水泵等）的分析(3)耗水量的分析(4）耗能成本的分析(5）鍋爐熱效率的分析(6）與北京市市政管委鍋爐房能耗指標(biāo)的對比4.3.2能耗及轉(zhuǎn)換效率的分析(2）供熱量調(diào)節(jié)的分析(3）熱力站能耗量的分析：(1)耗熱量的分析(2)耗電量的分析(3)耗水量的分析(4）換熱器效率的分析(5）耗能成本的分析(6）水泵效率的分析(7）與北京市市政管委熱力站能耗指標(biāo)的比較4.3.3網(wǎng)絡(luò)能源審計(jì)數(shù)據(jù)分析(2）管網(wǎng)水流量損失率的分析(3）管網(wǎng)水力失調(diào)度的分析(4）管網(wǎng)熱損失率的變化狀況分析(5）與北京市市政管委管網(wǎng)熱損失率的比較4.3.4和單位建筑物耗熱量測量值的比較(1）耗熱量數(shù)據(jù)的分析：(1)單位建筑面積年耗熱量測量值（kWh/m2·a）和單位建筑面積平均耗熱量指標(biāo)（W/m2）(2)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)測量值和熱橋部位內(nèi)表面溫度(3)耗熱量計(jì)算值和耗熱量測量值的比較(4)圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在的問題(2）室內(nèi)溫度采集和住戶問卷調(diào)查的分析(3）度日數(shù)的耗熱量分析5供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)能源審計(jì)的目的是了解供熱系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀，找出能耗大的原因，提出節(jié)能改造措施，降低供熱系統(tǒng)能耗。為此我們研究并編寫了供熱系統(tǒng)16項(xiàng)最實(shí)用的節(jié)能技術(shù)，包括節(jié)能效率、投資和環(huán)境及社會(huì)效益。供能源審計(jì)中選用。5.1煙氣冷凝器余熱回收技術(shù)常見鍋爐房節(jié)能改造技術(shù)：燃煤鍋爐房改造成燃?xì)忮仩t；燃?xì)忮仩t的煙氣冷凝器余熱回收技術(shù)；燃煤鍋爐的煤風(fēng)比控制；熱泵技術(shù)；樓宇式熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)技術(shù)；采用分層燃燒技術(shù)，改善鍋爐燃燒狀況；采用復(fù)合燃燒技術(shù)，增加鍋爐出力。5.2熱力站和水泵的節(jié)能改造常見的熱力站節(jié)能技術(shù)：熱力站入口裝流量控制設(shè)備，解決一次水系統(tǒng)水力失調(diào)問題；.熱力站（或混水站）安裝監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)供給用戶的熱量；.改善二級系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)，解決小區(qū)內(nèi)建筑物之間和建筑物內(nèi)部房屋冷熱不均和能源浪費(fèi)的問題。常見熱力站節(jié)能改造方案：提高換熱器能效的措施，如保溫、臺數(shù)控制、加大供回水溫差；.水泵的節(jié)能運(yùn)行，如變頻調(diào)速技術(shù)或更換壓送能力過大的水泵；補(bǔ)水泵節(jié)能運(yùn)行，如變頻調(diào)速定壓；改變大流量、小溫差的運(yùn)行方式，提高供水溫度和輸送效率；氣候補(bǔ)償器在熱力站中的應(yīng)用；熱力站的水質(zhì)管理。5.3水系統(tǒng)改造方案常用的管網(wǎng)節(jié)能技術(shù)：管網(wǎng)水力平衡技術(shù)；直接連接系統(tǒng)改成間接連接系統(tǒng)；管溝改直埋技術(shù)；改變大流量、小溫差的運(yùn)行方式，提高供水溫度和輸送效率；推廣熱水管道直埋技術(shù)，降低基礎(chǔ)投資和運(yùn)行費(fèi)用；推廣管道充水保護(hù)技術(shù)，防止管道腐蝕。管網(wǎng)節(jié)能改造方案：提高管網(wǎng)的保溫效果，如加強(qiáng)保溫措施、更換部分保溫效果不好的管道、不要使保溫管道浸泡在水中；加強(qiáng)管網(wǎng)的維護(hù)管理，控制系統(tǒng)失水；安裝熱工儀表，掌握運(yùn)行情況；安裝流量調(diào)節(jié)閥；改善二級水系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)，解決供熱區(qū)域內(nèi)建筑物之間和建筑物內(nèi)部房屋冷熱不均和能源浪費(fèi)的問題。5.4建筑節(jié)能重建技術(shù)和方案常用的建筑物節(jié)能技術(shù)：外墻保溫；改善窗戶性能；散熱器調(diào)節(jié)閥防止室溫過熱損失；室內(nèi)采暖系統(tǒng)改造；室內(nèi)立管水力平衡。5.5種節(jié)能技術(shù)根據(jù)典型示范項(xiàng)目分析出的各種節(jié)能改造技術(shù)的節(jié)能效益和投資收益，可以看出，項(xiàng)目不同，實(shí)際的投資和節(jié)能效益也不同。62節(jié)能重建項(xiàng)目評價(jià)分析6.1評估原則節(jié)能改造評估要遵循獨(dú)立性、客觀性和科學(xué)性的工作原則。6.2評估方法6.2.1房供熱能耗降低北京市供熱節(jié)能工作指導(dǎo)意見（京政管字257號）規(guī)定了供熱系統(tǒng)的單位面積能耗指標(biāo)：(1）到2010年，燃煤鍋爐房供熱平均能耗由2004年煤耗25.3千克標(biāo)煤/平方米下降到22.2千克標(biāo)煤/平方米。(2）到2010年，燃?xì)忮仩t房供熱平均能耗由2004年氣耗11.9立方米/平方米下降到10.7立方米/平方米。(3）到2010年，燃煤鍋爐平均運(yùn)行效率由2004年的58%提高到65%，燃?xì)忮仩t平均運(yùn)行效率由2004年的80%提高到85%。6.2.2運(yùn)行灰渣可燃物含量指標(biāo)(1）鍋爐運(yùn)行熱效率應(yīng)符合（GB/T17954-2007）的要求，如鍋爐容量為5.7～14MW時(shí)，鍋爐運(yùn)行熱效率一級為89%；二級為88%；三級為87%。(2）工業(yè)鍋爐運(yùn)行排煙溫度指標(biāo)應(yīng)不超過（GB/T17954-2007）的規(guī)定值，如燃?xì)忮仩t運(yùn)行排煙溫度應(yīng)小于160℃。(3）燃煤工業(yè)鍋爐運(yùn)行灰渣可燃物含量指標(biāo)應(yīng)不超過（GB/T17954-2007）的規(guī)定值。(4）工業(yè)鍋爐運(yùn)行排煙處過量空氣系數(shù)指標(biāo)應(yīng)不超過（GB/T17954-2007）的規(guī)定值，如燃?xì)忮仩t過量空氣系數(shù)應(yīng)小于1.2。6.2.3單原因的比較法通過項(xiàng)目單位產(chǎn)品的能耗指標(biāo)與規(guī)定的項(xiàng)目能耗準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)、國際國內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)水平進(jìn)行對比分析。6.2.4單位面積指數(shù)法根據(jù)不同使用功能分別計(jì)算單位面積的能耗指標(biāo)，與類似項(xiàng)目的能耗指標(biāo)進(jìn)行對比。6.2.5用能分析節(jié)能效果能量平衡分析是根據(jù)項(xiàng)目能量平衡的結(jié)果，對項(xiàng)目用能情況進(jìn)行全面、系統(tǒng)地分析，以便明確項(xiàng)目能量利用效率，能量損失的大小、分布與損失發(fā)生的原因，以利于確定節(jié)能目標(biāo)，尋找切實(shí)可行的節(jié)能措施。7供熱系統(tǒng)能源審計(jì)審計(jì)前我們根據(jù)供熱系統(tǒng)能源審計(jì)方法研究的成果編制了《供熱系統(tǒng)能源審計(jì)工作手冊》和《供熱系統(tǒng)能源審計(jì)培訓(xùn)材料》，對經(jīng)北京市鍋爐供暖中心批準(zhǔn)的能源審計(jì)單位進(jìn)行了能源審計(jì)的培訓(xùn)。7.1加熱系統(tǒng)的能源審計(jì)項(xiàng)目7.1.1項(xiàng)目能源審計(jì)2007/2008供暖季能源審計(jì)項(xiàng)目由北京市鍋爐供暖節(jié)能中心負(fù)責(zé)組織執(zhí)行，對建筑物、鍋爐房、管網(wǎng)熱力站等共計(jì)123個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行能源審計(jì)。7.1.27.2在熱系統(tǒng)中，能源審計(jì)方法的應(yīng)用效果分析7.2.1燃?xì)忮仩t房單位面積氣耗燃煤鍋爐平均熱效率約為60～65%，燃?xì)忮仩t平均熱效率為80%；燃?xì)忮仩t房的單位面積氣耗平均值大于10m3/m2；平均耗熱量指標(biāo)大于0.4GJ/m2·a；大多數(shù)鍋爐房為手動(dòng)控制；有些供熱量處于大流量小溫差運(yùn)行狀況；水力失調(diào)和熱力失調(diào)比較嚴(yán)重。7.2.27.2.38.結(jié)論和建議8.1結(jié)論8.1.1供熱系統(tǒng)能源審計(jì)并將上述成果總結(jié)后，編寫了《供熱系統(tǒng)能源審計(jì)工作手冊》、《供熱系統(tǒng)能源審計(jì)培訓(xùn)材料》。通過培訓(xùn)，對181個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了能源審計(jì)。了解了鍋爐房供熱系統(tǒng)的能耗，驗(yàn)證了節(jié)能改造項(xiàng)目的節(jié)能效益，提出了供熱系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)等。8.1.2供熱系統(tǒng)能源審計(jì)我國供熱管理水平參差不齊，供熱系統(tǒng)能源審計(jì)有利于供熱管理科學(xué)化和規(guī)范化，有利于提高供熱行業(yè)的運(yùn)行管理水平。8.1.3供熱系統(tǒng)能源審計(jì)方法的選擇通過供熱系統(tǒng)能源審計(jì)的實(shí)踐，驗(yàn)證了開發(fā)出的供熱系統(tǒng)能源審計(jì)方法科學(xué)、合理、實(shí)用并具有可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，可作為將來編制供熱系統(tǒng)能源審計(jì)導(dǎo)則的依據(jù)。8.2編制供熱系統(tǒng)能源審計(jì)標(biāo)準(zhǔn)盡快編制《供熱系統(tǒng)能源審計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。目前，我國所發(fā)