李明柱 李华鑫

吉林建筑大学

1 引言

长春地区属于严寒地区，室外最冷月平均温度低于-10℃。严寒地区建筑物必须充分满足冬季防寒、保温、防冻等要求，夏季可不考虑防热。集中供热系统是严寒地区供热应用最广泛的供热方式，但集中供热系统能源消耗大，污染大。因为采取有效有段实现集中供热系统节能，对我国建筑节能有重要意义。

2 项目概况

长春某宾馆拥有3栋建筑物，包括贵宾楼、迎宾楼、办公楼。供热面积是2.3万平方米。热源由热泵机组自行供热，供热期为10 月20 日～次年4 月10 日，共170 天。长春室外温度10℃～20.1℃、室外风速3.9m/s、室外相对湿度64%、室外大气压99653Pa。该宾馆原来依靠燃煤锅炉进行供暖，主要调节方式是人工烧煤调节。但是由于管理水平低下，在运行过程中主要依靠室外天气情况和工人的经验进行燃煤。水温和水量的调节，也完全依靠人力进行调节。由于没有智能控制系统，人员的素质不高，导致经常出现水力失调、工作量大、能源浪费严重。

对原有锅炉房供热系统进行改造。新供热系统采用自动控制系统，室内外安装了感温探测器、供热锅炉改成热泵机组、热力站新建了控制系统和监控系统、引进污水源热泵机组，为热泵机组提供热量。

3 系统原理

智能供热系统原理:根据室内外的感温探头获得的温度数据，数据通过无线传输技术传输到控制室，控制室内经过科学计算自动调整螺杆机组的功率，螺杆机组内含变频器。螺杆机组采用的方式是低温常供模式。螺杆机组供应的水温会随着智能控制进行变温，大体的温度应该在39°左右，低温热水通过分水器，分水器通过智能分配到各个房间进行供暖。低温热水会在室内释放大约3℃左右的热量，供热回水通过管线回到集水器。此时集水器内的水温通常在36℃左右。因为螺杆机组制热的时候，机组里面会产生一定的冷量。要把这些冷量变成热量，需要消耗一定的能源。此套供热系统采用的是提取污水里面的热量，以此实现废物利用。污水来自市政的污水管道，经过污水池的沉淀，通过污水提升泵进入污水换热器。污水换热器内的污水温度在冬季时候进水能达到9℃到16℃，出水能达到6到12℃，可利用的温度在3℃～4℃之间。污水的热量是由中介水带到热泵机组的，中介水来源于自来水。中介水一般出水13.6℃，回水13.8℃。

4 数据分析

智能控制系统通过2台热泵机组产生热量，维持整个供热系统的能量供应。2台供热机组一台是300RT机组、一台150RT机组。它们产生的热量，通过热水传递到供热房间，以维持室内的正常温度。我记录了2018年10月19日～2018年10月31日内的机组数据。

图1 机组总供热量

通过对供热量的检测和曲线拟合，得到机组供热量随日期的变化函数。这组函数可以用来预测和决定未来机组供热量。

图2 宾馆使用电量

通过对宾馆电量表的实时监控记录每组数据，通过数学方法做曲线拟合，得到宾馆用电量的函数表达式，通过电脑的智能控制可以计算出最佳用电时间和预测用电方案。

图3 热泵主机产水量

供热系统需要消耗大量的水量，水量的多少也影响系统的费用支出。通过记录水量的多少，做曲线拟合，得到相应的热泵机组产水量函数。

5 能耗对比

智能供热系统和原来燃煤锅炉系统相比。每年能节约费用约150万元，节约能源约29%。燃煤锅炉原来需要烧煤工人8人左右，24小时三班倒工作制，每人每月2500元工资，管理人员一名，每个月3000元。智能供热管理人员只需2人，每人每月5000元即可。节约燃煤100万吨，每吨煤大约600元。燃煤锅炉维修费用大约每年30 万元，智能供热系统每年仅需8 万元即可。智能供热系统常年低温常供，即节约能源、又环保低碳。

6 结束语

严寒地区集中供热系统节能控制的研究主要方法是智能控制技术和污水的二次利用。笔者从系统改造、原理讲述、数据分析、能耗对比等多角度讲解了节能模式，在实践中取得了良好的节能效果。随着人工智能和大数据时代的飞速发展，本文所述的节能措施希望能在科技发展中得到广泛应用。