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摘要：高校内供暖建筑类型多、用热时间差异大、散热类型多，供暖期横跨寒假等特点，导致了运行管理必须实现个性化调控。本文以高校供暖系统为例，尝试了通过室内温度、室外天气的相对变化，逐渐摸索优化不同类型建筑和热源的供热量调控规律，通过加强楼栋、换热站、室温监测的联合调控管理，可节省能耗15%以上。
关键词：高校供暖；热量调控；精细化管理
1、前言
随着高校不断发展，新建大量教学楼、宿舍、实验室、体育馆、图书馆、医学院、食堂等各类建筑，建筑校园内新旧建筑共存。部分实验室的实验设备或物种对室内温度要求较严格，导致供暖所需供水温度和供暖热量差异较大，供暖运行难度较高。随着能源价格上涨，高校供暖费用逐年上升，高校也逐渐意识到供暖节能的重要性，如何合理利用建筑蓄热实现分时分区调控，在满足需求的前提下降低供暖成本逐渐成为后勤供暖工作的重点。
本文以高校供暖系统为例，分析了高校供暖系统运行难点，并结合运行实例，阐述了采用技术手段与精细化管理理念相结合的方式来满足高校多样化、节能化运营需求。
2、高校供暖系统运行特点
某学院总供暖面积约33万m2，其中办公楼约10万m2，学生公寓约7万m2，其余为住宅。校区内设置蒸汽换热站集中，按供暖系统的承压，分为高区系统和低区系统，改造前只能人工调控换热站供热量。总体来讲，高校供暖系统具有如下特点
（1）建筑类型多、室温需求不同
白天，教学楼、图书馆、办公楼室温要求较高，而且教学楼人流密度大于办公楼；晚上宿舍室温要求较高。案例中教师宿舍采用单管串联系统，且教师宿舍位于供暖系统的最远端，每年冬季室温普遍偏差。以往采用提高热源整体供热量又会导致近端建筑过热。
鉴于高校内各类用途的建筑众多，建议将建筑按用途及功能进行区域划分，有利于供暖系统按建筑用途及用热时间进行统一调控。
（2）建筑体积悬殊、热力平衡难度大
随着高校不断发展，建筑体积大小不一，建筑落成年代不同。案例中新建综合楼供暖面积近2平方米，老校舍为平房或多层建筑，大多数建成于上世纪八九十年代，最小的建筑仅有110m2，两类建筑负荷和建筑面积差别较大，增加了热力平衡调试的难度。
（3）教学区寒假时间防冻
高校不同于居住建筑，高校每年有大约4~5周的寒假，在寒假期间，大部分学生离校，而对于小部分留校学生，通常学校会对留校学生集中管理，只开放部分宿舍、实验室、教学楼等建筑。那么通过关闭建筑入口阀门来降低不使用建筑的循环流量，达到降低供热量的目的。但供暖循环流量过小，可能会导致建筑内卫生间、楼道等不利的房间供暖设备水不流动、引起结冰等。因此，寒假期间要加强对不使用建筑的室温监测。
（4）福利化供热
由于学校承担供暖费用，片面强调了供热的福利性，普遍室温偏高。由于部分老校区供热管道偏小、单管串联、散热面积小等因素制约，室内温度不均衡。为了解决用户的投诉，不得不提高热源供热量，引起近端用户开窗散热等，引起能源的浪费。
综上所述，鉴于高校虽然供暖面积小，但校区内供暖系统运行管理的难度很大，因此在供暖系统进行重新规划和改造时，要按照不同的建筑类型对供暖系统进行分区供暖调控，对于建筑面积较大或者末端供暖效果较差的建筑可以实现楼栋供热机组进行的调控。加强楼栋供热量的调控，有利于高校供暖系统的节能运行。
3、精细化运行模式
改造时充分考虑了高校供暖的特点，有针对性的设置了三项技术进行改造：蒸汽换热站的热量自动调控、楼栋热量分时分区调控、室温远程监测。并结合室温监测情况，对热源、楼栋供热量进行了精细化的联合调控。
（1）、蒸汽换热站的热量自动调控
在蒸汽换热站设计配置了自动控制系统和远程智能监控中心。当室外温度高时，现场控制柜可提供降低系统的供水温度，反之就应高一点；同时循环泵采用定压差控制方式，当楼栋需热量降低时，楼栋入口的阀门关闭时，换热站二网供回水压差增大，循环泵自动降低循环频率。通过调节供水温度和循环流量，采用质量并调的模式，进行热量的自动调控，进而使系统的供热量与室外气候相匹配，达到按需供热的目的。
由于在供热系统的负荷计算时，没有考虑太阳辐射得热。因此，在调度中心管理人员通过室温监测情况，不断摸索调整供水温度调控曲线和循环泵压差设定值。当室外天气是晴天时，中午时分阳光充足，系统的供水温度在原来通过负荷计算的温度基础上可以适当降低一点，也可以说在相同的室外温度情况下，供热系统的供水温度晴天比阴雨天要低，这样就因为出水温度降低而少用蒸汽，从而节约能源。
具体控制方法：气候补偿器的分时段控制：大致可分为三个阶段。1、早晨，由于用户刚起床，所以供水温度设定较高；2、中午时分，可根据日照的情况调节；3、晚上，用户入睡后，可适当降低供水温度。气候补偿器按照气象条件控制：除了按照室外温度的变化自动调整系统的供水温度外，还可以根据室阴天、雨天、雪天、大风天和晴天五种室外气象情况，自动调整系统供水温度。配合公共建筑分时分区的控制，即可实现供热系统的质和量调节，达到理想的节能效果。
控制精度：供水温度的实际值与设定值的偏差小于1oC。
图1：供水温度控制曲线：
（2）建筑热入口分时分区热量调控
通过在教学楼、办公楼和学生公寓热入口设置热量控制柜和电动调节阀，通过控制柜自动控制建筑供热量的分时调控。教学楼、办公楼在无人使用时自动关闭或关小阀门，同时监测楼道、卫生间的室内温度，低温自动报警并开大阀门，保证供暖设备不结冻；上班前提前打开阀门，保证上班时室内温度达到国家标准要求的18℃±2；学生公寓在学院放假期间关闭或关小阀门，保证值班温度5~8℃，其余时间保证18℃±2。
具体控制策略为：
自动控制：按工作模式、周末模式、节假日模式自动控制。
热量控制：直接测量楼栋瞬时热量，根据瞬时热量调节电动调节阀进行控制。
温度控制：监测室内温度或多个室内温度分布情况，根据此温度控制电动调节阀（电磁阀）。
手动控制：直接给的阀门开度。
在供暖系统运行期间，供暖运行管理人员定期对建筑内的室内温度进行抽样采集。案例中，定期抽检建筑预热阶段建筑内不同区域的室内温度，评估建筑预热是否及时、预热热量是否充足等，进而对建筑的控制策略进行修正。
（3）室温监测
对采用分时分区控制的建筑，设置了抽样室温监测点，自动监测室内温度的波动。同时结合人工抽样采集，抽查建筑内整体供热效果，并对自动监测点的测量精度进行校正，防止产生电暖气、开窗等其他因素。
（4）精细化管理的效果
结合三项节能改造技术，并在供暖运营管理人员结合室内温度的监测情况，结合气象预报等信息，充分利用太阳辐射等因素，不断修正优化调整控制策略，调控精细化程度较高。运行期间，末端供热质量得到提升，整体节能效果明显。
不同室外气象条件下蒸汽耗量比较
从表1可以看到3月1日与2月22日相比，室外温度相近，但风较小，因此耗汽量较低19t；2月25日与2月22日相比，风力相近，但室外温度有所降低，所以耗汽量增大了30t。不难发现，依据气象变化，利用先进的节能技术，进行精细化的运行管理，整体节能效果明显。经过一年的管理和数据分析与上三个采暖季的平均数据相比，节省蒸汽量超过了15%。
4、结论
高校供暖系统建筑类型多，供暖需求多，导致供暖系统运行难度大。但从案例不难发现，针对高校用热特点，因地制宜的制定节能方案，加大室内温度的监测，依据气象变化，及时有效地对单体建筑的热量进行调控，并制定细致的运行管理制度，完全可以降低高校供暖能耗。
参考文献
[1]石兆玉.供热系统运行调节与控制[M].清华大学出版社，1994
论文作者:裴声林
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/26
标签：建筑论文; 温度论文; 热量论文; 系统论文; 室温论文; 高校论文; 室外论文; 《建筑学研究前沿》2017年第24期论文;