摘 要:
城市热能供应是城市重要基础设施之一，也是能源利用的重要途径。在当今世界能源与资源短缺的情况下，节能成为世界各国共同关注的焦点。据统计，我国北方地区采暖能耗约为发达国家的2~3倍，节能潜力大。通过采用先进适用技术，对现有热能供应模式进行改造，提高用户的节能意识和自觉性，实现能源利用最大化。通过实际工程数据的对比、归纳、分析，指出对既有建筑供热系统进行计量节能改造后，通过用户的自主调节，可满足用户对热舒适性的需求，达到节能的目的。
前言
我国经济社会日益发展，居民生活水平不断提高，对居住环境舒适性的要求也不断提高。城市供热，特别是集中供热事业快速发展。根据山东省的统计资料，截至2005年底，全省建筑总面积2.6亿平方米，其中居民建筑2.2亿平方米，分别比去年增长了6.1%、23.6%。我国供热事业是在计划经济条件下孕育和发展起来的，“福利供热”的色彩很重，采暖按面积计费，用户采暖费大部分由政府补贴，供热企业经营亏损由政府补贴。2005~2006年采暖季，全省供热行业经营亏损近2亿元，各级政府财政补贴达8000多万元。供热企业供多少热、用户用多少热不能与其自身利益挂钩，管理粗放，供用热双方缺乏节能积极性。在这种状况下，建筑总量增幅越大，能耗增量越大，能源浪费就越多。我国人口众多，人均能源资源占有量大大低于世界平均水平。如石油、天然气人均剩余可采储量仅有世界平均水平的7.7%和7.1%；储量比较丰富的煤也只有世界平均水平的58.6%。2005年煤炭产量达21.9亿吨，比2000年翻了一番，仍不能满足需求。而且，能源利用率只有33%，比国际先进水平低10%左右。加之近年来能源需求猛增，供需矛盾日益突出，更加凸显出节能的紧迫性。我国国民经济“十一五”发展规划提出，到2010年单位GDP能耗比2005年降低20%，也就是年平均能耗降低4%。据国家统计局2007年2月28日发布的公报显示，2006年我国单位GDP能耗同比下降1.23%，低于年初预定目标，供热采暖网下一步降耗压力增大。供热采暖能耗是建筑能耗的重要部分。有关统计资料显示，单位建筑面积采暖能耗相当于气候相近发达国家的2-3倍。根据有关资料，2003年全国各级政府机构能源消费量达6335万吨标准煤，其中电力911亿千瓦时，超过全国8亿农民全年生活用电总量，政府机构能源费用开支达1240亿元。据北京市有关机构调查，目前政府机构和公共设施的单位建筑面积能耗是普通住宅的10~20倍。政府机构办公建筑及大型公共建筑是耗能大户，政府机构办公建筑和大型公共建筑节能降耗迫在眉睫。
1供热系统计量节能研究现状概述
供热系统节能包括提高换热效率、降低输配热损和电损等。对于供热系统终端用户，则主要是依靠行为调节，减少用能量，实施按用热量计量收费是实现这一目标的重要途径。近年来，国家积极引导政府机构办公建筑和大型公共建筑的供热系统进行节能改造。许多大专院校和科研机构对供热系统节能进行了研究。1990年前后提出了“一户一表”模式，即每一用户安装一只热能表，独立计热；2003年前后，结合中国的国情，开始考虑多种方式计量用热量，如“热分配计＋热量总表”、“用户用热面积分摊＋热量总表”等诸多建立在分配总热量基础上的计热方式；2005年前后，又出现了基于计算机辅助系统的热计量模式，即采集温度、流量等数据，利用焓差计算法，对数据进行集中处理，得到用户的实际用热量，计量的方式多种多样。
我国在这方面进行了大量的试验研究，积累了丰富的数据，总结出一些经验。
近年来，对于居住建筑供热计量节能研究较多，而对公共建筑供热计量节能研究偏少，由于公共建筑不同于居住建筑用能特点，节能潜力又巨大，因此，对于公共建筑采暖实行用能过程控制，实现最小用能需深入研究。
2办公建筑等公共建筑采暖用能的特点分析
（1）用能单位所属关系相同。由于政府机构办公建筑或大型公共建筑用户一般隶属于一个单位或部门，便于统一计收费。可在建筑物热力总入口安装热量总表，即能实现按用热量计量收费。
（2）时间集中，规律性强。政府机构办公建筑的用热时间集中，绝大多数工作人员同时上、下班。在8小时之外，供热系统仅维持在防系统结冻状态即可。可见一天中近2/3的时间，供应的热量大部分浪费掉了。
（3）工作人员自觉节能意识较强。政府机构的工作人员对节能紧迫性理解的更为深刻，自觉进行节能的积极性较高，容易达到预期节能效果。
（4）终端用热设施统一化程度高。各房间的用热设施安装结构基本相同，进行供热系统的改造相对较容易。
（5）建筑围护结构节能较好。政府机构办公建筑等大型公共建筑门窗及外维护结构能得到及时维修、维护，节能效果较好。
3既有公共建筑供热系统节能改造分析
进行既有公共建筑供热系统节能改造，是通过实现按用热量计量和室温独立调节，辅助以建筑维护结构的节能改造而进行的。
3.1供热系统节能改造所采取的主要模式
现选取某单位办公建筑进行热计量节能试验，楼体为规则长方体，建筑总面积1080m2，供热系统形式为上供下回、单管顺流式，对其供热系统进行改造。根据政府机构办公建筑用能特点，选取在热力入口安装热计量总表，用于计量整栋建筑的用热量。在终端散热器供水管上安装温度控制阀，用以调节室内温度。
主要设备及功能：
1．时间预设定温度控制阀：根据政府机构办公建筑用能特点，考虑建筑物热惰性引起的时间延迟，预先设定启闭时间，如办公时间在8：00~18：00，可预设定下午关闭时间为17：30，早晨开启时间为5：00。
2．热量计量总表：对供应整栋办公建筑的热量进行计量。
3.2用能控制方式
实现室温可控是达到建筑用能节约的重要手段，实现温度控制有手动调节和自动调节。手动调节即用户根据用热需求，自主进行调节；自动调节有中央监控室集中调节和时间预设定温度控制阀自动调节。通过对用热终端的调节，以实现“按需用热、节约用能”。本试验中应用时间预设定温度控制阀调节。对该建筑实行隔日调节，观察用能情况。调节方式为关小散热器供水管上的温度控制阀，对一段时间的调节进行记录。
3.3节能效果
测试期间室外最低温度1℃，最高温度7℃，室外温度波动不大。
假定调节日和非调节日运行状态相同，可粗略估算调节后的节能率。根据1月24日－2月14日记录数据，在调节状态和非调节状态下的用能分别为：
∑Qad，i=6.33kWh
∑Qi=7.32kWh
ΔQ＝∑Qad，i-∑Qi=0.99kWh
η＝■=13.5％
式中：∑Qad，i——调节状态下的用能
∑Qi——非调节状态的用能
ΔQ——约计节能
η——节能率
可见，通过对供热系统进行一定的调节控制，即可实现节能13.5％。根据记录数据，也可绘出累计耗热量及日耗热量对比图和日耗热量折线图，均可见节能效果明显。由于试验期是暖冬，如天气严寒状况下，建筑耗能将大幅增加，可以预见节能率还要高。
4节能系统的改进
根据系统运行情况可知，节能量多少关键在于温控阀的调节及其功能设置。下一步在温度控制阀具备时间预设定功能的基础上，增加调节功能。实现两种状态的切换，一种是预设定时间启闭的状态，另一种是手动启闭调节的状态，具备手动启闭调节功能，可以满足加班、临时用热情况下的需求，并在临时用热结束后，切换到预设定时间启闭状态。
5结论
既有公共建筑供热耗能是建筑耗能的重要组成部分，通过采取适用的热计量技术和合理的系统控制方式，对建筑用能过程进行有序控制，可实现能源和资源的有效节约。
