大连财经学院作为一所位于北方严寒地区的高校,校园建筑面积大、供暖周期长,地暖系统的燃气费用一直是后勤管理的重点支出项。很多同行院校在交流时都会问同一个问题:同样是地暖,为什么有的学校一个采暖季每平方米燃气费能控制在18元以内,有的却要花到28元以上?差距到底出在哪里?本文结合大连财经学院地暖系统的实际运行数据,从供水温度、分时分区分温、气候补偿、水力平衡四个维度拆解节能空间,给出可复制的省钱方案。
大连地区采暖期通常为11月5日至次年4月5日,共约150天,室外计算温度取-11℃,采暖度日数HDD18约为2900。大连财经学院地暖覆盖的教学楼、图书馆、学生公寓等区域总面积约12万平方米,热源为燃气热水锅炉,设计供回水温度55℃/45℃。改造前一个采暖季的燃气消耗量约为96万立方米,按大连工商业用气价格3.2元/立方米计算,燃气费约307万元,折合每平方米25.6元。
这个数字在同类高校中属于中等偏上水平,但对照《民用建筑能耗标准》中严寒地区高校供暖能耗引导值,仍有15%—25%的下降空间。关键在于:地暖系统本身效率不低,问题出在运行策略上。
很多人误以为地暖水温越高越暖和、越"保险",实际上这是最大的浪费来源。地暖属于低温热水辐射供暖,设计工况下供水温度50—55℃即可满足18—20℃的室内温度需求。大连财经学院地暖改造前的实际运行中,锅炉出水温度长期设定在58—60℃,原因是部分末端房间反馈"不够热",运行人员就直接提温。
根据散热器与辐射供暖的换热特性,供水温度每降低1℃,在同等室内温度条件下可节约燃气约2.5%—3%。将供水温度从58℃下调至52℃,理论节能率约15%—18%。实际运行数据验证:2022—2023采暖季将供水温度曲线调整为"室外温度-5℃以上时供水50℃、-5℃至-11℃时供水53℃、-11℃以下时供水55℃"的三段式策略后,燃气消耗量降至82万立方米,燃气费262万元,每平方米21.8元,同比节省45万元。
需要提醒的是,降温不能一刀切。教学楼主楼由于外窗面积大、热负荷高,供水温度下调幅度控制在4℃以内;而图书馆中庭挑空区域则需要维持稍高温度。分建筑类型设定不同的供水温度上限,是降温节能的前提。
高校供暖有一个显著特点:用热时间高度集中且不连续。教学楼白天满员、夜间基本无人;学生公寓夜间满员、白天人少;图书馆周末与工作日负荷差异明显。改造前大连财经学院地暖系统全天24小时恒温运行,夜间和假期照常供热,这部分"无人热"浪费约占总能耗的20%以上。
实施分时分区分温控制后,具体策略如下:教学区工作日6:00—22:00维持20℃,22:00—次日6:00降至14℃值班温度;学生公寓6:00—8:00和17:00—23:00维持20℃,其余时段16℃;图书馆工作日8:00—21:00维持20℃,周末按50%区域供热。寒假期间(约35天)教学区整体切换至8℃防冻模式,仅保留公寓区正常供热。
这套策略落地后,2023—2024采暖季燃气消耗量进一步降至74万立方米,燃气费237万元,每平方米19.7元。相比改造前的25.6元,累计降幅23%。其中分时分区的贡献约占节能量的40%,是单项措施中效果最明显的。
大连冬季气温波动大,同一采暖季内既有-15℃的寒潮天,也有5℃以上的回暖天。如果锅炉供水温度固定不变,回暖天就是纯粹的过度供热。加装室外温度传感器并接入气候补偿曲线后,系统可根据实时室外温度自动调整供水温度,避免"看天烧气"的粗放操作。大连财经学院地暖系统加装气候补偿装置的成本约8万元,一个采暖季可节约燃气约6万立方米,折合19万元,投资回收期不到半年。
另一个常被忽略的是水力平衡。地暖管路较长、阻力分布不均,容易出现近端过热、远端不热的"水平失调"。为达到远端房间温度达标,运行人员往往整体提温,造成近端浪费。对大连财经学院地暖系统各分支环路加装静态平衡阀并进行初调节后,近端与远端室温差从4—5℃缩小到1.5℃以内,整体供水温度可再下调2℃,年节约燃气约4万立方米,折合13万元。
汇总大连财经学院地暖系统的实际改造效果:供水温度优化节省45万元,分时分区分温再节省25万元(叠加效应后),气候补偿节省19万元,水力平衡节省13万元。综合措施实施后,采暖季燃气费从307万元降至237万元,年节省70万元,每平方米运行费用从25.6元降到19.7元。按12万平方米计算,一个采暖季每平方米少花5.9元。
需要强调的是,这些数字不是靠更换设备堆出来的,锅炉和地暖管路均未改动,全部通过运行策略和少量自控改造实现。对于同样使用地暖的高校和大型公共建筑,可参照的执行顺序是:先做水力平衡(成本最低、见效快),再加气候补偿(自动化程度高),然后落实分时分区分温(管理配套要跟上),最后精细调整供水温度曲线(需要一段时间的实测微调)。四步走完,燃气费下降20%左右是可以预期的合理目标。
大连财经学院地暖的案例说明一件事:地暖节能的大头不在硬件,而在运行。把供水温度降下来、把无人时段的热量关掉、让系统跟着室外温度走、把水力调平衡,这四件事做到位,燃气账单自然会给出答案。