第 1 章 绪论
1.1 课题来源及研究的背景和意义
1.1.1 课题的来源
本课题来源于国家“十二五”科技支撑项目课题“村镇建筑供热与室内环境保障一体化技术及工程示范”(课题编号：2011BAJ08B07)的研究内容二“村镇建筑供热地域适宜性及系统节能技术研究”内的部分研究内容。
1.1.2 课题研究的背景和意义
能源是经济社会发展的基础，同时也是影响经济社会发展的主要因素，如图 1-1 所示，进入 21 世纪之后，我国的能源生产总量与能源消费总量呈现出快速增长的趋势，但是能源生产一直滞后于能源消耗[1]。据报道，我国能源消费总量已达世界总量的 13.6%[2]。我国的能源结构正在面临严峻的挑战。
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1.2 国内外集中供热系统的研究与应用现状
1.2.1 集中供热系统研究现状
集中供热方式始于 1877 年，之后美国等发达国家开始对集中供热系统展开深入研究，集中供热技术逐渐成熟起来[6]。俄罗斯的 Lisotchkina 等研究了在锅炉房经济效益一定的情况下如何提高集中供热系统热网的经济效益[7]； Pukanen 等在大量研究的基础上，建立了区域供热信息系统，该系统可以自动实现对供热系统的水力工况进行合理的优化，并且可以精确地对供热系统进行运行调度[8]；Neumaier 等对若干种不同情况下的区域供热系统进行比较，得出不同情况下供热系统的节能效益和环保效益[9]；Bvluev 通过大量研究工作得出集中供热系统采用合理的运行调节方式可以节约燃料，带来巨大的经济效益[10]；Kovylyanskii 等对俄罗斯部分城市的供热节能率进行调研，并对节能效果进行分析，证明了所提出的节能措施是可行的[11]；丹麦学者在经济、环保的双重考虑下，对本国区域供热系统提出了合理的调节、控制方案，提高了供热系统的热效率，大幅度降低了供热能耗[12]；国外的许多学者采用数学建模的方法，对供热系统的不同方面建立了数学模型，Zaheeruddin 等人建立了供热系统的水力计算模型[13]，Jonsson 等建立了区域供热系统热负荷模型[14]，Heller 等建立了大中型供热系统的仿真模型[15]，这些数学模型均可以为供热系统的运行和优化提供重要的理论依据。上个世纪七十年代，发达国家爆发了严重的能源危机，在此之后，发达国家开始意识到能源对于社会发展的重要性，开始大规模对供热系统等用能设备进行节能改造，许多国家开始展开供热系统的调控与热计量方面的研究，产生了大量的研究成果。
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第 2 章 北方小城镇供热状况调研
“十二五”是我国城镇化建设和发展的关键时期，我国在“十二五”规划中明确提出要大力发展小城镇的基础设施建设。集中供热系统作为小城镇最为重要的基础设施建设之一，与小城镇居民的生活质量息息相关。本章对北方小城镇供热现状展开调研，根据调研结果分析小城镇供热管网运行时存在的问题。
2.1 小城镇的界定和概况
目前我国对小城镇的界定尚未形成统一的概念，本文引用《人口科学大辞典》中关于小城镇的定义：“小城镇是指县城和县城以下比较发达的集镇或乡政府所在地，以及大城市周围农村建设的卫星城镇，是介于城市和乡村之间的初级城市”[39]。我国的小城镇包括两种形式，一种是城市周边的与城市功能相仿的县城，另一种是以从事农业活动为主的乡镇或村镇。我国小城镇有以下主要特点：(1)我国的小城镇发展迅速，小城镇数量多，分布广泛，但是规模较小；(2)小城镇类别多，不同类别小城镇差别很大；(3)小城镇具有明显的区域差异性[40]。
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2.2 北方小城镇集中供热状况调研
2.2.1 调研背景
加快小城镇建设是推进农村城市化进程，实现城乡协调发展的正确途径[43]。伴随着小城镇的蓬勃发展，其居民的生活水平不断提高，对居住环境的要求也在逐渐提高。由于集中供热具有良好的环境效益和经济效益，我国北方小城镇开始陆续进行供热改造，取消了存在安全隐患的小煤炉采暖方式和供热效率低的分散小锅炉房，开始在小城镇地区发展集中供热。小城镇由于规模小的特点，其供热系统的模式与规模与大中城市的集中供热系统相比存在很大区别，为了深入研究小城镇集中供热系统的运行现状，笔者对北方小城镇的供热情况展开调研，本文选择吉林安达，河北盐山，黑龙江裴德等具有代表性的小城镇作为主要研究对象。
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第 3 章 小城镇供热管网的水力工况模拟 ......................... 16
3.1 供热管网水力工况基本公式 ................................ 16
3.2 小城镇枝状连接供热管网的水力工况模拟 .................. 18
3.3 本章小结 ............................................ 23
第 4 章 小城镇供热输配管网的节能改造方案 ...................... 25
4.1 小城镇供热管网水力平衡调节方法 ............................. 25
4.2 小城镇供热管网节能改造方案的提出 .......................... 27
4.3 计算模型的假设 ............................................ 28
4.4 各方案的能耗计算............................................ 31
4.5 小城镇供热管网改造方案的确定......................... 36
4.6 本章小结 .................................................... 37
第 6 章 工程实例分析
本文在之前的几章中，针对小城镇直接连接供热管网能耗过高的问题，提出了相应的改造方案和调节控制措施。为了更好地验证文中所提方案在小城镇地区的实际效果，本章选取具有代表性的黑龙江省某小城镇集中供热系统为例，对改造前后系统的能耗情况进行对比分析，以验证本文所提改造方案的实际效益。
6.1 工程概况
P镇位于黑龙江省北部，全镇供热管网分为新区热网和老区热网两部分，该小城镇的集中供热热源为热电厂，热电厂分出两条支路分别向新区和老区供热。老区热网分出三条支路，分别为老区左侧支路、老区中间支路和老区右侧支路，三条支路在老区首站处通过分集水器并联连接。P 镇老区中路热网取自 P 镇供热管网，热网形式为单热源直接连接枝状管网，实际供热面积为 11.8 万 m2，共有 37 个热用户，热用户多为平房或层数小于 3 层的建筑，系统的供回水温度为 60℃/50℃，设计流量为 805t/h，采暖期天数为 180 天。该供热系统的平面图如图 6-1，各热用户的详细参数如表 6-1。
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结 论
随着我国能源结构的调整和可持续发展战略的提出，集中供热系统的节能减排工作开展地如火如荼，但我国对北方小城镇小型集中供热系统的研究和改造工作还存在一定的滞后，缺乏较为系统的分析和研究。本文针对北方小城镇集中供热系统供热管网的输送能耗进行研究，得到的主要结论有：(1)对北方小城镇的供热现状进行了调查研究，结果显示目前集中供热正逐渐取代煤炉和土暖气，成为北方小城镇主要的取暖方式，但是我国小城镇的集中供热管网在运行时存在诸多问题。首先小城镇直接连接供热管网的水力失调问题十分严重，管网前端用户普遍“过热”，末端用户的室温常常达不到要求，为了保障末端用户的温度要求，小城镇供热管网普遍采用“大流量、小温差”的运行方式；其次小城镇供热管网的运行调节方式主要为人工调节，缺乏科学、有效的调节手段，这些问题导致小城镇供热输配管网的能耗普遍偏高。
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参考文献（略）