【摘要】本文依據多年設計經驗和運行經驗，并結合具體工程應用從熱負荷分析、鍋爐房安裝容量的確定、熱力系統的確定、計量、自動調節、群控等方面論述了燃氣（油）鍋爐房工程設計中的節能措施。
【關鍵詞】節能 熱負荷 容量 熱力計量 調節群控
一、概述
為改善北京市大氣環境質量，還北京一片藍天，自1998年以來北京市市區不再批準新建燃煤鍋爐房，并對現有的燃煤鍋爐房進行改造（改造成燃用清潔燃料——天然氣、輕柴油或電等），按照計劃北京市將分步將14MW以下的燃煤鍋爐全部改造成燃用清潔燃料。北京市通過采取包括燃煤鍋爐房改為燃用清潔燃料在內的一系列環保措施，空氣質量有了明顯的改善，1998年北京市2級及好于2級的空氣質量為100天，2005年增加到230天。
北京市燃煤鍋爐房改用清潔燃料的技術改造主要有以下方式：采用燃氣鍋爐、燃油（輕柴油）鍋爐、電鍋爐、水源熱泵、熱力站（采用北京市熱力公司提供的高溫熱水為熱媒，通過二次換熱向用戶提供采暖熱水等熱負荷）。其中燃氣鍋爐無論在鍋爐的數量上還是在總安裝容量上都占了很大的比例，其次是燃油鍋爐。燃氣（油）鍋爐房與燃煤鍋爐房相比的優點是：占地面積小、工作環境好、污染物排放量低、有利于環保；最大的缺點是燃料成本大幅度增加（燃氣鍋爐房的燃料成本約是燃煤鍋爐房的4倍）。所以在燃油（氣）鍋爐房的工程設計中要充分考慮燃氣鍋爐的特點，首先要安全，其次應節能。下面介紹我們在燃氣（油）鍋爐房工程設計中所采取的節能措施。
二、熱負荷統計與分析
鍋爐房服務區內的熱負荷資料是鍋爐房設計最基本的原始資料，通過對熱負荷的統計與分析可以科學確定鍋爐房的安裝容量和熱力系統，使鍋爐房安全、可靠、經濟運行。熱負荷的種類主要有采暖熱負荷、生活熱水熱負荷和生產熱負荷，以上三種熱負荷各有如下特點：
2.1采暖熱負荷
※采暖熱負荷是季節性負荷
一般情況下當室外平均氣溫下降到5℃時開始采暖，對于北京市冬季采暖自當年十一月十五日開始到次年三月十五日結束，一年中采暖期為121天。
※采暖設計熱負荷基本上是采暖最大熱負荷
采暖設計熱負荷應采用在當地冬季采暖室外計算溫度（北京市為-9℃）下根據建筑物的維護結構計算得到的熱負荷，基本上反映了冬季最冷日子里所需最大熱負荷。
※采暖熱負荷在采暖期內是波動的
采暖期內室外實際溫度是變化的，不同的室外溫度條件下，所需的熱負荷是不同的，當建筑物圍護結構確定后，建筑物采暖所需熱量與室內外溫差成正比（忽略了光照及風力的影響），即：
Q=Qs*（tn-tw）/（tn-twj）
式中：Q為采暖季實際熱負荷
Qs為采暖季設計熱負荷
tn為室內設計溫度
tw為采暖季室外溫度
twj為冬季采暖室外計算溫度
※不同性質（用途）建筑物的采暖要求是不一致的
對于住宅類建筑物，白天大部分居民離開住宅去上班或上學，留在住宅的居民較少，其熱負荷的實際需求量相對較小，晚上下班或上學的人們紛紛回到家，晚上實際需求的熱負荷比白天大得多。若每戶的室內溫度可根據需要調節（比如分戶計量），晚上與白天的采暖熱負荷相差是很明顯的，前幾年曾風靡一時的壁掛爐采暖裝置就是利用白天和晚上所需熱負荷的差異來節約能源、降低運行成本的。
辦公樓的采暖特點是白天人員集中，人員走動頻繁，室內溫度應達到設計值（一般為18℃），創造—個舒適的工作環境。而晚上和節假日，除個別值班人員外整個辦公樓是無人的，完全有條件將辦公室的室內溫度降低，甚至可以降到保證采暖水系統不凍的水平。學校教學樓的采暖特點除與辦公室相似，還有一個較大的特點是在嚴寒期學生放寒假回家，留在學校的學生很少，也就是說，教學樓在嚴寒期其室內溫度可以降低，其設計熱負荷也可以根據情況適當降低。
※室內采暖系統不同，其熱負荷參數有差異
室內采暖可以采用散熱器，也可以采用空調（風機盤管）送熱風。對于采用散熱器采暖，其供/回水溫度一般為95℃/70℃，當采用空調采暖時，其供/回水溫度一般為60℃/50℃。
現在高層建筑越來越普遍，為供熱系統水力平衡，適當降低部分散熱器的承壓能力，往往將采暖系統分為高區和低區。高低區采暖系統的運行壓力不同，相應散熱器承壓能力也不相同。
2.2生活熱負荷
生活熱負荷是指生活熱水所需的熱負荷，隨著人們生活水平的提高，生活熱水在生活中的使用越來越廣泛，生活熱負荷占鍋爐房總熱負荷的比例也越來越大。生活熱水負荷根據熱水供應系統的不同，可分為連續熱負荷和間斷熱負荷。
※連續熱負荷
連續熱負荷是指24小時供應生活熱水所需的熱負荷，比如高檔住宅、醫院、賓館等等。由于連續熱水供應系統用水量變化幅度大，從而造成熱負荷變化幅度大，以住宅為例，夜里熱水用量很低幾乎為零，晚上則熱水用量很大。在連續熱水供應系統中有小時最大流量和秒流量兩種計量方法。小時最大流量是指一天之中在1個小時內最大用水量，其對應的熱負荷為小時最大熱負荷。秒流量是指一天之中在5秒內的最大用水量。在計算鍋爐房熱負荷時采用哪種熱負荷與生活熱水換熱型式有關，當生活熱水換熱系統采用容積式換熱器（可儲存小時最大熱負荷75%以上的熱量）時，應采用小時最大熱負荷；當生活熱水換熱系統采用即熱式換熱器時，應采用熱水秒流量所對應的熱負荷。為避免鍋爐房熱負荷波動范圍過大，也為保證熱水供應系統的可靠性和穩定性，最好采用容積式換熱系統，此時鍋爐房計算熱負荷采用生活熱水小時最大熱負荷。小時最大熱負荷是小時平均熱負荷乘以小時變化系數。小時變化系數與熱用戶數量、性質等有關，具體見《建筑給排水設計規范》（GB50015-2003）中相關內容。
※間斷熱負荷
廠礦企業及學校等單位定時開放的熱水供應系統（一般為浴室）所需的熱負荷為間斷熱負荷。定時開放的熱水供應系統一般都有一個熱水箱，在開放之前首先將水箱中的水加熱到一定的溫度。該系統熱負荷的計算應按所有熱水器具（淋浴噴頭等）同時使用考慮，同時應考慮熱水箱的容積、熱水供應溫度、開放時間等因素。
2.3生產熱負荷
生產熱負荷根據熱用戶的特點進行統計分析，應分清是常年熱負荷還是季節性熱負荷，是24小時連續負荷還是間斷性負荷。弄清生產熱負荷的性質及變化規律，從而使鍋爐的總安裝容量和鍋爐安裝臺數能夠較好地適應生產負荷的變化規律。
三、鍋爐安裝容量及數量的確定
3.1鍋爐房的安裝總容量應滿足外界熱負荷的最大需求
鍋爐房的安裝總容量應滿足鍋爐房服務區內各類熱負荷的最大需求，一般按下面原則確定：
※采暖熱負荷——按冬季采暖設計負荷；
※生活熱水熱負荷——為了避免鍋爐房安裝容量偏大和熱負荷波動過大，生活熱水制備系統最好采用容積式熱交換設備，其熱負荷按小時最大熱負荷計入。
※生產性熱負荷——根據生產工藝特點確定。
上述各類熱負荷根據各自熱負荷特點合理乘以一個同時使用系數疊加后即為用戶所需求的總熱負荷，用戶所需求的總熱負荷再計入熱用戶到鍋爐房的熱損失后為折算到鍋爐房出口的熱負荷，折算到鍋爐房出口的熱負荷計入鍋爐房自用熱（含熱損失）后為鍋爐房設計熱負荷。
計算出鍋爐房設計熱負荷后根據鍋爐的規格型號確定鍋爐房鍋爐安裝總容量，鍋爐房鍋爐安裝總容量應大于鍋爐房設計熱負荷。鑒于燃氣鍋爐可靠性強，維修量小，對于有采暖熱負荷的鍋爐房可以不設備用鍋爐，在非采暖季加強鍋爐的維護和維修。
3.2鍋爐的容量和數量應適應熱負荷的變化
對于外界熱負荷的變化，首先通過鍋爐容量和數量的組合進行粗調，在此前提下再通過自動控制系統進行細調，以達到滿足外界需求節約能源的效果。
對于有采暖負荷的常年運行鍋爐房首先要保證在采暖季和非采暖季鍋爐房正常運行和經濟運行。一般情況下采暖季和非采暖季熱負荷相差都比較大，而燃氣鍋爐負荷調節范圍一般為30%～110%，當外界需求熱負荷不足鍋爐房最小容量鍋爐的30%時，不僅會造成能源的浪費，同時還會造成鍋爐無法正常運行。在這種情況下，可以采用大小爐搭配的方式，采暖熱負荷是隨天氣的變化而變化，在采暖初期和末期，外界需求熱負荷只是設計熱負荷的50%（北京地區）甚至更低，鍋爐容量和數量的選擇應適應這種變化同時盡量使鍋爐在采暖季內均在較高的熱效率下運行。
3.3應用實例
某研究所鍋爐房的熱負荷有生產熱負荷（蒸汽負荷）、生活熱水負荷（浴室以及住宅24小時熱水）、采暖熱負荷以及夏季冷負荷。
經過對上述熱負荷的分析統計，鍋爐安裝容量為2臺6t/h和3臺13t/h的燃氣蒸汽鍋爐，總安裝容量為51t/h，略大于冬季鍋爐房所需安裝總容量。生產用蒸汽和溴化鋰制冷用蒸汽由鍋爐蒸汽系統直接供應，其他熱負荷通過熱交換方式外供。在采暖季以3臺13t/h鍋爐為主力，在嚴寒期運行全部5臺鍋爐；在春秋季運行1～2臺6t/h的鍋爐；在夏季運行1臺13t/h和1臺6t/h的鍋爐。通過以上組合，一年四季鍋爐都在比較高的負荷率下運行，運行熱效率均在設計熱效率附近，所以鍋爐房整體熱效率比較高。
四、鍋爐房熱力系統的確定
鍋爐房的熱力系統應綜合考慮熱負荷性質、投資和運行成本等因素確定，對于燃氣鍋爐房首先考慮熱負荷性質，滿足熱用戶需求，其次考慮運行成本。
4.1滿足熱用戶需求
鍋爐房熱力系統首先根據服務區內各種熱負荷的性質確定，滿足各類熱用戶的需求，即設置不同的熱力系統分別滿足采暖熱用戶、生活熱水熱用戶和生產熱用戶的需求。對于采暖熱用戶，有高區采暖系統、低區采暖系統、散熱器采暖系統、空調采暖系統等等，這些系統由于用熱性質不同（有的供水壓力不同，有的供水溫度差異）應分別設置熱力系統。
4.2根據熱用戶用熱特點確定熱力系統
在前面的熱負荷分析中已說明住宅、辦公、教室等的需求熱量的規律是不一致的，即使用熱參數一致也要設置分別的熱力系統，使熱力系統可以根據用戶用熱規律進行自動調節，在滿足熱用戶需求的前提下最大限度的節約能源。
4.3應用實例
仍以前面所述的某研究所為例，根據其熱負荷性質及用熱規律，分別設置以下熱力系統：
※采用蒸汽鍋爐產生的蒸汽作為所有熱力系統的熱源；
※蒸汽熱用戶（生產蒸汽、蒸汽采暖用蒸汽、溴化鋰制冷用蒸汽）由分汽缸直接供應；
※研究所住宅高區采暖熱交換系統；
※研究所住宅低區采暖熱交換系統；
※研究所辦公低區采暖熱交換系統；
※研究所辦公高區采暖熱交換系統；
※A住宅小區采暖熱交換系統；
※浴室用生活熱水熱交換系統；
※A住宅小區（24小時熱水）生活熱水熱交換系統；
※研究所住宅（24小時熱水）生活熱水熱交換系統；
上述各熱力系統可以根據各自熱用戶特性分別進行調節和控制，以做到量體裁衣，節約能源。
五、一水多用，節約資源
在鍋爐房設計中采取措施，使各系統的排水根據其特性充分重復利用，上述某研究所鍋爐房的主要節水措施有：
除向蒸汽用戶供應蒸汽外，其他熱水用戶的熱交換器系統均設置在鍋爐房，一方面便于集中管理，減少運行人員，更重要的是全部回收凝結水，減少水量和熱量的損失；
對于鍋爐房外蒸汽用戶要求其采取閉式凝結水回收裝置回收蒸汽凝結水，以保證凝結水的量與質；
蒸汽鍋爐的連續排污水進入連續排污擴容器，其二次汽進入熱力除氧器，高溫熱水排入采暖系統補水箱作為采暖系統的補充水。
除氧器的排水及溢流水排入采暖系統補水箱作為采暖系統的補充水。
某研究所采取這些節水措施，其采暖系統補水基本不用新鮮軟化水，收集下來的連排水就可以滿足熱網補水需求。
六、合理控制排煙溫度
中小型燃氣（油）蒸汽鍋爐（包括進口鍋爐）大部分都不帶省煤器和空氣預熱器，因而造成鍋爐排煙溫度偏高，一般在160℃以上，有的甚至達到200℃，鍋爐的排煙損失較大。由于燃氣鍋爐沒有機械未完全燃燒損失和灰渣的物理熱損失，所以燃氣鍋爐排煙熱損失占鍋爐總熱損失80%以上，合理控制排煙溫度對提高鍋爐熱效率，節約能源將起很重要作用。
目前采取在煙道中加裝熱回收裝置（相當于省煤器）的措施來回收煙氣中熱量，降低排煙溫度。排煙溫度在煙氣露點溫度15℃左右比較合適——既減少熱損失又避免煙氣中產生凝結水。該裝置目前在北京市的應用越來越多，運行效果比較理想。
七、完善計量裝置
在鍋爐房各熱力系統設置必要的計量裝置，通過對各消耗品的計量數據進行分析可以診斷出熱力系統的故障。上述研究所鍋爐房主要設置了如下計量裝置：
※鍋爐給水流量的計量；
※鍋爐出口蒸汽流量的計量；
※各外供蒸汽流量的計量；
※各熱交換系統蒸汽流量的計量；
※各熱交換系統外供熱量的計量；
※鍋爐出口蒸汽流量的計量；
※生產用自來水流量的計量；
※各熱力系統補水流量的計量；
※鍋爐用天然氣流量的計量。
該研究所通過幾年來的運行，通過對熱力系統補水的流量的分析，多次及時發現熱力管網的跑冒滴漏事故并及時采取補救措施，從而使各熱力系統的補水率維持在比較低的水平。通過對各熱力系統對外供熱熱量的分析，發現某住宅樓的采暖耗熱量較大，造成的原因是該住宅樓維護結構無保溫措施，現在已著手采取措施解決該問題。
八、設置必要的自動調節裝置
采用必要的自動調節裝置可以有效克服人工調劑的誤差和精度，從而有效節約能源。仍以上述某鍋爐房為例，該鍋爐房采取的自動調節裝置有：
8.1供水溫度隨氣溫自動設定
通過前面對熱負荷特性的分析，采暖熱負荷是隨室外溫度的變化而變化，鍋爐房外供熱量也需根據室外溫度及時調整，采用了供水溫度隨室外溫度自動設定裝置，可以有效地使鍋爐房外供熱量與外界所需熱量相吻合。從而提高采暖的舒適度，節約能源。
8.2鍋爐燃燒自動調節
燃燒自動調節是根據外界負荷的需求自動調節燃料供應量，根據爐內燃燒工況合理配置空氣與燃料的比例（空然比），使燃料在爐膛內得到充分燃燒。
目前市場上小容量（20t/h以下）的鍋爐燃燒時燃料和空氣的比例在生產廠家第一次調試時調好，在將來的運行中不再調整空氣與燃料的比例。這種空燃比在運行中固定不變的控制方式勢必造成燃料的燃燒不充分，從而降低鍋爐熱效率，增大燃料成本。
對于燃油（氣）鍋爐房來說，在不計算折舊和人工費的前提下，燃料成本占鍋爐房運行成本的90%以上，甚至達到94%，有效降低燃料成本對鍋爐房的經濟運行至關重要。因此，在條件許可的條件下，在鍋爐的控制系統里增設燃燒自動調節——根據煙氣中的含氧量自控調節進風量，從而使空燃比在一個合理數值上，使燃料充分燃燒，提高燃燒效率，降低燃料的消耗量，節約資源和費用。
常用的鍋爐進風量調節方法有：風門調節、變頻調節和液力耦合三種方式。在這三種調節方式中，從調節精度上說，變頻調節最好，風門調節最差；但從投資上看，變頻調節最貴，風門調節最便宜。但燃氣（油）鍋爐鼓風機的電功率比較小，國產變頻裝置的投資低，約600元RMB/kW，所以即使采用變頻調節，其投資的絕對值并不算高。因此，該研究所采用鼓風機變頻的方式調節空燃比（根據煙氣含氧量）。
8.3鍋爐房其他自動調節措施
該鍋爐房還采用如下的自動調節裝置，鑒于這些調節裝置都是常規的，應用也廣泛，本文不再詳細分析敘述。
※熱交換系統供水溫度的自動調節（調節熱媒的流量保持供水溫度的恒定）
※鍋爐汽包水位自動調節
※熱力除氧器水位自動調節
※熱力除氧器壓力自動調節
九、鍋爐的群控
燃油（氣）鍋爐的熱效率比燃煤鍋爐要高得多，一般可達到92%以上（大氣式燃燒的模塊鍋爐除外），但鍋爐廠家所提供的鍋爐熱效率是在額定負荷下的熱效率，當鍋爐運行工況偏離設計點時，鍋爐的熱效率是變化的。目前，進口鍋爐一般可以提供出鍋爐熱效率隨負荷變化曲線或數據，但國產鍋爐很難提供出鍋爐熱效率隨負荷變化曲線或數據。在實際運行中，外界所需熱負荷始終是變化的，運行的鍋爐不可能恒定在最佳工況點定負荷運行。
在鍋爐房設計中不僅要選擇熱效率高的鍋爐，同時也要采取措施提高鍋爐房的總熱效率。多臺并聯運行的鍋爐通過群控來提高鍋爐房總熱效率是必要的。所謂群控就是根據外界所需熱負荷的變化合理確定鍋爐運行的臺數，科學分配各運行鍋爐的運行熱負荷，盡量使每臺鍋爐都在最佳工況點運行，從而提高鍋爐房總熱效率。
對于不進行群控的多臺并聯運行的鍋爐，當外界所需負荷變化時，運行鍋爐則同時降負荷，同時升負荷，使每臺鍋爐都不在最佳工況點運行，勢必造成鍋爐房總熱效率不高，甚至比不上安裝模塊鍋爐的鍋爐房。
上述的某研究所安裝3臺13t/h和2臺6t/h燃氣蒸汽鍋爐，對鍋爐控制采用群控，根據外界熱負荷變化確定鍋爐運行的臺數，在運行的鍋爐中保持始終只有一臺變負荷運行以適應外界熱負荷的變化，其余運行的鍋爐都在最高熱效率下定負荷運行。鍋爐開啟原則是先開先停，后開后停，以使鍋爐運行小時數大體相當。
外界熱負荷情況與運行鍋爐的對照表。
優先采用13t/h的鍋爐來調節負荷，是因為該鍋爐的熱效率高且隨負荷變化的曲線比較平緩。
若上述5臺并聯運行鍋爐不進行群控，當外界所需負荷變化時，運行鍋爐的臺數需人工判斷確定，難以及時調整運行鍋爐的數量。比如外界熱負荷由48t/h降到35t/h時，3臺鍋爐（3×13t/h）運行、4臺鍋爐（3×13t/h+1×6t/h）運行和5臺鍋爐（3×13t/h+2×6t/h）運行均可以滿足要求。當采用群控時，系統可以很快判斷并采取措施運行3臺鍋爐；若不進行群控，很可能仍然運行5臺鍋爐。
上述的各種節能措施都在本文中所提及的研究所鍋爐房中得到了應用，該鍋爐房2001年投入運行，經過5個采暖季的運行，運行狀況良好，節能效果明顯，在室內采暖溫度不低于20℃的條件下，采暖運行成本（氣、水、電）在18元/m2以下。
【關鍵詞】節能 熱負荷 容量 熱力計量 調節群控
一、概述
為改善北京市大氣環境質量，還北京一片藍天，自1998年以來北京市市區不再批準新建燃煤鍋爐房，并對現有的燃煤鍋爐房進行改造（改造成燃用清潔燃料——天然氣、輕柴油或電等），按照計劃北京市將分步將14MW以下的燃煤鍋爐全部改造成燃用清潔燃料。北京市通過采取包括燃煤鍋爐房改為燃用清潔燃料在內的一系列環保措施，空氣質量有了明顯的改善，1998年北京市2級及好于2級的空氣質量為100天，2005年增加到230天。
北京市燃煤鍋爐房改用清潔燃料的技術改造主要有以下方式：采用燃氣鍋爐、燃油（輕柴油）鍋爐、電鍋爐、水源熱泵、熱力站（采用北京市熱力公司提供的高溫熱水為熱媒，通過二次換熱向用戶提供采暖熱水等熱負荷）。其中燃氣鍋爐無論在鍋爐的數量上還是在總安裝容量上都占了很大的比例，其次是燃油鍋爐。燃氣（油）鍋爐房與燃煤鍋爐房相比的優點是：占地面積小、工作環境好、污染物排放量低、有利于環保；最大的缺點是燃料成本大幅度增加（燃氣鍋爐房的燃料成本約是燃煤鍋爐房的4倍）。所以在燃油（氣）鍋爐房的工程設計中要充分考慮燃氣鍋爐的特點，首先要安全，其次應節能。下面介紹我們在燃氣（油）鍋爐房工程設計中所采取的節能措施。
二、熱負荷統計與分析
鍋爐房服務區內的熱負荷資料是鍋爐房設計最基本的原始資料，通過對熱負荷的統計與分析可以科學確定鍋爐房的安裝容量和熱力系統，使鍋爐房安全、可靠、經濟運行。熱負荷的種類主要有采暖熱負荷、生活熱水熱負荷和生產熱負荷，以上三種熱負荷各有如下特點：
2.1采暖熱負荷
※采暖熱負荷是季節性負荷
一般情況下當室外平均氣溫下降到5℃時開始采暖，對于北京市冬季采暖自當年十一月十五日開始到次年三月十五日結束，一年中采暖期為121天。
※采暖設計熱負荷基本上是采暖最大熱負荷
采暖設計熱負荷應采用在當地冬季采暖室外計算溫度（北京市為-9℃）下根據建筑物的維護結構計算得到的熱負荷，基本上反映了冬季最冷日子里所需最大熱負荷。
※采暖熱負荷在采暖期內是波動的
采暖期內室外實際溫度是變化的，不同的室外溫度條件下，所需的熱負荷是不同的，當建筑物圍護結構確定后，建筑物采暖所需熱量與室內外溫差成正比（忽略了光照及風力的影響），即：
Q=Qs*（tn-tw）/（tn-twj）
式中：Q為采暖季實際熱負荷
Qs為采暖季設計熱負荷
tn為室內設計溫度
tw為采暖季室外溫度
twj為冬季采暖室外計算溫度
※不同性質（用途）建筑物的采暖要求是不一致的
對于住宅類建筑物，白天大部分居民離開住宅去上班或上學，留在住宅的居民較少，其熱負荷的實際需求量相對較小，晚上下班或上學的人們紛紛回到家，晚上實際需求的熱負荷比白天大得多。若每戶的室內溫度可根據需要調節（比如分戶計量），晚上與白天的采暖熱負荷相差是很明顯的，前幾年曾風靡一時的壁掛爐采暖裝置就是利用白天和晚上所需熱負荷的差異來節約能源、降低運行成本的。
辦公樓的采暖特點是白天人員集中，人員走動頻繁，室內溫度應達到設計值（一般為18℃），創造—個舒適的工作環境。而晚上和節假日，除個別值班人員外整個辦公樓是無人的，完全有條件將辦公室的室內溫度降低，甚至可以降到保證采暖水系統不凍的水平。學校教學樓的采暖特點除與辦公室相似，還有一個較大的特點是在嚴寒期學生放寒假回家，留在學校的學生很少，也就是說，教學樓在嚴寒期其室內溫度可以降低，其設計熱負荷也可以根據情況適當降低。
※室內采暖系統不同，其熱負荷參數有差異
室內采暖可以采用散熱器，也可以采用空調（風機盤管）送熱風。對于采用散熱器采暖，其供/回水溫度一般為95℃/70℃，當采用空調采暖時，其供/回水溫度一般為60℃/50℃。
現在高層建筑越來越普遍，為供熱系統水力平衡，適當降低部分散熱器的承壓能力，往往將采暖系統分為高區和低區。高低區采暖系統的運行壓力不同，相應散熱器承壓能力也不相同。
2.2生活熱負荷
生活熱負荷是指生活熱水所需的熱負荷，隨著人們生活水平的提高，生活熱水在生活中的使用越來越廣泛，生活熱負荷占鍋爐房總熱負荷的比例也越來越大。生活熱水負荷根據熱水供應系統的不同，可分為連續熱負荷和間斷熱負荷。
※連續熱負荷
連續熱負荷是指24小時供應生活熱水所需的熱負荷，比如高檔住宅、醫院、賓館等等。由于連續熱水供應系統用水量變化幅度大，從而造成熱負荷變化幅度大，以住宅為例，夜里熱水用量很低幾乎為零，晚上則熱水用量很大。在連續熱水供應系統中有小時最大流量和秒流量兩種計量方法。小時最大流量是指一天之中在1個小時內最大用水量，其對應的熱負荷為小時最大熱負荷。秒流量是指一天之中在5秒內的最大用水量。在計算鍋爐房熱負荷時采用哪種熱負荷與生活熱水換熱型式有關，當生活熱水換熱系統采用容積式換熱器（可儲存小時最大熱負荷75%以上的熱量）時，應采用小時最大熱負荷；當生活熱水換熱系統采用即熱式換熱器時，應采用熱水秒流量所對應的熱負荷。為避免鍋爐房熱負荷波動范圍過大，也為保證熱水供應系統的可靠性和穩定性，最好采用容積式換熱系統，此時鍋爐房計算熱負荷采用生活熱水小時最大熱負荷。小時最大熱負荷是小時平均熱負荷乘以小時變化系數。小時變化系數與熱用戶數量、性質等有關，具體見《建筑給排水設計規范》（GB50015-2003）中相關內容。
※間斷熱負荷
廠礦企業及學校等單位定時開放的熱水供應系統（一般為浴室）所需的熱負荷為間斷熱負荷。定時開放的熱水供應系統一般都有一個熱水箱，在開放之前首先將水箱中的水加熱到一定的溫度。該系統熱負荷的計算應按所有熱水器具（淋浴噴頭等）同時使用考慮，同時應考慮熱水箱的容積、熱水供應溫度、開放時間等因素。
2.3生產熱負荷
生產熱負荷根據熱用戶的特點進行統計分析，應分清是常年熱負荷還是季節性熱負荷，是24小時連續負荷還是間斷性負荷。弄清生產熱負荷的性質及變化規律，從而使鍋爐的總安裝容量和鍋爐安裝臺數能夠較好地適應生產負荷的變化規律。
三、鍋爐安裝容量及數量的確定
3.1鍋爐房的安裝總容量應滿足外界熱負荷的最大需求
鍋爐房的安裝總容量應滿足鍋爐房服務區內各類熱負荷的最大需求，一般按下面原則確定：
※采暖熱負荷——按冬季采暖設計負荷；
※生活熱水熱負荷——為了避免鍋爐房安裝容量偏大和熱負荷波動過大，生活熱水制備系統最好采用容積式熱交換設備，其熱負荷按小時最大熱負荷計入。
※生產性熱負荷——根據生產工藝特點確定。
上述各類熱負荷根據各自熱負荷特點合理乘以一個同時使用系數疊加后即為用戶所需求的總熱負荷，用戶所需求的總熱負荷再計入熱用戶到鍋爐房的熱損失后為折算到鍋爐房出口的熱負荷，折算到鍋爐房出口的熱負荷計入鍋爐房自用熱（含熱損失）后為鍋爐房設計熱負荷。
計算出鍋爐房設計熱負荷后根據鍋爐的規格型號確定鍋爐房鍋爐安裝總容量，鍋爐房鍋爐安裝總容量應大于鍋爐房設計熱負荷。鑒于燃氣鍋爐可靠性強，維修量小，對于有采暖熱負荷的鍋爐房可以不設備用鍋爐，在非采暖季加強鍋爐的維護和維修。
3.2鍋爐的容量和數量應適應熱負荷的變化
對于外界熱負荷的變化，首先通過鍋爐容量和數量的組合進行粗調，在此前提下再通過自動控制系統進行細調，以達到滿足外界需求節約能源的效果。
對于有采暖負荷的常年運行鍋爐房首先要保證在采暖季和非采暖季鍋爐房正常運行和經濟運行。一般情況下采暖季和非采暖季熱負荷相差都比較大，而燃氣鍋爐負荷調節范圍一般為30%～110%，當外界需求熱負荷不足鍋爐房最小容量鍋爐的30%時，不僅會造成能源的浪費，同時還會造成鍋爐無法正常運行。在這種情況下，可以采用大小爐搭配的方式，采暖熱負荷是隨天氣的變化而變化，在采暖初期和末期，外界需求熱負荷只是設計熱負荷的50%（北京地區）甚至更低，鍋爐容量和數量的選擇應適應這種變化同時盡量使鍋爐在采暖季內均在較高的熱效率下運行。
3.3應用實例
某研究所鍋爐房的熱負荷有生產熱負荷（蒸汽負荷）、生活熱水負荷（浴室以及住宅24小時熱水）、采暖熱負荷以及夏季冷負荷。
經過對上述熱負荷的分析統計，鍋爐安裝容量為2臺6t/h和3臺13t/h的燃氣蒸汽鍋爐，總安裝容量為51t/h，略大于冬季鍋爐房所需安裝總容量。生產用蒸汽和溴化鋰制冷用蒸汽由鍋爐蒸汽系統直接供應，其他熱負荷通過熱交換方式外供。在采暖季以3臺13t/h鍋爐為主力，在嚴寒期運行全部5臺鍋爐；在春秋季運行1～2臺6t/h的鍋爐；在夏季運行1臺13t/h和1臺6t/h的鍋爐。通過以上組合，一年四季鍋爐都在比較高的負荷率下運行，運行熱效率均在設計熱效率附近，所以鍋爐房整體熱效率比較高。
四、鍋爐房熱力系統的確定
鍋爐房的熱力系統應綜合考慮熱負荷性質、投資和運行成本等因素確定，對于燃氣鍋爐房首先考慮熱負荷性質，滿足熱用戶需求，其次考慮運行成本。
4.1滿足熱用戶需求
鍋爐房熱力系統首先根據服務區內各種熱負荷的性質確定，滿足各類熱用戶的需求，即設置不同的熱力系統分別滿足采暖熱用戶、生活熱水熱用戶和生產熱用戶的需求。對于采暖熱用戶，有高區采暖系統、低區采暖系統、散熱器采暖系統、空調采暖系統等等，這些系統由于用熱性質不同（有的供水壓力不同，有的供水溫度差異）應分別設置熱力系統。
4.2根據熱用戶用熱特點確定熱力系統
在前面的熱負荷分析中已說明住宅、辦公、教室等的需求熱量的規律是不一致的，即使用熱參數一致也要設置分別的熱力系統，使熱力系統可以根據用戶用熱規律進行自動調節，在滿足熱用戶需求的前提下最大限度的節約能源。
4.3應用實例
仍以前面所述的某研究所為例，根據其熱負荷性質及用熱規律，分別設置以下熱力系統：
※采用蒸汽鍋爐產生的蒸汽作為所有熱力系統的熱源；
※蒸汽熱用戶（生產蒸汽、蒸汽采暖用蒸汽、溴化鋰制冷用蒸汽）由分汽缸直接供應；
※研究所住宅高區采暖熱交換系統；
※研究所住宅低區采暖熱交換系統；
※研究所辦公低區采暖熱交換系統；
※研究所辦公高區采暖熱交換系統；
※A住宅小區采暖熱交換系統；
※浴室用生活熱水熱交換系統；
※A住宅小區（24小時熱水）生活熱水熱交換系統；
※研究所住宅（24小時熱水）生活熱水熱交換系統；
上述各熱力系統可以根據各自熱用戶特性分別進行調節和控制，以做到量體裁衣，節約能源。
五、一水多用，節約資源
在鍋爐房設計中采取措施，使各系統的排水根據其特性充分重復利用，上述某研究所鍋爐房的主要節水措施有：
除向蒸汽用戶供應蒸汽外，其他熱水用戶的熱交換器系統均設置在鍋爐房，一方面便于集中管理，減少運行人員，更重要的是全部回收凝結水，減少水量和熱量的損失；
對于鍋爐房外蒸汽用戶要求其采取閉式凝結水回收裝置回收蒸汽凝結水，以保證凝結水的量與質；
蒸汽鍋爐的連續排污水進入連續排污擴容器，其二次汽進入熱力除氧器，高溫熱水排入采暖系統補水箱作為采暖系統的補充水。
除氧器的排水及溢流水排入采暖系統補水箱作為采暖系統的補充水。
某研究所采取這些節水措施，其采暖系統補水基本不用新鮮軟化水，收集下來的連排水就可以滿足熱網補水需求。
六、合理控制排煙溫度
中小型燃氣（油）蒸汽鍋爐（包括進口鍋爐）大部分都不帶省煤器和空氣預熱器，因而造成鍋爐排煙溫度偏高，一般在160℃以上，有的甚至達到200℃，鍋爐的排煙損失較大。由于燃氣鍋爐沒有機械未完全燃燒損失和灰渣的物理熱損失，所以燃氣鍋爐排煙熱損失占鍋爐總熱損失80%以上，合理控制排煙溫度對提高鍋爐熱效率，節約能源將起很重要作用。
目前采取在煙道中加裝熱回收裝置（相當于省煤器）的措施來回收煙氣中熱量，降低排煙溫度。排煙溫度在煙氣露點溫度15℃左右比較合適——既減少熱損失又避免煙氣中產生凝結水。該裝置目前在北京市的應用越來越多，運行效果比較理想。
七、完善計量裝置
在鍋爐房各熱力系統設置必要的計量裝置，通過對各消耗品的計量數據進行分析可以診斷出熱力系統的故障。上述研究所鍋爐房主要設置了如下計量裝置：
※鍋爐給水流量的計量；
※鍋爐出口蒸汽流量的計量；
※各外供蒸汽流量的計量；
※各熱交換系統蒸汽流量的計量；
※各熱交換系統外供熱量的計量；
※鍋爐出口蒸汽流量的計量；
※生產用自來水流量的計量；
※各熱力系統補水流量的計量；
※鍋爐用天然氣流量的計量。
該研究所通過幾年來的運行，通過對熱力系統補水的流量的分析，多次及時發現熱力管網的跑冒滴漏事故并及時采取補救措施，從而使各熱力系統的補水率維持在比較低的水平。通過對各熱力系統對外供熱熱量的分析，發現某住宅樓的采暖耗熱量較大，造成的原因是該住宅樓維護結構無保溫措施，現在已著手采取措施解決該問題。
八、設置必要的自動調節裝置
采用必要的自動調節裝置可以有效克服人工調劑的誤差和精度，從而有效節約能源。仍以上述某鍋爐房為例，該鍋爐房采取的自動調節裝置有：
8.1供水溫度隨氣溫自動設定
通過前面對熱負荷特性的分析，采暖熱負荷是隨室外溫度的變化而變化，鍋爐房外供熱量也需根據室外溫度及時調整，采用了供水溫度隨室外溫度自動設定裝置，可以有效地使鍋爐房外供熱量與外界所需熱量相吻合。從而提高采暖的舒適度，節約能源。
8.2鍋爐燃燒自動調節
燃燒自動調節是根據外界負荷的需求自動調節燃料供應量，根據爐內燃燒工況合理配置空氣與燃料的比例（空然比），使燃料在爐膛內得到充分燃燒。
目前市場上小容量（20t/h以下）的鍋爐燃燒時燃料和空氣的比例在生產廠家第一次調試時調好，在將來的運行中不再調整空氣與燃料的比例。這種空燃比在運行中固定不變的控制方式勢必造成燃料的燃燒不充分，從而降低鍋爐熱效率，增大燃料成本。
對于燃油（氣）鍋爐房來說，在不計算折舊和人工費的前提下，燃料成本占鍋爐房運行成本的90%以上，甚至達到94%，有效降低燃料成本對鍋爐房的經濟運行至關重要。因此，在條件許可的條件下，在鍋爐的控制系統里增設燃燒自動調節——根據煙氣中的含氧量自控調節進風量，從而使空燃比在一個合理數值上，使燃料充分燃燒，提高燃燒效率，降低燃料的消耗量，節約資源和費用。
常用的鍋爐進風量調節方法有：風門調節、變頻調節和液力耦合三種方式。在這三種調節方式中，從調節精度上說，變頻調節最好，風門調節最差；但從投資上看，變頻調節最貴，風門調節最便宜。但燃氣（油）鍋爐鼓風機的電功率比較小，國產變頻裝置的投資低，約600元RMB/kW，所以即使采用變頻調節，其投資的絕對值并不算高。因此，該研究所采用鼓風機變頻的方式調節空燃比（根據煙氣含氧量）。
8.3鍋爐房其他自動調節措施
該鍋爐房還采用如下的自動調節裝置，鑒于這些調節裝置都是常規的，應用也廣泛，本文不再詳細分析敘述。
※熱交換系統供水溫度的自動調節（調節熱媒的流量保持供水溫度的恒定）
※鍋爐汽包水位自動調節
※熱力除氧器水位自動調節
※熱力除氧器壓力自動調節
九、鍋爐的群控
燃油（氣）鍋爐的熱效率比燃煤鍋爐要高得多，一般可達到92%以上（大氣式燃燒的模塊鍋爐除外），但鍋爐廠家所提供的鍋爐熱效率是在額定負荷下的熱效率，當鍋爐運行工況偏離設計點時，鍋爐的熱效率是變化的。目前，進口鍋爐一般可以提供出鍋爐熱效率隨負荷變化曲線或數據，但國產鍋爐很難提供出鍋爐熱效率隨負荷變化曲線或數據。在實際運行中，外界所需熱負荷始終是變化的，運行的鍋爐不可能恒定在最佳工況點定負荷運行。
在鍋爐房設計中不僅要選擇熱效率高的鍋爐，同時也要采取措施提高鍋爐房的總熱效率。多臺并聯運行的鍋爐通過群控來提高鍋爐房總熱效率是必要的。所謂群控就是根據外界所需熱負荷的變化合理確定鍋爐運行的臺數，科學分配各運行鍋爐的運行熱負荷，盡量使每臺鍋爐都在最佳工況點運行，從而提高鍋爐房總熱效率。
對于不進行群控的多臺并聯運行的鍋爐，當外界所需負荷變化時，運行鍋爐則同時降負荷，同時升負荷，使每臺鍋爐都不在最佳工況點運行，勢必造成鍋爐房總熱效率不高，甚至比不上安裝模塊鍋爐的鍋爐房。
上述的某研究所安裝3臺13t/h和2臺6t/h燃氣蒸汽鍋爐，對鍋爐控制采用群控，根據外界熱負荷變化確定鍋爐運行的臺數，在運行的鍋爐中保持始終只有一臺變負荷運行以適應外界熱負荷的變化，其余運行的鍋爐都在最高熱效率下定負荷運行。鍋爐開啟原則是先開先停，后開后停，以使鍋爐運行小時數大體相當。
外界熱負荷情況與運行鍋爐的對照表。
優先采用13t/h的鍋爐來調節負荷，是因為該鍋爐的熱效率高且隨負荷變化的曲線比較平緩。
若上述5臺并聯運行鍋爐不進行群控，當外界所需負荷變化時，運行鍋爐的臺數需人工判斷確定，難以及時調整運行鍋爐的數量。比如外界熱負荷由48t/h降到35t/h時，3臺鍋爐（3×13t/h）運行、4臺鍋爐（3×13t/h+1×6t/h）運行和5臺鍋爐（3×13t/h+2×6t/h）運行均可以滿足要求。當采用群控時，系統可以很快判斷并采取措施運行3臺鍋爐；若不進行群控，很可能仍然運行5臺鍋爐。
上述的各種節能措施都在本文中所提及的研究所鍋爐房中得到了應用，該鍋爐房2001年投入運行，經過5個采暖季的運行，運行狀況良好，節能效果明顯，在室內采暖溫度不低于20℃的條件下，采暖運行成本（氣、水、電）在18元/m2以下。
