住宅分戶計量供暖系統(tǒng)設計

梁建榮

摘要： 本文從居民對住宅熱舒適性的要求、節(jié)能降耗、運行管理及收費的角度分析了分戶計量供熱的優(yōu)勢，簡述了分戶計量供熱的室內(nèi)系統(tǒng)形式，重點闡述了分戶計量系統(tǒng)的熱負荷計算、系統(tǒng)設備選擇以及熱費收取等問題，得出了分戶計量供熱已成為我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一項節(jié)能措施的結論。

關鍵詞： 集中供熱； 分戶計量；室內(nèi)系統(tǒng)形式；熱負荷；熱計量；系統(tǒng)調(diào)控； 熱費收??； 建筑節(jié)能

建筑節(jié)能

Abstract: This article from the residents of residential thermal comfort requirements, energy saving, operation management and charges of household-based heat metering edge, the household metering heating system indoor form, elaborated with emphasis the metering system of heat load calculation, equipment selection and heat fee and other issues, the household-based heat metering has become China's strategy of sustainable development an energy saving measure results.

Key words: central heating; household metering; indoor system; heat load; heat metering; system control; heat fee; building energy saving

中圖分類號：TE44文獻標識碼：A 文章編號：

O 引言

我國是一個建筑大國，又是一個能耗大國，建筑能耗過高成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的一大因素。目前我國城市集中供熱廣泛采用的是按照建筑面積計算熱費的供熱收費體制，實踐表明，這種體制違背了市場經(jīng)濟的客觀規(guī)律，不僅能耗高，浪費嚴重，而且存在收費不合理現(xiàn)象，不能滿足人們對室內(nèi)舒適度的個性化需求，同時抑制了用戶節(jié)能的積極性，不利于可持續(xù)發(fā)展。分戶熱計量作為推動建筑節(jié)能工作的原動力之一， 以其經(jīng)濟節(jié)能、舒適性好、供熱質(zhì)量高且收費更加合理的顯著特點，在國外已經(jīng)得到很好的發(fā)展。因此，在我國大范圍推廣和實行具有分戶計量以及分室控溫功能的分戶熱計量采暖體制已經(jīng)成為必然趨勢。

1 分戶計量供熱在我國的實施方式

供熱體制改革是我國系列改革計劃的重要內(nèi)容之一，是要求在試點工作中逐步實行按用熱多少計量收費的制度，積極推進現(xiàn)有住宅節(jié)能改造和供熱采暖設施改造。今后新建公共建筑和民用住宅，凡使用集中供熱設施的都必須設計安裝具有分戶計量及室溫調(diào)控功能的采暖系統(tǒng)，并執(zhí)行按用熱量分戶收費的新辦法；對現(xiàn)有公共建筑和居民住宅也要求按照分戶計量、室溫可控的要求逐步進行改造，安裝計量、溫控裝置。

2 分戶計量供熱的優(yōu)勢

供熱分戶計量有著深厚的需求基礎。眾所周知，集中供熱作為城市的基礎設施，在節(jié)約能源、減少環(huán)境污染、改善人民生活質(zhì)量等方面優(yōu)點明顯。但是，長期以來，中國的集中供熱都是采用計劃體制下的包費制，整個供熱行業(yè)的供熱設計規(guī)范、熱網(wǎng)結構形式、供熱行業(yè)的管理方式以及用戶的消費心態(tài)都深深地受到這種福利供熱機制的影響。近幾年來，隨著供熱面積的不斷擴大，特別是北方城市破、停產(chǎn)企業(yè)的不斷出現(xiàn)，這種供熱收費管理體制與市場經(jīng)濟機制越來越不相適應，采暖收費難已經(jīng)成為社會的焦點問題。分戶計量和收費的制度一經(jīng)推出，就顯示了其巨大的優(yōu)勢和必定能夠提供的諸多益處。表現(xiàn)在：

（1）節(jié)約能源

按戶計量后，用戶的節(jié)能意識明顯增強，實現(xiàn)了自覺節(jié)能；有效控制了用戶盜用熱水以及惡意排放熱水現(xiàn)象。中國最近幾年進行的計量收費實驗研究表明，雙管試驗系統(tǒng)的節(jié)能率最高可達到25%以上，單管試驗系統(tǒng)的節(jié)能率達到15%以上?？芍^效果顯著。據(jù)報道，東歐國家已經(jīng)在實踐中證明采用熱計量收費可節(jié)約能源20%～30%。

（2）減輕大氣污染

建筑采暖用能是大氣污染的一個重要因素。特別是中國的能源結構是以煤炭為主，大氣污染問題因而更加突出。而實施分戶計量、按熱收費之后，在節(jié)約能源的同時減輕了大氣污染。

（3）提高居住熱環(huán)境舒適度

隨著現(xiàn)代化建設的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，舒適的熱環(huán)境已經(jīng)成為人們的現(xiàn)實需要。按熱計費，供暖單位將會自覺地為用戶提供質(zhì)量更高的熱源，以求得到更大的生產(chǎn)效益，而終端用戶則能夠根據(jù)天氣溫度的變化調(diào)節(jié)和控制室溫，因此用戶的冬季生活將會更加舒適。

（4）滿足了供暖體制改革的需要。

供熱商品化的前提是必須對作為商品的熱能進行計量。因此，采用分戶計量收費作為貿(mào)易結算辦法則滿足了這一需要，并且從根本上解決了供暖收費難等一系列問題。

（5）改善政府與百姓之間的關系。

采用分戶計量收費，實現(xiàn)了用多少熱交多少錢，可從根本上消除用戶雖然交了錢卻得不到應有熱量的現(xiàn)象。同時，用戶可以不必像過去那樣在采暖開始前一次性交齊采暖費，而是像水費、電費那樣每月按實際用熱交費，實現(xiàn)了交得起、用得好，進而改善了政府與百姓之間的關系。

（6）減輕政府負擔。

采用分戶計量收費，一方面使得供暖單位對社會的供暖成為了純粹的企業(yè)行為，另一方面將過去的采暖費全部由企事業(yè)單位負擔逐步轉變?yōu)橛蓚€人繳納，這樣就使得供暖機制暢通運行，有效地減輕了政府的財政負擔，而且政府對困難用戶的補助也隨之實現(xiàn)了標準化。

（7）完善供暖管理。

采用分戶計量收費，使得供暖公司的效益直接與供暖質(zhì)量掛鉤，迫使供暖公司自覺而積極地改進管理，堵塞進料等方面產(chǎn)生的漏洞，為用戶提供更好的服務。

3 分戶計量供熱的室內(nèi)系統(tǒng)形式

3.1 既有建筑

我國既有建筑的室內(nèi)采暖系統(tǒng)大致分為：單管順流式系統(tǒng)和垂直式雙管系統(tǒng)。這些布局方式缺乏必要的計量調(diào)節(jié)手段，系統(tǒng)本身又不具備節(jié)能與管理收費條件，要實現(xiàn)節(jié)能和熱計量收費，就要對既有供暖系統(tǒng)進行改造。對于原有的單管順流式系統(tǒng)，改造方式有：

① 在熱力入口加裝熱量表，每組散熱器上安裝蒸發(fā)式熱量分配表(如圖1)；

② 在熱力入口加裝熱量表，散熱器上安裝蒸發(fā)式熱分配表，散熱器供回水支管間加跨越管，并在散熱器支管上加裝普通截止閥(如圖2)；

③ 在熱力入口加裝熱量表，每組散熱器上安裝蒸發(fā)式熱量分配表，散熱器前加跨越管，并在散熱器支管上加裝溫控閥(如圖3)。

對于舊有的垂直雙管系統(tǒng)，可在供回水立管間加定壓差控制進行改造，安裝溫控閥，每組散熱器上安裝蒸發(fā)式熱分配表，室外熱力入口設置熱計量裝置[1]。

3.2 新建建筑

在新建的住宅配套建設中采用的分戶計量供暖系統(tǒng)分為單元立管供暖系統(tǒng)和戶內(nèi)水平供暖系統(tǒng)兩種。單元立管供暖系統(tǒng)要求按戶分環(huán)，每戶只有一個熱力入口，熱量表設在熱力入口處，保證了計量準確又使管理過程簡化。單元立管供暖系統(tǒng)大致有上供下回同程式、下供下回異程式以及下供下回同程式等立管系統(tǒng)形式。戶內(nèi)水平供暖系統(tǒng)通常選擇水平單管串聯(lián)式系統(tǒng)、水平單管跨越式系統(tǒng)和水平網(wǎng)程式系統(tǒng)(即低溫地輻射供暖系統(tǒng)和章魚式系統(tǒng))?？梢?，上述管道布置方式各有優(yōu)缺點，在選擇時不僅要考慮到系統(tǒng)的可調(diào)性與施工的方便，還應與建筑的特性相結合，選擇性價比最高的布置方式。例如對于面積較小的戶型，可采用水平單管串聯(lián)系統(tǒng)，在總入口設溫控閥，每組散熱器上設置手動三通調(diào)節(jié)閥或自力式三通恒溫閥；對于躍層式住宅，采用上供下回雙管系統(tǒng)，每組散熱器上設置高阻力手動調(diào)節(jié)閥或自力式兩通恒溫閥：而對于一些高檔住宅，只要管材及施工工藝過關，有足夠的初投資，可以采用低溫地板輻射供暖系統(tǒng)或章魚式系統(tǒng)。各種管道布置方式優(yōu)缺點比較見表2[2]。

4 分戶計量系統(tǒng)的主要特點

4.1熱負荷計算

熱負荷計算是室內(nèi)供熱系統(tǒng)設計的基礎。實施分戶計量和分室控溫后，用戶可以按照不同的喜好獨立調(diào)控室溫，則相鄰用戶之間必然會存在溫度差異，這就使得各住戶間有了一定的熱傳遞。因此，在設計分戶熱計量供暖系統(tǒng)時，需要在原有負荷的基礎上增加附加負荷。分戶計量供熱系統(tǒng)的熱負荷有如下計算公式[3]。

式中：Q — 總熱負荷，W；

Q圍—圍護結構的基本熱負荷，W；

Q戶—戶間熱負荷，W；

Fi —圍護結構面積，m2；

Fj —戶問隔墻和樓板的面積，m2；

tw —采暖室外計算溫度，℃ ；

tn —采暖室內(nèi)計算溫度，℃ ；

Ki—圍護結構的傳熱系數(shù)，W／(m2·K)；

Kj—戶間隔墻和樓板的傳熱系數(shù)，W／(m2·K)；

△t—戶問熱負荷計算溫差，一般取6℃；

N —戶間隔墻和樓板同時發(fā)生傳熱的概率系數(shù)，N取0.5～0.8。

4.2 系統(tǒng)設備選擇

傳統(tǒng)采暖方式對熱計量和節(jié)能沒有太高要求，因此，在設備的選取上沒有特殊要求。而在分戶計量采暖方式中，要求可以分戶計量和分室控溫，則所采用的設備必然會不同于原有系統(tǒng)的設備。不同之處主要有以下幾個方面：

（1）在熱源、建筑物供暖入口和分戶供暖入口設置熱計量裝置。熱計量裝置是指熱量表以及對計量值進行分攤的、用以計量用戶消費熱量的儀表[4]，包括熱量表、熱分配表、熱水表等。

（2）戶內(nèi)每組散熱器的供水支管上設置自力式溫控閥或其他溫控裝置來調(diào)節(jié)室溫。

（3）建筑物熱力入口安裝自力式水力平衡閥，以克服流量變化引起的壓力變化。

（4）熱量表前設置過濾器。在分戶計量的實施過程中，熱量表是一個重要的影響因素。目前，國內(nèi)大部分城市主要以使用機械式熱計量表為主，以超聲波熱計量表為輔。雖然超聲波計量表對水質(zhì)要求略低一些，但其價格較高，使用受到一定限制。機械式熱量表讀數(shù)方便，計算簡單，測量比較精確，但其對水質(zhì)的要求很高，需定期進行精度檢測和維護。

4.3 系統(tǒng)的調(diào)控

分戶計量的意義之一是使用戶可以根據(jù)自己的需求通過調(diào)節(jié)溫控閥來控制室內(nèi)溫度，這種調(diào)節(jié)本質(zhì)上是通過調(diào)節(jié)散熱器的流量大小來調(diào)節(jié)供熱量的多少，從而達到控制室溫的目的。隨著眾多用戶不斷調(diào)節(jié)各自的流量，整個熱網(wǎng)的流量和系統(tǒng)供熱量不斷變化，這樣必然會影響到系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性。因此，實施分戶計量后，供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制必須加強。需要調(diào)節(jié)的方面有：熱源設備的燃燒調(diào)節(jié)，運行過程熱媒的總體質(zhì)調(diào)節(jié)和變流量調(diào)節(jié)，建筑入口和戶內(nèi)入口的壓差或流量控制以及末端供熱設備的溫控等。對于目前我國的大部分供熱系統(tǒng)，調(diào)節(jié)措施除了采用自動調(diào)控裝置外，還可以采用手動調(diào)節(jié)，尤其是在投資條件較差的系統(tǒng)中更應如此。另外，水力平衡是確保分戶計量供熱得以實施的重要環(huán)節(jié)之一，其中的靜態(tài)平衡是動態(tài)平衡的基礎。所以在設計時，應對室外區(qū)域網(wǎng)進行合理的統(tǒng)籌設計和嚴格的水力

平衡計算。設置必要的調(diào)控設備，是為滿足計量供熱的需要，而不能認為設置調(diào)控設備就可取代水力平衡計算。

4.4 系統(tǒng)的熱計量方式

目前，我國供熱計量從管理制度到技術規(guī)范已經(jīng)比較健全，供熱計量方法已向多種計量方式并存發(fā)展，國內(nèi)的供熱計量產(chǎn)品和技術得到一定的應用。我國主要采用的供熱計量方式包括：① 熱源級熱計量；② 熱力站級熱計量：③ 樓棟級熱計量：④ 戶級熱計量[5]。

熱源和熱力站熱計量主要采用熱量表進行計量，并安裝相應的自動控制裝置、水力平衡裝置等進行調(diào)節(jié)和控制。樓棟級熱計量是在樓棟入口安裝總熱量表進行樓棟總熱量計量，再進行熱分攤，如在散熱器處安裝熱分配表分攤，在室內(nèi)安裝溫度表累計室溫分攤，按面積分攤等。戶級熱計量即在各用戶熱入口安裝熱量表計量用戶耗熱，同時散熱器處安裝溫控閥進行調(diào)節(jié)。熱源和熱力站熱計量是制訂統(tǒng)一熱價和供熱設施考核指標的依據(jù)，也是供熱企業(yè)核算供熱成本的依據(jù)；而樓棟和分戶熱計量是供熱企業(yè)收費的依據(jù)。除此之外，熱源與各建筑供暖入口熱量計算值的差額，可以考核管網(wǎng)的輸送效率是否滿足節(jié)能設計標準的要求。

4.5 熱費的收取

實行計量收費，則熱就變成一種商品，用戶就有了買不買和買多少的選擇自由，而且也有了實現(xiàn)這種選擇自由的手段。但是熱又不是一般的商品，由于戶間存在熱傳遞性，而在實施分戶計量后這種熱傳遞是不能忽視的。根據(jù)計算和實測，當周邊正常供暖時，一間完全不供暖的中間樓層南向房間，由于從上、下及周圍房間獲取傳熱量可以維持12～14℃ 的室溫，周圍的每戶均有將近1／5～1／4的供熱量傳給了這個房間，他們?yōu)榇硕喔读藷豳M，這當然是不合理的。因此有理由認為任何用戶應為維持建筑的總體熱環(huán)境，負擔基本供暖費用的70%左右。因此普遍認為熱費的收取應該保留相當?shù)拿娣e分配，減小按熱計量分配的比例。

5 結論

本文通過對分戶計量供熱系統(tǒng)的優(yōu)勢進行分析，以管道布置、熱負荷計算、設備選擇、熱計量以及熱費收取方式為論點，詳細分析了分戶計量供熱在我國的實施方式、特點以及存在的問題。雖然分戶熱計量采暖系統(tǒng)與普通的采暖系統(tǒng)相比，增加了采暖管道施工工程量，管材用量及入戶計量和調(diào)節(jié)轉置安裝等費用，使用戶付出較多的一次性投資費用，但它可以把供暖節(jié)能變成人們的一種自覺行動，從長遠來看，節(jié)能效果與經(jīng)濟效益是巨大的，具有可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略意義。

參考文獻：

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[4] JGJ173—2009，供熱計量技術規(guī)程[s]．

[5]朱曉姣，宋波．供熱計量裝置的故障分析[J]_建筑節(jié)能，2009(1 1)：31—35．

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。