北方地區(qū)既有居住建筑供熱計量及節(jié)能改造實例分析

李新付（安陽市建筑設計研究院，河南 安陽 455000）

1 概 述

安陽市既有居住建筑供熱計量及節(jié)能改造工程項目，分31個子項目，均為住宅小區(qū)，均位于安陽市區(qū)內(nèi)，改造總建筑面積為204.23萬平方米。

安陽市屬于北溫帶大陸性季風氣候，冬季干冷，冬季為西北風和北風。采暖室外設計計算溫度為-4.7℃.，冬季室外平均風速為1.9m/s， 最大凍土深度為350mm。

2 工程項目改造內(nèi)容

室內(nèi)供熱系統(tǒng)計量及室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)控制改造；熱源及供熱管網(wǎng)熱平衡改造。

3 改造前工程項目供熱現(xiàn)狀

本供熱改造項目熱源均為小區(qū)集中熱交換站，一次熱網(wǎng)均為市政熱力管網(wǎng)，一次網(wǎng)為110℃—70℃高溫熱水，經(jīng)熱交換站水水換熱后，換成80℃-55℃及50℃-40℃低溫熱水，二次供暖熱水經(jīng)室外管網(wǎng)與住宅小區(qū)內(nèi)各住宅樓內(nèi)供熱系統(tǒng)相連，為室內(nèi)的散熱器和地板輻射加熱管提供采暖熱水。

改造住宅小區(qū)的供暖系統(tǒng)的安裝和使用時間參差不齊，且冬季普遍能耗高，運行費高，居民室內(nèi)溫度失調(diào)嚴重，熱舒適度較差，由于絕大部分為按面積收費使得有些戶內(nèi)溫度偏高，居民不得不開窗，造成熱量的極大浪費。而有的戶內(nèi)（特別是供熱系統(tǒng)末端）溫度卻較低。

住宅小區(qū)換熱站、水系統(tǒng)均為定流量系統(tǒng)，普遍存在著循環(huán)水泵流量偏大，揚程偏高，循環(huán)水泵與管網(wǎng)特性不匹配，水泵運行效率很低，其耗電輸熱比EHR普遍較低。換熱站內(nèi)過濾裝置均為Y型管式過濾器，阻力大且易堵塞，另外大多數(shù)換熱站熱力管道最高點未設放氣裝置，使得供熱系統(tǒng)不能正常運行，而且增加系統(tǒng)阻力，從而導致耗電量增加。小區(qū)換熱站供暖系統(tǒng)定壓均為補水泵間歇補水加安全閥的定壓方式，且補水水源均為自來水，系統(tǒng)膨脹泄壓排水均排入站外下水道，這種定壓不僅造成了管網(wǎng)的水力工況不穩(wěn)定，而且有的電接點壓力的上下限設置不合理，使得整個供熱系統(tǒng)壓力分布波動很大，小區(qū)內(nèi)樓層較高的住戶室內(nèi)管網(wǎng)出現(xiàn)倒空現(xiàn)象。

改造住宅小區(qū)室內(nèi)二次網(wǎng)均采用直埋方式敷設。小區(qū)二次網(wǎng)的管道分支支管處及系統(tǒng)熱力入口處幾乎均未設置管平衡閥（動態(tài)或靜態(tài)），只設置了一般的關閉用閥門（閘閥、蝶閥居多），調(diào)節(jié)能力差，為了使小區(qū)所有用戶（特別是末端用戶）均能達到設計流量，只能靠增大整個小區(qū)供熱系統(tǒng)的循環(huán)流量，因此造成運行費用和熱量的極大浪費。

改造住宅小區(qū)熱計量情況，入戶熱計量表除安泰、安惠等部分小區(qū)設置戶用熱量表外，其余均沒有設置戶用熱量計量裝置。供熱系統(tǒng)熱力入口，小區(qū)換熱站總管上均未設置任何熱計量裝置。設置了戶用熱量表的小區(qū)，也只是國產(chǎn)機械式流量表，由于管內(nèi)雜質(zhì)，熱量表本身質(zhì)量等原因，使得計量精度受到很大影響，平均誤差在±25～30%左右，有的甚至高達±50%，這給推廣計量分戶收費帶來很大的阻力。

4 工程改造項目選用技術

4.1 室內(nèi)采暖系統(tǒng)熱計量技術

住宅小區(qū)內(nèi)換熱站二次網(wǎng)總供水管上增加設置超聲式熱量表，換熱站內(nèi)二次網(wǎng)供回水總管、分集水器及循環(huán)水泵進出口等處凡未設置溫度計的，應予補裝。

供熱系統(tǒng)熱力入口處（樓棟或單元）加裝超聲式熱量表，并在供回干管上補裝未設置的溫度計。

每戶入戶裝置中增設（改設）超聲式熱量表，安陽市31個住宅小區(qū)的室內(nèi)供暖系統(tǒng)均設有共用立管的分戶設置的熱水采暖系統(tǒng)形式，且均預留安裝熱量表的位置（有的小區(qū)已裝有熱量表），這給分戶設置熱量表帶來方便，由于已先裝有的機械式熱量表誤差很大，因此，這次改造時，與原先沒有設置熱量表的用戶一律增設（改設）超聲式熱量表，并同時設置與之配套的過濾器、鎖閉閥等。

4.2 室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)控制技術

室內(nèi)為散熱器熱水系統(tǒng)的散熱器供水支管上均增設散熱器自力式溫控閥；室內(nèi)為低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)中，戶內(nèi)分集水器供水管上改裝自力式溫控閥。

散熱器和分集水器為暗裝時，應選擇感溫包外置式溫控閥，溫控閥應具有帶水帶壓清堵或更換閥芯的功能。實施改造前應對原采暖系統(tǒng)的管道、閥門、散熱器及輻射盤管進行清洗，確保系統(tǒng)內(nèi)無雜物。

4.3 換熱站節(jié)能改造技術

換熱站均增設氣候補償器，根據(jù)室外溫度和二次網(wǎng)回水溫度的變化，改變一次網(wǎng)供水流經(jīng)換熱器的流量，從而改變二次網(wǎng)供水溫度，對供暖系統(tǒng)進行質(zhì)調(diào)節(jié)，從而達到節(jié)能運行目的。

當換熱站換熱面積不變時，若系統(tǒng)中某個用戶調(diào)節(jié)流量發(fā)生變化使二次管網(wǎng)的流量發(fā)生變化時，二次管網(wǎng)的供水溫度就要發(fā)生變化，對沒有調(diào)節(jié)的用戶雖然末端流量沒有發(fā)生變化，但室溫也會發(fā)生變化。因此，應保證二次管網(wǎng)供水溫度只與室外溫度有關，而不是隨用戶調(diào)節(jié)流量改變，對于二次管網(wǎng)供水溫度的調(diào)節(jié)，可通過一次管網(wǎng)的流量來實現(xiàn)，而電動調(diào)節(jié)閥的動作溫度由氣候補償器控制。

對原循環(huán)水泵進行校核計算，特別對流量偏大，揚程偏高的循環(huán)水泵進行核算，選擇與整個供暖系統(tǒng)供熱量和管網(wǎng)阻力相匹配的循環(huán)泵。

室內(nèi)外溫度變化時，供暖系統(tǒng)水流量要適應熱負荷的變化，供熱站內(nèi)循環(huán)水泵增設變頻調(diào)速裝置，根據(jù)采暖系統(tǒng)散熱器二通溫控閥，入戶裝置和熱力入口以及各分支處的動態(tài)平衡閥，使供回水總管的壓差發(fā)生變化，利用增設在二次網(wǎng)總供回水干管間（或分集水器間）的壓差控制裝置，使整供暖系統(tǒng)進行變流量運行，達到節(jié)能目的。

換熱站循環(huán)水泵出口上的一般止回閥改為限流止回閥。在單臺泵啟動和非全數(shù)設計工作泵工作時，對工作泵起限制流量作用，使泵在較高效率狀態(tài)下工作，防止電動機在水泵低揚程大流量、低效率時發(fā)生過載現(xiàn)象，防止超額定電流燒電機現(xiàn)象的發(fā)生，同時起到一定的節(jié)能效果。

小區(qū)換熱站閉式低位膨脹水箱定壓技術，同時增設軟水裝置，與原有補水泵間歇補水（自來水）加安全閥的定壓方式相比，管網(wǎng)的水力工況穩(wěn)定，系統(tǒng)失水量大幅度減小，而且改為軟水補水，減輕采暖系統(tǒng)的結垢。

小區(qū)換熱站內(nèi)增設全程水處理裝置，對系統(tǒng)循環(huán)水進行滅藻、殺菌、防垢、超凈過濾等處理，改善系統(tǒng)循環(huán)水品質(zhì)，消除由于水質(zhì)差引起換熱效率下降的現(xiàn)象，提高管路系統(tǒng)中各計量儀表調(diào)節(jié)裝置的精度。

改善換熱站內(nèi)熱力管路、設備、附件的保溫性能，將原有的巖棉加鋁箔的保溫方式改為離心玻璃棉敷兩布三脂玻璃鋼保溫方式，加強對水系統(tǒng)管路中異形裝置的保溫措施，如分集水器、閥門、水處理設施、換熱設備等，把熱損失最大限度降低。

4.4 二次熱力管網(wǎng)平衡改造技術

室內(nèi)供暖管網(wǎng)的平衡改造，改造小區(qū)住宅室內(nèi)供暖系統(tǒng)均為雙管式散熱器系統(tǒng)或地板輻射供暖系統(tǒng)，室內(nèi)供暖管網(wǎng)的平衡改造，除了上述室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)控制技術章節(jié)時提到的每戶散熱器和分集水器供水管上設二通自力式溫控閥外，每戶供暖系統(tǒng)入戶回水管上改設自力式壓差控制閥，保持戶內(nèi)系統(tǒng)有了相對恒定的壓差。

室外供暖管網(wǎng)的平衡改造，在每棟樓（或單元）熱力入口處改設自力式壓差控制閥，當單個或部分用戶室內(nèi)調(diào)溫導致單棟樓（或單元）總流量發(fā)生變化時，能保證該熱入口壓差的相對恒定，在室外管網(wǎng)分支處（下游有多個熱力入口）改設自力式壓差控制閥，當此處的流量發(fā)生變化時能保證該分支處有個相對恒定的壓差。

在室外供暖管網(wǎng)某處（具體位置根據(jù)具體小區(qū)而定），該位置代表室外熱網(wǎng)能穩(wěn)定運行的控制點，回水管上增設自力式壓差控制閥，把該處的供回水壓差作為控制對象，系統(tǒng)運行時以該點的供回水壓差為控制目標。

換熱站內(nèi)供回水總管之間（或分集水之間）增設壓差控制裝置（包括壓差控制器、電動閥等），并對換熱站內(nèi)循環(huán)水泵的總流量采用變頻控制，根據(jù)設在換熱站內(nèi)供水總管上（或分水器上）的壓力控制點壓力的變化來控制循環(huán)泵轉速，實現(xiàn)供暖系統(tǒng)的平穩(wěn)節(jié)能運行。

5 效益分析

5.1 節(jié)能分析

5.1.1 供熱計量改造的節(jié)能分析

目前安陽市居民供暖收費標準主要按面積（按建筑面積90%計）進行計量收費，價格為0.18元/d.m2；而按熱值計量收費的，目前只有安泰苑、安惠苑，居民生活供暖實兩部制熱價，即固定部分按面積（按建筑面積的90%計）計費，價格為0.054元/d.m2；計量部分按熱值計量計費，價格為0.105元/kW.h，且固定部分與計量費用之和不得大于按面積計費總額。

從安陽市目前的居民供暖收費標準可以看出，按面積計量收費，每戶一個供暖期的供暖費無論用熱多少，房間溫度高低,其總的供暖費用是固定不變，這種收費結果是：住宅房屋內(nèi)無論有人無人，散熱設備也照常滿負荷運行，再加上由于熱力失調(diào)，房間溫度過高，有的用戶寧愿開窗降溫，也不調(diào)節(jié)關小閥門，居民供暖熱量浪費驚人，居民節(jié)能意識差，如果供熱計量改造后，居民供暖收費標準按動態(tài)（按計量熱值）和靜態(tài)（按計量面積）聯(lián)動收費，就會大大減小供暖熱量的浪費現(xiàn)象，提高居民的潛在節(jié)能意識，這一部分的節(jié)能空間非常巨大，同時也能減輕居民供暖費用支出的負擔。

5.1.2 室內(nèi)自動溫度調(diào)節(jié)控制改造后的節(jié)能分析

居民戶內(nèi)供暖設備，大都為散熱器和地面輻射采暖，改造前均為普通手動閥門（閘閥、截止閥、球閥），調(diào)節(jié)性能差，改造后散熱設備的改裝自動式溫控閥，可以根據(jù)居民個人習慣設定適合自己的室內(nèi)溫度，當室內(nèi)溫度高于設定值后，溫控閥就會自動關小，減少通過散熱設備的流量，具有一定的節(jié)能效果，且改善了居民室內(nèi)熱舒適度，提高了生活質(zhì)量。另外，室內(nèi)散熱設備改裝了溫控閥，為下一步整個供暖管網(wǎng)的平衡調(diào)節(jié)，變流量節(jié)能運行，打下了基礎。

5.1.3 換熱站節(jié)能改造后的節(jié)能分析

前面提到，住宅小區(qū)換熱站循環(huán)泵存在著大流量大揚程的現(xiàn)象。循環(huán)泵與管網(wǎng)不匹配，水泵運動效率很低，耗電輸熱EHR普通低，耗電量浪費巨大。改造后，所增改循環(huán)水泵與管網(wǎng)匹配，再加上整個供暖管網(wǎng)平衡改造后，循環(huán)水泵的變頻運行，其節(jié)能效果也是巨大的。

換熱站內(nèi)增設氣候補償器，隨室外溫度變化，自動調(diào)節(jié)一次網(wǎng)通過換熱器的流程，改變二次網(wǎng)的供水溫度進行質(zhì)調(diào)節(jié)，有一定的節(jié)能效果。另外，改善站內(nèi)的保溫方式，增加軟水裝置和改變補水泵補自來水的定壓方式，改善過濾裝置，補充完善其附屬設施（如放氣閥，儀表等），其節(jié)能效果也是明顯的。

5.1.4 二次熱力管網(wǎng)平衡改造后的節(jié)能分析

二次熱力管網(wǎng)平衡改造后，各用戶入口，熱力入口，主要分支處供回水壓差，以及總共回水壓差相對恒定，為整個二次管網(wǎng)變水流量運行及其相應的循環(huán)水泵變頻運行打下最重要的基礎，其節(jié)能效果也是巨大的。

5.2 項目推廣前景分析

安陽市31個既有居住建筑供熱計量及節(jié)能改造，由于均為熱水集中供暖，均有獨立的小區(qū)換熱站，戶內(nèi)均為獨立設置的供暖系統(tǒng)，且多數(shù)為雙管制式（部分低溫輻射采暖），二次管網(wǎng)均為直埋式，因此改造難度不是很大，改造項目推廣前景也較為樂觀，本次供熱改造的技術特點，主要是技術含量大，改造檔次較高，所選改造節(jié)能產(chǎn)品要求均為國產(chǎn)最好或進口產(chǎn)品，如：所有計量均為超聲熱量表，平衡裝置均為動態(tài)平衡閥，很大一部分循環(huán)水泵核算不合格后，要更換循環(huán)水泵，增設變頻裝置，二次熱網(wǎng)均變流量運行，通過以上供暖改造，其節(jié)能效益、社會效益、經(jīng)濟效益非常明確，再加上供暖收費中，逐步增加動態(tài)（熱量計量）收費比例，逐步減小靜態(tài)（面積計量）的收費比例，逐步降低總收費（動、靜態(tài)）標準，使居民得到實實在在的實惠，進一步推廣供熱節(jié)能改造，就變成了水到渠成的事情。

[1]《實用供熱空調(diào)設計手冊》（第二版）陸耀慶主編

[2]《既有居住建筑節(jié)能改造技術規(guī)程》（JGJ/T 129—2012）

[3]《全國民用建筑工程設計技術措施節(jié)能專篇-暖通空調(diào).動力》（2007年版）

[4]《供熱計量技術規(guī)程》JGJ173-2009