對分戶熱計(jì)量供暖系統(tǒng)的探討

李長征 田廣輝

【摘要】本文根據(jù)作者的實(shí)踐和調(diào)查，在設(shè)計(jì)供暖分戶熱計(jì)量系統(tǒng)幾種方案，并對其分析和歸納基礎(chǔ)上，針對由此而產(chǎn)生的為滿足供暖分戶熱計(jì)量的一些問題，如在熱網(wǎng)管理中，怎樣進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，怎樣進(jìn)行節(jié)能運(yùn)行，而提出了壓力和壓差兩種調(diào)控的方法，供運(yùn)行管理人員參考，同時(shí)對目前分戶熱計(jì)量中仍存在的一些問題，進(jìn)行了總結(jié)，以供有關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理人員進(jìn)一步關(guān)注、驗(yàn)證和探討。

【關(guān)鍵詞】供暖分戶熱計(jì)量跨越管溫控閥蒸發(fā)式熱表單管順流雙管并聯(lián)壓力和壓差控制戶間傳熱

Abstract： This paper based on the author's practice and investigation, design heating household heat metering system several options, and their analysis and summarized on the basis for the resulting meet heating household heat metering, as in the thermal network management and how to regulate and control, how to carry out energy-saving operation, made ??the pressure and pressure of the two control methods for the operation and management of a reference, some problems exist in the current household heat meteringa summary of further concern for the professional design, construction and operation of management, validation and discussion.

Key Words: heating household heat metering across the tube, thermostatic valve, evaporative heat meters, single-pipe, parallel twin-tube, pressure and differential pressure control, indoor heat transfer

中圖分類號(hào)：TS914.3+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

近年分戶供暖熱計(jì)量，已經(jīng)在我國許多城市進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)該說取得了一定的數(shù)據(jù)和效果，但仍存在一些問題，如對供暖分戶熱計(jì)量系統(tǒng)型式缺少系統(tǒng)分析與比較、熱網(wǎng)管理更加復(fù)雜、收費(fèi)存在一定的偏差等問題，本文就作者的實(shí)踐和調(diào)查，對此予以闡述。

一、供暖分戶熱計(jì)量室內(nèi)系統(tǒng)的型式與分析

1. 供暖分戶熱計(jì)量的目的和可行性

供暖分戶熱計(jì)量就是以集中供熱為前提，通過一定的供熱調(diào)控和計(jì)量手段，實(shí)現(xiàn)用熱量的按戶計(jì)量和收費(fèi)，它是供熱計(jì)量儀表和收費(fèi)算法程序的結(jié)合體。其主要目的有以下幾個(gè)：

① 為了供暖系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行；

② 為熱用戶提供調(diào)節(jié)控制手段，提高其熱舒適性；

③ 為實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的分戶熱收費(fèi)提供技術(shù)支持。

可見，實(shí)現(xiàn)供暖分戶熱計(jì)量是必然的一種趨勢，但系統(tǒng)造價(jià)較傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)有所提高，鑒于目前情況，筆者從系統(tǒng)造價(jià)方面，對傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)和分戶熱計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行了比較和分析（見表1），它是對同一建筑，采用不同供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)果。

表1的對比分析表明，分戶熱計(jì)量系統(tǒng)比單管順流的傳統(tǒng)系統(tǒng)的單位面積造價(jià)多出54.9%，但如果在單管順流系統(tǒng)的散熱器上加裝散熱器溫控閥和供暖熱量表，則其單位面積造價(jià)就會(huì)增加到44.92元/m2，所以，生產(chǎn)低成本高質(zhì)量的散熱器溫控閥和供暖熱量表是推行供暖分戶熱計(jì)量系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是使供暖分戶熱計(jì)量實(shí)際可行的必由之路。

表1單管順流系統(tǒng)與分戶熱計(jì)量系統(tǒng)造價(jià)比較

注：

a.上供下回單管順流系統(tǒng)配件包括：集氣罐、閥門、過濾器；

b.供暖分戶熱計(jì)量系統(tǒng)包括：閥門、過濾器、散熱器溫控閥、戶用供暖熱量表；

c.系統(tǒng)材料費(fèi)、人工費(fèi)以天津市安裝定額為參考。

2.對現(xiàn)有建筑供熱系統(tǒng)改造型式、分析和選擇

單管順流系統(tǒng)是現(xiàn)有多層和高層建筑供暖的主要形式，因此，要實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有大量建筑供暖系統(tǒng)的熱計(jì)量，就必須對其進(jìn)行系統(tǒng)改造，以下根據(jù)筆者實(shí)踐介紹幾種改造方案供參考。

① 方案1：增設(shè)跨越管、溫控閥和蒸發(fā)式熱表

如圖1所示，在立管散熱器上加裝跨越管，跨越管管徑比立管管徑小1#號(hào)，從而使流經(jīng)散熱器的水量可調(diào)；在散熱器支管上設(shè)溫控閥，以根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，維持用戶設(shè)定的室溫；室內(nèi)熱量的計(jì)量是通過在每組散熱器上加裝蒸發(fā)式熱表實(shí)現(xiàn)。

該改造系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，節(jié)能效果明顯，由于每組散熱器均加設(shè)了溫控閥，可充分利用太陽能、家電及人體散發(fā)的熱量，據(jù)對天津體院北某住宅小區(qū)試驗(yàn)運(yùn)行，供暖季的節(jié)能達(dá)到15%~20%；同時(shí)，由于溫控閥可以調(diào)節(jié)室內(nèi)設(shè)定溫度，提高了室內(nèi)舒適度，避免了室溫的偏高或偏低。由于每組散熱器上設(shè)置了蒸發(fā)式熱表，使每戶的用熱量得到準(zhǔn)確計(jì)量。此系統(tǒng)計(jì)量設(shè)施完備，熱量收費(fèi)依據(jù)準(zhǔn)確、合理。

該系統(tǒng)的缺點(diǎn)是改造費(fèi)用相對較高，同時(shí)，蒸發(fā)式熱表的核定十分繁瑣，改造實(shí)施有一定難度。

此系統(tǒng)型式適用于住宅、出租寫字樓與公寓等要求精確的分戶計(jì)量和舒適度要求較高的建筑。

② 方案2：增設(shè)跨越管和蒸發(fā)式熱表

該方案將方案1中的溫控閥用普通截止閥來代替，散熱器流量由用戶手動(dòng)調(diào)節(jié)，散熱器散熱量通過蒸發(fā)式熱表來計(jì)量。

該系統(tǒng)的特點(diǎn)能準(zhǔn)確計(jì)量各分戶的用熱量，有利于熱量收費(fèi)，同時(shí)普通閥門代替溫控閥門使改造費(fèi)用降低。但手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，只能是階段性的，否則，會(huì)增加泄漏和維修量，因而節(jié)能效果有限，且用戶的舒適度與傳統(tǒng)單管系統(tǒng)相比無多大改善。

該系統(tǒng)適用于目前一些主要急需解決熱計(jì)量收費(fèi)問題的建筑，可以看作是方案1的過渡形式，即在保證計(jì)量收費(fèi)的前提下，犧牲部分節(jié)能效果和舒適度來換取較低的工程造價(jià)。

方案3： 增設(shè)跨越管、鎖閉閥和蒸發(fā)式熱表

該方案將方案1中的溫控閥用鎖閉閥代替，散熱氣的散熱量由蒸發(fā)式熱表計(jì)量。

該系統(tǒng)以鎖閉閥代替溫控閥，使用戶完全失去對室內(nèi)散熱器的調(diào)控權(quán)，無任何節(jié)能和提高舒適度的效果，但鎖閉閥的設(shè)置，可使在保證用戶供暖的條件下，切斷不交費(fèi)用戶的供暖 ，使系統(tǒng)在收費(fèi)管理方面具有較大優(yōu)勢。

方案4：只增加熱計(jì)量熱表

該方案只對原系統(tǒng)增設(shè)蒸發(fā)式熱表，對分戶供暖加以精確計(jì)量。系統(tǒng)無任何節(jié)能功能，用戶舒適度也無任何改善。但計(jì)量系統(tǒng)完備，收費(fèi)依據(jù)準(zhǔn)確，改造工程簡單，干擾用戶少，造價(jià)低，適用于僅要求供暖分戶計(jì)量收費(fèi)的住宅。

綜上所述，既有建筑供熱系統(tǒng)的改造，應(yīng)根據(jù)建筑物的具體情況具體分析，以簡單實(shí)用為基本原則，選用不同的改造方案。

3. 新建建筑供熱計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)沒有過多考慮節(jié)能和熱計(jì)量的問題。系統(tǒng)本身存在著固有的缺陷，不具備分戶熱計(jì)量與熱調(diào)控的能力，因此，在新建建筑中采用怎樣的系統(tǒng)形式，使其在保證供暖效果和簡便易行的前提下，具備熱調(diào)控和熱計(jì)量的能力，將是供熱改革所必須面對和解決的技術(shù)問題。在2009年出版的《采暖設(shè)計(jì)規(guī)范》中，只是提到供暖系統(tǒng)宜便于熱計(jì)量，但并沒有具體指出何種系統(tǒng)形式，鑒于我國現(xiàn)階段的具體情況，要求每個(gè)用戶有且只有一個(gè)熱力出、入口，熱計(jì)量表可設(shè)在用戶外熱力出入口處，既保證了計(jì)量的準(zhǔn)確性又使管理過程簡化的供暖系統(tǒng)，基于此，筆者經(jīng)過考察與分析，篩選出以下方案。

方案1：豎井內(nèi)雙管式，戶內(nèi)水平串聯(lián)，加設(shè)熱水表、鎖閉閥（如圖2）。

管道豎井設(shè)在樓梯間，豎井布置各樓層的供暖供回水立管，每個(gè)用戶做成一個(gè)水平串聯(lián)下供下回系統(tǒng)。室內(nèi)供水主管敷設(shè)在該層側(cè)墻附近地面槽內(nèi)。

該系統(tǒng)每個(gè)收費(fèi)用戶為一個(gè)水平串聯(lián)式系統(tǒng)，總系統(tǒng)為雙管式，各用戶供、回水溫度基本相同，只用普通熱水表計(jì)量用戶流量，便可確定用戶用熱量，省卻了昂貴的熱計(jì)量裝置，每戶的表箱不入戶方便讀取數(shù)據(jù)，并可切斷某個(gè)用戶的供暖而不影響其他用戶。其缺點(diǎn)是無法進(jìn)行調(diào)節(jié)與無節(jié)能效果，且舒適性受到一定限制，是一種過渡階段的方案，但在條件允許時(shí)，稍加改造成為下述方案2，進(jìn)而使用戶獲得室溫控制權(quán)，提高舒適度，節(jié)約能源。

方案2：豎井內(nèi)雙管式，戶內(nèi)水平跨越式串聯(lián)，入口設(shè)熱量表、鎖閉閥，散熱器設(shè)溫控閥（如圖3）。

該系統(tǒng)使干管的部分流量由下部旁通管通過，散熱器支管上設(shè)溫控閥，從而提高了房間的舒適度，較方案1有一定的克服水平失調(diào)的能力，但溫控閥的調(diào)節(jié)，使供回水溫度變化，必須用熱量表才能準(zhǔn)確計(jì)量用戶使用熱量，從而使工程造價(jià)提高和施工難度增加。

方案3 豎井內(nèi)雙管式，戶內(nèi)水平并聯(lián)，每戶設(shè)熱水表、鎖閉閥，散熱器設(shè)溫控閥。（如圖4）

該方案除易于管理，提高了舒適度優(yōu)點(diǎn)外，最主要的特點(diǎn)是一個(gè)變流量系統(tǒng)，同時(shí)解決了垂直失調(diào)問題，但要求敷設(shè)回水管，必須與建筑和室內(nèi)裝修配合隱蔽管路。

上述方案雖然解決了供暖系統(tǒng)的分戶熱計(jì)量問題，但對于熱網(wǎng)的運(yùn)行管理提出了新的要求，這是供熱技術(shù)人員特別值得關(guān)注的問題。

二、分戶熱計(jì)量后，熱網(wǎng)的運(yùn)行管理

1.按供熱面積收費(fèi)體制下熱網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)

在既有的按面積收費(fèi)熱力公司，由于用戶調(diào)節(jié)自己的流量的能力較低，所以熱力站對熱力調(diào)節(jié)只是按定流量或分階段變流量的后調(diào)節(jié)方案進(jìn)行運(yùn)行管理，熱源的總供熱量僅僅和室外溫度有關(guān)，只是根據(jù)室外溫度控制好供水溫度即可，調(diào)節(jié)簡單。這種調(diào)節(jié)的主動(dòng)權(quán)在熱力公司。

2.分戶熱計(jì)量后，引起的變化

由上面分析得知，當(dāng)供暖系統(tǒng)的眾多用戶調(diào)節(jié)自己的流量后，整個(gè)熱網(wǎng)的流量也隨之變化，這使熱力公司無法控制，使熱力公司成為被動(dòng)的適從者，這種變化使得熱力公司必須為保證供熱質(zhì)量的同時(shí)，提高經(jīng)濟(jì)效益和降低運(yùn)行費(fèi)用。

3.分戶熱計(jì)量后的熱網(wǎng)調(diào)節(jié)

分戶熱計(jì)量，已經(jīng)將“熱”這一特殊商品購買權(quán)完全交給了用戶，所以熱力公司是作為供應(yīng)商應(yīng)保證足夠的商品，以供用戶購買，因此，供暖系統(tǒng)在任何時(shí)候都必須為用戶提供足夠的資用壓力。

① 供水定壓控制。即把熱網(wǎng)供水管路上的某一點(diǎn)選作壓力控制點(diǎn)，在運(yùn)行時(shí)，使該點(diǎn)的壓力保持不變。例如：當(dāng)用戶的調(diào)節(jié)使熱網(wǎng)流量增大，壓力控制點(diǎn)壓力必然下降，這時(shí)必須調(diào)高循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，使該點(diǎn)的壓力又恢復(fù)到原來的設(shè)定值，從而保持壓力控制點(diǎn)的壓力不變。

② 供回水壓差控制。將供回水的壓差作為控制點(diǎn)，使這個(gè)供回水壓差不變，從而根據(jù)熱網(wǎng)流量變化引起的壓差改變，來調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速，此種方法，較上一種供水壓力控制法適用范圍更廣、更加可靠。

上面所介紹兩種控制調(diào)節(jié)方法，在實(shí)際運(yùn)行管理中關(guān)鍵是如何確定控制點(diǎn)的位置和設(shè)定值得大小，根據(jù)筆者參與天津市天拖南和體院北兩個(gè)供熱站的運(yùn)行調(diào)控的經(jīng)歷，分析建議采用如下方式：

對供熱水壓力控制點(diǎn)的位置和設(shè)定值得大?。ㄈ鐖D5所示）

為保證在任何時(shí)候都能滿足所有用戶的調(diào)節(jié)要求，把壓力控制點(diǎn)設(shè)在最遠(yuǎn)用戶N的供水口處，其設(shè)定值大小為：

PN =P0+ΔPR+ΔPY

式中 P0為熱源恒壓點(diǎn)的壓力值；ΔPR為設(shè)計(jì)工況下從N用戶到熱源循環(huán)水泵入口的回水干管壓降；ΔPY為用戶的資用壓頭。

對于壓差控制（見圖6）壓差控制點(diǎn)選在要求資用壓頭最大的用戶處，其壓差設(shè)定值為

PN=ΔPYmax

式中ΔPYmax為所有用戶的最大資用壓頭。而對于室外溫度的變化，可仍用質(zhì)調(diào)節(jié)的方式，即改變供水溫度。

這兩種調(diào)控方式，在實(shí)際運(yùn)行中取得了較好的運(yùn)行效果，節(jié)約了7.2%的電能，但使運(yùn)行人員調(diào)控技能更加?jì)故?。綜上所述，分戶計(jì)量后，熱網(wǎng)調(diào)節(jié)將成為量與質(zhì)調(diào)節(jié)的綜合過程，只有提高運(yùn)行管理人員技術(shù)水平，才能達(dá)到供暖可靠、節(jié)能的效果。

三、分戶熱計(jì)量存在的問題

住宅供暖的計(jì)量收費(fèi)已勢在必行，但在大面積推廣之前，根據(jù)目前實(shí)施情況看，尚存諸多問題需要進(jìn)一步解決和驗(yàn)證。

1.戶間傳熱問題。據(jù)對天津龍?zhí)段骼锬沉鶎幼≌瑯堑娜齻€(gè)房間501室、401室、301室進(jìn)行測試，三個(gè)用戶的結(jié)構(gòu)、面積相同，其中301、501室有供暖，其室溫維持18±1℃，而401室鎖閉閥全關(guān)，其室內(nèi)平均溫度為14.4℃，可見，戶間傳熱應(yīng)當(dāng)引起重視，并且在計(jì)量收費(fèi)時(shí)如何折算成為一個(gè)爭議的問題。

2.熱源方式的多樣化，給用戶帶來不安全隱患。有的開發(fā)商不具體情況具體分析，只是為便于分戶計(jì)量收費(fèi)，而盲目摒棄集中供暖。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，東北某地區(qū)，由于采用一家一戶式的燃?xì)鉄崴疇t供暖引起爆炸，造成較大經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。

3.實(shí)施分戶熱計(jì)量，使供熱運(yùn)行從既有的粗放型向技術(shù)型、節(jié)能型轉(zhuǎn)變，使得運(yùn)行管理更加復(fù)雜，從而對運(yùn)行人員的技術(shù)水平提出了更高的要求。如室外溫度變化時(shí)，應(yīng)首先進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)，然后再根據(jù)熱用戶末端負(fù)荷的變化進(jìn)行量調(diào)節(jié)，這樣才能使分戶熱計(jì)量的供暖系統(tǒng)運(yùn)行良好，否則，將會(huì)導(dǎo)致熱用戶的溫控閥頻繁啟閉，不利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4.分戶熱計(jì)量系統(tǒng)，需要高水平的施工安裝作保證，從以上介紹中知道，室內(nèi)管路、設(shè)備較傳統(tǒng)多，必須進(jìn)行預(yù)埋、隱蔽和調(diào)試，這對安裝工序、質(zhì)量提出了嚴(yán)格的要求，以保證系統(tǒng)不堵塞、泄漏和可靠。

可見，那種急于尋找一種即可供暖又可熱計(jì)量收費(fèi)的方式，而盲目摒棄傳統(tǒng)集中供暖系統(tǒng)的做法是不可取的，必須經(jīng)過進(jìn)一步研究和試驗(yàn)，各設(shè)計(jì)單位和熱力公司應(yīng)及時(shí)跟蹤試驗(yàn)區(qū)域的使用與運(yùn)行效果，對供暖分戶熱計(jì)量系統(tǒng)不斷改進(jìn)，使得分戶熱計(jì)量成為一種既可靠又可被用戶接受的供暖方式。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。