住宅供暖方式的發(fā)展與集中供暖熱計(jì)量的幾個(gè)問(wèn)題

王永峰

摘 要：目前我國(guó)出現(xiàn)了多種新型供暖方式，對(duì)這幾種供暖系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，介紹其原理、優(yōu)缺點(diǎn)等，并針對(duì)集中供暖分戶(hù)計(jì)量的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行討論，提出自己的見(jiàn)解。

關(guān)鍵詞：住宅供暖 傳統(tǒng)集中式供暖 新型供暖方式 熱計(jì)量

當(dāng)前，新型的供暖方式發(fā)展迅猛，尤其在一些大城市中發(fā)展更快，挑戰(zhàn)舊有傳統(tǒng)供暖方式，成為傳統(tǒng)集中供暖的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。這些新型供暖方式除了物業(yè)管理方便，有利于大氣環(huán)境之外，其主要優(yōu)點(diǎn)就是容易實(shí)現(xiàn)分戶(hù)計(jì)量和收費(fèi)，解決收費(fèi)難的問(wèn)題。這將極大地挑戰(zhàn)和促進(jìn)集中供熱發(fā)展分戶(hù)計(jì)量計(jì)費(fèi)技術(shù)，如果做不到這一點(diǎn)，就很可能被擠小市場(chǎng)占有率，丟掉市場(chǎng)份額；同時(shí)，供暖體制改革也越來(lái)越多地受到重視，與供熱收費(fèi)制度改革密切相關(guān)、互為充分的必要條件的就是溫度控制與熱量計(jì)量的發(fā)展問(wèn)題。

一、供暖方式的發(fā)展

按能源的不同主要分四種供暖方式：第一為集中供熱，包括城市熱網(wǎng)和區(qū)域鍋爐以及單位建筑獨(dú)立鍋爐；第二為通過(guò)戶(hù)式燃?xì)鉅t提供的熱水供暖；第三為電供暖，主要有電熱膜和地?zé)犭娎|兩種；第四為通過(guò)熱泵機(jī)組提供的熱水供暖，熱泵形式主要分空氣源熱泵和水源熱泵兩種。熱泵是通過(guò)作功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)的裝置。熱泵利用的低溫?zé)嵩赐ǔ？梢允黔h(huán)境（大氣、地表水和大地）或各種廢熱。應(yīng)該指出，由熱泵從這些熱源吸收的熱量屬于可再生的能源，可以大大降低一次能源的消耗。所以，在有豐富的水、廢熱、地?zé)岬荣Y源的地域可大力推廣熱泵技術(shù)。按供暖方式的不同，主要分輻射、熱風(fēng)和自然對(duì)流3種。輻射供暖包括電熱膜、電纜以及地板供暖；熱風(fēng)主要是空調(diào)機(jī)；自然對(duì)流主要是通過(guò)散熱器供暖。

1.傳統(tǒng)集中式供暖

原理：以城市熱網(wǎng)、區(qū)域熱網(wǎng)或較大規(guī)模的集中供暖為熱源的方式，在目前以至今后一段時(shí)期內(nèi)仍是城市住宅供暖方式的主要方式，是城市供暖的主力軍。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)比較成熟，安全、可靠，使用方便，價(jià)格便宜；每天24h供暖。缺點(diǎn)：立式的散熱片不美觀、占空間，影響裝修效果；供暖期前后無(wú)熱源；散熱片取暖，一般出水溫度在70℃以上，對(duì)水溫要求較高。

2.新型供暖方式

2.1低溫?zé)崴匕遢椛涔┡?/p>

原理：低溫輻射地板供暖是通過(guò)埋設(shè)于地板下的加熱管，把地板加熱到表面溫度24～32℃，均勻地向室內(nèi)輻射熱量而達(dá)到供暖效果。同時(shí)，它可以由分戶(hù)式燃?xì)夤┡癄t、市政熱力管網(wǎng)、小區(qū)鍋爐房、熱泵機(jī)組等各種不同方式提供熱源。優(yōu)點(diǎn)：地面溫度均勻，舒適度高；空氣對(duì)流減弱，有較好的空氣潔凈度；與其他供暖方式相比，較為節(jié)能，有利于屋內(nèi)裝修，增加2～3%的室內(nèi)使用面積；有利于隔聲，隨著新型管材的出現(xiàn)，這種方式近年來(lái)得以迅速發(fā)展。缺點(diǎn)：對(duì)層高有8cm左右的占用；地面二次裝修時(shí)，易損壞地下管線(xiàn)；鋪設(shè)木地板則有干裂的麻煩，最好選用地磚或復(fù)合地板；設(shè)定溫度不能太高，應(yīng)≤60℃，否則會(huì)大大降低輸送管道的使用壽命；由于防水需要，衛(wèi)生間不便鋪設(shè)，還要借助于電暖氣。

2.2家用電鍋爐

原理：采用電能供暖。優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，安裝簡(jiǎn)單，操作便利；供暖的同時(shí)也能提供生活熱水；舒適性高，適合面積較大的低密度住宅和別墅；其先進(jìn)之處在于具有多種時(shí)段、不同溫控預(yù)設(shè)功能、自由調(diào)溫。缺點(diǎn)：前期投入較大，運(yùn)行費(fèi)用較高。此種方式適宜無(wú)集中供暖設(shè)施，而用電充足的建筑采用，不宜大面積推廣。

2.3電熱膜供暖

原理：以電力為能源，是將特制的導(dǎo)電油墨印刷在兩層聚酯薄膜之間制成的純電阻式發(fā)熱體，配以獨(dú)立的溫控裝置，以低溫輻射電熱膜為發(fā)熱體，大多數(shù)為天花板式，也有少部分鋪設(shè)在墻壁中甚至地板下。具有恒溫可調(diào)、經(jīng)濟(jì)舒適、綠色環(huán)保、壽命長(zhǎng)、免維護(hù)等特點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：戶(hù)內(nèi)無(wú)暖氣片，房間使用面積可增加2% ～3%，便于裝修和擺放家具；一般不需要維修；屬清潔能源，無(wú)污染；可用溫控器調(diào)節(jié)室溫；沒(méi)有傳統(tǒng)供暖的燥熱感，溫度均勻。缺點(diǎn)：電熱膜升溫較慢，一般需要1～1.5h才能達(dá)到18℃左右；系統(tǒng)安裝要與裝修同步，且不能在頂棚上釘釘子、鉆孔等；電能供應(yīng)不暢、不穩(wěn)或電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)太高的小區(qū)不宜采用。

2.4家用中央空調(diào)系統(tǒng)

原理：采用市政電或天燃?xì)?，通過(guò)出風(fēng)口提供冷（熱）風(fēng)。優(yōu)點(diǎn)：有利于外主面整潔和提高室內(nèi)裝修品位；可通過(guò)管道規(guī)范設(shè)計(jì)和風(fēng)口的合理布置，使氣流均勻分布，提高了舒適度；可以向室內(nèi)補(bǔ)充新風(fēng)，解決一般家用分體式空調(diào)空氣不佳的問(wèn)題；其能效比提高，總耗電比分體式空調(diào)低。缺點(diǎn)：前期投入較大，運(yùn)行費(fèi)用較高。

2.5分戶(hù)壁掛式燃?xì)夤┡?/p>

原理：這種方式通常是在廚房或陽(yáng)臺(tái)上安裝壁掛爐，由壁掛爐燃燒天燃?xì)膺_(dá)到供暖目的，與壁掛爐相連的是室內(nèi)管線(xiàn)和散熱片，一般可同時(shí)實(shí)現(xiàn)暖氣及熱水雙路供應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：可隨時(shí)開(kāi)啟；每個(gè)房間溫度能在一定范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，自由調(diào)溫。有些供暖爐可以同時(shí)提供生活熱水。缺點(diǎn)：供暖爐使用壽命為15年左右，更新費(fèi)用要由業(yè)主承擔(dān)；家中無(wú)人時(shí)，需保留4℃左右的低溫運(yùn)行（防凍作用）。新型供暖方式的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)就是供暖費(fèi)與傳統(tǒng)的供熱方式相當(dāng)。在現(xiàn)有的燃料價(jià)格體系下，分戶(hù)燃?xì)鉅t的燃燒效率低于集中燃?xì)獯箦仩t的燃燒效率；燃燒天燃?xì)獗葻嘿F；要產(chǎn)生同樣的熱量值，用電比燒煤或燒天燃?xì)赓F。為什么新型供暖方式的供暖費(fèi)可以和集中供熱競(jìng)爭(zhēng)呢？這其中有國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和有關(guān)部門(mén)扶植的原因，但是主要原因有這樣兩點(diǎn)：一是因?yàn)樾滦凸┡绞奖苊饬藷崃吭谳斔铜h(huán)節(jié)中的浪費(fèi)，而集中供暖的網(wǎng)絡(luò)輸送環(huán)節(jié)存在很大的浪費(fèi)；二是新型供暖方式室溫容易控制，控制手段有自動(dòng)恒溫控制和主動(dòng)調(diào)節(jié)控制，避免了溫度失調(diào)、利用了自由熱、實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；通過(guò)對(duì)用電（氣）量的控制，方便實(shí)現(xiàn)供熱計(jì)量。新型的集中供暖系統(tǒng)采用了溫控與熱計(jì)量技術(shù)，就可以提高效率、減少浪費(fèi)、增加控制手段，就可以保持優(yōu)勢(shì)地位，多爭(zhēng)取市場(chǎng)份額。

二、集中供暖熱計(jì)量

隨著新型供暖方式的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)，集中供暖計(jì)量與溫控技術(shù)得到了快速發(fā)展，基礎(chǔ)性研究、示范工程（新建和改造）、相關(guān)產(chǎn)品的研制和產(chǎn)業(yè)化都有了不同程度的進(jìn)展，取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用推廣效益。熱計(jì)量裝置和溫控閥是系統(tǒng)的2個(gè)核心裝置，是實(shí)現(xiàn)分戶(hù)熱計(jì)量的關(guān)鍵所在。分戶(hù)計(jì)量系統(tǒng)中，熱用戶(hù)可以根據(jù)熱舒適度的需要，通過(guò)溫控閥控制供暖量，以保證供熱質(zhì)量。散熱器溫控閥是一個(gè)關(guān)鍵部品，它由溫控閥閥體和自動(dòng)恒溫頭組成。自動(dòng)恒溫頭中裝有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置和自力式溫度傳感器，不需任何電源長(zhǎng)期自動(dòng)工作，它的溫度設(shè)定范圍很寬，連續(xù)可調(diào)。當(dāng)房間長(zhǎng)期無(wú)人居住時(shí)，可以調(diào)至最小，不致結(jié)冰而凍壞管道和散熱器，白天上班時(shí)可以調(diào)至保暖檔，晚上睡時(shí)無(wú)人房間可以關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)最大程度的節(jié)能。所以，溫控閥的作用很重要，只有安裝了溫控閥，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的分戶(hù)計(jì)量。熱計(jì)量裝置可分為熱量表和熱分配表兩種，采用熱量表必須對(duì)每戶(hù)形成單獨(dú)的環(huán)路，適用于新建住宅供暖熱計(jì)量，熱分配表可測(cè)試散熱器的散熱量，所以適用于改造的住宅供暖熱計(jì)量。雖然熱計(jì)量裝置是系統(tǒng)的核心裝置，但不一定一味地追求高精度。因?yàn)闊嵊?jì)量裝置的精度越高，造價(jià)就一定越高，而計(jì)量結(jié)果也就一定越來(lái)越準(zhǔn)確，其投資費(fèi)用最終要轉(zhuǎn)嫁到用戶(hù)身上。但是應(yīng)用于供暖系統(tǒng)之中，由于水質(zhì)、腐蝕等因素造成的系統(tǒng)誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱計(jì)量裝置的誤差，系統(tǒng)中存在著戶(hù)與戶(hù)之間的內(nèi)墻傳熱、樓板傳熱，按熱計(jì)費(fèi)要考慮戶(hù)型、位置（山墻、頂層、底層）的修正，外網(wǎng)設(shè)備的投資折舊很可能按面積分?jǐn)?，與這些修正因素相比，熱計(jì)量裝置的誤差就顯得微乎其微了，它的精確度也就不是很重要，熱計(jì)量表的精度應(yīng)該控制在一個(gè)合理范圍內(nèi)。好的戶(hù)內(nèi)控制一定要與戶(hù)外控制相結(jié)合，對(duì)于一個(gè)戶(hù)內(nèi)控制設(shè)備完善的系統(tǒng)（安裝了溫控閥和熱計(jì)量裝置），如果沒(méi)有相應(yīng)的戶(hù)外控制，很難保證戶(hù)內(nèi)設(shè)備正常地工作。原因一，如果戶(hù)外水力失調(diào)嚴(yán)重，溫控閥不能工作在正常工況下，壓頭太大就會(huì)頻繁地開(kāi)關(guān)甚至產(chǎn)生噪聲，壓頭太小會(huì)始終常開(kāi)而室內(nèi)溫度不足；熱計(jì)量裝置也可能工作在額定之外的流量下，測(cè)量不準(zhǔn)確。如果外網(wǎng)不能根據(jù)戶(hù)內(nèi)工況變化相應(yīng)調(diào)節(jié)，如水泵不能變頻、壓差不能穩(wěn)定的情況下，水泵、鍋爐或換熱器的效率也不能保證?？傊?，設(shè)備的正常運(yùn)行會(huì)受到嚴(yán)重影響。原因二，如果戶(hù)內(nèi)采取了節(jié)能手段，而戶(hù)外沒(méi)有配合措施，一方面會(huì)引起管網(wǎng)水力熱力工況的失調(diào)，另一方面室內(nèi)節(jié)省的能量不能體現(xiàn)在熱源的節(jié)省上，節(jié)能這一根本目的就沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。所以，為了適應(yīng)戶(hù)內(nèi)供暖系統(tǒng)達(dá)到可調(diào)的目的，室外熱網(wǎng)應(yīng)采取相應(yīng)的措施，以適應(yīng)變工況下用戶(hù)作用壓頭的變化，滿(mǎn)足供暖的要求。

三、集中供暖住宅分戶(hù)熱計(jì)量采暖系統(tǒng)需要注意的問(wèn)題

1.戶(hù)間傳熱溫差的取值

分戶(hù)熱計(jì)量住宅的傳熱過(guò)程比較復(fù)雜，要計(jì)算其供暖熱負(fù)荷也是比較困難的，這就涉及到要計(jì)算整個(gè)住宅樓各戶(hù)的室內(nèi)溫度值或相鄰兩戶(hù)的傳熱溫差。熱量隨著內(nèi)墻和層間樓板向臨戶(hù)逐層傳遞，臨戶(hù)的室內(nèi)外傳熱溫差和一級(jí)室內(nèi)與下一級(jí)室內(nèi)傳熱溫差值越來(lái)越小，供熱量也就越來(lái)越少，以至于最后可以忽略不計(jì)。我們常在工程熱負(fù)荷計(jì)算中遇到這種疑惑，到底傳熱溫差小到多少可以忽略不計(jì)，有關(guān)規(guī)范規(guī)定“與相鄰房間的溫差大于或等于5℃時(shí)，應(yīng)計(jì)算通過(guò)隔墻或樓板的傳熱量”，相比空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算的規(guī)定“當(dāng)傳熱溫差大于或等于3℃時(shí)，以計(jì)算通過(guò)隔墻或樓板的傳熱量”“ 5℃”的溫差取值引起的傳熱量比較大。理論推算和實(shí)測(cè)證明，只要相鄰用戶(hù)正常供暖， 停止供暖的用戶(hù)還可以維持12℃甚至更高的室溫。如采用對(duì)戶(hù)間隔墻進(jìn)行保溫措施的辦法減少戶(hù)間傳熱，需增加建設(shè)成本和占用建筑室內(nèi)空間， 對(duì)照建筑節(jié)能和墻體改革的艱難歷程， 可能難以實(shí)施。用于戶(hù)間保溫的投資費(fèi)用和空間， 如用來(lái)提高建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能， 會(huì)取得更好的綜合效益。

2.溫控閥門(mén)的選用

2003年8月，國(guó)家建設(shè)部下發(fā)了《關(guān)于城鎮(zhèn)供熱體制改革試點(diǎn)工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》明確規(guī)定，今后，城鎮(zhèn)新建公共建筑和居民住宅，凡使用集中供熱設(shè)施的，都必須設(shè)計(jì)、安裝具有分戶(hù)計(jì)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(hù)計(jì)量收費(fèi)的新辦法。散熱器恒溫閥是采暖系統(tǒng)室溫調(diào)節(jié)的重要裝置，恒溫閥應(yīng)根據(jù)供暖系統(tǒng)形式合理選用，一般雙管系統(tǒng)應(yīng)采用兩通高阻閥，單管系統(tǒng)應(yīng)在供水支管上設(shè)兩通低阻閥，設(shè)于三通處應(yīng)采用三通低阻閥，樓層較多的雙管系統(tǒng)應(yīng)采用帶有預(yù)設(shè)定的恒溫閥。針對(duì)室內(nèi)水平單管加跨越管系統(tǒng)的應(yīng)用，一些廠(chǎng)家推出了一種特殊的旁通溫控閥，此種閥門(mén)將散熱器通路（含溫控閥）與旁通支路結(jié)合為一個(gè)整體，并且旁通支路變?yōu)榱艘粋€(gè)阻力可調(diào)的旁通閥。由于旁通比例可調(diào)，對(duì)系統(tǒng)的適應(yīng)范圍廣，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。此種旁通溫控閥也可算出散熱器進(jìn)流系數(shù)。但實(shí)際工程中也存在一些問(wèn)題。很多工程項(xiàng)目中，由于不加區(qū)別的采用了高阻兩通溫控閥，造成了散熱器進(jìn)水量過(guò)小。為了滿(mǎn)足散熱器進(jìn)水量需求不得不在跨越管上再安裝一調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)增大跨越管部分阻力，即使采用低阻兩通溫控閥也要進(jìn)行散熱器進(jìn)流系數(shù)的計(jì)算，散熱器進(jìn)流系數(shù)是散熱器部分通路與跨越管部分通路的阻力比值。在水平單管加跨越管系統(tǒng)，一般在30%以上，能保證散熱器的進(jìn)水流量。

3.塑料管材的應(yīng)用

在實(shí)施住宅分戶(hù)熱計(jì)量的戶(hù)內(nèi)采暖系統(tǒng)中，已大量采用塑料類(lèi)管材，而塑料管材與金屬管件接頭處漏水成為一大難題，尤其以交聯(lián)鋁塑復(fù)合（XPAP）管和交聯(lián)聚乙烯（PE-X）管為甚。管道受熱后縱向膨脹形成的膨脹力，是伸長(zhǎng)量、管材的彈性模量和管道截面積的乘積。鋼管的線(xiàn)膨脹系數(shù)是0.012（mm/m K）， 而塑料類(lèi)管材線(xiàn)膨脹系數(shù)的概略值， 按從小到大排列如下： XPAP管 0.025；PB管 0.130；PP-R管0.180；PE-X管 0.200，當(dāng)然，線(xiàn)膨脹系數(shù)大的管材受熱作用后會(huì)有較大的熱伸長(zhǎng)量。但塑料類(lèi)管材的彈性模量遠(yuǎn)小于鋼管，鋼管的彈性模量為20.6×103kN/cm2，而例如PP-R管，在20℃時(shí)僅為80kN/cm2，95℃時(shí)又降低為25 kN/cm2。因此，在管道截面積相同時(shí)，塑料類(lèi)管材的膨脹力會(huì)遠(yuǎn)小于鋼管。接頭處漏水的主要原因，是塑料管材與金屬管件的配合與施工安裝人員的操作經(jīng)驗(yàn)問(wèn)題。塑料類(lèi)管材的縱向膨脹特性，則應(yīng)在敷設(shè)方式上有所考慮。塑料類(lèi)管材在地面內(nèi)埋設(shè)時(shí)縱向膨脹受限，會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)應(yīng)力，在管道強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)中可以消納。而明裝時(shí)則會(huì)發(fā)生較大的彎曲變形，影響美觀且易受劃傷而影響使用壽命，故明裝時(shí)應(yīng)慎重選擇。

4.熱計(jì)量表的安裝狀況

國(guó)標(biāo)省標(biāo)均有熱計(jì)量裝置安裝位置的標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)于地溝內(nèi)、地下室專(zhuān)用房間或?qū)Ｓ眯∈覂?nèi)。現(xiàn)實(shí)情況中，有些建筑（學(xué)校教學(xué)樓、宿舍等）明裝于一層樓梯休息平臺(tái)下，管理不善或遭人為破壞；有的安裝熱計(jì)量表的管井內(nèi)有水泡管現(xiàn)象，不利于熱計(jì)量表使用壽命；有的管井內(nèi)布置混亂，致使無(wú)法讀表。

安裝熱計(jì)量表的直管段設(shè)置情況在《供熱計(jì)量技術(shù)規(guī)程》（JJG173-2009）規(guī)定戶(hù)用熱量表設(shè)置時(shí)，應(yīng)保證戶(hù)用熱量表前后有足夠的直管段，戶(hù)用熱量表前直管段長(zhǎng)度不應(yīng)小于5倍管徑，戶(hù)用熱量表后直管段長(zhǎng)度不應(yīng)小于2倍管徑?，F(xiàn)實(shí)情況中，有些施工人員不清楚熱計(jì)量表直管段的要求，也有的現(xiàn)無(wú)條件安裝直管段，有的甚至直接安裝在垂直管上，影響熱計(jì)量表的正確讀數(shù)和熱計(jì)量表的使用壽命。

設(shè)有熱計(jì)量裝置的供熱系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)有一定要求?，F(xiàn)實(shí)情況中，供熱系統(tǒng)水質(zhì)不好，或無(wú)除污措施，還會(huì)造成熱計(jì)量表堵塞，管道腐蝕等問(wèn)題。

我國(guó)供熱計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用，還需要制定相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范熱計(jì)量裝置產(chǎn)品市場(chǎng)，正確應(yīng)用熱計(jì)量裝置，保證熱計(jì)量裝置的精度，提高熱計(jì)量裝置使用壽命，從而為我國(guó)供熱計(jì)量收費(fèi)制度的實(shí)施提供技術(shù)支持。目前集中供暖住宅分戶(hù)熱計(jì)量采暖系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)、施工以及管理方面存在的諸多問(wèn)題，在能源愈發(fā)緊張的形勢(shì)下，應(yīng)注重完善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)計(jì)水平，規(guī)范施工隊(duì)伍，總結(jié)管理經(jīng)驗(yàn)，切實(shí)降低建筑能耗。

參考文獻(xiàn)

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