住宅分戶計量采暖系統(tǒng)研究

王玉

【摘 要】作為住宅建筑節(jié)能的主要手段之一，分戶計量采暖系統(tǒng)在國內(nèi)出現(xiàn)的時間還不長，各方面的資料和技術(shù)還比較缺乏，因此本文對推行分戶計量技術(shù)后所帶來的幾個問題作了分析，并對幾個關(guān)鍵問題進行了研究。分析了分戶計量采暖系統(tǒng)在設(shè)計和施工過程中應(yīng)注意的事項，系統(tǒng)形式選擇、熱量表和溫控閥以及自力式壓差控制閥的選用、管材選用和管道敷設(shè)等，并歸納了實施效果和實際存在的技術(shù)和施工問題以及解決辦法。

【關(guān)鍵詞】分戶計量；熱負荷；熱力工況

1.分戶計量采暖系統(tǒng)的工作原理、方法及系統(tǒng)形式

（1）分戶計量采暖系統(tǒng)是以一個單元為一個采暖系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由熱力入口、供回水干管、用戶熱計量裝置等組成，其工作原理是熱媒經(jīng)熱力入口在供回管道內(nèi)形成回路，各用戶用熱時打開鎖閉閥熱表開始計量，待用戶不用熱時關(guān)閉鎖閉閥熱表停止工作。

（2）目前使用的方法基本有：

1）每個用戶設(shè)置一個熱量表，直接測定用戶從供熱系統(tǒng)的得熱量，及采用熱計量對入戶系統(tǒng)的流量、供回水溫度進行測量。

2）采用熱量分配表測定用戶散熱設(shè)備的散熱量，以確定用戶的用熱量。

3）通過測量用戶的熱負荷來確定用戶的用熱量，即測定室內(nèi)、外溫度，并對其溫差累計求和，再乘以房間常數(shù)來確定收費多少，但熱負荷的測量比較復(fù)雜，且精度較難控制，所以，一般很少采用。

（3）分戶計量供暖系統(tǒng)分為單元立管供暖系統(tǒng)和戶內(nèi)采暖系統(tǒng)。單元立管供暖系統(tǒng)分上供下回式和下供下回式，在計算每一種形式首層并聯(lián)環(huán)路與頂層并聯(lián)環(huán)路并進行不平衡度計算后，可以看出，在同等條件下，下供下回式立管形式在水力平衡方面具有明顯的優(yōu)勢，同時也減少了工程設(shè)計中水力平衡計算的工作量。在供暖設(shè)計時，考慮到自然重力壓頭的作用，單元立管系統(tǒng)通常采用下供下回異程式，而且這種系統(tǒng)適合于舊有建筑改造。對于新建建筑，主要采用戶內(nèi)采暖系統(tǒng)形式，目前，常見的有單管水平式、雙管水平式、章魚式以及地板輻射式等。

2.室內(nèi)熱負荷計算

（1）為保證我國用熱制度的順利進行，滿足住宅居民對用熱質(zhì)量的要求，首先要研究的是這種采暖系統(tǒng)與常規(guī)的供暖系統(tǒng)在熱負荷計算中的區(qū)別。分戶計量采暖系統(tǒng)采暖熱負荷的計算仍然離不開傳統(tǒng)熱負荷計算方法，但是由于人們對居室熱環(huán)境舒適度要求的逐漸提高，建筑技術(shù)的不斷進步以及分戶計量采暖系統(tǒng)的自身特點，使得傳統(tǒng)采暖負荷計算中的有些項目不再適合分戶計量采暖系統(tǒng)熱負荷計算的要求，分戶計量采暖系統(tǒng)主要從以下幾個方面加以改進： 1）室內(nèi)外采暖計算溫度的確定；2）采暖熱負荷朝向修正問題分析；3）冷風滲透負荷計算過程中采用的換氣次數(shù)的確定；4）戶間熱負荷的計算問題。

（2）室外計算溫度的取值直接關(guān)系到采暖熱負荷的大小，關(guān)系到采暖設(shè)備及系統(tǒng)的大小，和系統(tǒng)投資關(guān)系很大，因此在熱負荷計算中，如何確定室外計算溫度是一個相當重要的問題。單純從技術(shù)觀點來看，最理想的情況是采暖系統(tǒng)的最大負荷恰好等于當?shù)爻霈F(xiàn)最冷天氣時所需要的熱負荷，但這往往同采暖系統(tǒng)的經(jīng)濟性相違背，而且從歷年的氣象資料還可以看出，最冷的天氣并不是每年都出現(xiàn)。如果采暖設(shè)備是根據(jù)歷年最不利條件選擇的，即把室外計算溫度定的過低，那么，在采暖運行期的絕大多數(shù)時間里，采暖設(shè)備能力富裕過多，造成浪費；反之，如果把室外計算溫度定的過高，則在較長的時間里不能保持必要的室內(nèi)溫度，達不到采暖的目的和要求。因此，正確和合理的采用采暖室外計算溫度是一個技術(shù)與經(jīng)濟統(tǒng)一的問題。為了提高冬季室內(nèi)環(huán)境的舒適度，分戶計量采暖系統(tǒng)應(yīng)采用歷年平均不保證1天的日平均溫度作為采暖室外計算溫度。

（3）采暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷是指在室外設(shè)計溫度下，為了達到要求的室內(nèi)計算溫度，采暖系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量，它直接影響采暖系統(tǒng)方案的選擇、采暖管道管徑和散熱器等設(shè)備的確定以及經(jīng)濟效果，是采暖設(shè)計中最基本的數(shù)據(jù)。

3.分戶計量采暖系統(tǒng)熱力工況分析

3.1水平單管串聯(lián)式

在此系統(tǒng)形式中，全部的熱水順序流經(jīng)每組散熱器，各組散熱器是處在流量非敏感區(qū)，組散熱器水平串聯(lián)有兩個特點：一是各組串聯(lián)散熱器的散熱量變化失衡，應(yīng)盡量采用質(zhì)調(diào)節(jié)方式；二是多組散熱器串聯(lián)的高阻力特性有利于新雙管系統(tǒng)克服自然循環(huán)引起的垂直失調(diào)問題。因為新雙管系統(tǒng)中戶內(nèi)雖采用散熱器串聯(lián)方式，但總立管相當于以每戶作為一大散熱器的下供下回雙管系統(tǒng)，自然循環(huán)動力與室內(nèi)壓力損失相比，所占比例較小，使新雙管系統(tǒng)可以突破雙管系統(tǒng)不宜多于四層的限制。

3.2水平單管跨越式

為了達到既可以調(diào)節(jié)單組散熱器散熱量，同時又不影響其它散熱器的目的，設(shè)跨越管使一部分流量旁通，減小散熱器的水量使散熱器工況接近或處于流量敏感區(qū)，而后通過溫控閥調(diào)節(jié)水溫控制散熱器散熱量。旁通系數(shù)的確定一方面要保證溫控閥有良好的調(diào)節(jié)性能，同時也要保證流經(jīng)散熱器的最小流量能滿足室內(nèi)負荷的基本要求。每組散熱器的旁通系數(shù)因其入口水溫和片數(shù)及其它條件不同，都有不同的最佳值，但由于溫控閥的阻力特性和管材規(guī)格的可洗性，不可能也沒有必要使每組散熱器都達到最佳的旁通系數(shù)，即便設(shè)計調(diào)節(jié)下達到，實際運行時，由于溫控閥的調(diào)節(jié)作用，也不可能和計算的一樣，因此只要使絕大部分散熱器的旁通系數(shù)在最佳值附近即可。通過計算和實際運行數(shù)據(jù)的分析，認為對于常用散熱器來說通過散熱器的流量應(yīng)保持在總流量的30%～50%之間。

3.3水平雙管并聯(lián)式

在此系統(tǒng)形式中，各組散熱器并聯(lián)，散熱器供、回水溫度相同，處于散熱量對流量變化的敏感區(qū)，溫控閥調(diào)節(jié)效果好。在這種連接方式下，散熱器是在標準工況下工作，處于流量敏感區(qū)，溫控閥通過調(diào)節(jié)流量可以很好地調(diào)節(jié)散熱量，且對其它影響較小。

通過分析可知，散熱量對流量化的敏感范圍是在一定范圍內(nèi)的，當流量達到一定程度時，流量對散熱量變化的影響微弱；供水溫度t越大或散熱面積F越大，則流量G對散熱量Q的影響比較大，即稍微改變流量G，散熱量Q變化很大，則大散熱器面積和高溫供水，將有利于調(diào)節(jié)，此時，流量隨負荷變化小，動態(tài)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)熱力工況相對穩(wěn)定。

4.結(jié)論

與傳統(tǒng)采暖系統(tǒng)相比，分戶計量采暖系統(tǒng)在設(shè)計和運行過程中存在著一些不同之處，本文主要討論了在實際運用過程中應(yīng)該注意的問題，尤其是系統(tǒng)形式的選擇、熱負荷的計算、熱力工況和水力工況變化規(guī)律等。通過分析，主要得到以下結(jié)論：

（1）分戶計量采暖存在著多種系統(tǒng)形式，水平單管串聯(lián)式、水平單管跨越式、上供下回雙管式、上供上回雙管式、下供下回雙管式、章魚式及地板輻射采暖式等，有各自的優(yōu)缺點，在選用時，應(yīng)根據(jù)具體情況，從設(shè)計、施工安裝、系統(tǒng)可調(diào)節(jié)性、系統(tǒng)水力平衡和經(jīng)濟、美觀等方面加以考慮。

（2）熱負荷計算是系統(tǒng)設(shè)計的第一步，關(guān)系到系統(tǒng)形式選擇和設(shè)備投資問題，在設(shè)計過程中應(yīng)加以重視。

（3）分戶計量采暖系統(tǒng)應(yīng)用的目的之一，是為用戶調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境提供方便，無論用戶的調(diào)節(jié)是手動還是自控，其調(diào)節(jié)的直接原因都是因室內(nèi)負荷變化引起的，在此基礎(chǔ)上，分析了三種常見的系統(tǒng)形式的熱力工況，從中總結(jié)出：水平雙管并聯(lián)式系統(tǒng)的散熱器工況在敏感流量范圍內(nèi)，適合采用流量調(diào)節(jié)，而水平單管串聯(lián)式系統(tǒng)的散熱器工況在非敏感區(qū)，不適合采用流量調(diào)節(jié)，水平單管跨越式系統(tǒng)則處于兩者之間，可根據(jù)具體情況而定，這為用戶選擇何種系統(tǒng)形式提供了理論基礎(chǔ)。 [科]