復式住宅建筑的供暖分戶計量設計分析

李聯(lián)友，康洪波

(1.河北建筑工程學院能源與環(huán)境工程學院，河北 張家口 075000；

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復式住宅建筑的供暖分戶計量設計分析

李聯(lián)友1，康洪波2

(1.河北建筑工程學院能源與環(huán)境工程學院，河北 張家口 075000；

2.河北建筑工程學院信息工程學院，河北 張家口 075000)

目的由于復式住宅建筑在分戶計量供熱系統(tǒng)中具有其特殊性，結(jié)合具體工程實例，分析出在設計中應當注意熱源的供熱量與熱用戶需熱量相匹配；在安裝施工中注意其連接方式，同時給出相應的調(diào)試措施。方法對復式住宅建筑分戶計量所采用的供熱系統(tǒng)的設計方案進行了分析，并結(jié)合工程實例給出具體的設計方案。結(jié)果在常規(guī)供暖系統(tǒng)設計基礎上，結(jié)合復式住宅建筑的特點，對供暖分戶計量設計進行必要的調(diào)整，如在設計期間正確進行復式住宅建筑的熱負荷計算;給出合理的供暖系統(tǒng)布置方案和分室調(diào)溫的設計方案;匹配各個房間散熱器的數(shù)量;加強施工中對影響系統(tǒng)排氣的管道坡度的安裝調(diào)試工作等。復式住宅建筑的供暖分戶計量設計能在整個采暖季中達到節(jié)能要求并能夠很好地實現(xiàn)其節(jié)能效果。結(jié)論在計量供熱條件下，復式住宅建筑的熱負荷計算要進行適當修正，垂直雙管系統(tǒng)是復式住宅建筑分戶計量中適合用戶調(diào)節(jié)供熱的較理想形式。連接形式采用并聯(lián)方式，施工中應當在立管和暖氣片上設置排氣閥，使系統(tǒng)中的空氣順利排出。

分戶計量;復式住宅建筑;供暖設計;分析

1　綜　述

分戶計量供熱不僅是為了使供熱運行節(jié)能，而且還要為供熱用戶提供調(diào)節(jié)控制手段，使用戶根據(jù)熱舒適度的需要調(diào)節(jié)供暖量。要實現(xiàn)供熱的高質(zhì)量，不能僅靠安裝熱表、溫控閥和一些調(diào)控設備就可以解決，還需要運行人員運用先進的調(diào)控技術(shù)來達到按需供熱這一目標。分戶計量供熱系統(tǒng)的特點是熱用戶可以根據(jù)各自的供熱需求進行獨立的閉環(huán)調(diào)節(jié)，如果熱源的供熱量與熱用戶的需熱量不匹配，熱網(wǎng)的水力穩(wěn)定性較差，用戶支路間水力工況就會相互影響，進而引起整個熱力管網(wǎng)水力工況的紊亂，其結(jié)果是只有一部分熱用戶滿足自己的要求，而其他熱用戶無論如何調(diào)節(jié)也達不到滿意的結(jié)果。為了實現(xiàn)分戶計量供熱系統(tǒng)的熱用戶可調(diào)性及節(jié)能性，首先使熱源的供熱量與熱用戶的需熱量基本匹配；其次，由于目前常見的間接連接供熱系統(tǒng)連接方式對分戶計量供熱系統(tǒng)也有顯著的影響[1]，應對其進行調(diào)整。

根據(jù)《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》(JGJ 26-2010)及《住宅設計規(guī)范》(GB 50096-2011)的要求，現(xiàn)階段住宅供暖系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭煞謶艨刂啤⒎謶粽{(diào)節(jié)室溫的獨立系統(tǒng)，要實現(xiàn)供熱采暖系統(tǒng)按熱量計量收費，用戶能自行調(diào)節(jié)室溫并使溫度保持用戶要求的范圍是采暖系統(tǒng)按熱量分戶計量供熱量的基礎，即室內(nèi)采暖系統(tǒng)必須具有可調(diào)節(jié)特性。本文就目前常見的多層復式建筑的分戶計量供暖系統(tǒng)給出一個設計實例，以供參考。

2　工程概況

本工程由A、B座兩部分組成，A座地下3層，地上12層，建筑面積為17 564 m2，主要功能為辦公和客房，其中辦公7 646 m2，客房72套；B座建地下3層，地上9層，建筑面為27 831 m2，主要功能為商場及公寓，其中商場辦公為5 089 m2，公寓為11 996 m2。

此建筑采用集中鍋爐房供熱，鍋爐房設在本樓B座的地下1層北側(cè)，內(nèi)設燃氣鍋爐。鍋爐供、回水溫度為95 ℃/70 ℃。通過循環(huán)水泵直接將95 ℃熱水供給熱用戶采暖，采用高位水箱定壓，定壓點設在循環(huán)水泵的吸入口。整個供暖系統(tǒng)分為四部分，其中，A座整體為一部分，采用上供下回的單雙管串聯(lián)形式；B座2～9層公寓為一部分，采用異程式下供下回雙管系統(tǒng)；B座的商場及地下1層車庫為一部分，也采用異程式下供下回雙管系統(tǒng)，這三部分均用散熱器供暖，散熱器采用TZ4-6-8(四柱760)型。另外，B座的1層大廳、公共樓梯間入口及地下1層的車庫用熱風采暖，由于風機盤管壓力損失大，故將其單獨一趟管路，即為供暖系統(tǒng)的第四部分。

3　分析設計過程

3.1房間熱負荷的計算

由于分戶調(diào)節(jié)過程必須考慮鄰戶間的傳熱問題，因此，按照北京市《新建集中供暖住宅分戶熱計量設計技術(shù)規(guī)程》的計算規(guī)則：按照戶間傳熱量總和的適當比例作為戶間總傳熱負荷，一般取50%，頂層一般取80%。計算公式如下[2]：

(1)

式中Q——總熱負荷(W)；

Q圍——圍護結(jié)構(gòu)的基本熱負荷(W)；

Q戶——戶間熱負荷(W)；

Fi——圍護結(jié)構(gòu)的面積(m2);

Fj——戶間隔墻和樓板的面積(m2)；

twn——采暖室外計算溫度(℃)，

tn——采暖室內(nèi)計算溫度(℃)￣，

Ki——維護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)[W/(m2·℃)]；

kj——戶間隔墻和樓板的傳熱系數(shù)[W/(m2·℃)]；

Δt——戶間熱負荷計算溫差(℃)，一般取5 ℃；

N——戶間隔墻和樓板同時發(fā)生傳熱的概率系數(shù)。當一面可能發(fā)生傳熱的樓板或隔墻時，N=0.8；當兩面可能發(fā)生傳熱的樓板或隔墻時，或一面樓板與一面圍墻時，N=0.6；當兩面可能發(fā)生傳熱的樓板及兩面隔墻時，N=0.5。

但在實際生活中的溫差卻是有限的，而且相鄰住戶因某種原因關(guān)停采暖的幾率也比較低。所以住宅采暖熱負荷計算可以適當先提高室內(nèi)設計溫度，不考慮因?qū)嵤┓謶魺嵊嬃繋淼挠绊?，而把解決方向放在圍護結(jié)構(gòu)的保溫上[3]。對于圍護結(jié)構(gòu)的保溫，重點是放在戶間圍護結(jié)構(gòu)的保溫上，還是外圍護結(jié)構(gòu)的保溫上？戶間圍護結(jié)構(gòu)的保溫做法需增加可觀的投資費用和占有一定的建筑空間，雖然降低戶間圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，但戶間溫差反而會增大，問題依然存在。目前國內(nèi)住宅外圍護結(jié)構(gòu)的保溫水平還比較低，所以應將圍護結(jié)構(gòu)保溫的重點放在外圍護結(jié)構(gòu)上，這樣可以得到更好的綜合效益。[4]

3.2供暖系統(tǒng)布置方案：

適合熱計量的供熱采暖系統(tǒng)方案應具備以下特點[5]：

①系統(tǒng)的功能要求，即系統(tǒng)必須具有可調(diào)性；

②經(jīng)濟可行性；

③方案應多樣化。

圖1　分戶計量散熱器布置圖

B座2～9層是公寓部分(圖3、圖4、圖5)，系統(tǒng)采用垂直式下供下回異程式雙管系統(tǒng)，即雙管水平并聯(lián)式系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將雙立管系統(tǒng)設置在管道豎井里，同時向每個用戶引供回水管各一根，各層戶和戶之間為并聯(lián)方式，每根立管均裝設自動壓差平衡閥，以實現(xiàn)變流量下的壓力平衡。由于垂直雙管系統(tǒng)存在垂直重力失調(diào)原因，而上層環(huán)路較長，可以對上層較大的重力作用壓頭起一個補償作用。下層重力作用壓頭小，所需克服的阻力也小，計算結(jié)果表明,2層和8層的不平衡率僅為1.5%。戶內(nèi)供暖系統(tǒng)的形式采用下分式雙管系統(tǒng)，系統(tǒng)水平管道暗敷在本層地面下墊層內(nèi)，無坡度敷設，材料采用聚丁烯管道(PB)(圖1)。

圖2　散熱器恒溫閥示意圖

由于材料的連接方式為熱熔接法，避免了采用該系統(tǒng)所帶來的管道接頭多、容易漏水的弊端，使其使用年限大大增加，缺點是增加了工程造價。在每組散熱器入口處可安裝散熱器恒溫閥(圖2)，不僅可使系統(tǒng)具有可調(diào)性，而且增大了末端阻力。為了更好地解決系統(tǒng)排氣問題，在設計中，每根立管的最頂端裝有自動排氣閥，2層的立管裝排氣閥及每組散熱器上還安裝手動跑風門，以達到使系統(tǒng)中的空氣順利排出，因此垂直雙管系統(tǒng)是適合用戶調(diào)節(jié)的理想的室內(nèi)系統(tǒng)形式。相應入口應采用定壓差控制，將每個單元設計成一個獨立的記費系統(tǒng)，避免系統(tǒng)之間的相互干擾，又可切斷不交費戶的供熱。另外可根據(jù)需要在表箱內(nèi)設置熱量表、鎖閉閥或溫控閥，以達到計量和溫控的目的。該雙管系統(tǒng)的最大優(yōu)點是它具有很強的調(diào)節(jié)功能，由于雙管系統(tǒng)戶內(nèi)系統(tǒng)的瞬時流量等于各組散熱器瞬時流量之和，系統(tǒng)變流量程度為100%；而單管跨越式系統(tǒng)由于跨越管的存在，總有一定的旁通流量，這就造成了每一層水管流經(jīng)立管的路程長度不等。管路越長阻力越大，又對每戶入口處增加了閥門等管件和戶內(nèi)較長的管路等環(huán)節(jié)，從而使沿程阻力和局部阻力增加，在一定程度上克服了上層自然作用壓頭，增大所造成的水利失調(diào)的不利影響(對底層：供回水立管水阻力小，附加重力壓頭也??；對頂層：供回水立管水阻大，而附加重力壓頭也大)。同時對敷設在墊層內(nèi)的供暖管道進行了保溫。管道保溫后對節(jié)能、改善所接觸的混凝土工作環(huán)境、避免地面開裂等均有積極作用。

圖3　2、4、6層平面圖(局部)

圖5　部分戶型的系統(tǒng)圖

4　結(jié)　論

綜上分析可以看出，復式住宅建筑分戶計量供熱系統(tǒng)采用下供下回雙管系統(tǒng)，由于可分室控溫、用戶自我調(diào)節(jié)性能好，因此能夠更好實現(xiàn)復式建筑分戶計量的要求。同時施工中由于其墻面中無立管，因此不影響裝修，在運行中可對各組散熱器特別是復式樓層的散熱器進行放氣，適合于復式建筑上下層布局不一致的情況。如果在設計期間對復式住宅建筑進行正確的熱負荷計算，匹配好散熱器的數(shù)量，則在整個采暖季中能夠很好地實現(xiàn)復式住宅建筑的節(jié)能效果。

[1]李聯(lián)友.分戶計量供熱系統(tǒng)可調(diào)控技術(shù)的分析[J].流體機械,2008，(05)：35-38

[2]涂光備.供熱計量技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003：23-102.

[3]李聯(lián)友，馬坤茹.實施供熱系統(tǒng)分戶計量常見問題的分析[J].建筑熱能通風空調(diào)，2009,(04):60-62

[4]李聯(lián)友，張玉瑾.基于分戶計量供熱系統(tǒng)的能耗分析[J].河北建筑工程學院學報，2014，(04)：73-75

[5]賀平，孫剛.供熱工程[M].4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009：9-85.

[責任編輯：劉守義英文編輯：劉彥哲]

Design and Analysis of Heating Household Metering in Double Residential Architecture

LI Lian-you1,KANG Hong-bo2

(1.School of Energy and Environment Engineering,Hebei University of Architecture,Zhangjiakou,Hebei 075000,China;2.School of Information Engineering,Hebei University of Architecture,Zhangjiakou,Hebei 075000,China)

ObjectiveBased on of the particularity of the compound residential building in the household metering heating system,combining the specific engineering examples,this paper worked out that the design should pay attention to the heat supply and that heat users should match the heat;meanwhile attention should be paid to the connection mode in the installation construction.At the same time,the corresponding debugging measures were given.MethodsThe paper gave some analyses in the design of heating system of household metering housing in double residential building,and some design projects together with specific engineering examples.ResultsOn the basis of conventional heating system design,and combining the characteristics of duplex residential buildings,the paper gave the necessary adjustment to the heating household metering design.If the thermal load calculation of the double residential building would be made correctly during the design period,the heating system layout scheme and room thermostat design would be reasonable.The number of each room radiator was matched.Meanwhile the installation and commissioning of exhaust pipe slope were strengthened.Residential building heating household metering design in the entire heating season met energy-saving requirements with good effects.ConclusionsUnder the condition of metering heating,the thermal load calculation of the compound residential building should be revised properly.Vertical double pipe system is a duplex residential building suitable for heating system of household metering control.Connection mode is adopted in parallel mode.In the construction the exhaust valve shall be set up in the riser and the radiator,so that the system of air discharges smoothly.

household metering;double residential architecture;heating design;analysis

10.3969/j.issn.1673-1492.2016.05.002

李聯(lián)友(1967-)，男，河北張家口人，河北建筑工程學院能源與環(huán)境工程學院教授，工學碩士，從事建筑環(huán)境與設備工程運行節(jié)能的教學和研究。

Tu 8

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來稿日期：2015-11-17