三联供在实施过程中的作用和问题

提要:概述了居住建筑供暖、空调、卫生热水集中供应系统(三联供)的特点、类型及应用;对常规供暖空调设计方案与4种三联供系统设计方案进行了经济和社会效益的分析和比较,认为三联供可以节能、节电、改善环境,提高设备利用率,降低工程造价与运行费用,效益明显;提出了推广三联供系统亟待解决的一些问题。

关键词:供暖;空调;卫生热水;节能;经济比较

1　三联供的意义及选用依据
所谓三联供系统,就是对一个居民住宅小区,或一幢公寓楼,或一座独户住宅,将供暖、空调、论文代写卫生热水的供应系统“三合一”,尽量选用高效、节能的主机设备、配套设施和系统,尽量做到一物多用,使房地产商和住户以较少的资金投入和较少的能源消耗,获得舒适、安全、良好的居住环境。三联供系统的最大优点是提高设备利用率,降低工程造价与运行费用;其次是变分散供应为集中供应,提高设备运行效率,达到节能的目的。
三联供系统本身并没有固定的模式,应根据住宅建筑所在地区的气候条件和能源供应情况,根据住宅建筑的集中程度和所处环境,根据房地产商和住户的经济能力,选择和设计不同的系统型式。下面分别介绍。
1.1　气候条件是确定三联供系统供暖、空调、卫生热水三者负荷比例的主要依据
我国大部分地区冬寒夏热,适于采用三联供系统;而南方冬季温暖的区域和北方夏季凉爽的区域,不用供暖或空调,三联供系统就成了二联供系统。若采用热泵系统供热,对于严寒地区可能供热量不足,需增大直燃机的供热量或增设补充热源。卫生热水的需求不受气候的影响,随着城乡居民生活水平的提高,家庭淋浴装置将趋于普及。
1.2　当地能源供应种类及状况影响三联供方案的选择
有热电厂废汽或工业余热可供利用或有地热资源的地区,可用蒸汽或热水型溴化锂吸收式制冷机组作为空调冷源,用余热或地热作为供暖及生活热水热源。此种方式是目前国内已实施的三联供系统采用的主要方式,北京、山东、江苏已有建成的项目[1]。
燃气或燃油供应充足、价格低廉的地区,可选用直燃型溴化锂吸收式冷温水机组作为三联供系统的冷热源。陕甘宁天然气引入西安、北京等地的工程正在进行,预计到2000年,供应北京的天然气将达15亿m3/a,除满足居民炊用及部分工业需求外,应安排相当数量用于住宅建筑的直燃机三联供系统。此举除可减少冬季供暖燃煤对大气的污染,还可缓解夏季空调用电的紧张状况。
供电富余、电价低廉的地区,可选用各种电制冷设备,并配套各类锅炉作为三联供系统的主机设备。
太阳能、潮汐能等可再生能源取之不竭,但属于分散的低位的能源,其建设投资居高不下。由于三联供系统可提高设备利用率,相对降低了系统造价,因此为可再生能源的利用开辟了一条途径。
供电紧张,又没有理想热源可用的地区,三联供系统可配套使用电制冷(热泵)蓄冷(蓄热)设备,使用电时间避开供电负荷高峰[2]。目前分散的家用空调装置还不能用蓄冷手段转移尖峰用电负荷。三联供系统使分散的家用空调集中化,提供了利用蓄冷手段的可能性。目前华北京津唐电网商业供电峰谷电价比已达4.5∶1,按此电价比计费,可大大降低三联供系统的运行费用,对房地产开发商和居民住户带来可观的经济利益。
1.3　三联供系统的规模和供应范围,由住宅建筑的集中程度及所处环境决定
其主要原则为进一步提高设备利用率和尽量减少输送损耗。当住宅建筑与供暖空调负荷高峰时间不同的商业、办公、医院、学校等建筑距离较近时,可选择联合供冷供暖的方案,使各用户同时受益。
1.4　住宅建筑房地产开发商和住户的经济能力,是确定三联供系统具体设计方案的最重要因素
只有拿出适应不同类型用户需求,又使用户经济上有能力承受的方案,才能使三联供系统得以推广,发挥其效益。一个居民住宅小区或一幢公寓楼,住户的经济能力、生活水平和需求千差万别,但只要大多数住户有这方面的需求和承受能力,能保证房地产商获得主机设备和管道系统的建设资金,就可在新建或改建的工程项目中实施三联供系统方案;对于少数经济能力不能承受的住户,可暂缓该住户某些室内设备、管道的安装,或暂缓其空调冷水、卫生热水的供应。

2　三联供系统设计选用应注意的问题
在目前三联供系统应用的初始阶段,系统选择以节能、省钱及易于实现为原则,随着经济的发展,逐步实现更高的标准。在条件不具备的地区,三联供系统可取消卫生热水的供应,变为二联供系统。
在系统类型、主机设备的选择方面,要尽量利用废热、可再生能源或当地的低价能源;鉴于燃气、燃油价格较高,可考虑使用新开发的直燃煤型吸收式冷温水机组[3]。在住宅室内装置方面,应选用简单、高效、占地少的设备。室内设备及管道布置尽量采用壁挂或嵌壁方式,这样不仅可提高建筑空间利用率,也可改善室内环境,便于住户进行装修。据估算,对于二室一厅的住宅,将散热器和管道由明装改为暗装,每户可增加使用面积1.44 m2[4],由此节约的土建造价可抵消相当一部分采用节能新系统所增加的费用。高位安装设备及管道,也可解决每户设独立系统时水平管道过门的难题。
冷暖联供的室内换热设备,可使用风机盘管或散热器,还可使用地板辐射装置。对于经济能力较低的用户,可选用水平串联、嵌壁高位安装的散热器[4],并在中空内墙的上下端分别开孔以增加对流换热效果;所开孔洞可用挂镜钱、石膏线或踢脚板遮掩,以不影响墙体外观。地板(或墙壁)辐射换热装置设备及安装费较高,但辐射供暖(或供冷)可降低(或提高)室内空气的温度,从而实现节能的目的[5],因此也可选用。
三联供系统的负荷调节与按户计量,是发挥其节能效益的不可或缺的重要环节,在设计中必须给予足够的重视 。为了降低系统造价,可采用一些简化的调节与计量的方法。例如,对于前述的水平串联、嵌壁安装散热器系统,一户只设一个温控阀,自动调节各室的平均温度,并在墙壁上下端开孔处设调节板,控制各室的对流散热量[4];还可用流量计代替热量计,进行用热量和用冷量的计量[6]。当使用风机盘管时,由于风机开停和风速不同,其水流量与传热量之间没有一定的关系,需使用热量计进行计量。假设风机盘管装有风速和水流量的联动调节装置,能使冷热水进出口温差保持不变,则也可用流量计代替热量计进行计量;保证供回水温差不变的另一个好处是降低冷热媒循环动力的损耗。
为了保证所有住户的供水温度都能达到设计值,最好在干管及分支干管的末端装设连通管及温控回流阀,当流量过小使末端供水温度过低时,回流阀自动开大,使供水温度升高。

3　常规系统与三联供系统的经济技术比较
第1方案为现行常规设计方案,冬天由燃煤锅炉房热水供暖,夏天每户设3 200 W分体空调(一拖二)1台送冷风,每户设流量为6 L/min的燃气热水器供洗浴。
第2方案在站房内设直燃型(天然气)溴化锂吸收式冷温水机组供应空调冷热水,设燃气锅炉供应卫生热水,室内采用嵌壁式散热器,每户设流量计和温控阀。
第3、4方案冷热源设备同第2方案,室内装置不同:第3方案采用壁挂式风机盘管,厨房、卫生间仍用散热器;第4方案采用地板埋设聚丁烯管辐射供暖、供冷;第3、第4方案每户均设热量表计量。
第5方案设燃气锅炉供应冬天空调热水及全年的卫生热水,夏天设置蓄冷式空调系统集中供冷,选用螺杆式制冷机组制冷;室内装置同第3方案。
设计三联供系统时应进行多方案比较,通过技术与经济分析,选择最佳设计方案。
下面以北京地区的一个假设住宅小区为例,分别采用常规系统和三联供系统,作供暖空调5个设计方案的估算、比较。
设计条件:总建筑面积80 000 m2,户数1 000户,平均每户80 m2;住宅的围护结构按节能50%的JGJ26-96新标准设计,小区的供暖及空调总负荷估算值见表1。
从表2中可看出,现行常规设计方案目前对房地产商有很大的吸引力,因为价格高、用电量大的家用空调由用户自行购置,在项目建设时可暂不考虑。此时相关费用合计仅为1 116万元,若再除去空调部分的电增容费,仅为约600万元,而三联供系统的相关费用合计为1 448~2 296万元,是前者的2.4倍至3.8倍。但从长远的眼光,从用户的角度看问题,按常规方案在住户自行购置分体空调和燃气热水器后,其总费用已超过第二方案;但其节能、节电、环保的社会效益却远远低于三联供方案。三联供系统1 448~2 296万元的总造价,折合单位面积造价为181~287元/m2,对于北京地区普通居民住宅目前售价水平(约3 000~6 000元/m2)来说,并不是一笔难以承受的费用。
由表3分析,第2~5方案住户不用自装空调及热水器,就可以得到良好的居住环境,但分摊的运行费用要比第1方案高20%~30%。
由表4分析三联供系统的4个方案,第2方案一次投资费用最少,但夏季空调效果较差,适于经济能力较低的用户选用;第4方案室内换热设备不占地,地板辐射供暖较舒适,但夏季供冷舒适度较差;第5方案可用于燃料价格较高、供应来源不易保证,而供电已实行峰谷差价的地区。第3方案各方面性能适中,应用面较广。

4　结语
三联供在居住建筑中应用的节能、节电、改善环境方面的效益是不言而喻的,但在实施和推广的过程中,还存在很多困难,有不少问题亟待解决:
①有关配套的新技术、新设备的研究和开发。如适用于民用住宅建筑工程的中、小型溴化锂吸收式制冷机组的研制[7],以煤为燃料的直燃式机组的研制,可用于冷、热负荷计量的热量仪表的研制等等。在户内方面,散热器和地板辐射供暖装置用于空调供冷的性能、参数,适用于按户计量、调节的室内管道系统等,还有待探讨和研究。
②有关的节能、环保法规、制度的制定和执行。如民用住宅用电峰谷电差价的实行,用煤作为供暖燃料的限制,住宅建筑按使用面积计算售价销售等。要形成良好的市场引导机制,鼓励节能、高效的三联供系统的推广和应用,使建筑单位、房地产商和住户都真正有利可图。在建筑市场的广告宣传中,要增加有关节能和环保方面的内容,使住户能全面了解应用三联供系统进行供暖空调的住房的性能及其经济效益和社会效益。

5　参考文献
1　.Li Xianrui. Domestic city focus triple for the development. http://www.51lunwen.com/'97national heating system energy saving Technology Symposium1997,6.
2　汪训昌.结合国情,稳步建设蓄冷空调工程.暖通空调,1997,27(5):16.
3　周乃君.直燃煤型溴化锂吸收式冷温水机组的研制.暖通空调,1997,27(增刊):37.