关于集中供热住宅分户热计量系统分析

　　一、供暖负荷计算

　　《设计技术规程》在供暖负荷计算方面与过去传统的负荷计算相比，最主要的区别在于要按6℃温差计算户间传热量。其目的是为了实施分户热计量后，邻户可能实施间歇供暖，大幅度自主调节供暖负荷，从而产生户间传热对用户的供暖影响。《设计技术规程》还规定，户间传热负荷不计入外网供暖总负荷中，只计入户内供暖总负荷，且不宜大于基本供暖负荷的80%。


　　1.户间传热量的确定
　　目前，暖通界一些同仁对于按6℃温差计算户间传热，持不同的看法。认为在同一建筑内，处于不同位置的未供暖住户与其相邻的供暖住户之间的温差是不同的。笔者通过实际工程设计计算同样发现，当处于东西边单元顶层的最不利住户不供暖，而与其相邻的其他住户都供暖时，户间温差远>6℃（约为11℃左右）。而相同户型处于中间单元中间层时，户间温差6℃的不利户型，可采取将户内温控阀的锁针控制在12℃-14℃，通过户内散热器散热及温控阀调节来补充此部分热量并随室外温度的变化进行热量调整。而在热计量收费时，应根据户型的位置及朝向具体测算，从而对用户实际的用热量进行适当修正。这样，较能体现按热收费的合理性及公正性。


　 　2.内外围护结构的热阻对户间传热的影响

　　热作为一种商品已开始走千家万户。而它所具有的热传递的特性使得户间传热越来越受到关注。要使分户计量按热收费更趋于合理、公正，就应尽量减少户间的热干扰。


　　文献[1]式（3）中不难得出，欲减少户间传热量，就应在提高外围护结构热阻的同时，适当提高户间墙及楼板的隔热性能。由于户间维护结构隔热性能的改善只能减少户内供暖设备，并不能降低整个建筑的能耗，因此，根据目前国力，住宅设计仍较注重外围护结构的节能效果，基本没有考虑改善户间围护结构隔热性能，致使户间传热量占基本热负荷的比例越来越大。


　　以晨光家园B区1号楼为计算实例。本楼为6层住宅，体形系数


　　由于该楼为节能示范工程，采用了外墙外保温的节能技术，内外围推护结构的热阻，均比现行节能设计标准有所提高。即：外墙=0.85W/M2K，外窗：K=2.50W/M2K，屋面：K=0.80W/M2K，楼梯间隔墙：K=1.47W/M2K，分户隔墙：K=1.20W/M2K（两边60mm陶粒砼，中间30mm聚苯板）各层楼板：K=1.26W/M2K（自上而下：30mm厚面层作法，40mm现制C20细石砼，20mm自熄型聚苯板，110mm钢筋砼楼板）。如本楼内外围护结构按现行《民用建筑节能设计标准》（下称标准）取值。即外墙K=1.16W/M2K.外窗：K=4.0W/M2K 屋面：0.80W/M2K 楼梯间隔墙：K=1.83W/M2K 分户隔墙：K=2.79W/M2K 各层楼板：K=2.83W/M2K.计算比较如下：

　　注：（1）户间传热系数：0.5。


　　（2）散热器采用内腔无砂铸铁750型散热器。


　　（3）Ⅰ：为不计入户间传热。Ⅱ：计入户间传热，传热系数K按现行《标准》取值。Ⅲ：外围护结构传热系数K按提高《标准》取值，内围护结构传热系数K按现行《标准》取值。Ⅳ：内、外围护结构传热系数K均按提高《标准》取值。

　　（4）户间温差按实际计算。
　　上表数据表明，与过去传统采暖系统计算方法相比（按Ⅰ取值），当计入户间传热时，该户散热器片数比Ⅰ增加了约62%.当只增加外围护结构热阻时，散热器片数比Ⅰ值增加了约23%，比Ⅱ减少了约24%，当内、外围护结构热阻同时增加时，散热器片数与Ⅰ基本持平。比Ⅱ减少了约35%.说明如单纯增加外围护结构热阻，也能有效降低户间传热，但户间传热占基本耗热量的比例会有所增加，因此，内、外围护结构热阻同时增加是更理想的。当然，从土建上来讲，增加户间围护结构热阻会进一步增加土建投资，且隔墙两侧会各多占2mm宽度，在资金不充足的情况下，应首先考虑外围护结构的改善。但从另一方面来说，增加户间围护结构热阻可心降低户间传热及噪音干扰，可以减少户内散热器数量。就楼板而言，由于采暖系统管道埋地敷设，本身就需60mm～70mm垫层，因此楼板除去沿墙500mmm的管道敷设带外，其余均可利用垫层做20mm～30mm聚苯保温，对层高不会产生任何影响，而且能够降低楼板荷载。


　　二、户内采暖系统形式的选择

　　《设计技术规程》中明确规定：新建集中供热住宅应采用共用立管的分户独立系统形式，可供选择的户内型式有：上分双管式户内系统，下分双管式户内系统，水平串联跨越式户内系统，放射双管式户内系统以及低温地板辐射式供暖户内系统等。型式多种多样，而采用何种型式，则应综合各方面的因素分析确定。必要时，还可采取一定的措施扬长避短。





　 　（一）户内型式分析
　　1.采用上分双管式户内系统，供回水管布置在本层顶板下。
　　此型式类似于传统的上分双管式系统。无需加垫层，可降低楼板荷载，争取较大层高：由于并联，散热器热量可调节，工况稳定；管材可采用金属镀锌管，管材管件便宜，施工安装、检修方便；可按要求设计坡度，系统管道处于高点，户内系统最低点可设泄水。但由于采暖水平管及立和立管均明装，影响户内美观，末端自动排气不易解决，故常不被采用。但也有特例，当住宅结构形式为钢结构时，配合结构特点将水平管及立管设在工字型钢梁、钢柱内，既不影响美观，也能保持此种型式的所有优势。在晨光家园B区钢结构实验楼设计中，已采用此种系统形式。既使普通结构形式的住宅在层高≥2.8m时，如能通过局部吊顶装修解决美观问题，采用此种型式也是很适合的。


　　2.下分式单管，双管户内系统
　　两种户内系统相比，共同的优点是：供回水干管均设于本层楼板上垫层内。垫层厚度为60mm至70mm.户内不见干管，使户内更美观。缺点是整体降低了空间高度，管道埋于垫层，难于做出坡度，不利于系统排气、泄水；由于供回水干管采用化学管材，需降低热源的供回水温度（80℃/60℃～70℃/80℃），能耗及散热器数量会有所增加。两种系统的不同点是：单管较之双管系统形式更简单，管材阀门及配件用量少，投资相对节省；埋地管与散热器连接在垫层内无接头，不影响散热器安装高度，施工效果好，更美观。而双管系统作为变流量系统较之单管系统散热器热量更易调节，易控温，并联支路更易达到平衡，节能效果更好。单管系统的主要问题出在三通调节阀门的流量分配能力有限，末端散热器数量较多，即使安装单管温控阀，也不易保证温控阀稳定在高效区工作，且由于热量分配计算复杂，散热器数量不易稳定，因而不被为业内人士看好。目前，国内市场上推出一种由国外进口的单双管H型阀门，此阀在应用于单管系统时，把旁通支路打开，可通过调节旋钮在初调节时将旁通支路与散热器的流量比例调整到设定数值，使温控阀能稳定在高效区工作，此阀门还具有泄水功能，为检修单组散热器提供了方便。此方法如能部分解决上述单管系统的弊端，则户内单管系统型式在中、低档次住宅设计中，应可以广泛采用。


　　 （二）温控阀门的应用

　　按照《设计技术规程》中6.3.2规定，散热器供暖系统的温度调节控制设施，双管系统可在每个散热器上采用自力式两通恒温阀或高阻手动调节阀。单管跨越式系统可在每个散热器上采用三通调节阀或自力式三通恒温阀。究竟如何选择呢？现阶段，由于分户计量按热收费的政策并没有真正实施，国家政策落后于设计法规要求。开发商普遍不愿在户内系统上过多投资，认为分户系统可计量，能够锁闭，便于物业管理就行了，计量装置基本处于预留位置的状态，面对市场现实，笔者认为，户内系统控制设备的选择，应根据住宅的物业档次，以及开发商的投资计划，在保证基本调节控制功能的前提下，尽量减少投资，不应完全照搬国外的模式。如自力式两通恒温阀的价格是同管径国产高阻手动调节阀的3-4倍。即使恒温阀只安装阀体，不装感温包，价格仍是高阻阀的2倍之多。三通恒温阀与三通调节阀相比，也是如此。因而，在新建回迁住宅、经济适用住宅这类开发商要求不高，投资较低的采暖系统设计中，可只在系统入户处第一组散热器前加一个温控阀，将感温包接至起居室或末端有代表性的房间，而其余散热器上均按系统形式安装高阻阀或三通调节阀。这样，既可满足分户热计量的功能，也可满足热安用热用户需求间歇供暖，自主调节的目的。此方案已在玺萌丽苑住宅小区采用，经过一个冬季的系统运行，效果令人满意。值得注意的是：当户内面积较大时，由于单管系统的调节能力有限，即使温控阀开度能达到起居的室温，系统末端的房间也可能会出现温度达不到要求的情况。因此，此方案运用在单管系统中应慎重。


　　（三）低温地板辐射式户内系统

　　以40℃-60℃的热水热媒，将加热管铺设于楼板上垫层中的低温辐射供暖，垫层厚度≥90mm，供回水温差5℃-10℃。


　　此系统由下自上辐射散热，热舒适性强；户内不设散热器，扩大了房间的有效使用面积；化学管道在垫层内无接头，系统更安全可靠；热媒温度低，温差小，使化学管材使用寿命更有保证；每个房间的热盘管均与分集水器的一组供回支路连接，并通过调节阀使室温可调；系统热容量大，热稳定性好。该系统较适用于物业水平较高，层高≥2.9m，房间面积较大的住宅。


　　笔者在平时工程设计中，已几次遇到这样的情况，少量新建住宅建在旧有住宅小区内，小区内的热源有承担新建住宅热负荷的能力，开发商也要求利用现有热源。但无论从系统水质上还是从系统的控制形式上，现有热源都无法满足新的分户热计量系统的要求。通过综合分析发现，较为理想节省的解决办法就是在新建住宅内建一个小型的热交换站，将一、二次水完全分开，二次水系统按新的采暖系统型式进行运行控制。由于旧有住宅小区内的锅炉房，热效率普遍偏低，一般供回水温度都在75℃/55℃左右，即使采用小温差板式换热器也很难满足散热器供暖系统热媒的要求，且板换片数过多，造成投资较高（35-40万元/10000㎡建筑面积）热效率很低，最适合的户内系统就是采用低温地板辐射供暖，由于该系统所需的热媒温度低，一、二次侧换热温差大，可较大提高换热效率，较之前者板片数少，一次用水量低。因此，在旧有小区中新住宅，采取建立小型热力站及低温地板辐射采暖系统结合，不失为一个对各方面都有益处的选择。


　 　三、结论

　　 综上所述：
　　1.在热平衡计算软件尚未出台之前，仍应采用6℃温差计算户间传热，对于由于户间温差不同所造成的误差，应在按热计量收费时，通过具体测算，对用户实际的用热量按所处位置不同进行修正。


　　2.相对于采暖系统的节能，内、外围护结构的节能更具有主动性，潜力更大。在发送外围护结构的基础上，根据具体测算，综合分析技术、经济、实用等多方面因素，适当提高内围护结构的隔热性能，对于充分改善热环境，对于合理收取热费是有利的。


　　3.户内供暖系统多种多样，各有利弊，根据目前的国情、国力，选择何种系统型式，应根据不同的建筑条件，物业装修标准，功能使用要求，热源供热能力，管材及施工技术条件等因素综合分析确定，选择最适合的系统型式。