集中供热室内分户计量的分户控制的探讨

1集中供热室内分户计量的分户控制的探讨赵玉来摘要：目前民用建筑供热普遍存在能源浪费，收费困难。按热计量合理收费和控制管理已是大势所趋。本文对集中供暖分户计量热源控制、设计方法及旧有建筑改造成分户计量进行了探讨。关键词：供暖；分户计量；节能；热表；控制一、概述建设部第76号令规定，从2000年10月1日起实施《民用建筑节能管理规定》，该《规定》第5条要求：新居住建筑的集中供暖系统应当使用双管系统，推行温度调节和用户热量计量装置收费。2003年7月，建设部、财政部等8部门发出的通知，要求改革现行面积收费的办法，逐步推行城镇供热特许经营制度，积极推行城镇现有住宅节能改造和供热采暖设施改造，按用热量分户计量收费使供热走上商品化、货币化的道路。按热量分户计量收费，适应我国社会主义市场经济，会产生很高的经济效益和社会效益，对供热单位和热用户都是互惠互利的事情，使人们认识到“热”也是一种商品，这就为供暖系统的节能及节能建筑的推广创造了条件。同时热用户可根据自身的经济条件、热舒适度的需要，调节控制采暖用热量。住宅供暖分户热计量收费已势在必行，但要全面实施还有诸多问题急待解决。而目前我国城镇住宅建筑的从暖系统，基本是采用双管或单管热水供热供暖系统，普遍存在水力失调，室内温度冷热不均，供暖能耗过大，造成热量大量浪费。我国与国外相差很大，可以归纳为能耗大和调节功能落后两方面，据资料介绍，我国住宅建筑采暖能耗为相近气候条件的发达国家的3倍左右。目前的采暖能耗已占全国商品能源总耗的9.6%，采暖的高能耗不仅造成资源的浪费，而且还成为大气污染的一个重要因素。在功能上，发达国家通常室温保证温度是22℃，我国仅为16℃，而且供热品质差，室内温度冷热不均，采暖系统效率低，用户不能自行设定和调节室温。查阅国内外的有关资料和调研结果均证明：采用供热计量技术后可节能25%左右，此数据也和国外有关数据相吻合。在未实现谁用热谁交费，而是按采暖面积收费的条件下，节能效果只有12%，也就是说政策性节能效果占13%。可见收费政策性的重要性，同时也便于收费的管理效率。因此，建筑从暖系统应实现分户热计量从暖按各户实际用热量收取费用，以达到供暖节能的目的，同时实行分户控制、分户计量。然而，传统的室内采暖系统不能满足热计量的要求。因此，解决分户计量的关键是要从设计入手，更新设计观念，以适应按计量收费的热潮。二、热源的调节实行热量计量收费的供热系统的用户可以根据自己的需求调节温控阀来控制室内温度。这种调节本质上是通过调节散热器的流量大小来调节散热器供热量的多少，从而达到控制室温的目的。随着众多用户不断调节各自的流量，整个热网的流量和供热量不断变化，这种变化是热源处无法控制和预先知道的，也就是说，热源处只能随着用户的调节而调节，是被动的调节和控制总供热量。热源如何调节才能适应流量和供热量变化就成为人们关注的一个问题。分户计量供热系统的热源目前主要有两种：热电联产和区域供热。热源处的热量基本上是利用换热器置换后间接供给用户，或者是部分直接供给、部分间接供给的组合供热方式。2我们根据不同时刻的热负荷需求进调节，调节的措施有以下几种：1、改变一次网的流量图1在锅炉房供暖系统中，一般通过改变供水温度来调节供热量，在一次网的供水温度基本保持不变（用户无法调节）的情况下，要改变一次网的供热量，只有通过改变一次网的流量来实现。我们知道，当室外温度升高时，用户所需的供热量减少，此时，减少一次网的流量可以减少一次网的供热量，反之则需要增加供热量。流量的改变可以通过在回水管上设置调节阀来实现（图1）。但是，室外温度的瞬时变化会导致一次网流量的频繁改变，热力公司肯定不会允许这样做，因为流量的改变对整个室外管网的管路特性有较大影响，而且它也容易引起水力失调。解决办法是在供回水管之间加一旁通（图1），这样通过换热器的高温水的流量改变，不影响一次网的总流量，从而达到改变供热量的目的，同时又不会影响室外管网。2、改变换热器的换热面积当换热器的换热系数K以及一、二次网的供回水温度等参数保持不变时，改变换热面积可以改变换热量，而换热面积的改变可以通过改变换热器的运行台数来实现，但这种调节方法效果不太理想，因为它只是一种间歇调节，不具有连续性，若能够设计出一种可连续地改变换热面积的换热器，那将使得调节过程变得更加方便和实用。3、改变二次网的流量在二次网的回水管上安装调节阀，这样可以调节二次网的流量。对换热器而言，二次网流量的改变对对数平均温差没有太大的影响,但对换热器的换热系数有影响。因为增加流速可以改变流态，提高湍流强度，当管内流体呈湍流状态时换热系数与流速的0.8次幂成正比，对增强传热的效果十分显著。随着二次网流量的增加，即使换热面积保持不变，换热器的换热量也将增加。但二次网流量的变化会引起水力失调，所以，只能在保证最低流量的基础上调节流量。另外，也可以在二次网的供回水管之间加一旁通，这样通过换热器的低温水流量减少，换热系数减少，同时对数平均温差稍有增加，二次网的供热量增加，这种做法不会引起二次网的水力失调，因为二次网的总流量没有改变。4、调节二次网供水温度在热力站供暖系统中，换热器的换热面积不变时，当系统中某个用户调节流量后，二次网的流量会发生变化，二次网供水温度随之发生变化。这时一次网的流量、供水温度并不发生变化。二次网的供水温度发生变化后，对于那些没有进行调节的用户，虽然散热器流量没有发生变化，其室内温度也会发生变化。所以保证二次网供水温度只与室外温度有关，而不3随用户流量调节而改变。二次网供水温度的调节可通过调节一次网的流量来实现，调节阀由温度补偿器控制。在温度补偿器随室外温度变化的水温调节曲线上，对应一个室外温度，就有一个供水温度的给定植。当实际供水温度低于或高于该值时，系统自动控制调节阀，调节一次网的流量，进而调节二次网的供水温度。5、控制二次网的供水压力选择热网供水主干管上的某一点作为压力控制点，在运行时保持该点的压力不变。当用户调节导致热网流量增大后，压力控制点的压力必然下降，这时调高热网循环水泵的转速就可以使该点的压力恢复到原来的设定值，从而保持压力控制点处的压力不变。三、分户计量供暖室内系统设计及分户控制应注意的问题1、系统组成与设计原则（1）分户热计量供暖系统的组成分户供暖系统主要由以下部分构成:按户独立供暖阀、热量计量表和恒温阀。散热器恒温阀可自动调节控制各房间温度，提高供暖质量，节约用热。（2）供暖分户热计量系统的设计原则实现各用户的供暖用热单独计量与控制;能够实现用户各房间的温度调节;保证各分户供暖系统的正常运行，方便维修。所以实施分户热计量的室内采暖系统宜采用分户水平单管跨越式系统和分户水平双管系统及地板辐射采暖系统。对居住面积小、散热器组数少的热用户可采用水平单管跨越式系统，在每组散热器前安装自力式三通恒温阀。而对居住面积大、散热器组数多的热用户宜采用水平双管系统，并设平衡阀和温控阀。地板辐射采暖具有高效节能、清洁卫生、不占用使用面积等优点，也是便于分户热量计量的一种新型采暖方式，应大力推广使用。户外供暖系统，采用双管系统;实施分户热计量的住宅建筑，热负荷计算仍按原供暖设计规范的规定。这里应注意的问题是:要考虑户间隔墙及楼板的传热负荷。供暖设计温度应随住宅建筑的分级而相应适度提高。2、分户热计量供暖室内系统设计方案在保证供暖效果、经济合理、技术可靠的前提下，提出如下供暖分户热计量的几个室内系统设计方案。（1）双管系统供暖分户热计量1）上供上回双管系统。供回水支干管敷设于本层顶板下，总供水干管从卫生间引入，距相应层1.2m安装热表，每户只有一个热水进出口，每户入口处设置热表，集气罐置于卫生间，供水支干管顺坡安装，便于排气。2）上供下回式双管系统。入户进出管、热表安装位置及方式、集气罐安装位置同方案1，其他干管、支管散热器安装采用常见形式，安装维修方便。3）下供下回式双管系统。①散热器窗下安装。入户管、热表安装位置同方案1，供回水支干管敷设于本层地板内，室内立管明显减少，布局美观。但地板上需增加约40mm厚的水泥砂浆，为便于排气，每个散热器需增设手动跑风门。这种方案适用于室内环境要求较高的建筑。②散热器门后安装。入户管、热表安装同方案1，但必须安装微型分水器、集水器，建筑设计中多采用密封性良好的门窗。散热器置于门后等隐蔽角落，不仅扩大了室内利用空间，而且管道就近埋设，节省管材。③地板辐射供暖。热管入户、热表安装，采用地板辐射供暖，室内温度均匀，温度从下至上呈梯度逐渐降低变化，室内既无明管敷设，又看不到散热设备，几乎不占用室内使用面积，即可以实现室内分户计量，又可以达到节能要求。（2）单管系统供暖分户热计量室内设计方案单管系统是指户外的供暖干管、总管为单管系统，室内的供暖系统仍为双管系统。户外单管系统要处理好热管人口处的接管方式，在分水器、集水器前端增加旁通管及调节阀，使4进人每户的热量得以调节，达到节能目的。3、分户控制与热计量应注意的问题（1）提高供热系统自控水平分户控制、分户计量把热调节权交给用户，因此，供热部门应提供更多的热量给用户，使用户有调节的余地。热负荷的变化频繁，要求供热的调节能随室外气温的变化而变化。所以要提高自动控制水平，才能提高供热的平稳性，确保系统的安全经济运行。系统的自动控制主要内容:1）供水温度自动调节，使供水温度适应室外气温的变化，确保用户所需的热量。2）蒸汽换热供暖系统，根据供水温度的变化调节蒸汽流量的变化。3）通过改变热网循环水泵的转速，改变循环流量和水泵的扬程，使之适应系统负荷的变化。4）合理调节热网主要分支处阀门的开度，使其满足热网各部分流量的要求，避免水力失调。5）本户调节阀的开关，要有一段时间才能达到舒适室温要求。因此调节室内温度要考虑其滞后性。（2）重视系统安全保护当供水压力骤增时，一旦超过安全运行压力，系统能迅速启动保护装置，如安全阀泄压，或自动控制循环泵转速减少流量、扬程等，流量减少后能迅速减少加热蒸汽流量。（3）分户控制分户计量的供热站规模不宜过大建筑面积10万～15万平方米供热面积较利于控制。负荷过大易造成水力失调，不易调节，不利节能。（4）合理考虑分户热计量的热费问题若全按用户用热量计量，一层、顶层、楼头的用户用热量较大、交费额大。另外要考虑户间传热，楼中间用户即使不用热，因周围热用户墙体及楼板的传热，也享受到一定的热量，造成其他用户的耗热增加。还要考虑到住宅公共部分消耗的热量、公共干管的散热量及维持供热系统运行的费用。（5）分户控制、分户计量对墙体的保温性能也提出了要求墙体保温性能越好，用户耗热量较少;同样楼板保温性能越好，用户耗热量越少。因此，在建筑设计量要注意房屋保温性能。（6）室内采暖系统热计量表的设计布置热量表一般设置在卫生间或厨房便于抄表和维护的地方，考虑美观又不占空间则热量表可设在便于观察的柜子内。对采暖期室外平均温度在16℃以下的地区楼梯间应采暖，可将供回水立管及热量表布置在楼梯间，这样既解决了楼梯间的采暖，又不占用室内空间，也便于热量计量人员观测和读表。散热器布置应避免减少水平管通过阳台门、房间门，可将散热器安装在内墙上。（７）热量表的简单介绍及选择热量表主要由流量传感器、温度传感器和计算器三部分组成。按三部分是否可分，分为一体式热量表、组合式热量表。按流量传感器形式不同分为叶轮式、超声波式和电磁式三种热量表。最常用热量表是叶轮式热量表和超声波式热量表。可根据使用介质的质量、热量表的性能及价格，合理选用。叶轮式热量表对介质要求高，价格便宜;当介质杂质少时，选用叶轮式热量表可减少投资。超声波热量表对介质要求不高，但价格高，可根据介质情况综合考虑合理选用。目前市售的一种新型预付费热量表，它是在流量计上加装温度传感器、流量传感器、计算器单元、IC卡装置及控制阀门等组成的智能计量器具，用以测量流经采暖设备的用热量并根据用户表内剩余热量及时开启或关断控制阀门。使用IC卡可在热量表与供暖管理部门收费管理系统之间实现双向传递用热量及相关数据信息，从而实现热能计量与热费预付功能，实现了用热管理现代化。5四、传统单管和双管