劉家明

摘要:根據(jù)《民用建筑技能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》采暖設(shè)計(jì)部分的節(jié)能目標(biāo)，闡述了對(duì)熱源、管網(wǎng)以及熱用戶三部分的技術(shù)改造已經(jīng)達(dá)標(biāo)的技術(shù)環(huán)節(jié)，有效的解決了熱網(wǎng)熱力平衡消除供暖區(qū)域里存在室溫過(guò)高和過(guò)低的問(wèn)題。同時(shí)強(qiáng)調(diào)量化管理也是關(guān)鍵因素，并要實(shí)現(xiàn)按熱量收取熱費(fèi)，讓熱用戶自主調(diào)節(jié)室溫，以此實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

關(guān)鍵詞：供熱 采暖 節(jié)能

0 引言

我國(guó)地域廣闊，與同緯度其它國(guó)家相比，冬寒夏熱十分突出 全國(guó)約有一半建筑處于集中采暖地區(qū)，而建筑物的保溫隔熱和氣密性能很差，供暖系統(tǒng)熱效率低，單位住宅建筑面積采暖脆耗約為發(fā)達(dá)國(guó)家的3倍。1993年采暖能耗已達(dá)1.01億t標(biāo)煤，占全國(guó)總能耗的9.6%，而一些嚴(yán)寒地區(qū)城鎮(zhèn)建筑能耗則高達(dá)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)總能耗的一半以上。為使國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，以及保護(hù)環(huán)境，建設(shè)部于J.986年頒布了我國(guó)第一部建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。即《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-86)，目標(biāo)是在80～81年當(dāng)?shù)赝ㄓ迷O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上節(jié)能30%(第一階段目標(biāo))。1995年l2月建設(shè)部批準(zhǔn)了上述標(biāo)準(zhǔn)的修訂稿，即JGJ26—95為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)節(jié)能率為50%(第二階段目標(biāo))。標(biāo)準(zhǔn)提出的目標(biāo)應(yīng)由兩方面來(lái)分擔(dān)，即通過(guò)提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能，改善門窗密閉性。以及通過(guò)提高供熱系統(tǒng)運(yùn)行效率來(lái)達(dá)到。供熱、采暖系統(tǒng)可分為熱源、管網(wǎng)及用戶三部分。近年許多部門做了大量有效的工作，在實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)上獲得了顯著的成績(jī)。國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的平衡閥可以有效地保證管網(wǎng)靜態(tài)水力及熱力平衡，消除了小區(qū)中個(gè)別住宅樓室溫過(guò)低及過(guò)高的弊病，并同時(shí)達(dá)到節(jié)能的目的。但我們還沒(méi)有用戶自行調(diào)節(jié)室溫的手段。采暖費(fèi)按面積收取，不能激發(fā)居民的自覺(jué)節(jié)能意識(shí)。要實(shí)現(xiàn)采暖費(fèi)用計(jì)量收費(fèi)。首先要讓用戶能自主調(diào)節(jié)室溫，這涉及到散熱器恒溫閥，要做到熱量計(jì)量，需要有熱量計(jì)量手段及設(shè)備，這涉及到熱量分配表及熱(量)表；當(dāng)然還要解決水系統(tǒng)由定水量轉(zhuǎn)化為變水量后產(chǎn)生的新問(wèn)題。以及開(kāi)展如何改造原有采暖系統(tǒng)。使熱量計(jì)量成為可能和合理收費(fèi)等方面的工作。本文針對(duì)以上問(wèn)題作初步探討。

1 水力平衡是達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵因素

對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)正確，并能按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行的供熱采暖管網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，各用戶應(yīng)該均能獲得設(shè)計(jì)水量，即能滿足其熱負(fù)荷的需求。但由于種種原因，大部分輸配環(huán)路存在水力失調(diào)，使流經(jīng)用戶及機(jī)組的流量與設(shè)計(jì)流量不符。往往近熱源處室溫偏高，遠(yuǎn)熱源處室溫偏低。為緩和各個(gè)樓室溫冷熱不勻，設(shè)計(jì)或使用單位一再加大鍋爐及水泵容量。盡管這可稍為改善一點(diǎn)供熱末端建筑內(nèi)的室溫，但環(huán)路水量輸配依舊不當(dāng)，且投資大幅度上升，能量浪費(fèi)嚴(yán)重。調(diào)查實(shí)測(cè)說(shuō)明，當(dāng)前水力系統(tǒng)的主要問(wèn)題是水力失調(diào)。其原因是管網(wǎng)系統(tǒng)缺乏消除環(huán)路剩余壓頭的定量調(diào)節(jié)裝置，因?yàn)橛欣h(huán)路的剩余壓頭較難只由管徑變化檔次來(lái)消除。目前的截止閥及閘閥既無(wú)調(diào)節(jié)功能，又無(wú)定量顯示。而節(jié)流孔板往往難以計(jì)算得比較精確。此外對(duì)于舊系統(tǒng)改造，逐年并網(wǎng)，或者要考慮供熱面積逐年擴(kuò)大的管網(wǎng)系統(tǒng)，想以一次性的平衡計(jì)算或安裝節(jié)流孔板行不通．設(shè)計(jì)時(shí)留有較大的富格量是可以理解的。那么，水力失調(diào)就難以避免了，由此可看出：如果水系統(tǒng)達(dá)到平衡，設(shè)計(jì)者可不必?fù)?dān)心不利環(huán)路居民的投訴而選用合理的鍋爐及水泵容量，說(shuō)明水系統(tǒng)的平衡是節(jié)能及提高供熱品質(zhì)的首要同胚。要實(shí)現(xiàn)水力平衡，對(duì)硬件的要求應(yīng)該既具有良好的流量調(diào)節(jié)性能，又能定量顯示環(huán)路流量(或壓降)的一種閥門；對(duì)軟件的要求，是研究管網(wǎng)平衡調(diào)試方法，要使整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)試最科學(xué)，工作量最小。為此國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)了平衡閥及其平衡調(diào)試時(shí)使用的專用智能儀表，解決了硬件與配套的軟件技術(shù)。實(shí)際上平衡閥是一種定量化的可調(diào)節(jié)流通能力的孔板，專用智能儀表不僅用于顯示流量。更重要的是配合調(diào)試方法，使原則上只需要對(duì)每一環(huán)路上的平衡閥作一次性的調(diào)整，即可使全系統(tǒng)選到水力平衡。這種技術(shù)尤其適用于逐年擴(kuò)建熱網(wǎng)的系統(tǒng)平衡，因?yàn)橹灰谥鹉旯芫W(wǎng)運(yùn)行前對(duì)全部或部分平衡閥重作一次調(diào)整即可使管網(wǎng)系統(tǒng)重新實(shí)現(xiàn)水力平衡。實(shí)測(cè)證明，應(yīng)用平衡閥并經(jīng)調(diào)試水力平衡后，可節(jié)煤及節(jié)電各15%以上。

2 量化管理是選標(biāo)的保證措施

由以上分析可以看出水系統(tǒng)的平衡為合理選用水泵容量起了決定性的作用。如果鍋爐房裝機(jī)容量與所需供熱面積的采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷相匹配，選用鍋爐臺(tái)數(shù)合理，可使鍋爐在較高效率下運(yùn)行，這些是節(jié)能的必要條件。但是，由于建筑逐日的采暖熱負(fù)荷隨室外氣溫變化而變化，這就提出了一個(gè)問(wèn)題，即如何保證鍋爐供熱量始終與建筑的需熱量保持一致。我國(guó)現(xiàn)有絕大多數(shù)采暖鍋爐房和熱力站缺乏科學(xué)的監(jiān)測(cè)和量化管理手段，僅憑司爐人員的經(jīng)驗(yàn)改變?nèi)济毫亢瓦\(yùn)行時(shí)間，既造成能量浪費(fèi)，又難以保證采暖質(zhì)量。目前許多供熱運(yùn)行部門針對(duì)具體情況制訂了采暖期室外日平均氣溫與供水溫度關(guān)系曲線(或?qū)φ毡?，同時(shí)也相應(yīng)規(guī)定了日耗煤量，以科學(xué)、量化地指導(dǎo)司爐人員操作，獲得了一定的成效。根據(jù)這一思路國(guó)外已開(kāi)發(fā)“氣候補(bǔ)償器”，國(guó)內(nèi)也開(kāi)發(fā)了智能型采暖系統(tǒng)量化管理儀表，以保持供熱與需熱一致的最佳運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能目的，滿足要求的供熱品質(zhì)。

3 按熱量收費(fèi)勢(shì)在必行

以上技術(shù)措施，均以定水量運(yùn)行為依據(jù) 為使用戶能接各自需要設(shè)定溫度，并按使用的熱量支付采暖費(fèi)，以便最大限度地調(diào)動(dòng)用戶節(jié)能積極性，《建筑節(jié)能‘九五計(jì)劃和2010》中提出，采暖包費(fèi)制和按平方米計(jì)算采暖費(fèi)用，是“太鍋飯”體制遺留下來(lái)的大弊端。生活用熱計(jì)量并向用戶收費(fèi)。是適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)要求的一大改革。并提出基本目標(biāo)為，“對(duì)集中供暖的民用建筑安設(shè)熱表及有關(guān)調(diào)節(jié)設(shè)備并按表計(jì)量收費(fèi)的工作，1998年通過(guò)試點(diǎn)取得成效，開(kāi)始推廣，2000年在重點(diǎn)城市成片推行，2010年基本完成”。為此，須解決如下技術(shù)和管理問(wèn)題。

3.1 散熱器恒溫閩 散熱器恒溫閥(又稱溫控閥、恒溫器等)安裝在每臺(tái)散熱器的進(jìn)水管上，用戶可根據(jù)對(duì)室溫高低的要求．調(diào)節(jié)并設(shè)定室溫。恒溫閥的恒溫控制器是一個(gè)帶少量液體的充氣(或充液體)波紋管膜盒,當(dāng)室溫升高時(shí)，部分液體蒸發(fā)變?yōu)檎羝?，壓縮波紋曾關(guān)小閥門開(kāi)度，減少流入散熱器的水量。室溫降低時(shí)則作用相反，部分蒸汽凝結(jié)為液體，波紋管被彈簧推回而使閥門開(kāi)度變大，增加流經(jīng)散熱器水量，恢復(fù)室溫，確保了各房間的室溫。更重要的是當(dāng)室內(nèi)獲得“自由熱” (又稱“免費(fèi)熱”，如陽(yáng)光照射，室內(nèi)熱源——炊事、照明、電器及居民等散發(fā)的熱量)而使室溫有升高趨勢(shì)時(shí)，恒溫閥會(huì)及時(shí)減少流經(jīng)散熱器的水量，保持合適的室溫達(dá)到節(jié)能目的。

當(dāng)前我國(guó)室內(nèi)保暖系統(tǒng)一般沿用單管順流式，單管系統(tǒng)(不帶跨越管)中熱水一般自上順流而下，如安裝恒溫閥，上一層的室溫變化而引起的熱水流量變化會(huì)影響到下一層，所以恒溫閥不能簡(jiǎn)單地直接應(yīng)用于單管系統(tǒng)。即使今后應(yīng)用雙管系統(tǒng)，也仍有相當(dāng)數(shù)量的建筑中使用單管系統(tǒng)?？梢约涌缭焦苋ジ脑炫f有系統(tǒng)，使它們具有單獨(dú)調(diào)節(jié)室溫的功能，以便合理計(jì)量每戶耗熱量。

我國(guó)尚未推廣應(yīng)用散熱器恒溫閥。北京市熱力公司在節(jié)能示范工程中應(yīng)用丹麥采暖系統(tǒng)自主技術(shù)，獲得了很好的效果。采暖季實(shí)測(cè)的結(jié)論為：“①單純的單管順流式系統(tǒng)最大室溫失調(diào)達(dá)4℃，帶散熱器溫控閥的雙管系統(tǒng)最大失調(diào)度僅為1℃，可見(jiàn)溫控閥對(duì)減輕豎向失調(diào)起到了至關(guān)重要的作用。②單管順流式加跨越管減輕垂直失調(diào)是行之有效的。③如供暖系統(tǒng)安裝散熱器溫控閥可節(jié)能20%～30%左右?！?/p>

3.2 熱量分配表 為實(shí)現(xiàn)按戶以實(shí)際耗熱量收取采暖費(fèi)，采暖系統(tǒng)中須有計(jì)量熱量的儀表對(duì)居住于獨(dú)立建筑中的住戶，只須在該戶唯一的入口熱水管道上安設(shè)一個(gè)熱(量)表，即可測(cè)出該戶所耗的實(shí)際熱量。但絕大多數(shù)的住宅(多層或高層)是公寓式的．每戶會(huì)有幾根采暖立管通過(guò)房間，不可能在該戶所有房間中的散熱器與立管聯(lián)接處設(shè)置熱表。比較合理的方法是在每組散熱器上安裝一個(gè)熱量分配表熱量分配表中安有細(xì)玻璃管，管內(nèi)充有帶顏色的無(wú)毒的化學(xué)液體，上口有一個(gè)細(xì)孔。熱量分配表后為一導(dǎo)熱板，當(dāng)分配表緊貼散熱器安裝后，導(dǎo)熱板將熱量傳遞到液體管中，由于散熱器持續(xù)散熱，管中的液體會(huì)因逐漸蒸發(fā)而減少。沿液體管標(biāo)有刻度，可讀出蒸發(fā)量。只要在每戶的全部散熱器上安裝熱量分配表，每年在采暖期后進(jìn)行一次年檢(讀數(shù)及更換新的計(jì)量管)，獲得該戶熱量分配表刻度值總和(即總蒸發(fā)量)，即可根據(jù)供熱入口處的熱表讀值與各戶分配表讀值推算出各戶耗熱量。但要以蒸發(fā)量來(lái)表示散熱器的散熱量，須考慮如何對(duì)熱量分配表進(jìn)行分度，散熱器的熱量傳遞至分配管內(nèi)液體的效率問(wèn)題和不同類型散熱器的修正系數(shù)問(wèn)題。

熱量分配表雖可客觀地表示該組散熱器在一個(gè)采暖季的散熱量。但由于每戶居民在建筑中所處位置不同，要保持室溫18℃，其熱量分配表上顯示的數(shù)字是不相同的。如頂層住戶與中間層住戶相比多了一個(gè)屋頂散熱面，為保持同樣室溫，散熱器必然要多散發(fā)熱量，有北向外墻的住戶也要多耗熱量所以，要在我國(guó)采暖系統(tǒng)中應(yīng)用熱量分配表，要做好兩件事：①實(shí)測(cè)兩個(gè)修正值。應(yīng)該說(shuō)，得到熱量分配表兩個(gè)修正系數(shù)的技術(shù)問(wèn)題及測(cè)試條件國(guó)內(nèi)已經(jīng)基本具備；②合理收費(fèi)問(wèn)題。這涉及面較廣，從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)-應(yīng)根據(jù)不同的住宅類型、不同時(shí)期建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)及門窗的熱工性能(傳熱系數(shù)等)、不同朝向時(shí)，在同樣室溫(如18℃)條件下，開(kāi)發(fā)出實(shí)用的軟件來(lái)算出各戶的耗熱量，由此確定出熱量分配表讀值的修正數(shù) 若以中間層住戶的耗熱量為基準(zhǔn)，則處于平面相同位置的頂層，其修正值應(yīng)小于1.0。要實(shí)現(xiàn)按熱量收費(fèi)，除技術(shù)問(wèn)題外，還有政策問(wèn)題及管理問(wèn)題，物業(yè)部門應(yīng)在這方面發(fā)揮管理功能。

3.3 熱表 按照以上思路，應(yīng)在每幢樓的入口處或小區(qū)的總供水管(或幾條干管)處鍋爐房(熱力站)安設(shè)熱表，以獲得總熱量值。

3.4 系統(tǒng)的控制 散熱器恒溫閥實(shí)現(xiàn)了用戶能自行調(diào)節(jié)室溫，熱量分配表配合熱表可推算出每戶實(shí)際耗熱量，這是按熱量收費(fèi)必不可少的設(shè)備。但由于安設(shè)了散熱器恒溫閥，采暖系統(tǒng)呈現(xiàn)出變水量的特點(diǎn)。如果水泵運(yùn)行工況不變，當(dāng)系統(tǒng)中某些環(huán)路中的恒溫閥關(guān)小時(shí)，會(huì)引起一些環(huán)路上恒溫閥承受的壓差增高，惡化了控制性能。從另一方面來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)總水量需求減少，也應(yīng)該應(yīng)用(變頻)調(diào)速水泵節(jié)省水泵的電耗。

參考文獻(xiàn)：

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