摘要：針對(duì)分戶計(jì)量供熱系統(tǒng)，介紹房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷、熱力站熱負(fù)荷計(jì)算方法，對(duì)室內(nèi)系統(tǒng)及建筑物內(nèi)系統(tǒng)、熱力入口、熱力站的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：分戶計(jì)量供熱系統(tǒng)；  熱負(fù)荷；  室內(nèi)系統(tǒng)；  建筑物內(nèi)系統(tǒng)；  熱力入口；  熱力站

Problems Needing Attention in Design of Individual Metered Heating System

Abstract: Aimed at the individual metered heating system，the calculation methods of design heat loads of rooms and substation are introduced. The design considerations of indoor and building systems，building heating entry and substation are discussed.

Key words: individual metered heating system；heat load；indoor system；building system；building heating entry；substation

從事供熱工程的設(shè)計(jì)人員、運(yùn)行管理工作者，應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)貫徹落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定》(國發(fā)[2006]28號(hào))和建設(shè)部《關(guān)于推進(jìn)供熱計(jì)量的實(shí)施意見》(城建[2006]59號(hào))文件精神，對(duì)城市居住建筑供暖系統(tǒng)按照分室控制、分戶計(jì)量的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，由傳統(tǒng)的按面積收費(fèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)量收費(fèi)，從而提高人們的行為節(jié)能意識(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。實(shí)施分戶計(jì)量供熱的主要目的是節(jié)能，這需要對(duì)整個(gè)供熱系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行節(jié)能分析，針對(duì)分戶計(jì)量供熱系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。分戶計(jì)量供熱的基本要求之一是用戶可根據(jù)個(gè)人需要調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，這要求供熱質(zhì)量較高，僅靠安裝熱量計(jì)量裝置、溫控閥等調(diào)控裝置是不夠的。我國學(xué)者對(duì)分戶計(jì)量技術(shù)及熱計(jì)量收費(fèi)方法進(jìn)行了廣泛研究^[1-4]。本文對(duì)分戶計(jì)量供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題進(jìn)行探討。

1 熱負(fù)荷計(jì)算

①房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷

GB 50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.2.1條(強(qiáng)制條文)規(guī)定：“集中供暖系統(tǒng)的施工圖設(shè)計(jì)，必須對(duì)每個(gè)房間進(jìn)行熱負(fù)荷計(jì)算。”對(duì)于居住建筑，房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷應(yīng)包括：圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量(基本耗熱量、附加耗熱量)、建筑(除樓梯間外)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)高度附加耗熱量、加熱由門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣耗熱量。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量Φ_b的計(jì)算式為：

式中 Φ_b——圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量，w

     α——圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫差修正系數(shù)，按GB50736-2012表5.2.4選取

     A——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，m²

     K——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W／(m²·K)

     t_in,_d——供暖室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度，℃,

     t_out,c——供暖室外計(jì)算溫度，℃,

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量應(yīng)按其占圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量的比例進(jìn)行計(jì)算，附加項(xiàng)一般包括：朝向、風(fēng)力、外門，各附加項(xiàng)的修正率或附加率按GB50736-2012第5.2.6條選取。值得注意的是，圍護(hù)結(jié)構(gòu)高度附加耗熱量應(yīng)附加于圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量與附加耗熱量之和的基礎(chǔ)上。

在計(jì)算房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷時(shí)，GB 50736-2012第5.2.5條規(guī)定，與相鄰供暖房間的溫差大于或等于5℃，或通過隔墻和樓板等的傳熱量大于該房間熱負(fù)荷的l0％時(shí)，應(yīng)計(jì)算通過隔墻或樓板等的傳熱量。這里的“房間熱負(fù)荷”應(yīng)理解為未考慮戶間傳熱前的房間設(shè)針熱負(fù)荷。

②熱力站設(shè)計(jì)熱負(fù)荷

熱力站設(shè)計(jì)熱負(fù)荷西。為熱力站供熱范圍內(nèi)各建筑物總設(shè)計(jì)熱負(fù)荷與管網(wǎng)輸送效率之比，計(jì)算式為：

式中 Φ_sta——熱力站設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，w

     Φ_sum——熱力站供熱范圍內(nèi)各建筑物的總設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，W

     η——管網(wǎng)輸送效率，一般取0.92～0.95

2 室內(nèi)及建筑物內(nèi)系統(tǒng)

2.1 室內(nèi)系統(tǒng)

①室內(nèi)供暖設(shè)備及管道

GB 50736-2012第5.2.10條規(guī)定，在確定分戶計(jì)量供熱系統(tǒng)的戶內(nèi)供暖設(shè)備容量及戶內(nèi)管道時(shí)，應(yīng)考慮戶間傳熱對(duì)房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的附加，但附加量不應(yīng)超過房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的50％，且不應(yīng)統(tǒng)計(jì)在供熱系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)熱負(fù)荷中。條文說明的第5.2.10條進(jìn)行了如下說明，戶間傳熱對(duì)房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的附加量不影響外網(wǎng)、熱源的造價(jià)，在實(shí)施室內(nèi)溫度可調(diào)和計(jì)量供熱收費(fèi)后也對(duì)運(yùn)行能耗的影響較小，只影響到室內(nèi)供暖系統(tǒng)的造價(jià)。附加量取得過大，易導(dǎo)致室內(nèi)供暖系統(tǒng)造價(jià)增加較多。依據(jù)模擬分析和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，戶間傳熱對(duì)房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的附加量不宜超過50％。

DB 29-26-2008《集中供暖住宅計(jì)量供熱設(shè)計(jì)規(guī)程》的相關(guān)條款也規(guī)定：戶間熱負(fù)荷與房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷之和為散熱設(shè)備熱負(fù)荷，僅作為選擇散熱設(shè)備的依據(jù)。并在附錄B中推薦了兩種戶間熱負(fù)荷的計(jì)算方法：按面積傳熱計(jì)算方法、按體積熱指標(biāo)計(jì)算方法。

采用按面積傳熱計(jì)算方法時(shí)，戶間熱負(fù)荷Φ_s的計(jì)算式為：

式中 Φ_s——采用按面積傳熱計(jì)算方法時(shí)的戶間熱負(fù)荷，W

      N——戶間樓板及隔墻同時(shí)發(fā)生傳熱的概率系數(shù)

      n——戶間樓板及隔墻數(shù)量

      K_i——第i個(gè)戶間樓板或隔墻的傳熱系數(shù)，W／(m²·K)

      A_i——第i個(gè)戶間樓板或隔墻的傳熱面積，m²

      Δt——戶間熱負(fù)荷計(jì)算溫差，℃，一般取5℃

N的取值條件為：當(dāng)有一面可能發(fā)生傳熱的樓板或隔墻時(shí)，N取0.8。當(dāng)有兩面可能發(fā)生傳熱的樓板或隔墻，或一面樓板另一面為隔墻時(shí)，N取0.7。當(dāng)有兩面可能發(fā)生傳熱的樓板及一面隔墻，或兩面隔墻及一面樓板時(shí)，N取0.6。當(dāng)有兩面可能發(fā)生傳熱的樓板及兩面隔墻時(shí)，N取0.5。

采用按體積熱指標(biāo)計(jì)算方法時(shí)，戶間熱負(fù)荷Φ_v的計(jì)算式為：

式中 Φ_s——采用按體積熱指標(biāo)計(jì)算方法時(shí)的戶間熱負(fù)荷，W

     β——房間溫度修正系數(shù)，一般取3.3

     q_n——房間供暖體積熱指標(biāo)，W／(m³·K)，一般取0.5 W／(m³·K)

     V——房間體積，m³

     M——戶間樓板及隔墻數(shù)量修正率

式(2)中N的取值條件與式(1)相同。M的取值條件為：當(dāng)有一面可能發(fā)生傳熱的樓板或隔墻時(shí)，M取0.25。當(dāng)有兩面可能發(fā)生傳熱的樓板或隔墻，或一面樓板另一面為隔墻時(shí)，M取0.5。當(dāng)有兩面可能發(fā)生傳熱的樓板或一面隔墻，或兩面隔墻一面樓板時(shí)，M取0.75。當(dāng)有兩面可能發(fā)生傳熱的樓板及兩面隔墻時(shí)，M取1。

②室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)控制裝置

為實(shí)現(xiàn)分室控制和分戶計(jì)量，每組散熱器上均應(yīng)設(shè)置溫控閥，并選用鑄鐵無砂型或鋼質(zhì)散熱器，以免堵塞溫控閥、熱量表。每組散熱器均應(yīng)明裝，外表不得設(shè)置影響散熱的散熱器罩等裝置^[5]。

應(yīng)通過設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)溫控閥進(jìn)行選型，不宜過大，以免調(diào)節(jié)失靈，并避免壓差過大產(chǎn)生噪聲。為避免溫控閥全關(guān)時(shí)可能導(dǎo)致的室內(nèi)管道凍裂，溫控閥最小相對(duì)開度應(yīng)能滿足室內(nèi)值班溫度(不低于5℃)。溫控閥應(yīng)設(shè)置在確保能正確感知室內(nèi)溫度的地方^[6]。

2.2建筑物內(nèi)系統(tǒng)

建筑物內(nèi)供回水干管及戶內(nèi)供暖系統(tǒng)入口裝置應(yīng)設(shè)置在樓梯間的管道井內(nèi)，便于檢修、維護(hù)和抄表。對(duì)于高層建筑，戶內(nèi)供暖系統(tǒng)的水平支管與干管連接處宜采取軟連接(金屬軟管)，以防止由于干管發(fā)生熱脹冷縮導(dǎo)致接口開裂。戶內(nèi)供暖系統(tǒng)的入口宜設(shè)泄水裝置，以便維修及裝修時(shí)，將戶內(nèi)供暖系統(tǒng)排空。

3 熱力入口

由于建筑物熱力入口設(shè)計(jì)熱負(fù)荷不需要考慮戶間傳熱負(fù)荷，因此熱力入口管子管徑及管道附件應(yīng)以各房間設(shè)計(jì)熱負(fù)荷之和作為選型依據(jù)。熱力入口應(yīng)設(shè)置總熱量表、壓力表、溫度計(jì)、過濾器及自力式差壓控制閥等裝置。為滿足總熱量表流量傳感器的工作條件，流量傳感器宜設(shè)在叫水管道上。為便于熱力公司的管理，建議采用具有遠(yuǎn)傳功能的總熱量表。

4 熱力站

熱力站的一二級(jí)側(cè)均應(yīng)設(shè)置熱量計(jì)量裝置，一二級(jí)管網(wǎng)循環(huán)泵須采用變頻泵。熱力站應(yīng)配備氣候補(bǔ)償器，根據(jù)氣候補(bǔ)償器內(nèi)置的隨室外溫度變化的調(diào)節(jié)曲線，當(dāng)二級(jí)管網(wǎng)實(shí)際供水溫度偏離設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)一級(jí)管網(wǎng)的流量，使二級(jí)管網(wǎng)的供水溫度符合要求^[7]。應(yīng)根據(jù)建筑物的形式(如多層、高層)，分區(qū)設(shè)置熱力站，供熱面積一般控制在(5～10)×10⁴ m²，供熱半徑控制在0.5 km。

5 結(jié)語

對(duì)于計(jì)量供熱系統(tǒng)，與之配套的供熱系統(tǒng)和設(shè)備必須適應(yīng)變流量運(yùn)行的特點(diǎn)，建立完備的自動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。全面推廣節(jié)能建筑并對(duì)既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造，采用分戶計(jì)量供熱系統(tǒng)，全面實(shí)施計(jì)量收費(fèi)，促進(jìn)人們的行為節(jié)能意識(shí)，是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

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本文作者：紀(jì)凱師

作者單位：大唐青島熱力有限公司