关于住宅采暖系统节能问题

左海敏

近两年来,全国各采暖地区的供热企业与民众就采暖费的价格问题争论不休。以笔者所在地区为例,今年政府给出的住宅采暖费定价为18元/m2(建筑面积),可绝大多数供热企业认为是亏本的,笔者所考察的居住小区(按65%节能标准建设的住宅小区,95℃/70℃的散热器供暖系统,采暖期122 d)物业给小区居民的通告中说,按其2007年的燃煤量测算2008年的供热成本将达到23.5元/m2。那么新建节能住宅的理论供热成本到底应该是多少。笔者通过计算所得节能住宅的理论供热成本只有11.85元/m2,与供热企业测算的23.50元/m2相差近一倍。笔者认为上述问题主要是由于设计缺陷、运行管理及采暖收费方式而导致的耗煤量和耗电量过高造成的。

1 节能住宅的理论供热成本测算

1)供热成本的组成主要是燃料费、电费、水费、人工费、设备的折旧费、维修费等。以下成本核算的燃煤量计算和热水循环泵功率计算以文献[2]中的有关条文限值为准。2)燃煤费用计算:按65%节能标准建设的多层节能住宅,其采暖耗煤量指标为7.23 kg/m2;燃煤价格按750元/t计,则单位建筑面积的燃料费为750×7.23/1 000=5.42元/m2。3)耗电费用计算:电费主要由热水循环泵等的耗电组成,热水循环泵按全年定流量运行,供回水温差按25℃计算,室外管网主干线长度为2 000 m,在供热规模大于2 000 kW条件下,文献[2]规定的耗电输热比为0.006 84,即输送1 kW的热量热水循环泵需要0.006 84 kW的功率,按65%节能标准建设的多层节能住宅热负荷按25 W/m2计,定压补水泵及控制、照明等用电按热水循环泵用电量的20%计,电价按1.0元/(kW·h)计,则单位建筑面积的耗电费用为1.0×0.006 84×25/1 000×24×122×1.2=0.60元/m2。4)水费计算:每吨软化水的成本价按20元/t计,系统每天补水量按系统水容量的5%计,系统单位水容量按1.5 L/m2计,则水费为 20×122×0.05×1.5/1 000=0.18元/m2。5)人工费用计算:按建筑面积 20万 m2的建筑小区配8人、采暖期4个月、每人每月人工费按2 000元计,则人工费为8×4×2 000/200 000=0.32元/m2。6)设备折旧及日常维修费计算:据测算对于20万m2的建筑小区锅炉房、换热站、室外管网等的初投资约为50元/m2,其使用寿命按15年计,日常维修费每年按设备初投资的4%计,则设备折旧及日常维修费为50/15+50×0.04=5.33元/m2。7)节能住宅理论供热成本合计为:5.42+0.60+0.18+0.32+5.33=11.85元/m2。

2 采暖系统设计及运行方面的基本情况和存在的问题

1)住宅在建设时并未安装热量表。2)系统的水力不平衡导致室温严重不均。据调查,同一供热系统内室温高者可达26℃,室温低者则只有13℃。而热源输出的总热量经计算完全可以满足整个采暖系统的热负荷甚至有很大的富余量,严重的供热管网水力失调现象导致热能的极大浪费和供热质量的低下,为了缓解上述问题,供热企业的做法只能是把备用循环泵也投入运行以增加循环水泵的流量,形成供热管网“大流量、小温差”的运行工况,造成热能的更大浪费及系统输热耗电比偏大、水泵低效率运行等电力能源浪费的情况。3)造成水力失调产生热能浪费的原因分析。a.计算热负荷与实际热负荷不一致。户内管道系统的计算阻力损失与实际运行时水力平衡状态下所要求的阻力损失不一致,从而引起住宅动态的户间水力失调。由于房屋建设及物业管理水平的原因和居住者生活习惯(开窗换气的时间等)的不同,各住户的冷风渗透部分的计算热负荷与实际运行时的实际热负荷也不一致。b.由供回水温差产生的自然循环压力差是变化的。由于季节的不同,采暖系统按自调节的方式运行时实测供回水温度可达65℃/50℃甚至更低,此时垂直方向由供回水温差产生的自然循环压力差只有73.58 Pa/m,相差一倍多。c.设计图纸与实际工程的安装情况不一致。由于施工条件的限制,使管路的实际情况与设计情况有很大不同,供热管网在实际运行中不能达到平衡;管网建成后增加新的用户,使原有的水力平衡遭到破坏;管网维护不当,使管网水力平衡受到影响。文献[1]规定“4.8.10采暖系统计算压力损失的附加值宜采用10%”。而当实际增加的阻力大于计算压力损失的10%时就会有水力失调情况的发生。4)在现阶段按面积收取采暖费的情况下,室外管网的热平衡问题及低温住户的“过冷”问题得到了建设单位、供热企业及设计人员的重视,而户与户之间的热平衡问题及高温住户由于“超热”而引发的问题并未暴露出来,所以未被得到足够的重视。

3 住宅采暖节能手段的探讨

1)政府相关部门应为供热企业按用热量收取采暖费制定相应的鼓励政策,尽快全面实现按热计量收费,将采暖用热作为商品在市场上流通,让买方卖方按用热量计算采暖费,才能促使用户自觉节能,促使供热企业提供质优价廉的商品(热)和服务。2)在热源处的热水循环泵上考虑变频装置,使系统可以方便的实现量调节,提高整个系统的耗电输热比,达到节电节能的目的。在建筑物的采暖入口安装自力式压差控制装置,克服室外管网静态及动态水平方向的水力失调,解决个别热力入口“过冷”或“超热”的现象。3)借用空调领域成熟的温控技术,在分户热计量表处安装电动两通阀,在户内安装温控器面板,为住户自主调节室温的主动节能行为提供方便。可以方便的达到节能及水力平衡等多种功效。a.通过调动住户的行为节能意识达到水力平衡的目的。分户采暖系统的节能型住宅安装户用热量表,实现热量计费,用多少热交多少钱,在此前提下,住户出于节约采暖费用支出的目的,会主动把以前热了开窗户的习惯改为设定自己适宜的室内温度,由于在现阶段大多数热力站的运行方式为分阶段变流量的自调节方式,整个采暖系统的平衡状态始终是动态的。通过调动住户的行为节能意识就减小了“超热”户内系统的热媒流量,使整个采暖系统的水力工况趋于平衡。b.解决“超热”用户能源浪费及可能拒缴采暖费的问题,以往如果住户的室内温度过高,绝大多数住户的解决方法也是最简单直接的方法就是开窗通风降温,而很少有人调节入户阀门,据测算,室内温度每超高1℃就会多消耗约3%的热能,这就是供热企业测算的供热成本与理论供热成本不一致的根本原因。在现阶段按面积收取采暖费的情况下,因水力失调导致室内温度过高的采暖费收缴问题并没有暴露出来,因为只要住宅面积一样采暖费就是一样的,而如果改为按热量表收费,因为“超热”就需多交采暖费,住户“超热”的现象如不能很好的解决,则又会引发类似因水力失衡导致住户“过冷”而拒缴采暖费的问题,或者“超热”住户可能会提出“超热”是由供热管网和供热企业造成的,而要求仍按面积计费的老政策缴费的情况,这样就会阻碍按热量表计费政策的实施。而如果安装了热量表和温控装置,住户就有条件去根据自己的需要调节自己满意的室内温度,就不会引发因“超热”而拒缴采暖费的问题。c.节能方面,安装了室温控制装置后,它会自动实现系统的水力平衡,还可实现分时段控制不同的室温,家中无人时可通过调节热媒流量实现户内采暖系统低温运行,在回家之前的一定时间内将设定温度提升到合适的温度,达到类似“人走灯灭”的节能效果,在实现水力平衡而节能的基础上进一步实现节能的目的。

4 结语

在住宅围护结构保温良好的情况下,节能的第一关键问题是必须实行按热量表计费的采暖收费政策,这样才能最大限度的调动住户的行为节能意识。通过合理的设计,采取可靠温控及调节装置,避免“大流量、小温差”运行工况,解决采暖系统的水力不平衡问题,提高水泵运行效率、降低输热耗电比是住宅节能的第二关键问题。通过政府的收费体制改革调动供热企业的节能和住户的自主节能积极性,再加上良好的系统水力平衡一定能使实际的供热成本趋近理论供热成本。

[1]GB 50019-2003,采暖通风与空气调节设计规范[S].

[2]DB13(J)63-2007(建设部备案号:J10928-2007),居住建筑节能设计标准[S].

[3]李华兵.浅谈住宅采暖系统的节能[J].山西建筑,2008,34(14):249-250.