JGJ 173-2009供热计量技术规程的应用探讨

朱宝仁 张 艳

国家及地方各类节能标准颁布以来,相应的民用建筑供暖热计量系统也已被广泛的采用,但在实施过程中发现,分户供暖计量计费的政策形同虚设。多年来热力公司与热用户之间的供热费用纠纷的矛盾越来越突出,为了更好的落实和促进热计量计费措施的全面推广,为了对集中供热系统热计量及其相应调控技术的应用加以规范,住建部颁发了JGJ 173-2009供热计量技术规程(以下简称《规程》)。本文就作者对《规程》的理解及《规程》的具体适用性做一总结,以供有关人员参考。

1 《规程》的特点

1)此规程是一个综合性的技术规程,适用于新建,改扩建的民用建筑以及既有建筑的改造。

2)突破了原来有关规范单一的热计量计费方式,为配合住建部明年准备全面启动的供热热计量方案的强制性措施。提出了许多适合于我国国情的,适合于新建、改扩建和既有建筑采暖供热改造的新的热计量方式,为设计人员和能源管理人员提供了更多的热计费选择方式。

3)为了能够为既有建筑改造创造好的条件,为旧有建筑采暖用户提供方便,居住建筑的室内系统可采用分户供暖方式之外的系统(垂直单管跨越式系统,垂直双管系统等)。

4)兼顾节能和舒适的统一性,强制性的提出了集中供热工程的设计进行水力平衡及调节控制的必要性。

5)明确了具体的控制措施,增强了设计人员的可操作性。

2 《规程》的五条强制性条文

从供热流程来划分,可分成三个方面:热源侧,热媒输配侧,终端用户侧。其中,4.2.1条是针对热源侧制定的;5.2.1条是针对热媒输配侧制定的;7.2.1条是针对终端用户侧制定的;3.0.1,3.0.2条是为整个供热系统制定的总要求。

3 强制性条文的理解

3.1 3.0.1条:集中供热的新建建筑和既有建筑的节能改造必须安装热量计量装置

供热计量一般分为两部分内容:1)热计量:包括热计量装置及热计费方法,如各种热量表及计费仪表等。2)热控制:包括各种阀门、仪表等,如温控阀、自力式压差调节阀、自力式流量调节阀、静态水力平衡阀等。

目前我们的做法是设计中虽有热量计量装置(楼栋总入口或分户采暖进户管上安装热量表或调节阀门),但实际应用中,很多项目只是预留了计量表的安装位置,没有真正具备热计量的条件。为了推动热计量工作的具体实施,启动真正意义上的热计量工作,认定本条文为强制性条文。

3.2 3.0.2条:集中供热系统的热量结算点必须安装热量表

此条文主要是为产热企业、供热企业和终端用户之间提供一个公平、合理的贸易结算依据。热计量方式的选择:热计量方式有以下几种:热量分配表法、户用热量表分摊法、温度法、流温法、通断时间法、热水表法、面积分摊法。

采用热量分摊的热计量方法主要有以下几种:

1)面积温度法:计量原则是“等温度,等收费”。按户设置温度传感器,通过测量室内温度,楼栋供热量,结合建筑面积热量(费)分摊。

该方法与室内供暖系统没有直接联系,适合于任何采暖形式,既可用于新建建筑的热计量收费,也可用于既有建筑的热计量收费。

该方法的缺点是难以避免自由热(人体、电器设备、太阳光辐射热等)对温度的影响。

2)流量温度法:是利用每个立管或分户独立系统与热力入口流量之比不变的原理,结合现场测出的流量比例和各分支三通前后温差,分摊建筑的总热量。

流量比例是指每个立管或独立系统占热力入口流量的比例。

该方法适用于散热器采暖系统。

该方法的缺点是前期计量准备量太大,且不能解决房间位置修正及户间传热引起的热费纠纷。

3)通断时间面积法:是在每户设置可自动通断控制室温的电动阀门,依据阀门的接通时间与每户的建筑面积,分摊建筑的总热量。

其具体做法是,对于分户水平连接的室内采暖系统,在各户的分支支路上安装室温通断控制阀,对该用户散热器的循环水进行通断控制来实现该户的室温控制。同时在各户的代表房间里放置室温控制器,用于测量室内温度和供用户设定室内温度,并将这两个温度值无线发送给室温通断控制阀。

该方法能够分摊热量、分户控温,但不能实现分室温控。

4)户用热量表法:通过用户热量表测量出的每户供热量,测算出每个热用户的用热比例,按此比例对楼栋热量表测量出的建筑物总供热量进行户间热量分摊。该分摊系统由各用户热量表以及建筑物热量入口设置的楼栋热量表组成。

这种方法与散热器热量分配计方法一样,需要将各个用户热量表显示的数据进行折算,使其做到“相同面积的用户,在相同舒适度的条件下,交相同的热费”。

5)散热器热分配计法:在每户的各个房间散热器上挂置热量分配计,测量精度对于民用建筑已足够了,经北京试点研究证明,其测量结果与户用热量表一致性较强,能够作为计热装置使用。

3.3 4.2.1条:热源或热力站必须安装供热量自动控制装置

供热量自动控制装置的定义:安装在热源或热力站位置,能够根据室外气候的变化,结合供热参数的反馈,通过相关设备的执行动作,实现对供热量自动调节控制的装置。

在条文解释中提到了一种调控装置——气候补偿器。气候补偿器是有效调节锅炉系统能耗的控制装置。原理是根据室外温度变化情况及用户设定不同时间对室内温度的要求,计算确定出恰当的用户供水温度,并自动控制室外管网热媒流量,实现用户系统供水温度随室外温度自动气候补偿。控制的对象可以是热源侧的电动调节阀,也可以是水泵的变频器。

3.4 5.2.1条:集中供热工程设计必须进行水力平衡计算,工程竣工验收必须进行水力平衡检测

此条文主要是阐明水力平衡措施。供热系统能耗浪费主要原因还是水力失调,水力失调是一种由水力失衡引起的运行工况失调的现象,一般可分为两种类型:

1)静态水力失调:水系统自身固有的,是由于管路系统特性阻力系数的实际值偏离设计值而导致的。

2)动态水力失调:不是水系统自身固有的,而是在系统运行过程中产生的,是因某些末端设备的阀门开度改变而导致力量变化的同时,管路系统的压力产生波动,从而引起互相干扰而使其他末端设备流量偏离设计值的一种现象。水力失调导致的表面现象是冷热不匀,温度达不到设计值。实际上还隐含着系统和设备效率的降低,从而引起能源消耗的增加。要解决水力失调现象,就必须采取两种水力平衡措施:

a.静态水力平衡:若系统中所有末端设备的温度控制阀门(如温控阀,电动调节阀)均处于全开位置,所有动态水力平衡设备也都设定在设计参数位置(设计流量或压差),这时,所有的末端设备的流量都能达到设计值,则可以认为该系统达到了静态水力平衡,使用静态水力平衡阀和自力式流量控制阀都能实现静态水力平衡。

b.动态水力平衡:对于变流量系统来说,除了必须达到静态水力平衡外,还必须同时较好的实现动态水力平衡,即在系统运行过程中,各个末端设备的流量均能达到随瞬时负荷改变的瞬时要求流量;而且各个末端设备的流量只随设备负荷的变化而变化,而不受系统压力波动的影响,使用自力式压差控制阀可以实现动态水力平衡。

3.5 7.2.1条:新建和改扩建的居住建筑或以散热器为主的公共建筑的室内供暖系统应安装自动温度控制阀进行室温调控

此条文是阐明室温调控措施。多数项目中节能技术都不是单一运用而是综合应用的。系统平衡是节能和舒适的前提条件,室内温控是节能和舒适的重要手段。水力平衡是采暖系统调控的基础。

目前,大多数散热器采暖系统中,使用的是截止阀,闸阀或手动调节阀,地板辐射采暖系统中,入户管上设置手动调节阀,分,集水器出水管上设置球阀。这些阀门对室内供暖系统能够起一定的调节作用,但因其缺乏感温元件及自力式动作元件,无法对系统的供热量进行自动调节,节能效果不明显。

按本规程的要求,自动温度控制阀基本上分为:散热器恒温控制阀、电动两通调节阀、电动三通调节阀、自力式压差调节阀、自力式流量调节阀等。

恒温阀的选型及安装:单管系统可选用三通恒温阀,也可选用低阻力的两通恒温阀(应设跨越管,且跨越管管径应经计算确定,散热器的进流系数不宜小于0.3)。双管系统宜选用高阻力的两通恒温阀。恒温阀应具备防冻设定功能。

温包内置式恒温控制阀的阀头应水平安装,暗装散热器应匹配温包外置式恒温控制阀。

供水管上设置电动两通调节阀:房间温度控制器+电动两通调节阀(需外接电源)不能精确的控制每一个房间的温度,适用于房间控制温度要求不高的场所,特别适用于大开间的场所,统一温度控制的场所或分户温控的住宅(本规范条文解释中推荐的一种)。

集水器(或分水器)的各分支环路上设置室温自动调控装置:无线发射室内恒温器+无线电接收器+无线电动执行机构。适用于住宅或需控制每一个房间的温度的场所。

4 实现分户计费的条件

1)整体改造或至少对楼宇供热系统进行改造。

2)自动化可调节的二级管网。

3)分户温度调控,有供用户选择的实际温度范围。

4)对仪表的维护责任有明确的规定。

5)分户计费的运营责任必须明确(供热公司或热力公司)。

5 总结

本规程是紧密围绕“平衡、调控”两大主题来实现节能目标的;紧密依靠“计量、计费”两大手段来保证供热市场的公平合理性。我们设计人员要严格遵守,严格执行,确保建筑节能的可持续性发展。

6 我们需要做的事情

1)锅炉房、换热站设计时要增加供热量自动控制装置的选型设计。2)热计量表应做选型计算,且标明型号规格。3)应进行水力平衡计算,合理选用调控阀门。4)不论是散热器采暖系统,或地板辐射采暖系统都要实现分室温控或分户温控。

[1] JGJ 173-2009,供热计量技术规程[S].

[2] 张丽芝.集中供暖分户热计量的研究综述[J].山西建筑,2008,34(27):220-221.