对分户热计量供暖系统的探讨

李长征 田广辉

【摘要】本文根据作者的实践和调查，在设计供暖分户热计量系统几种方案，并对其分析和归纳基础上，针对由此而产生的为满足供暖分户热计量的一些问题，如在热网管理中，怎样进行调节控制，怎样进行节能运行，而提出了压力和压差两种调控的方法，供运行管理人员参考，同时对目前分户热计量中仍存在的一些问题，进行了总结，以供有关专业设计、施工和运行管理人员进一步关注、验证和探讨。

【关键词】供暖分户热计量跨越管温控阀蒸发式热表单管顺流双管并联压力和压差控制户间传热

Abstract： This paper based on the author's practice and investigation, design heating household heat metering system several options, and their analysis and summarized on the basis for the resulting meet heating household heat metering, as in the thermal network management and how to regulate and control, how to carry out energy-saving operation, made ​​the pressure and pressure of the two control methods for the operation and management of a reference, some problems exist in the current household heat meteringa summary of further concern for the professional design, construction and operation of management, validation and discussion.

Key Words: heating household heat metering across the tube, thermostatic valve, evaporative heat meters, single-pipe, parallel twin-tube, pressure and differential pressure control, indoor heat transfer

中图分类号：TS914.3+2文献标识码：A 文章编号：

近年分户供暖热计量，已经在我国许多城市进行试验，应该说取得了一定的数据和效果，但仍存在一些问题，如对供暖分户热计量系统型式缺少系统分析与比较、热网管理更加复杂、收费存在一定的偏差等问题，本文就作者的实践和调查，对此予以阐述。

一、供暖分户热计量室内系统的型式与分析

1. 供暖分户热计量的目的和可行性

供暖分户热计量就是以集中供热为前提，通过一定的供热调控和计量手段，实现用热量的按户计量和收费，它是供热计量仪表和收费算法程序的结合体。其主要目的有以下几个：

① 为了供暖系统的节能运行；

② 为热用户提供调节控制手段，提高其热舒适性；

③ 为实现更准确的分户热收费提供技术支持。

可见，实现供暖分户热计量是必然的一种趋势，但系统造价较传统供暖系统有所提高，鉴于目前情况，笔者从系统造价方面，对传统供暖系统和分户热计量系统进行了比较和分析（见表1），它是对同一建筑，采用不同供暖系统设计的结果。

表1的对比分析表明，分户热计量系统比单管顺流的传统系统的单位面积造价多出54.9%，但如果在单管顺流系统的散热器上加装散热器温控阀和供暖热量表，则其单位面积造价就会增加到44.92元/m2，所以，生产低成本高质量的散热器温控阀和供暖热量表是推行供暖分户热计量系统的关键，也是使供暖分户热计量实际可行的必由之路。

表1单管顺流系统与分户热计量系统造价比较

注：

a.上供下回单管顺流系统配件包括：集气罐、阀门、过滤器；

b.供暖分户热计量系统包括：阀门、过滤器、散热器温控阀、户用供暖热量表；

c.系统材料费、人工费以天津市安装定额为参考。

2.对现有建筑供热系统改造型式、分析和选择

单管顺流系统是现有多层和高层建筑供暖的主要形式，因此，要实现对现有大量建筑供暖系统的热计量，就必须对其进行系统改造，以下根据笔者实践介绍几种改造方案供参考。

① 方案1：增设跨越管、温控阀和蒸发式热表

如图1所示，在立管散热器上加装跨越管，跨越管管径比立管管径小1#号，从而使流经散热器的水量可调；在散热器支管上设温控阀，以根据室内负荷的变化自动调节，维持用户设定的室温；室内热量的计量是通过在每组散热器上加装蒸发式热表实现。

该改造系统的优点是，节能效果明顯，由于每组散热器均加设了温控阀，可充分利用太阳能、家电及人体散发的热量，据对天津体院北某住宅小区试验运行，供暖季的节能达到15%~20%；同时，由于温控阀可以调节室内设定温度，提高了室内舒适度，避免了室温的偏高或偏低。由于每组散热器上设置了蒸发式热表，使每户的用热量得到准确计量。此系统计量设施完备，热量收费依据准确、合理。

该系统的缺点是改造费用相对较高，同时，蒸发式热表的核定十分繁琐，改造实施有一定难度。

此系统型式适用于住宅、出租写字楼与公寓等要求精确的分户计量和舒适度要求较高的建筑。

② 方案2：增设跨越管和蒸发式热表

该方案将方案1中的温控阀用普通截止阀来代替，散热器流量由用户手动调节，散热器散热量通过蒸发式热表来计量。

该系统的特点能准确计量各分户的用热量，有利于热量收费，同时普通阀门代替温控阀门使改造费用降低。但手动调节阀，只能是阶段性的，否则，会增加泄漏和维修量，因而节能效果有限，且用户的舒适度与传统单管系统相比无多大改善。

该系统适用于目前一些主要急需解决热计量收费问题的建筑，可以看作是方案1的过渡形式，即在保证计量收费的前提下，牺牲部分节能效果和舒适度来换取较低的工程造价。

方案3： 增设跨越管、锁闭阀和蒸发式热表

该方案将方案1中的温控阀用锁闭阀代替，散热气的散热量由蒸发式热表计量。

该系统以锁闭阀代替温控阀，使用户完全失去对室内散热器的调控权，无任何节能和提高舒适度的效果，但锁闭阀的设置，可使在保证用户供暖的条件下，切断不交费用户的供暖 ，使系统在收费管理方面具有较大优势。

方案4：只增加热计量热表

该方案只对原系统增设蒸发式热表，对分户供暖加以精确计量。系统无任何节能功能，用户舒适度也无任何改善。但计量系统完备，收费依据准确，改造工程简单，干扰用户少，造价低，适用于仅要求供暖分户计量收费的住宅。

综上所述，既有建筑供热系统的改造，应根据建筑物的具体情况具体分析，以简单实用为基本原则，选用不同的改造方案。

3. 新建建筑供热计量系统的设计

传统的供热系统没有过多考虑节能和热计量的问题。系统本身存在着固有的缺陷，不具备分户热计量与热调控的能力，因此，在新建建筑中采用怎样的系统形式，使其在保证供暖效果和简便易行的前提下，具备热调控和热计量的能力，将是供热改革所必须面对和解决的技术问题。在2009年出版的《采暖设计规范》中，只是提到供暖系统宜便于热计量，但并没有具体指出何种系统形式，鉴于我国现阶段的具体情况，要求每个用户有且只有一个热力出、入口，热计量表可设在用户外热力出入口处，既保证了计量的准确性又使管理过程简化的供暖系统，基于此，笔者经过考察与分析，筛选出以下方案。

方案1：竖井内双管式，户内水平串联，加设热水表、锁闭阀（如图2）。

管道竖井设在楼梯间，竖井布置各楼层的供暖供回水立管，每个用户做成一个水平串联下供下回系统。室内供水主管敷设在该层侧墙附近地面槽内。

该系统每个收费用户为一个水平串联式系统，总系统为双管式，各用户供、回水温度基本相同，只用普通热水表计量用户流量，便可确定用户用热量，省却了昂贵的热计量装置，每户的表箱不入户方便读取数据，并可切断某个用户的供暖而不影响其他用户。其缺点是无法进行调节与无节能效果，且舒适性受到一定限制，是一种过渡阶段的方案，但在条件允许时，稍加改造成为下述方案2，进而使用户获得室温控制权，提高舒适度，节约能源。

方案2：竖井内双管式，户内水平跨越式串联，入口设热量表、锁闭阀，散热器设温控阀（如图3）。

该系统使干管的部分流量由下部旁通管通过，散热器支管上设温控阀，从而提高了房间的舒适度，较方案1有一定的克服水平失调的能力，但温控阀的调节，使供回水温度变化，必须用热量表才能准确计量用户使用热量，从而使工程造价提高和施工难度增加。

方案3 竖井内双管式，户内水平并联，每户设热水表、锁闭阀，散热器设温控阀。（如图4）

该方案除易于管理，提高了舒适度优点外，最主要的特点是一个变流量系统，同时解决了垂直失调问题，但要求敷设回水管，必须与建筑和室内装修配合隐蔽管路。

上述方案虽然解决了供暖系统的分户热计量问题，但对于热网的运行管理提出了新的要求，这是供热技术人员特别值得关注的问题。

二、分户热计量后，热网的运行管理

1.按供热面积收费体制下热网的运行调节

在既有的按面积收费热力公司，由于用户调节自己的流量的能力较低，所以热力站对热力调节只是按定流量或分阶段变流量的后调节方案进行运行管理，热源的总供热量仅仅和室外温度有关，只是根据室外温度控制好供水温度即可，调节简单。这种调节的主动权在热力公司。

2.分户热计量后，引起的变化

由上面分析得知，当供暖系统的众多用户调节自己的流量后，整个热网的流量也随之变化，这使热力公司无法控制，使热力公司成为被动的适从者，这种变化使得热力公司必须为保证供热质量的同时，提高经济效益和降低运行费用。

3.分户热计量后的热网调节

分户热计量，已经将“热”这一特殊商品购买权完全交给了用户，所以热力公司是作为供应商应保证足够的商品，以供用户购买，因此，供暖系统在任何时候都必须为用户提供足够的资用压力。

① 供水定压控制。即把热网供水管路上的某一点选作压力控制点，在运行时，使该点的压力保持不变。例如：当用户的调节使热网流量增大，压力控制点压力必然下降，这时必须调高循环水泵的转速，使该点的压力又恢复到原来的设定值，从而保持压力控制点的压力不变。

② 供回水压差控制。将供回水的压差作为控制点，使这个供回水压差不变，从而根据热网流量变化引起的压差改变，来调节循环水泵的转速，此种方法，较上一种供水压力控制法适用范围更广、更加可靠。

上面所介绍两种控制调节方法，在实际运行管理中关键是如何确定控制点的位置和设定值得大小，根据笔者参与天津市天拖南和体院北两个供热站的运行调控的经历，分析建议采用如下方式：

对供热水压力控制点的位置和设定值得大小（如图5所示）

为保证在任何时候都能满足所有用户的调节要求，把压力控制点设在最远用户N的供水口处，其设定值大小为：

PN =P0+ΔPR+ΔPY

式中 P0为热源恒压点的压力值；ΔPR为设计工况下从N用户到热源循环水泵入口的回水干管压降；ΔPY为用户的资用压头。

对于压差控制（见图6）压差控制点选在要求资用压头最大的用户处，其压差设定值为

PN=ΔPYmax

式中ΔPYmax为所有用户的最大资用压头。而对于室外温度的变化，可仍用质调节的方式，即改变供水温度。

这两种调控方式，在实际运行中取得了较好的运行效果，节约了7.2%的电能，但使运行人员调控技能更加娴熟。综上所述，分户计量后，热网调节将成为量与质调节的综合过程，只有提高运行管理人员技术水平，才能达到供暖可靠、节能的效果。

三、分户热计量存在的问题

住宅供暖的计量收费已势在必行，但在大面积推广之前，根据目前实施情况看，尚存诸多问题需要进一步解决和验证。

1.户间传热问题。据对天津龙潭西里某六层住宅楼的三个房间501室、401室、301室进行测试，三个用户的结构、面积相同，其中301、501室有供暖，其室温维持18±1℃，而401室锁闭阀全关，其室内平均温度为14.4℃，可见，户间传热应当引起重视，并且在计量收费时如何折算成为一个争议的问题。

2.热源方式的多样化，给用户带来不安全隐患。有的开发商不具体情况具体分析，只是为便于分户计量收費，而盲目摒弃集中供暖。据有关资料报道，东北某地区，由于采用一家一户式的燃气热水炉供暖引起爆炸，造成较大经济损失和严重的社会影响。

3.实施分户热计量，使供热运行从既有的粗放型向技术型、节能型转变，使得运行管理更加复杂，从而对运行人员的技术水平提出了更高的要求。如室外温度变化时，应首先进行质调节，然后再根据热用户末端负荷的变化进行量调节，这样才能使分户热计量的供暖系统运行良好，否则，将会导致热用户的温控阀频繁启闭，不利于系统稳定运行。

4.分户热计量系统，需要高水平的施工安装作保证，从以上介绍中知道，室内管路、设备较传统多，必须进行预埋、隐蔽和调试，这对安装工序、质量提出了严格的要求，以保证系统不堵塞、泄漏和可靠。

可见，那种急于寻找一种即可供暖又可热计量收费的方式，而盲目摒弃传统集中供暖系统的做法是不可取的，必须经过进一步研究和试验，各设计单位和热力公司应及时跟踪试验区域的使用与运行效果，对供暖分户热计量系统不断改进，使得分户热计量成为一种既可靠又可被用户接受的供暖方式。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。