北方地区既有居住建筑供热计量及节能改造实例分析

李新付（安阳市建筑设计研究院，河南 安阳 455000）

1 概 述

安阳市既有居住建筑供热计量及节能改造工程项目，分31个子项目，均为住宅小区，均位于安阳市区内，改造总建筑面积为204.23万平方米。

安阳市属于北温带大陆性季风气候，冬季干冷，冬季为西北风和北风。采暖室外设计计算温度为-4.7℃.，冬季室外平均风速为1.9m/s， 最大冻土深度为350mm。

2 工程项目改造内容

室内供热系统计量及室内温度调节控制改造；热源及供热管网热平衡改造。

3 改造前工程项目供热现状

本供热改造项目热源均为小区集中热交换站，一次热网均为市政热力管网，一次网为110℃—70℃高温热水，经热交换站水水换热后，换成80℃-55℃及50℃-40℃低温热水，二次供暖热水经室外管网与住宅小区内各住宅楼内供热系统相连，为室内的散热器和地板辐射加热管提供采暖热水。

改造住宅小区的供暖系统的安装和使用时间参差不齐，且冬季普遍能耗高，运行费高，居民室内温度失调严重，热舒适度较差，由于绝大部分为按面积收费使得有些户内温度偏高，居民不得不开窗，造成热量的极大浪费。而有的户内（特别是供热系统末端）温度却较低。

住宅小区换热站、水系统均为定流量系统，普遍存在着循环水泵流量偏大，扬程偏高，循环水泵与管网特性不匹配，水泵运行效率很低，其耗电输热比EHR普遍较低。换热站内过滤装置均为Y型管式过滤器，阻力大且易堵塞，另外大多数换热站热力管道最高点未设放气装置，使得供热系统不能正常运行，而且增加系统阻力，从而导致耗电量增加。小区换热站供暖系统定压均为补水泵间歇补水加安全阀的定压方式，且补水水源均为自来水，系统膨胀泄压排水均排入站外下水道，这种定压不仅造成了管网的水力工况不稳定，而且有的电接点压力的上下限设置不合理，使得整个供热系统压力分布波动很大，小区内楼层较高的住户室内管网出现倒空现象。

改造住宅小区室内二次网均采用直埋方式敷设。小区二次网的管道分支支管处及系统热力入口处几乎均未设置管平衡阀（动态或静态），只设置了一般的关闭用阀门（闸阀、蝶阀居多），调节能力差，为了使小区所有用户（特别是末端用户）均能达到设计流量，只能靠增大整个小区供热系统的循环流量，因此造成运行费用和热量的极大浪费。

改造住宅小区热计量情况，入户热计量表除安泰、安惠等部分小区设置户用热量表外，其余均没有设置户用热量计量装置。供热系统热力入口，小区换热站总管上均未设置任何热计量装置。设置了户用热量表的小区，也只是国产机械式流量表，由于管内杂质，热量表本身质量等原因，使得计量精度受到很大影响，平均误差在±25～30%左右，有的甚至高达±50%，这给推广计量分户收费带来很大的阻力。

4 工程改造项目选用技术

4.1 室内采暖系统热计量技术

住宅小区内换热站二次网总供水管上增加设置超声式热量表，换热站内二次网供回水总管、分集水器及循环水泵进出口等处凡未设置温度计的，应予补装。

供热系统热力入口处（楼栋或单元）加装超声式热量表，并在供回干管上补装未设置的温度计。

每户入户装置中增设（改设）超声式热量表，安阳市31个住宅小区的室内供暖系统均设有共用立管的分户设置的热水采暖系统形式，且均预留安装热量表的位置（有的小区已装有热量表），这给分户设置热量表带来方便，由于已先装有的机械式热量表误差很大，因此，这次改造时，与原先没有设置热量表的用户一律增设（改设）超声式热量表，并同时设置与之配套的过滤器、锁闭阀等。

4.2 室内温度调节控制技术

室内为散热器热水系统的散热器供水支管上均增设散热器自力式温控阀；室内为低温热水地面辐射供暖系统中，户内分集水器供水管上改装自力式温控阀。

散热器和分集水器为暗装时，应选择感温包外置式温控阀，温控阀应具有带水带压清堵或更换阀芯的功能。实施改造前应对原采暖系统的管道、阀门、散热器及辐射盘管进行清洗，确保系统内无杂物。

4.3 换热站节能改造技术

换热站均增设气候补偿器，根据室外温度和二次网回水温度的变化，改变一次网供水流经换热器的流量，从而改变二次网供水温度，对供暖系统进行质调节，从而达到节能运行目的。

当换热站换热面积不变时，若系统中某个用户调节流量发生变化使二次管网的流量发生变化时，二次管网的供水温度就要发生变化，对没有调节的用户虽然末端流量没有发生变化，但室温也会发生变化。因此，应保证二次管网供水温度只与室外温度有关，而不是随用户调节流量改变，对于二次管网供水温度的调节，可通过一次管网的流量来实现，而电动调节阀的动作温度由气候补偿器控制。

对原循环水泵进行校核计算，特别对流量偏大，扬程偏高的循环水泵进行核算，选择与整个供暖系统供热量和管网阻力相匹配的循环泵。

室内外温度变化时，供暖系统水流量要适应热负荷的变化，供热站内循环水泵增设变频调速装置，根据采暖系统散热器二通温控阀，入户装置和热力入口以及各分支处的动态平衡阀，使供回水总管的压差发生变化，利用增设在二次网总供回水干管间（或分集水器间）的压差控制装置，使整供暖系统进行变流量运行，达到节能目的。

换热站循环水泵出口上的一般止回阀改为限流止回阀。在单台泵启动和非全数设计工作泵工作时，对工作泵起限制流量作用，使泵在较高效率状态下工作，防止电动机在水泵低扬程大流量、低效率时发生过载现象，防止超额定电流烧电机现象的发生，同时起到一定的节能效果。

小区换热站闭式低位膨胀水箱定压技术，同时增设软水装置，与原有补水泵间歇补水（自来水）加安全阀的定压方式相比，管网的水力工况稳定，系统失水量大幅度减小，而且改为软水补水，减轻采暖系统的结垢。

小区换热站内增设全程水处理装置，对系统循环水进行灭藻、杀菌、防垢、超净过滤等处理，改善系统循环水品质，消除由于水质差引起换热效率下降的现象，提高管路系统中各计量仪表调节装置的精度。

改善换热站内热力管路、设备、附件的保温性能，将原有的岩棉加铝箔的保温方式改为离心玻璃棉敷两布三脂玻璃钢保温方式，加强对水系统管路中异形装置的保温措施，如分集水器、阀门、水处理设施、换热设备等，把热损失最大限度降低。

4.4 二次热力管网平衡改造技术

室内供暖管网的平衡改造，改造小区住宅室内供暖系统均为双管式散热器系统或地板辐射供暖系统，室内供暖管网的平衡改造，除了上述室内温度调节控制技术章节时提到的每户散热器和分集水器供水管上设二通自力式温控阀外，每户供暖系统入户回水管上改设自力式压差控制阀，保持户内系统有了相对恒定的压差。

室外供暖管网的平衡改造，在每栋楼（或单元）热力入口处改设自力式压差控制阀，当单个或部分用户室内调温导致单栋楼（或单元）总流量发生变化时，能保证该热入口压差的相对恒定，在室外管网分支处（下游有多个热力入口）改设自力式压差控制阀，当此处的流量发生变化时能保证该分支处有个相对恒定的压差。

在室外供暖管网某处（具体位置根据具体小区而定），该位置代表室外热网能稳定运行的控制点，回水管上增设自力式压差控制阀，把该处的供回水压差作为控制对象，系统运行时以该点的供回水压差为控制目标。

换热站内供回水总管之间（或分集水之间）增设压差控制装置（包括压差控制器、电动阀等），并对换热站内循环水泵的总流量采用变频控制，根据设在换热站内供水总管上（或分水器上）的压力控制点压力的变化来控制循环泵转速，实现供暖系统的平稳节能运行。

5 效益分析

5.1 节能分析

5.1.1 供热计量改造的节能分析

目前安阳市居民供暖收费标准主要按面积（按建筑面积90%计）进行计量收费，价格为0.18元/d.m2；而按热值计量收费的，目前只有安泰苑、安惠苑，居民生活供暖实两部制热价，即固定部分按面积（按建筑面积的90%计）计费，价格为0.054元/d.m2；计量部分按热值计量计费，价格为0.105元/kW.h，且固定部分与计量费用之和不得大于按面积计费总额。

从安阳市目前的居民供暖收费标准可以看出，按面积计量收费，每户一个供暖期的供暖费无论用热多少，房间温度高低,其总的供暖费用是固定不变，这种收费结果是：住宅房屋内无论有人无人，散热设备也照常满负荷运行，再加上由于热力失调，房间温度过高，有的用户宁愿开窗降温，也不调节关小阀门，居民供暖热量浪费惊人，居民节能意识差，如果供热计量改造后，居民供暖收费标准按动态（按计量热值）和静态（按计量面积）联动收费，就会大大减小供暖热量的浪费现象，提高居民的潜在节能意识，这一部分的节能空间非常巨大，同时也能减轻居民供暖费用支出的负担。

5.1.2 室内自动温度调节控制改造后的节能分析

居民户内供暖设备，大都为散热器和地面辐射采暖，改造前均为普通手动阀门（闸阀、截止阀、球阀），调节性能差，改造后散热设备的改装自动式温控阀，可以根据居民个人习惯设定适合自己的室内温度，当室内温度高于设定值后，温控阀就会自动关小，减少通过散热设备的流量，具有一定的节能效果，且改善了居民室内热舒适度，提高了生活质量。另外，室内散热设备改装了温控阀，为下一步整个供暖管网的平衡调节，变流量节能运行，打下了基础。

5.1.3 换热站节能改造后的节能分析

前面提到，住宅小区换热站循环泵存在着大流量大扬程的现象。循环泵与管网不匹配，水泵运动效率很低，耗电输热EHR普通低，耗电量浪费巨大。改造后，所增改循环水泵与管网匹配，再加上整个供暖管网平衡改造后，循环水泵的变频运行，其节能效果也是巨大的。

换热站内增设气候补偿器，随室外温度变化，自动调节一次网通过换热器的流程，改变二次网的供水温度进行质调节，有一定的节能效果。另外，改善站内的保温方式，增加软水装置和改变补水泵补自来水的定压方式，改善过滤装置，补充完善其附属设施（如放气阀，仪表等），其节能效果也是明显的。

5.1.4 二次热力管网平衡改造后的节能分析

二次热力管网平衡改造后，各用户入口，热力入口，主要分支处供回水压差，以及总共回水压差相对恒定，为整个二次管网变水流量运行及其相应的循环水泵变频运行打下最重要的基础，其节能效果也是巨大的。

5.2 项目推广前景分析

安阳市31个既有居住建筑供热计量及节能改造，由于均为热水集中供暖，均有独立的小区换热站，户内均为独立设置的供暖系统，且多数为双管制式（部分低温辐射采暖），二次管网均为直埋式，因此改造难度不是很大，改造项目推广前景也较为乐观，本次供热改造的技术特点，主要是技术含量大，改造档次较高，所选改造节能产品要求均为国产最好或进口产品，如：所有计量均为超声热量表，平衡装置均为动态平衡阀，很大一部分循环水泵核算不合格后，要更换循环水泵，增设变频装置，二次热网均变流量运行，通过以上供暖改造，其节能效益、社会效益、经济效益非常明确，再加上供暖收费中，逐步增加动态（热量计量）收费比例，逐步减小静态（面积计量）的收费比例，逐步降低总收费（动、静态）标准，使居民得到实实在在的实惠，进一步推广供热节能改造，就变成了水到渠成的事情。

[1]《实用供热空调设计手册》（第二版）陆耀庆主编

[2]《既有居住建筑节能改造技术规程》（JGJ/T 129—2012）

[3]《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇-暖通空调.动力》（2007年版）

[4]《供热计量技术规程》JGJ173-2009