集中供热分户供热的推进技术研究

袁银生

（煤炭工业太原设计研究院集团有限公司，山西 太原 030001）

1 分户供热的政策和规范

根据国家建设部2005 年第76 次部常务会议讨论通过，自2006-01-01 起施行的《民用建筑节能管理规定》中第八条鼓励发展建筑节能技术和产品的第四项提出：积极鼓励供热采暖系统温度调控和分户计量技术与装置。

2008-04-01 起施行的修订后的《中华人民共和国节约能源法》中第三十八条：国家采取措施，对实行集中供热的建筑分步骤实行供热分户计量、按照用热量收费的制度。新建建筑或者对既有建筑进行节能改造，应当按照规定安装用热计量装置、室内温度调控装置和供热系统调控装置。

2 供热控制现状

伴随着生活水平的提高，居民对于生活舒适度的要求会越来越高，国内集中供热采暖时间在北方占比全年时间的40%～55%，在提高居住环境舒适中属于占比第一的内容。国家推行分户供热已经10 多年了，但是用户的分户计量控制和收费却一直没有推行开来。在前期发表的文章《城镇集中供热系统控制构架分析》中已经做了详细的分类分析，主要概括为以下3类：①经济成本和运行成本高，经济回收期不确定；②供热控制系统不支持；③居民用热理念不科学、供热管理不成熟。

根据分户供热的目标和用户采暖温度的不同，对于集中供热的末端控制提出一个新的要求，如何实现分户供热，实现用户不同的室内温度要求。目前的供热末端调节方式基本上都是一种，是根据供热区域的整体要求进行调节管网的水温，确保多数所有热用户室内温度达到18 ℃以上，大部分用户室内温度在22～24 ℃之间，一些寒冷地区县区的供热末端用户基本不实现供热主动调节。部分年轻人住户靠开窗散热来自我调节室内温度，造成能源的极大浪费。

3 分户计量和控制的案例数据分析及说明

推进分户供热实施，解决分户供热，分户调节的技术难题是本文的主要内容。按照前期《集中供热系统控制构架分析》一文中的控制系统分级，本文详细叙述三级控制的具体方式。结合一个供热案例数据进行控制分析和说明。

城镇居住片区A，总供热面积10 万m，拟设置一座集中供热的换热站进行给片区供热，站点设置片区最低端。其中，单层平房建筑1 万m，挂暖，地势高差为10 m，每户供热面积平均为70 m；多层建筑楼房面积为6 万m，地暖，建筑层高21 m，地势高差为10 m；高层建筑3 万m，地暖，建筑层高为66 m，地势高差为15 m。目前该小区多层建筑和高层已经完成分户供热控制改造和外墙保温改造，单层建筑只做了分户供热改造。每户入户管道均已经安装热计量装置和流量调节装置。挂暖供回水温差为20 ℃，地暖系统的供回水温差为10 ℃。当地气候如表1 所示。

表1 当地主要气象参数表

依据《民用建筑采暖通风与空气调节设计规范》中山西省供热参数分类表3.1.2-1 采暖热值标推荐值（W/m）。单位面积热值标计算如表2 所示。

表2 建筑热负荷计算表

文章所采用的数据为均衡数据，是经过加权平均的数据，只用于理论计算，供热范围内主要户型为70 m的平房、80 m和100 m多层建筑、120 m和140 m高层建筑。不同的居住面积流量计算公式为：

式（1）中：为流量，t/h；为面积，m；为建筑热值标，W/m；1 和2 为供回水温度，℃。

设定挂暖用户集中供热供回水温差为20 ℃，地暖用户集中供热供回水温差为10 ℃，计算用户流量如表3 所示。

表3 建筑采暖面积额定温差流量计算表

根据式（1）计算，不同室外温度下，在额定流量的基础上，不同居住面积热负荷变化如表4 所示。

表4 居民建筑热负荷跟随室外温度变化计算表

同时不同居住面积用户根据室外温度变化，在定流量前提下，根据表4 的计算，按照公式：

式（2）中：为设计热负荷，kW；为比热容，kJ/（kg·℃）。

用户供回水温差跟随室外温度的变化如表5所示。

表5 额定流量时用户消耗温差计算表

在城镇集中供热控制调节中，主要以质与量的调节为主，即前期定量、后期调质的控制思路。量调节是水流量的调节，目的是每一个用户的水流量都是符合设计要求或者在可控范围的；质调节就是对热源的输送媒介——水的温度调节。一般的情况量调节在供热初期，根据供热用情况流量调节基本能达到一个稳定动态平衡，各级调节阀门开度调节好后，阀门基本在本供暖期是不会二次调节了。质调节就是对输送媒介的温度进行调节。

根据以上数据表格分析，小区换热站预计设低区和高区换热机组，单层建筑、多层建筑和10 层及以下的高层建筑为低区，11 及以上高层建筑为高区，具体的管道设置暂且不论，根据本文的控制思路，应在主要管道和分支管道处设置流量检测装置。在供热初期量调节时就根据当年的供热面积，调整各支线支管的卡扣阀门开度，确保供热用户不同的室内温度需求，给于不同的流量分配，并能确保供热系统的最不利用户仍在控制参数范围内。即使在极度寒冷天气，在循环泵全频率运行流量供给时，也不有较大影响。根据现有的计算机控制系统，可以在运行参数曲线中植入算法和运行曲线，进行自动计算并调节流量梯度。

在流量基本满足平衡时，根据室外温度的变化，根据上表计算，不同室外温度下地暖系统和挂暖系统不同的温差供给，同时供热调节之后，根据调节管网的最远端长度，根据天气参数提前调节，公式如下：

式（3）中：为时间，s；为最远端管网长度，m；为管网水流速，m/s。

提前时间可取综合数据，具体需根据供热管网情况综合调整，为保证用户的用热效果，往往调整时间为提前升温，滞后降温。调整时间不得高于水端在管网运行的最长时间。

4 总结说明

集中供热分户供热、分户计量的目的是要体现热也是一种商品，用户可以根据不通的需要进行购买，以往多个供热区域实验均不是很成功，原因不外乎供热成本大、用热概念反差、分户供热控制不成熟等原因。而本文重要的就是在解决分户供热的控制可行性技术问题，在解决技术问题的基础上，根据合理的管理，供热成本就会降低。同时需要宣传和普及商品化用热的理念，普及满足不同的室温需求的功能。分户供热的倡导终将实现。

根据供热目标温度值和可用介质温差合理的设置媒介管径，满足最大要求的前提下，根据实际需要进行数据化控制。达到一个定量调质的控制目标，包括运行前期的供热目标范围和要求的确定，管网接点的量调节确定，运行期的质调节控制，技术上就能实现分户计量，分户供热。