簡(jiǎn)介： 通過對(duì)幾種采暖系統(tǒng)原理的分析,提出住宅室內(nèi)采暖設(shè)計(jì)的節(jié)能方案，對(duì)于住宅小區(qū)的供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如果規(guī)劃和設(shè)計(jì)合理，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)較好的系統(tǒng)控制和計(jì)量功能，同時(shí)可以降低能源的浪費(fèi)，極大的提高供熱的社會(huì)效益并獲得相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。為建設(shè)高質(zhì)量住宅小區(qū)采暖提供參考依據(jù)。
關(guān)鍵字：住宅 室內(nèi)采暖 節(jié)能 分戶計(jì)量 控制 計(jì)量
1、引言
    節(jié)能是我國(guó)一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略方針。我國(guó)政府對(duì)節(jié)能工作高度重視，特別是改革開放以后節(jié)能工作出現(xiàn)了欣欣向榮的局面。節(jié)能對(duì)于供熱行業(yè)來說潛力是相當(dāng)大的。供熱行業(yè)是能耗大戶，能耗支出占據(jù)其大部分成本。由于以往的住宅供暖按面積收取熱費(fèi)，存在很大的不合理性，且不便于用戶進(jìn)行局部調(diào)節(jié)，造成供熱用熱浪費(fèi)很大。隨著人們生活水平的提高和供暖事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)供暖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用熱量的分戶計(jì)量和獨(dú)立控制的呼聲越來越高。
    近年來節(jié)能問題在供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)中越來越被人們重視。因此有必要在新建住宅中采用更合適的供暖系統(tǒng)形式來滿足熱費(fèi)按戶計(jì)量的需要。在節(jié)能問題上，尤其要特別重視能源利用過程前的處理，即在規(guī)劃設(shè)計(jì)整個(gè)供暖系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該考慮該系統(tǒng)的節(jié)能前景及經(jīng)濟(jì)效益。建設(shè)部《建筑節(jié)能“九五”計(jì)劃和2010年規(guī)劃》明確指出，“對(duì)集中供暖的民用建筑安裝熱表及有關(guān)調(diào)節(jié)設(shè)備并按戶計(jì)量收費(fèi)的工作，1998年通過試點(diǎn)取得成效，開始推廣，2000年在重點(diǎn)城市新建小區(qū)中推行，2010年全面推廣”。因此，在進(jìn)行住宅室內(nèi)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮熱用戶分戶及分室控制溫度的需要。據(jù)初步測(cè)算，采取供暖分戶計(jì)量，可以實(shí)現(xiàn)采暖節(jié)能20%以上。本文就幾種適宜分戶計(jì)量的采暖系統(tǒng)做一淺析。
2、 舊式采暖系統(tǒng)的基本形式及其優(yōu)缺點(diǎn)
    長(zhǎng)期以來，我國(guó)城市住宅室內(nèi)采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本上都采用單管垂直系統(tǒng)的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。（如圖1）這種設(shè)計(jì)方案有許多優(yōu)點(diǎn)：1系統(tǒng)簡(jiǎn)單；2施工方便；3造價(jià)低等，但是也存在一定缺陷，主要是不便于用戶進(jìn)行局部調(diào)節(jié)，因而造成能源的浪費(fèi)。隨著能源結(jié)構(gòu)的變化及節(jié)能和物業(yè)管理的要求，這一缺陷越來越明顯，使得此種供暖系統(tǒng)不得不被逐步替代。

圖1單管垂直采暖系統(tǒng)

    隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，“熱”也是商品的觀點(diǎn)逐步被人們所認(rèn)識(shí)和接受。傳統(tǒng)的落后的按建筑面積結(jié)算收費(fèi)的方法，既不科學(xué)又不合理。已不能適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的要求，必須進(jìn)行按熱量計(jì)量收費(fèi)的改革。供熱收費(fèi)由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期的福利制向社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)變，即熱用戶向供熱企業(yè)繳納熱費(fèi)。因而用戶對(duì)供熱系統(tǒng)節(jié)能越來越關(guān)注。單管垂直采暖系統(tǒng)的弊病越來越明顯，其弊端具體表現(xiàn)在以下幾方面：
2.1 系統(tǒng)不具有個(gè)體調(diào)節(jié)的能力
    單管垂直采暖系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是不利于進(jìn)行局部調(diào)節(jié)，無法改善和滿足熱用戶的熱舒適性要求。而且由于該系統(tǒng)是將熱水先供到住宅樓的頂層，然后依次向下分至各用戶，這就在理論上造成了各不同樓層的熱用戶的散熱器的傳熱系數(shù)K值也不相等。因此造成頂層過熱，底層過冷，冷熱不均現(xiàn)象。頂層用戶過熱時(shí)只能通過打開門窗的方式來放走熱量以降低室內(nèi)溫度，這就造成了能源的浪費(fèi)。如果采用調(diào)節(jié)熱水流量來降低室溫，就會(huì)造成以下各層過冷的現(xiàn)象。其次，該系統(tǒng)也無法對(duì)各房間的室溫進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。
2.2 系統(tǒng)維修時(shí)浪費(fèi)能源
    由于單管垂直采暖系統(tǒng)是一個(gè)整體的熱水循環(huán)系統(tǒng)。如果該系統(tǒng)有一處設(shè)施漏水或堵塞，整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)受到影響。嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致整個(gè)住宅樓停供；而且在維修時(shí)會(huì)造成大量熱水的浪費(fèi)，在寒冷地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)供水管凍裂等嚴(yán)重問題，造成不必要的事故，影響居民的正常生活。
2.3 不利于供熱部門的管理
    對(duì)于拖欠熱費(fèi)的用戶處理困難，如果要停止個(gè)別用戶的供暖，可能影響到整個(gè)住宅樓停供。常此下去，致使供熱企業(yè)入不敷出，連年虧損。
2.4 閑置住宅的能源浪費(fèi)
    由于室內(nèi)采暖系統(tǒng)是單管串聯(lián)式，所以每層、每戶住宅必須用熱，否則該系統(tǒng)就無法正常運(yùn)行。如出現(xiàn)有些用戶不想用熱或者有些住宅長(zhǎng)期閑置，這就必然導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。目前在一些非采暖且又在發(fā)展小區(qū)采暖的地區(qū)，此種現(xiàn)象十分突出。
3、分戶計(jì)量的發(fā)展前景及控制原理
    目前，在我國(guó)，這種分戶式計(jì)量系統(tǒng)的研究剛剛起步，大部分都處在嘗試階段。原有的室內(nèi)供暖系統(tǒng)多為單管垂直系統(tǒng)，缺乏獨(dú)立調(diào)節(jié)能力，熱用戶對(duì)熱是商品沒有深刻的認(rèn)識(shí)，缺乏節(jié)能意識(shí)，僅此使我國(guó)住宅采暖單位面積能耗高出先進(jìn)國(guó)家2倍左右，且不便于供熱部門管理。供熱系統(tǒng)的按戶計(jì)量是供熱發(fā)展的方向，是解決收費(fèi)難和實(shí)現(xiàn)節(jié)能的唯一出路。隨著人民生活水平的提高人們不再滿足于吃飽、穿暖，而是不斷追求高質(zhì)量、高品位的生活。在江蘇淮安市，每年新建住宅近百萬平方米，這些新建住宅大部分都在申請(qǐng)室內(nèi)采暖，而淮安市目前僅市政府西大院有采暖系統(tǒng)。由于本市住宅室內(nèi)采暖剛剛起步，所以在采暖形式推廣中應(yīng)該走在前列，實(shí)施單戶控制的采暖形式推廣前景十分可觀。
    分戶計(jì)量采暖系統(tǒng)的特點(diǎn)是對(duì)每個(gè)采暖用戶進(jìn)行單獨(dú)控制，即每戶獨(dú)立采用一個(gè)供回水系統(tǒng)，一戶一表制，可以單獨(dú)對(duì)用戶進(jìn)行調(diào)節(jié)、關(guān)斷、計(jì)量，不會(huì)影響其他用戶。達(dá)到分戶計(jì)量目的的根本方法是對(duì)用戶獨(dú)立系統(tǒng)的控制，具體做法是在每戶供水入口處設(shè)置熱表及散熱器上安設(shè)調(diào)節(jié)閥。通過調(diào)節(jié)散熱器使采暖房間的室溫滿足人體熱舒適性的要求。實(shí)現(xiàn)散熱器調(diào)節(jié)的方法，主要是通過對(duì)散熱器散熱量進(jìn)行控制，以達(dá)到室溫要求。目前散熱器個(gè)體調(diào)節(jié)主要依靠改變進(jìn)流散熱器熱水流量的方法來實(shí)現(xiàn)，但是在進(jìn)行散熱器調(diào)節(jié)時(shí)必須不影響整個(gè)供熱系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性，所以供熱系統(tǒng)要有完善的調(diào)節(jié)控制措施和高水平的運(yùn)行管理辦法。否則，很難實(shí)現(xiàn)真正意義上的分戶計(jì)量。
4、適宜分戶計(jì)量的采暖系統(tǒng)
4.1 單管制采暖系統(tǒng)
4.1.1 單管水平串聯(lián)系統(tǒng)
    單管水平串聯(lián)系統(tǒng)是一種比較常見的采暖系統(tǒng)。其做法是在每個(gè)住宅單元設(shè)置一個(gè)總的供回水系統(tǒng)（稱為大系統(tǒng)），每層用戶為一個(gè)獨(dú)立的小系統(tǒng)?？偣┗厮⒐芄芫O(shè)在靠樓梯的櫥衛(wèi)處，每層供回水接在大系統(tǒng)上（每層只裝一戶），在小系統(tǒng)出入口管道上加調(diào)節(jié)關(guān)斷閥門及熱計(jì)量表，以便分戶計(jì)量熱費(fèi)。此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：豎向無穿樓層的立管，不影響墻面裝修；缺點(diǎn)是：不能分室控制溫度；每組散熱器均須設(shè)冷風(fēng)閥；管線過門、陽臺(tái)須處理。（見圖2）

圖2單管水平串聯(lián)系統(tǒng)

圖3單管水平跨越系統(tǒng)

4.1.2 單管水平跨越系統(tǒng)
    圖3為此系統(tǒng)的原理圖，同單管水平串聯(lián)式系統(tǒng)相同，采用一個(gè)大系統(tǒng)，可將該系統(tǒng)的供、回水立管設(shè)置在管道井內(nèi)。此設(shè)計(jì)方案中須增設(shè)與散熱器組數(shù)相對(duì)應(yīng)數(shù)量三通調(diào)節(jié)閥，控制進(jìn)入散熱器的最大流量為循環(huán)流量的30%。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：可實(shí)現(xiàn)分室控制溫度；豎向無立管，不影響墻面裝修；缺點(diǎn)是：管路中的附屬設(shè)備（三通調(diào)節(jié)閥）增加；管線過門、陽臺(tái)須處理；每組散熱器須設(shè)冷風(fēng)閥。
4.2 雙管制采暖系統(tǒng)
4.2.1 雙立管并聯(lián)式系統(tǒng)
    對(duì)于雙立管并聯(lián)式系統(tǒng)，任何一層的用戶只要在散熱器支管上加調(diào)節(jié)閥就可以達(dá)到調(diào)節(jié)介質(zhì)流量，從而滿足用戶對(duì)熱舒適性的要求，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能。但這種調(diào)節(jié)方式在使用時(shí)，應(yīng)該考慮到以下問題：(a)此系統(tǒng)在樓層數(shù)過多時(shí)易出現(xiàn)嚴(yán)重的垂直失調(diào)現(xiàn)象，其系統(tǒng)垂直高度以不超過三層為宜，實(shí)用性受到限制。(b)穿越樓層的立管數(shù)增多。(c)僅適用于安裝熱量分配表的系統(tǒng)。（見圖4） 

圖4 雙立管并聯(lián)式系統(tǒng)

4.2.2 水平雙管系統(tǒng)
    采用水平雙管設(shè)計(jì)方案，可以避免雙立管并聯(lián)式系統(tǒng)的垂直失調(diào)問題，而且該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)每戶一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，有利于熱量表的安裝，能實(shí)現(xiàn)散熱器個(gè)體調(diào)節(jié)。任何一層的用戶都可以通過室內(nèi)調(diào)節(jié)閥方便的調(diào)節(jié)介質(zhì)流量，從而達(dá)到舒適的室溫，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，又不影響其他用戶采暖，但該系統(tǒng)須增設(shè)與散熱器組數(shù)相對(duì)應(yīng)數(shù)量三通調(diào)節(jié)閥。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：能夠使不易解決的供熱系統(tǒng)垂直失調(diào)的難題得到極大的改善；可分室控制溫度，調(diào)節(jié)性能優(yōu)于單管系統(tǒng)；墻面豎向無立管，不影響裝修；缺點(diǎn)是：室內(nèi)散熱器下部的供回水管隱蔽困難；管線過門、陽臺(tái)不好處理；每組散熱器須安裝冷風(fēng)閥。（見圖5）

圖5水平雙管系統(tǒng) 

4.2.3章魚式系統(tǒng)

圖6章魚式系統(tǒng)

圖6為此系統(tǒng)的原理圖，做法是在每戶設(shè)置一分水器，供水進(jìn)入分水器后分出若干并聯(lián)的支管，末端連接至散熱器，再經(jīng)回水集中到集水器。在制作安裝時(shí)應(yīng)將管線埋地敷設(shè)（一般采用聚丁烯管或PB管），要防止地面因熱應(yīng)力造成龜裂和破損，要妥善處理好管道熱膨脹時(shí)產(chǎn)生的推力傳遞給地板。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：可分室控制溫度，調(diào)節(jié)性能優(yōu)于單管系統(tǒng)；管線埋地敷設(shè)，墻面豎向無立管，不影響墻面、地面裝修；缺點(diǎn)是：管線埋地須設(shè)隔熱措施，造價(jià)偏高；每組散熱器須設(shè)冷風(fēng)閥。
5、供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
    雖然分戶式計(jì)量在新建住宅小區(qū)得到有力推廣，但其在推行過程中必然會(huì)在采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建筑物設(shè)計(jì)、儀表選用、管理等方面存在一些問題。
5.1 供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算及戶內(nèi)散熱器布置
    熱負(fù)荷計(jì)算是供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，以往的設(shè)計(jì)由于害怕暖氣不熱而盲目加大熱負(fù)荷值，致使散熱器安裝面積過大，將不利于散熱器支管上溫控閥的調(diào)節(jié)，應(yīng)該選擇合理的熱指標(biāo)估算辦法。室內(nèi)散熱器位置要布置合理，室內(nèi)水平管線會(huì)增加，存在管線明裝占用空間，影響室內(nèi)裝修、家具布置及過門、陽臺(tái)難處理等問題。
5.2 對(duì)建筑材料傳熱性能的要求
    新的建筑材料能否滿足現(xiàn)代節(jié)能房間的要求，即建筑材料的傳熱性能是否理想。采暖建筑的耗熱量主要是通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量構(gòu)成，約占73%~77%，其次為通過門窗縫隙的空氣滲透熱量，約占23%~27%，在傳熱耗熱量中外墻占23%~34%，由此可見，提高建筑物的保溫性能將會(huì)達(dá)到很好的節(jié)能效果。另外，計(jì)算表明，對(duì)于一間不采暖的房間從周圍房間獲取傳熱量可維持12~14℃室溫，其他用戶有近1/4~1/5的熱量傳給了該房間，其他用戶將多支付這部分熱費(fèi)，很不合理。所以，有必要增強(qiáng)戶間建筑結(jié)構(gòu)的隔熱性能。
5.3 熱表參數(shù)修正及表計(jì)校核問題
    由于住戶所處樓層、圍護(hù)結(jié)構(gòu)不同，保持相同室溫的耗熱量肯定存在差異，所以應(yīng)該選擇合理的熱表參數(shù)。我單位在同用戶進(jìn)行計(jì)量?jī)x表校核、熱費(fèi)結(jié)算中就發(fā)生過糾紛。而且，應(yīng)該組織專門人員定期對(duì)計(jì)量表計(jì)進(jìn)行校核。
5.4 供熱系統(tǒng)變流量問題
    由于實(shí)現(xiàn)分戶計(jì)量，系統(tǒng)的熱負(fù)荷變化會(huì)很頻繁，所以，供熱系統(tǒng)應(yīng)該能自動(dòng)調(diào)節(jié)供熱量，使其跟蹤所需熱負(fù)荷的變化。應(yīng)該在換熱站設(shè)置有壓差控制的裝置。
5.5 住宅小區(qū)設(shè)置分戶計(jì)量裝置后，要加強(qiáng)節(jié)能宣傳；提高節(jié)能意識(shí)。
5.6 對(duì)供熱企業(yè)的管理提出更高的要求。
6、結(jié)束語
    綜上所述，對(duì)于住宅小區(qū)的供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如果規(guī)劃和設(shè)計(jì)合理，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)較好的系統(tǒng)控制和計(jì)量功能，同時(shí)可以降低能源的浪費(fèi)，極大的提高供熱的社會(huì)效益并獲得相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。
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作者簡(jiǎn)介： 
劉軍，男，1976年生，陜西蒲城人，畢業(yè)于包頭鋼鐵學(xué)院供熱通風(fēng)與空調(diào)工程專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，助理工程師，原在南京華電熱泉供熱技術(shù)有限公司工作，在工作期間發(fā)表多篇關(guān)于供熱方面論文，現(xiàn)主要從事暖通空調(diào)設(shè)計(jì)、熱泵供熱及節(jié)能方面的工作。