一、前言
　　集中供熱從福利到商品的轉變是我國經濟體制改革和實行社會主義市場經濟的必然結果。供熱公司從事業性質向企業實體轉變已是大勢所趨，有的供熱公司正在轉變，有的供熱公司已經完成這個轉變而成為面向市場、自負盈虧、自我發展的企業或股份公司。既然是企業，經營的應是商品；在發展市場經濟的今天，供熱公司就應該和電力公司、自來水公司、煤氣公司一樣，以熱計量方式向用戶收費，是節約能源的重要措施。而且按熱計量收費的條件日趨成熟。在市場經濟中，企業為了獲得更多的利潤，就得技術進步、降低成本、自我發展；改善供熱系統水力工況是有效途徑，并已有些行之有效的方法。本文將就這兩點問題談幾點看法，供參考。


二、熱計量收費方案設想和試驗
　　供熱作為商品進入市場，能夠像電力、煤氣、自來水供應千萬戶一樣按計量收費是理所應當的，這一天遲早要到來。計量收費是節約能源的重要措施，有些供熱公司已研究和試驗如何改造已有用戶系統適應計量收費的要求，和如何實際出發提出計量收費是節約能源的重要措施，有些供熱公司已在研究和試驗如何改造已有用戶系統適應計量收費的要求，和如何從實際出發提出計量收費方案。新建設的供熱系統更應充分考慮這一問題以適應將來發展的需要。
　1． 計量收費方案設想：
　　在煙臺500熱力網示范工程項目中為適應將來計量收費的需要，準備選擇試點進行研究。初步設想有如下方案可供選擇：
　　（1）用戶引入點安裝熱量計，每組散熱器入口安裝溫控閥；用戶可按照自己的要求調節各房間的溫度，實施節能用熱，即人在和人不在（辦公樓的上班和下班時間，住宅的平日在家和節假日外出，……）時可調整溫度，以節約耗熱量減少熱費。這最能刺激用戶節能意識，達到節能效果，是一種最完善的熱計量收費方式。其采暖系統應采用雙管式。新設計最好能采用這種方案，但對于多用戶的多層和高層住宅建筑將會帶來系統布置的困難、管道的增加和造價的提高。
　　（2）用戶引入口安裝熱量計和溫控閥：溫控閥安裝在引入管上，用戶可通過改變設置在特定位置的溫度傳感器的溫度值來調節房間的溫度，也可實施節能用熱，以節約耗熱量減少熱費，刺激用戶節能意思，達到節能效果。這是一種較完善的熱計量收費方式。采暖系統應采用雙管式。與1方案不同點僅是不能實現各房間的獨立調節，不能做到各房間區別對待。由于溫控器比1方案少，造價略低些，但問題卻大同小異。
　　（3）一組用戶（例如一個門棟）引入口安裝熱量計，各用戶散熱器入口安裝溫控閥和熱水表：根據通過的水量分攤用熱量交付熱費。用戶可自由調節房間的溫度，實施節能用熱，減少通過水量減少熱費。采暖系統應是雙管式。這對原來是雙管式的系統改造較方便并能實現收費基本合理。但如果用戶散熱器面積設計懸殊會出現用戶之間的溫差差別過大而導致收費不合理。因此，必須規定用戶不得自行加大散熱器。
　　（4）一組用戶（例如一個門棟）引入口安裝熱量計，各用戶散熱器入口安裝水表：用戶根據通過的水量分攤用熱量交付熱費。采暖系統應是雙管式。系統及各用戶入口在統一調整后鎖定。這是一種在保證供暖效果前提下按計量收費方式。其優點與第3方案相似，但用戶無法主動調節。
　　（5）一組用戶（例如一個門棟）引入口安裝熱量計，各散熱器入口安裝溫控閥、表面安裝熱量分配器；用戶根據分配器記錄數據按比例分攤用熱量交付熱費。采暖系統應是雙管式或帶跨越管單管式。用戶可自由調節房間的溫度，實施節能用熱。這對原來是順序單管式來說是一種改造方便且收費比較合理的方式。
　　（6）一組用戶（例如一個門棟）引入口安裝熱量計，各散熱器面安裝熱量分配器，用戶根據分配器數據按比例分攤用熱量交付熱費。系統在統一調整后鎖定。 這也是一種在保護供暖效果前提下按熱量收費方式。為保證采暖效果能調到一致，原系統是順序單管式的最好改為帶跨越管單管式。缺點是用戶無法主動調節。對舊住宅建筑來說它是一種改造費用較少而收費相對比較合理的方式。
　　（7）一組用戶（例如一個門棟）引入口安裝熱量計：用戶根據建筑面積（或使用面積）分攤用熱量交付熱費。系統在統一調整合格后鎖定。這也是一種在保證供暖效果前提下按熱量的收費方式。其缺點是用戶無法主動節能，且按面積分攤不如按通過水量或分配器分攤合理。采暖系統可采用帶跨越管單管式，也可不作如何改動而保留現狀（目前采用較多順序單管式）。對舊住宅建筑來說它是一種改造方便、改造費用少且比純按面積收費合理，即簡單又可行的方式。
　　（8）一群用戶（例如一個熱力站或一棟樓）引入口安裝熱量計，一組用戶（一棟樓或一個門棟）用戶引入口安裝水表：一組用戶先根據通過的水量分攤總熱量、各用戶再按面積分攤交付熱費。系統在統一調整合格后鎖定。這也是一種在保證供暖效果前提下按熱量收費方式。其優點是采暖系統可不做任何改動，缺點是用戶無法主動節能，通過二次攤不如一次分攤合理。這種方案簡單，改造費用最少，但收費的合理性差，僅可作為舊建筑收費改革的過渡方式。
　　以上幾種方案設想將通過試驗比較后再行從優選擇。據了解，在國外計量收費的方案也不是統一的，或計量到引入口并采用適當方法（包括分配器記錄，水量記錄和面積計量等）分攤。至今仍有一些供熱先進的國家還采用一定范圍的面積分攤收費。因此，計量收費方案必須根據國家和地方的財力、體制改革程度、用戶的承受力、改造條件和節能潛力等多種因素綜合擇優選擇。有必要通過試點研究。

　2．建筑試驗點；
　　去年，在建設部城建司的指導下，美國霍尼韋爾公司與煙臺市合作已在煙臺市民生小區建立示范點進行計量收費的實驗研究：
　　單管式系統試驗：選擇八棟樓（每樓一個門棟，六層）。其中，六棟改造為上述的第5方案，并在改善系統工況上選擇三個不同的設置：①引入口設置壓差調節器，在立管上、下設置垂直平衡閥；②在引入口不設置壓差調節器，而立管不設置垂直平衡閥；③在引入口不設置壓差調節器，而僅在立管上、下設置垂直平衡閥，二棟只在引入口加裝熱量計作對比試驗。
　　雙管式系統試驗：選擇四棟樓（每樓一個門棟，七層）。其中，二棟改造為上述的第3方案，為改善采暖系統工況，還在引入口設置壓差調節器，在立管上、下設置垂直平衡閥；二棟只在引入口加裝熱量計作對比試驗。
　　系統中所用的設備廠家是：
　　數字式熱量表，熱分配器是德國Techem公司產品：
　　溫控閥，立管平衡并，壓差調節閥是德國MNG公司產品。
　　具體安排說見表2-1
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　試驗方案設備配置表達式 表2-1

方案代號
NO. 樓房號 熱入口裝
總熱量表 熱入口裝
壓差控制 系統立管裝
平衡閥 散熱器裝
溫控閥 散熱器裝
熱分配器 散熱器裝
熱水表 建筑面積
平方米 備注 S1 中興23 　有 有 有 有 有 　 865.4 　 S1 中興24 　有 有 有 有 有 　 865.4 　 S2 中興20 　有 有 　 有 有 　 865.4 　 S2 中興21 　有 有 　 有 有 　 865.4 　 S3 東興9 　有 　 有 有 有 　 865.4 　 S3 東興12 　有 　 有 有 有 　 865.4 　 S4 東興8 　有 　 　 　 　 　 865.4 　 S4 東興11 　有 　 　 　 　 　 865.4 　 D1 東興26 　有 有 有 有 有 有 742.0 　 D1 東興29 　有 有 有 有 有 有 742.0 　 D2 東興28 　有 　 　 　 　 　 742.0 　 D2 東興27 　有 　 　 　 　 　 742.0 　

說明:
　　☆壓差控制采用自力式壓差控制閥。
　　☆溫控閥安裝在每組散熱器入口，雙管系統用直通式，單管系統用三通式。
　　☆熱水表安裝在每組散熱器出口。
　　☆熱分配器安裝在散熱器平面中部。
　　☆只安裝總熱量表的樓號為對比用的樓房。
3．試驗數據及分析：
　　（1）熱量累計記錄數據：試驗點通過97～98年冬季的運行，其1997年12月31日至1998年3月16日的熱量記錄數據見表2-2。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 熱量累計記錄數據表達式 表2-2
方案代號NO. 樓房號 1997年12月31日 1998年1月15日 1998年1月31日 1998年2月16日 1998年3月1日 1998年3月16日 記錄期耗熱
總計MWH 單位面積耗熱量 S1 中興23 8.80 17.45 28.38 37.52 42.72 49.21 40.41 24.63 S1 中興24 8.39 17.64 28.69 38.20 43.84 50.05 41.66 25.39 S2 中興20 9.35 17.24 28.63 38.24 43.30 49.49 40.14 24.46 S2 中興21 9.03 16.75 26.82 35.25 39.94 45.92 36.89 22.48 S3 東興9 6.72 17.21 28.18 37.45 42.52 48.74 40.02 24.39 S3 東興12 10.53 19.62 31.35 41.64 46.89 54.53 44.00 26.82 S4 東興8 8.29 16.84 27.76 37.20 42.26 48.40 40.11 24.45 S4 東興11 9.75 19.91 32.49 43.16 48.57 54.79 45.04 27.45 D1 東興26 7.45 14.92 25.26 33.96 38.63 44.36 36.91 26.24 D1 東興29 7.21 14.90 24.54 32.95 37.23 43.66 35.45 25.20 D2 東興28 2.36 6.39 17.20 26.40 31.25 37.13 34.77 24.72 D2 東興27 8.06 16.61 27.20 36.23 40.71 47.04 38.98 27.71

注：☆H1997年12月31日至1998年3月16日共78天，即1896小時。
　　☆H單位：熱量為"千瓦小時"，單位面積耗熱量為"千瓦/平方米"

　　（2）房屋耗熱量分析：
　　選擇1月15日～2月16日的熱量累計記錄、計算各方案單位面積的實測平均耗熱量值、推算各方案單位面積平均熱指標。這個時間段的室外日平均溫度和平均溫度見表2-3，各試驗方案平均耗熱量見表2-4。

　　　　　　　　　　　1998年1月15日至2月16日逐日室外平均溫度表 　　
最冷月試驗方案平均耗熱量比較表 2-4

方案代號 樓房號 單位面積耗熱量實測值 單位面積熱指標推算值 節能率% S1 中興23、中興24 30．61 40．43 8．22 S2 中興20、中興21 29．76 39．31 10．76 S3 中興9、中興12 31．97 42．23 4．13 S4 中興8、中興11 33．35 44．05 0．00 D1 東興26、東興29 32．54 42．98 6．41 D2 東興28、東興27 34．77 45．93 0．00

　　　　　　注：H 1998年1月15日至1998年2月16日共有32天，即768小時。
　　 　　　　　H單位，熱量"千瓦小時"，單位面積耗熱量和熱指標為"千瓦/平方米"
　　　　　　　 H室內平均溫度沒有完整紀錄，根據有限的記錄數據分析，室內平均溫度都在18℃左右，用戶反映也較滿意，
　　　　　　　　因而在推算熱指標時忽略各方案間室內平均溫度的差異。故其推算值是近似值。

　　（3）幾點結論：
　　根據一個冬季運行的數據分析，初步可以得出如下幾點結論：
　　¨ 改善系統會取得節能效果。數據表明試驗樓的能耗都低于對比樓，節能率4.13～10.76%.
　　¨ 提高了供熱質量，沒有過熱和過冷現象，用戶滿意。
　　¨ 安裝了溫控閥，有的用戶為節約用熱量，在人離開時能關小溫控閥。由實際還沒有按計量收費，大多數用戶尚未能建立節能意識，影響了節能率的提高。
　　¨ 推算出的房屋單位面積熱指標45瓦/平方米，考慮熱網效率為 85～90%，則實際熱網單位面積熱指標為56.25～50瓦/平方米。比現在設計采用的熱指標低10%。左右
　　¨ 改造費用較高。據初步計算：每平方米建筑面積的平均費用40元左右（35～45元）。其原因有：一是設備都是進口的，二是改造費用包括更換部分管道的費用。


三、改善系統水力工況，節約能源，提高供熱質量
　　改善供熱系統，提高熱能利用率、節約能源涉及熱源、熱網和用戶的許多方面，這里不能也不想都涉及，面僅討論解決系統失調、改善系統水力工況一個問題。因為它是直接影響到用戶的供熱質量和有著較大節能潛力并且是當前普遍存在的問題。
　1． 系統水力失調分類及其原因
　　（1）系統水力失調可分為水平失調和垂直失調二種。前者表現為水平面上用戶流量偏離設計值，導致近、遠端冷、熱不均。后者表現為垂直面上進入散熱器流量偏離設計值，導致樓層上、下冷、熱不均。供熱系統水力失調是普遍存在的問題。通常，為了解決熱用戶達到供熱標準，設置大流量、高揚程水泵，導致熱用戶更加過熱，熱量浪費嚴重；小溫差運行，電耗大幅度增加，運行成本提高。
　　（2）水平失調的原因大致可歸納為：
　　①熱網設計一般只注意到最不利點（通常在系統的末端）的必需的資用壓頭，而其它點的資用壓頭總是大于需要值，越近熱源的位置資用壓頭的余量就越大。在熱網投入運行時若沒有經過認真和科學的調整，必然要出現流量分配偏離設計狀態，導致用戶冷熱不均的（通常是近端過熱，遠端不熱）水平失調現象。
　　②供熱面積擴大，熱網的某些管段流通能力不夠，沒有及時改造管網，而只更換水泵（加大水泵的流量和揚程），也會導致熱網水平失調。
　　③在熱網設計合理的情況下，水泵選型過大，運行流量偏離設計狀態（大流量小溫差），也會導致熱網水平失調。
　　（3）垂直失調的原因大致可歸納為：
　　①供暖系統各立管之間、各層之間存在水力不平衡，由于管道系統列規格的限制，設計一般無法使之完全平衡。各環路自然壓頭的差別影響到它們的不平衡程度（或增大、或減小）。
　　②按等溫差設計和選擇散熱器面積以及散熱器面積規格限制運行限制。
　　③運行水溫和流量偏離設計工況。

　2． 解決系統水力失調的對策：
　　（1）解決系統水力失調的對策一般有：
　　①在每個引入口安裝調節性能好的調節閥，于正式投入運行前進行初調節。但系統調節、特別是大系統的調節是很麻煩且化時間的。這是由于調了前面影響后面，調了后面影響前面，并且要有一臺便攜式超聲波流量計。清華大學熱能系在八十年代研究出一種科學的初調節軟件和實施方法，即先把系統輸入計算機進行計算和調節，然后到現場一次完成。曾在北京和其它地區為一些失調的系統進行調整并取得良好的效果。
　　②對系統進行詳細計算，在引入口的管段上安裝"阻力圈"消除剩余壓頭。這一對策的缺點是當熱負荷變化時就得重新計算和更換；阻力圈子的孔口太小，容易堵塞。前蘇聯在供熱小區使用較多。
　　③安裝微機監控系統，在用戶引入口管段上安裝電動調節閥，對其壓差進行有效調整和控制，這種方法對一級網應用較多。例如，沈陽第二熱力公司供熱系統以沈海熱電廠二臺200MW的雙抽機組為主熱源，每小時供暖熱量為40000百萬大卡，并有調峰鍋爐房為輔熱源，設計供暖面積900萬平方米（實際的供暖面積已超過1000萬平方米）。供熱系統為間接連接，設置107個熱力站。自1991年開始建設，至1997年完成。1992年采用清華同方控制工程公司（原清華人工環境工程公司）的RH分布式微機監控系統對整個熱網實行自動監控，分三期建設。1993年有39個熱力站由監控系統進行自動監控。供暖開始后，僅且2～3天就完成了系統的初調節，各個熱力站二級網的供、回水的平均溫度值偏差控制在2℃之內，流量分配基本滿足用戶熱量要求。由于初調節時間短，供暖一開始就實現正常穩定運行。用戶十分滿意。
　　④在引入口管段上安裝自力式壓差（流量）調節器或和自力式平衡閥，在運行初期進行調整并鎖定。這種方法在國外用得較多，國內近幾年有所使用，效果良好。
　　（2）解決系統垂直失調的對策一般有：
　　①在供暖系統立管和散熱器入口支管上設置調節性能好的閥門，并對系統實施初調節。投資較少，但運行偏離引起的垂直失調仍不能解決。
　　②在供暖系統立管設置平衡閥、散熱器入口支管上設置溫控閥，是理想的對策。國外用的較多。投資較大些。
　3．自力式平衡閥的應用效果：
　　自力式平衡閥是我國自行研制的設備。它的作用原理與國外自力式流量調節閥基本相同。但其結構比國外自力式流量調節閥簡化，經對比試驗表明其性能接近國外自力式流量調節閥，但它的價格比自力式流量調節閥低得多，用戶承擔得起，值得推廣。去年，煙臺民生小區供熱系統和榮成供熱公司的文化站和東城區供熱廠二個供熱系統安裝河北文安縣暖通節能設備廠生產的自力式平衡閥，經一個采暖季運行表明能很好地解決系統水平失調。不但提高了供熱質量而且取得良好的節有效果和經濟效益。下面僅以榮成文化站為例說明：
　　文化站是熱電廠蒸汽為熱源的一個熱力站。供熱面積12萬平方米，分東、南、西北三條支線，連接91個熱用戶。除末端和壓差較小的引入口不設置外，在供水或回水管上共安裝了73臺自力式平衡閥，占全部熱用戶的80%。對系統的情況對比如下：
　　①三條支線實現了平衡：原來三條支線的供回水溫差分別為東區5.5℃、南區9.1℃、西北區15.2℃，說明它們之間的流量分配極不平衡，即東區流量過大，西北區流量過小。經過調整后，現在的供回水一樣，都是13℃。各區調整前、后的流量變化如表3-1：
　　實測儀器是便攜式超超聲流流量計。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　各區調整前、后的流量變化表
區域 建筑面積（萬平方米） 調節前流量（t/h） 調節后流量（t/h） 東區 1.6 80 40 南區 8.0 410 320 西北區 2.6 40 60 合計 12.2 530 420

　　②用戶循環水量基本達到設定值，供暖效果大大改善。解決不熱用戶1.5萬平方米，合格率達到98%。現在除少數建筑物因室內系統設計存在問題達不到室溫要求而有待進一步解決，絕大多數都達到標準要求，群眾滿意。經調整后近端用戶流量明顯減小，表3-2是抽測的例子。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　調整前、后近端用戶流量變化表

建筑物名稱 建筑物所在位置 供熱建筑面積 調節前流量 調節后流量 一中食堂 南干線1支線第1用戶 1535平方米 10.2t/h 4.0t/h 工會宿舍 南干線3支線第1用戶 1096平方米 7.8t/h 3.0t/h 保險公司 東干線第2用戶 1600平方米 6.0t/h 3.2t/h

　　 經調整后的單位供熱面積循環水量在2～3公斤/小時，大多數在2.5公斤/小時，個別要求較高的用戶（如老干部宿舍）3.5公斤/小時.
　　經便攜式超聲波流量計抽測檢查，所用的流量控制器的設定值與實測值誤差范圍為-7%～+8%。
　　③經濟效益顯著：通過今年冬季與去年冬季運行的比較，不但提高了供熱質量而且還取得如下經濟效益。
　　節約循環水泵電費約為7.0萬元：去年運行二臺30kw 的水泵，今年只運行一臺45kw的水泵；增收用戶熱費達18.8萬元；在與去年蒸汽用量持平的情況下，增加供熱面積1萬平方米。僅這二項的增收節支共計就達25.8萬元。而安裝流量調節器的投資是12.6萬元。當年不僅可以回收投資，而且還需能增加收入。因而今年又要改造四個系統。

　4．溫控閥的應用效果
　　溫控閥是一種由室溫控制進入散熱器流量以保持用戶需要的控制閥。不但能有效解決垂直失調，而且用戶可以根據需要自行調整室溫，實現節能的目的。下面僅舉煙臺市民生小區試驗點的二棟樓型完全一樣的中興街20號和中興街11號的對比試驗來說明。這二棟樓的系統都是帶跨越管的單管式系統，中興街20號在每組散熱器前安裝MNG溫控閥，中興街11號則保持原樣。于1998年1月4日上午9：00～10：00進行室溫抽查測試。當時供熱參數68/47℃，室外溫度-2℃。測試結果如表3-3。
　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　各層房間室溫記錄表（℃）

樓房號 一層 二層 三層 四層 五層 六層 中興街20 18.5 18.0 19.0 18.5 19.5 20.0 中興街11 17.0 19.0 20.0 21.5 23.5 24.0

四、結束語
　1．幾點建議：
　　（1）計量收費不僅是熱能作為商品進入市場所必需，而且是激勵用戶節能的重要措施。有關領導剖門應盡快制訂政策分期分批實施。從現在起應要求，新建供熱系統在設計時必須提出計量收費方案和設置相應的計量裝置；已有供熱系統應根據當地的實際情況研究并制訂行之有效的計量收費方案，有計劃、有步驟地改造系統和安裝計量裝置。
　　（2）住宅計量收費是涉及面廣、發行工作量大的問題。從試點的情況看，在采暖系統引入口安裝計量裝置，內部采用分攤的方法是當前 可以優先選擇的一種方案。在散熱器設有安裝溫控器的系統，可以在保證基本相同室溫條件下按面積分攤；在散熱器安裝溫控器的系統，可以同時安裝熱分配器按計算分攤。
　　（3）供熱系統水平失調是影響供熱質量和浪費能源的一個重要原因。采用微機監控系統和設置自力式平衡閥能有效地解決這一問題，應予推廣。從目前情況看，大、中型供熱系統一般都采用間接連接，一級網宜設置微機監控系統并以它實現熱力站之間的水力平衡；二級網（包括直接連接系統）宜在用戶系統引入口安裝自力式平衡閥并以它實現各用戶系統之間的水力平衡。