集中供热住宅分户热计量系统的探讨

摘要：北京市"新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程"（下称设计技术规程）的颁布实施，为新建住宅的采暖系统设计提供了可靠的理论依据，但在实际工程设计中仍存在许多值得探讨的问题。现通过工程实例，对供暖负荷计算、户内供暖系统选择等问题进行分析并阐述观点。

一、供暖负荷计算

　　《设计技术规程》在供暖负荷计算方面与过去传统的负荷计算相比，最主要的区别在于要按6℃温差计算户间传热量。其目的是为了实施分户热计量后，邻户可能实施间歇供暖，大幅度自主调节供暖负荷，从而产生户间传热对用户的供暖影响。《设计技术规程》还规定，户间传热负荷不计入外网供暖总负荷中，只计入户内供暖总负荷，且不宜大于基本供暖负荷的80%。

　　1.户间传热量的确定
　　目前，暖通界一些同仁对于按6℃温差计算户间传热，持不同的看法。认为在同一建筑内，处于不同位置的未供暖住户与其相邻的供暖住户之间的温差是不同的。笔者通过实际工程设计计算同样发现，当处于东西边单元顶层的最不利住户不供暖，而与其相邻的其他住户都供暖时，户间温差远＞6℃（约为11℃左右）。而相同户型处于中间单元中间层时，户间温差＜6℃（约5℃左右）。为此，部分同仁建议，按稳定传热经热平衡近似来确定户间温差（参见文献（1）式（3））。
　　t_n=A₂R₁t_L A₁R₂t_W/A₂R₁ A₁R₂
　　t_n-非采暖房间可维持的室温　　　R₁＝外围护结构平均热阻　R₂-内围护结构平均热阻　　　A₁-外围护结构总面积　　A₂-内推论性结构总面积　t_L-供暖邻室室温　t_W-室外供暖设计计算温度
　　笔者认为，（1）按此方法逐一计算每个户型的温差，固然较科学，但在工程设计计算中如果不采用相应的计算软件，操作起来十分烦琐，不易实施。（2）如未供暖住户与相邻住户之间温差过大，而分户隔墙或楼板热阻达不到最小热阻要求，则易使分户墙或楼板内表面产生结露，达不到卫生要求。（3）户间传热过大，也会进一步增加相邻住户供暖设备的负担，使散热器过多占用建筑面积，难以承受。（4）影响户间传热量的不确定因素较多，假设典型房间不供暖，而其余房间均供暖，也只是一种特定情况。因此，工程中仍按照规程上6℃温差计算户间传热，也不失为权宜之计。至于温差＞6℃的不利户型，可采取将户内温控阀的锁针控制在12℃-14℃，通过户内散热器散热及温控阀调节来补充此部分热量并随室外温度的变化进行热量调整。而在热计量收费时，应根据户型的位置及朝向具体测算，从而对用户实际的用热量进行适当修正。这样，较能体现按热收费的合理性及公正性。
　　
　　2.内外围护结构的热阻对户间传热的影响 　　
　　热作为一种商品已开始走千家万户。而它所具有的热传递的特性使得户间传热越来越受到关注。要使分户计量按热收费更趋于合理、公正，就应尽量减少户间的热干扰。
　　文献[1]式（3）中不难得出，欲减少户间传热量，就应在提高外围护结构热阻的同时，适当提高户间墙及楼板的隔热性能。由于户间维护结构隔热性能的改善只能减少户内供暖设备，并不能降低整个建筑的能耗，因此，根据目前国力，住宅设计仍较注重外围护结构的节能效果，基本没有考虑改善户间围护结构隔热性能，致使户间传热量占基本热负荷的比例越来越大。
　　以晨光家园B区1号楼为计算实例。本楼为6层住宅，体形系数＜0.30，图1为中单元A户型的标准层平面。
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A户型标准层平面图

　　由于该楼为节能示范工程，采用了外墙外保温的节能技术，内外围推护结构的热阻，均比现行节能设计标准有所提高。即：外墙＝0.85W/M²K，外窗：K＝2.50 W/M²K，屋面：K＝0.80 W/M²K，楼梯间隔墙：K＝1.47 W/M²K，分户隔墙：K＝1.20 W/M²K（两边60mm陶粒砼，中间30mm聚苯板）各层楼板：K＝1.26 W/M²K（自上而下：30mm厚面层作法，40mm现制C20细石砼，20mm自熄型聚苯板，110mm钢筋砼楼板）。如本楼内外围护结构按现行《民用建筑节能设计标准》（下称标准）取值。即外墙K＝1.16 W/M²K。外窗：K＝4.0 W/M²K　屋面：0.80 W/M²K　楼梯间隔墙：K＝1.83W/M²K　　分户隔墙：K＝2.79 W/M²K　各层楼板：K＝2.83 W/M²K。计算比较如下：

编号 计算类别 Q1基本热负荷 Q2户间传热负荷（W） Q2/Q1×100% 散热器数量（片） 比较值 1 Ⅰ 2154.00 -- -- 26 1 2 Ⅱ 2154.00 1425.92 66.2% 42 1.62 3 Ⅲ 1651.07 1114.70 68.5% 32 1.23 4 Ⅳ 1651.07 712.40 43.1% 27 1.04

　　 注：（1） 户间传热系数：0.5。
　　　　 （2） .散热器采用内腔无砂铸铁750型散热器。
　　　　 （3） Ⅰ：为不计入户间传热。Ⅱ：计入户间传热，传热系数K按现行《标准》取值。Ⅲ：外围护结构传热系数K按
　　 提高《标准》取值，内围护结构传热系数K按现行《标准》取值。Ⅳ：内、外围护结构传热系数K均按提高《标准》取
　　 值。
　　　　 (4) 户间温差按实际计算。
　　上表数据表明，与过去传统采暖系统计算方法相比（按Ⅰ取值），当计入户间传热时，该户散热器片数比Ⅰ增加了约62%。当只增加外围护结构热阻时，散热器片数比Ⅰ值增加了约23%，比Ⅱ减少了约24%，当内、外围护结构热阻同时增加时，散热器片数与Ⅰ基本持平。比Ⅱ减少了约35%。说明如单纯增加外围护结构热阻，也能有效降低户间传热，但户间传热占基本耗热量的比例会有所增加，因此，内、外围护结构热阻同时增加是更理想的。当然，从土建上来讲，增加户间围护结构热阻会进一步增加土建投资，且隔墙两侧会各多占2mm宽度，在资金不充足的情况下，应首先考虑外围护结构的改善。但从另一方面来说，增加户间围护结构热阻可心降低户间传热及噪音干扰，可以减少户内散热器数量。就楼板而言，由于采暖系统管道埋地敷设，本身就需60mm～70mm垫层，因此楼板除去沿墙500mmm的管道敷设带外，其余均可利用垫层做20mm～30mm聚苯保温，对层高不会产生任何影响，而且能够降低楼板荷载。

二、户内采暖系统形式的选择

　　《设计技术规程》中明确规定：新建集中供热住宅应采用共用立管的分户独立系统形式，可供选择的户内型式有：上分双管式户内系统，下分双管式户内系统，水平串联跨越式户内系统，放射双管式户内系统以及低温地板辐射式供暖户内系统等。型式多种多样，而采用何种型式，则应综合各方面的因素分析确定。必要时，还可采取一定的措施扬长避短。

　　（一）户内型式分析
　　1.采用上分双管式户内系统，供回水管布置在本层顶板下。
　　此型式类似于传统的上分双管式系统。无需加垫层，可降低楼板荷载，争取较大层高：由于并联，散热器热量可调节，工况稳定；管材可采用金属镀锌管，管材管件便宜，施工安装、检修方便；可按要求设计坡度，系统管道处于高点，户内系统最低点可设泄水。但由于采暖水平管及立和立管均明装，影响户内美观，末端自动排气不易解决，故常不被采用。但也有特例，当住宅结构形式为钢结构时，配合结构特点将水平管及立管设在工字型钢梁、钢柱内，既不影响美观，也能保持此种型式的所有优势。在晨光家园B区钢结构实验楼设计中，已采用此种系统形式。既使普通结构形式的住宅在层高≥2.8m时，如能通过局部吊顶装修解决美观问题，采用此种型式也是很适合的。
　　2.下分式单管，双管户内系统
　　两种户内系统相比，共同的优点是：供回水干管均设于本层楼板上垫层内。垫层厚度为60mm至70mm。户内不见干管，使户内更美观。缺点是整体降低了空间高度，管道埋于垫层，难于做出坡度，不利于系统排气、泄水；由于供回水干管采用化学管材，需降低热源的供回水温度（80℃/60℃～70℃/80℃），能耗及散热器数量会有所增加。两种系统的不同点是：单管较之双管系统形式更简单，管材阀门及配件用量少，投资相对节省；埋地管与散热器连接在垫层内无接头，不影响散热器安装高度，施工效果好，更美观。而双管系统作为变流量系统较之单管系统散热器热量更易调节，易控温，并联支路更易达到平衡，节能效果更好。单管系统的主要问题出在三通调节阀门的流量分配能力有限，末端散热器数量较多，即使安装单管温控阀，也不易保证温控阀稳定在高效区工作，且由于热量分配计算复杂，散热器数量不易稳定，因而不被为业内人士看好。目前，国内市场上推出一种由国外进口的单双管H型阀门，此阀在应用于单管系统时，把旁通支路打开，可通过调节旋钮在初调节时将旁通支路与散热器的流量比例调整到设定数值，使温控阀能稳定在高效区工作，此阀门还具有泄水功能，为检修单组散热器提供了方便。此方法如能部分解决上述单管系统的弊端，则户内单管系统型式在中、低档次住宅设计中，应可以广泛采用。