翘首以盼的关于城镇供热体制改革的政府文件,在经历了多年的酝酿后,建设部等八个部委终于以《关于城镇供热体制改革试点工作的指导意见》(以下简称《指导意见》)形式正式发布了。供热体制改革涉及诸多方面,但其核心问题是变福利供暖为用热的商品化、货币化。商品化和货币化就需要计量,《指导意见》规定:“今后,城镇新建公共建筑和居民住宅,凡使用集中供热设施的,都必须设计、安装具有分户计量及室温调控功能的采暖系统,并执行按用热量分户计量收费的新办法。计量及温控装置费用计入房屋建造成本。现有公共建筑和居民住宅也要按照分户计量、室温可控的要求进行改造,安装分户计量、温控装置,逐步实现由按面积计收供热采暖费向按用热量分户计量收费转变。”
到目前为止,全国采暖地区的多数省市,都已经先后发布了新建住宅集中采暖系统必须满足分户热计量要求的技术标准或行政令。国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》为配合此项改革,已于2001年3月提前发布经修改后的第三章(GBJ 19-87的2002版),其中第3.9.1条为强制性条文,规定:“新建住宅热水集中采暖系统,应设置分户热计量和室温控制装置。对建筑内的公共用房和公用空间,应单独设置采暖系统和热计量装置。”与此同时,与热计量和室温控制有关的国内外产品,作为一种难得的商机,也已经大量到位,蓄势待发。因此,新建住宅实施《指导意见》的技术准备工作,已经具备了较好的基础。
既有住宅的节能和采暖系统的分户计量改造,北京地区已经开始进行试点。有些地区为解决收费难,对既有住宅采暖系统的“分户控制”改造进展很快,这也为过渡到分户计量提供了条件,但是,应该同步进行的建筑围护结构的节能改造,却几乎无人问津。
相对而言,改革的制度方面基本上仍是空白。制度改革所要解决的本质问题,是国家、热用户个人及其所在单位、供热企业之间,用货币体现的利益关系。热的计量相对比较简单,而从“计量”到“收费”,则还需要解决一些包括概念和实际操作的深层次问题,以下是笔者对几个问题的认识。
1不能简单仿效水、电和燃气的计量收费
供暖用热的计量和收费与用水、用电和炊事用燃气不同。在公寓式集合住宅中,水表、电度表和燃气表的计量值,是用户实实在在用掉的, 按计量值直接收费,基本上体现了人们所认同的“公平原则”。而供暖用热的实际量,受住宅套型所在的不同部位和户间的传热影响相对较大,用户的主观能动作用相对较小。
(1)采暖的室内温度tn,是热用户唯一可以在一定范围选择的因素。
(2)围护结构的面积F,并不和建筑面积或使用面积成正比,主要由房间所在的部位决定,顶层、底层和端头房间,围护结构的面积就大些。
(3)围护结构(主要是墙、屋顶和门窗)的传热系数K,由建筑热工构造所决定,不是热用户可以改变的。
(4)外界温度tW,除了室外温度之外,还有邻室的温度,形成户与户之间的温差和传热。
如果简单仿效水、电和燃气,按计量值直接收费,就会出现以下情况:相同的建筑面积(或使用面积)和相同的采暖室内温度,需要支付不相同的采暖费。这种似乎有违“公平原则”的结果,可能很难被用户所接受,这是实施从“计量”到“收费”面临的首要难题。
2公寓式集合住宅中不同部位采暖能耗的区别及采暖费的处理
在公寓式集合住宅中套型的不同部位,维持相同的采暖温度需要的热量会有较大的区别。显而易见:南向房间比北向房间、中间楼层房间比顶层和底层房间、建筑端头有两面外墙房间比建筑中部只有一面外墙房间,其散热器的数量就明显要少。
对于有如此明显差异的采暖能耗所形成的采暖费用,通常有两种处理方法:
(1)在经深入分析论证后,确定不同部位套型单位计量热量采暖费的修正系数。单位建筑面积(或使用面积)采暖能耗大的套型,取较低的计量热量单价;反之,取较高的计量热量单价。这种方法理论上可行,但实际上很难操作。另外,对与集中供热采暖同时并存、在新建住宅中占有相当比例的分户单独热源(如燃气分户采暖和电热分户采暖等),又不宜实行另一种不同的“待遇”,因为分户单独热源是不可能对不同套型用户,区分不同的燃气价和电价的。
(2)对不同部位的套型,在房屋的销售价格中,计及采暖能耗因素,对能耗较大的套型即给予“一次性补偿”。即:对单位建筑面积或使用面积采暖能耗较大的套型,适当降低房价,同时,对采暖能耗较小的套型,适当提高房价。这可能是比较现实可行的方法。事实上,住宅的不同楼层本来就不是同一售价,只不过是要再加上能耗的因素而已,而采暖和空调能耗,确实也是住宅质量的重要指标。房价直接与采暖能耗挂钩,还有更为深远的意义,可以提高用户选择住宅的能耗概念,如同购车时关注车的油耗一样,从根本上将建筑节能的政府行为,逐步转化为与住户和开发建设单位利益直接相关的市场行为。
3关于户间传热及其淡化
传统的住宅采暖,并不存在户与户之间的热传递,但是当实行按用热量计量收费以后,部分房间因空置而不采暖、或部分用户降低采暖标准、或有的用户间断采暖时,户与户之间就会有较大温差从而发生传热。
以楼板为例,一般住宅楼板的传热系数约为 2.3~2.8 W/(m2 ·K)。户与户之间每1℃温差, 楼板的传热量就可达2.3~2.8 W/m2。这是节能设计标准规定的北京地区住宅耗热量指标20.6 W/m2的 11%~13%。
也就是说,上层用户如果把室温调低1℃,下层用户将会有10%以上的热量流失。事实上,如果发生上述房屋空置而不采暖、部分用户降低采暖标准或间断采暖等几种情况之一时,户间的温差会远不止1℃。直接按照分户热量表所计量的数值收费,就不符合热量在户间转移的客观规律。
为此,曾经出现过要对户间围护结构(楼板和户间墙)进行保温的意见。这种做法需增加投资和占用建筑空间,对照十多年来建筑节能和墙体改革的艰难历程,可能难以实施,而且这并不能从根本上解决问题,例如:即使将楼板的热阻增加一倍,户与户之间每1℃温差,传热量仍可占耗热量指标的6%以上,问题显然会依然存在。目前,多数住宅外围护结构的保温水平还是较低,用于户间保温的投资费用和空间,如用来提高外围护结构的保温水平,可得到更好的综合效益。
对于集中供热的公寓式集合住宅而言,较好的出路,是通过大幅度地降低整个住宅建筑的总能耗、合理确定按计量因素分配采暖费的比例、纠正对采暖系统需要采用“人走灯灭”方法进行“行为节能”的片面宣传等措施,淡化户间的传热因素,这正是集中供热采暖有条件维持住宅建筑总体良好热环境的优势。
4实施以楼栋计量为基础的三级计量
计量是收费的基本手段。孤立强调分户计量是片面的,应该实施三级计量,即:热源输出总热量的计量、建筑供暖入口的楼栋计量和分户计量。而且在三级计量中,则应该突出以楼栋计量为基础。
热源计量的是热的总产量,是考核供热企业供热质量、能源效率的主要指标。热源计量和楼栋计量的差额,可以检验管网的输送效率是否达到标准的要求,以保持管网的保温结构完好性。管网的热损失,和循环水泵电耗、设备与管网维修、折旧费一样,应该列入供热成本,最终反映为国家批准的采暖热量的单价。
建筑供暖入口的楼栋热量计量值,是整个建筑实际得到的热量,也是供热企业向热用户提供“商品”的实际数量,应作为确定该建筑物供暖费的基本依据。按照楼栋计量值和国家批准的采暖热量价格进行结算,就从根本上将“吃大锅饭”的按面积收费,改变为“商品化、货币化”的按热量收费。强调楼栋计量,可以比较准确地显示建筑的采暖能耗,体现出节能建筑的经济效益,有力地推动建筑节能。
在楼栋总热费的基础上,分户计量只是为了提供各户之间供暖费分配比例的依据。考虑户间传热因素和所有用户对维持住宅建筑总体热环境的义务,全楼总热费在本楼户间的分配,应该是部分按建筑面积或使用面积,部分按分户计量热量。
在公寓式集合住宅中,通过户间隔墙和楼板的传热量相当可观。按照北京地区供暖条件分析和计算:维持室温5℃的供暖量,已达维持室温18℃供暖量的34%;维持室温8℃的供暖量,已达维持室温18℃供暖量的49%;维持室温12℃的供暖量,已达维持室温18℃供暖量的69%。经理论推算和实测证明,只要周边正常供暖,停止供暖的用户还可以维持12℃甚至更高的室温。因此有理由认为,任何用户应为维持建筑的总体热环境,负担基本采暖费用的70%左右, 按建筑面积或使用面积的分配比例,不宜小于70%。如果按分户计量热量的分配比例只有30%,过于计较分户计量的精确性,就显得不那么重要了。
应该调整对于分户热计量的观念,适当扩大按面积分配、缩小按热计量分配的比例。这对于缓解设计、运行和管理等方面由户间传热因素引起的复杂课题, 可能是较为现实和可行的途径。
5需要寻求较为简便的分户热计量新方式
似乎已经形成、但仍有待论证和探讨的一种观念,即:新建住宅宜采用分户热量表,原有住宅的改造宜采用热量分配表。主要由国外厂商灌输的上述观念,有许多商业利益成分。事实上,即使在比较重视计量收费的欧洲,也并未受限于上述两种模式。
由于前述在建筑内部的热传递原理,无论是分户热量表还是热量分配表,其示值显然都不能作为供暖费结算的直接依据,从本质上都是一种分配表。无论是分户热量表还是热量分配表,都存在投资较大、多种因素造成故障或误差、需要进行日常维修和定期检验标定、较多地增加物业管理负担和运行成本等弊病。《指导意见》规定:“计量及温控装置费用计入房屋建造成本”,热计量系统的建设费用,最终要转化为由用户负担的房价。有论证资料证明:如果采用某些价格昂贵的热量计量设施,热用户很难从热计量节能效果中,获得相应的经济回报。
既然上述热计量方法都会有一定计量误差,又由于户间传热等因素使得热计量并不需要过高精度,因此,除了分户热量表和热量分配表以外,有些单位已经在探索较为简便的、采用其它特征参数判定近似实际用热量、楼栋内部供暖费用分摊的相对合理方法。
例如:在建筑采暖入口较为准确地进行楼栋热计量的基础上,可以按各户的建筑面积或使用面积为基础,以采暖期内用户有代表性的实际采暖室温,修正各户供暖费用的分摊比例。这种方式,只需要在套内的某典型部位埋固一个或数个温度传感器,温度传感器的埋固位置宜尽量远离外窗,以免受通风换气的直接影响,再通过积算器反映出该用户在采暖期内的平均室温水平。这种简易的方法,不仅可应用于新建住宅的“共用立管的分户独立系统”,更适合于原有住宅的改造。
有人担心,用户会开窗通风以无偿获得热量,其实,在冬季过量的开窗通风换气,是极不舒适的。而当温度传感器的位置尽量远离外窗,受通风换气的直接影响就会较小。何况,对于节能建筑而言,整个楼栋的采暖热费由于大幅度节能而下降了,户间供暖费分配精确度的必要性就会相对淡化。例如:北京市正在制定新的节能设计标准,要求进一步改善建筑热工质量,将普通住宅的采暖能耗,在1980年比较水平基础上降低65%,即采暖能耗约为1980年水平的1/3。就是说,如果按热量而不是按面积收费,按照新标准建设的住宅,采暖费将是1980年能耗水平既有住宅的1/3。
6新建住宅的分户计量和新的系统形式
传统的住宅室内采暖系统,多数采用上供下回的单管顺序式,即热水沿一根立管自上顺序而下,各层散热器的水温逐层递降;也有一些层数较少的住宅,采用下供下回或上供下回的双管式,即设置供水和回水立管,各层散热器分别并联连接于供水和回水立管上,各层散热器的水温相同。北京市《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》中规定:新建住宅的集中采暖系统要采用“共用立管的分户独立系统”形式。新的系统形式与传统系统的主要区别是:对于垂直各层户内系统而言,供水和回水立管是共用的,而户内系统则是独立的,与垂直方向的邻户无关。
既然分户热量表不一定是分户热计量的唯一方式,为什么新建住宅的集中采暖系统,还要采用这种系统形式?主要出发点是:
1) 如果有必要时, 便于设置分户热量表进行用热量的直接计量。
2) 新的系统形式符合住宅商品化的发展趋向。传统的住宅室内采暖系统,无论是单管式还是双管式,上下层邻户之间密切相关,每户的采暖系统如需维修,就需关闭整个立管,如需在集中热源基础上按个性化要求改变采暖末端(例如地板辐射采暖)、更换散热器或改变散热器位置,则会影响邻户的采暖效果。新的系统形式则可克服这种约束。
3) 近年以来,采暖技术发展很快,随着建筑节能的推进,在可预期的时间内,住宅的采暖方式将会面临更多的选择,新的系统形式为多元化采暖方式(例如改变为用燃气或电热的户式独立热源、供暖和供冷相结合的空调系统等)的选择和改造提供了便利条件。
7关于集中供热的主导地位
《指导意见》中提出:“继续发展和完善以集中供热为主导、多种方式相结合的城镇供热采暖系统”。“公共建筑和住宅小区的供热采暖系统,凡有条件实施集中供热的,应积极采用集中供热方式”。并且指出:“集中供热具有较好的能源利用效率和良好的环境效益,适应我国能源条件和城镇居民居住状况,是我国城镇供热的主要方式”。
近年以来,由于能源结构和住房制度等因素发生了重大变化,采暖方式的多元化发展,极大地冲击了集中供热在城镇住宅供热采暖系统中的主导地位,能否坚持这个有较好的能源利用效率和良好的环境效益的方式?关键是要面对和切实克服自身的弊病和缺陷。例如:
1)集中热网的热源投资费用过高。
2)过大的供暖规模,使输送能耗增大,又因水力失调而使采暖建筑冷热不均成为常见病。
3)集中供热所提供的低标准的供暖期和供暖温度、不能自主控制室温等低水平供暖状况,很难满足用户日益提高的对热环境舒适度需求。
4)由于设备、材料、施工质量和运行维修水平等因素,集中系统漏水致使住宅家装损坏的事故,时有发生。
5)最突出的新问题将是采暖费用的高低,在“福利供暖”改变为“商品化、货币化”供热以后,采暖费用就直接和用户的“钱包”挂钩了。这一重大改变,将成为用户和开发建设单位选择采暖方式的重要因素。
在集中供热条件下,热价和能源费用虽然不高, 但需要由用户直接支付的供暖费并不低。例如: 2001年调价后北京地区热电厂的热价由12元/GJ提高为27元/GJ,可折算为0.097元/ kWh, 按符合现行建筑节能标准北京地区住宅的耗热量指标(20.6W/m2)计算,每平方米建筑面积全采暖季的总耗热量约为61.8kWh,考虑热网输送效率后,热电厂的热价因素仅需6.68元/m2,而热力公司向热用户收取的采暖费是24元/ m2。燃煤集中锅炉房改为燃用天然气后, 住宅的供暖费由18元/ m2,提高为28元/ m2, 后又提高为30元/ m2。而采用能源利用效率最低的直接电热供暖,按电价0.44元/kWh计算,仅需27.2元/ m2,略高于热电联产集中供热采暖,低于天然气锅炉房集中供暖。人们不禁要提出下列问题:在同样采用燃气或用电作为能源的条件下,有“较好能源利用效率”的集中供暖的最终经济体现——采暖费,为什么不能明显低于甚至反而要高于“较低能源利用效率”的其它分散采暖方式?在实施新的节能标准以后,这个问题将更加突出。
《指导意见》中提到了“深化供热企业改革积极培育和规范供热市场”的任务,供热企业改革和规范供热市场,最终不能回避采暖费高低的检验。在燃煤受到限制的城市和地区,面对各种分户热源供暖方式较低采暖费的挑战,如果热效率高的集中供暖,供暖费用反而居高不下,甚至与电直接供暖不相上下, 集中供热得到发展和继续保持主导地位的前景就岌岌可危了。
8尽量减少分户热计量的“投入”
要降低集中供热的采暖费,就必须进行“投入”和“产出”综合效益的分析论证,这是确定热计量收费合理方法的基本依据。计量收费所需要的投入较大,弄得不好,不但未达到节能和提高供暖质量的目的,反而由于投入过高而导致高成本和过高的供暖费。分户热计量的“投入”,即与常规系统相比,初投资和运行成本所增加的供暖费用;分户热计量的“产出”,即其节能效益可节省的供暖费用。如果出现“投入”大于“产出”的方案,显然不可取。
在德国和丹麦这两个欧洲推行热计量最积极的国家,由政府颁布的条例中,都把“计量成本过高”列为可不遵守条例的“例外”。法国则规定:供热成本未超过40法郎/m2的,可免除热计量收费的义务。此种现象应引起我们深思。
评估分户热计量的“产出”要客观。只出现在部分有缺陷和运行不合理系统中而且主要是非严寒期内的过量供暖,不应作为节能效益的比较基础。过量供暖对热舒适度有害无益,并非居住者的奢侈要求和住宅供暖的普遍状况。建筑热工水平和供暖系统效率低下,致使供暖能耗高而热环境质量差,是我国目前住宅供暖状况的基本特征。全国范围集中供暖地区住宅供暖的主要状况是总体供暖不足。因此节能的主要途径,应是大力地改善建筑热工水平,提高能源效率,以较少的能源消耗获得较高的热环境质量。使居住者为节省开支而抑制合理需求,不应是分户热计量的初衷和目的。
9简化热计量和调控系统的配置
为减少“投入”,应在满足基本功能的前提下,尽量简化热计量和调控系统的配置。不区分供暖系统的状况,繁琐地配置昂贵的调控手段,必然导致供暖运行的高成本和过高的供暖费。
除热计量系统以外,调控系统的配置,主要有两个问题:
1)“分室温度控制”不一定全靠自控
《指导意见》在同一处一并提出了“分户计量及室温调控”的要求。室温调控即分室温度控制,这延续了《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ 26-95)关于“在进行室内采暖系统设计时,设计人员应考虑按户热表计量和分室温度控制的可能性”的提法。 分室温度控制和分户热计量都能节能,但这是两个不同的概念和要采用不同的方法。分室温度控制除了节能之外,还可以提高采暖的舒适度。即使未实施分户热计量,作为一个健全的系统,也应解决分室温度控制。当然,任何调节控制主要是节流系统局部过盈量,而使供热不足的系统局部得到间接效应,如果总体供热不足,分室温度控制就会失去意义。
分室温度控制可以是自动的,也可以是手动的。所有标准和规定, 都只要求“分室温度控制”,并未强制要求“分室温度自控”。是否需要在所有散热器上设置恒温阀?要根据热源状况和投资条件等因素权衡。其实,住户既可用入户阀门进行总量调节,也可用散热器上性能较佳又价格较低的手动阀门实施室温调节,由于房间的热惰性和空间的流通性,这种调节并不需要十分频繁和精细。过分强调 “技术节能”和“行为节能”,其直接后果是户间传热因素更为突出,恶化总体热环境。
具备较好经济条件的高档住宅,当然也可以采用恒温阀等自动温度控制手段,这种手段可以减少人为调节的麻烦和更有效地挖掘节能的潜力。但是,应该明确它不能完全代替系统设计的水力平衡,而且特别应该注意要在弄清楚其技术特性的基础上正确选用,以免发生经常可以见到的形同虚设或反而产生负面效应的“得不偿失”现象。
2)系统的“多变”特性及其调控
涉及“投入”的另一个突出问题,是针对计量收费以后系统负荷和流量的“多变”特性提出来的系统调控方式和手段。分户热计量特别是按计量收费以后,用户是否会如“人走灯灭”地对供暖系统进行频繁启闭,从而引起系统的负荷和流量的大幅度波动?还缺乏具体和准确的量的概念,可能是一种推理,这就会使系统配置带有相当大的盲目性。笔者曾就此问题,当面请教过直接参与我国供热计量与收费技术方案及政策法规工作的世界银行供热专家,得到的答复是否定的。显然,不应过于夸大此种不确定的因素,并以此作为复杂配置的依据。 采用自动的系统调控装置,如果应用大体适当, 可能有的,但要增加可观的投资和需精心维护。而如果配置不当,则反而会产生负面效应。对此,应有确当的分析和判断。
运行过程中热源设备的燃烧调节、热媒的总体质调节和变流量系统的量调节,对于充分挖掘现实的节能潜力是必要的。热源条件较好系统(如城市热网供暖系统)在非严寒期内的供热过量,不仅大量浪费热能,也因室温过高反而使室内环境的舒适度变差。但热源设备的燃烧调节和热媒的总体质调节,除采用自动调控装置外,还可以采用手动调节。过去许多供暖系统都有手动调节的成功经验,尤其是投资条件较差和总体供暖不足的系统,更应如此。
系统的水力平衡是确保节能和供暖效果的关键, 静态平衡即设计计算条件下各环路流量的理想分配,是动态平衡的基础。应优先依靠合理设计解决好静态平衡。例如: 室外区域管网的统筹设计、室内外系统严格的水力平衡计算等。设置必要的调节构件, 只能是作为对系统设计平衡的一种补充手段,不能取代水力平衡计算。
对于用户二次水侧的变频循环水泵、恒流量调节阀或恒差压调节阀等设备的设置必要性和合理配置方式,需要在对系统特性深入分析的基础上确定。
10按用热量计量收费的成果应是提高供暖质量和降低采暖费
过分强调分户独立系统入户阀门的锁闭功能,对不及时缴纳采暖费用户停止供暖,或采用有预付费功能的IC卡表,把分户计量变为“分户控制”,以解决收费难为主要目的,因而对供热部门单方有利的认识是片面的。
其实,当某户被“控制”锁闭后,只要周边正常供暖,被停止供暖的用户将能无偿得到部分热量,达到例如12℃左右的室温,如用户在此基础上再自行设置一些辅助采暖设备,即可达舒适温度。这样,反而会更增加供暖费收费的难度,而不及时缴费的用户被停止供暖后,会危及正常缴费的邻户,进一步引起计费纠纷。
采暖收费难,是在计划经济和分配制度下“福利供暖”的后遗症,需通过制度的改革加以解决。由于是“福利供暖”,居住者处于接受单一低标准采暖方式“赐予”的被动地位,只能依附于供热部门,供热质量不尽人意而无能为力。按用热量收费使热成商品后,供热逐步会由卖方市场转化为买方市场,如同消费者对于任何商品的挑剔一样,必然要求确保供暖质量和得到较高的热舒适度,达不到规定室温的供暖,就不能视作有价值的商品。目前的供暖运行管理水平,还远不能适应这种要求。
建筑节能的必然结果,只能是用热量的减少和采暖费用的降低。当北京地区住宅的耗热量指标从实施建筑节能前的31.68W/m2,降低到现行标准的不超过20.6W/m2即降低了35%以后,新的标准还要求进一步降低,不能设想用户实际负担的采暖费用可不相应降低。天津市已将燃煤集中锅炉房按建筑面积计的采暖费用,由18.5元/m2下调至15.4元/m2,但也只是下调了17.7%。
因此,分户热计量除了要改变传统的住宅供暖设计方法和室内系统制式、供热管网和热源系统外,对供暖部门的供热质量、运行和经营水平,会有更高的要求,弄得不好,经营效益有可能会明显下降,供暖部门应有适当的忧患意识,积极启动降低运行成本和提高效率的技术准备和改造工作,尽快完善有关环节的配套技术和管理措施。