住宅分户计量采暖系统研究

作为住宅建筑节能的主要手段之一，分户计量采暖系统在国内出现的时间还不长，各方面的资料和技术还比较缺乏，因此本文对推行分户计量技术后所带来的几个问题作了分析，并对几个关键问题进行了研究。分析了分户计量采暖系统在设计和施工过程中应注意的事项，系统形式选择、热量表和温控阀以及自力式压差控制阀的选用、管材选用和管道敷设等，并归纳了实施效果和实际存在的技术和施工问题以及解决办法。　1.分户计量采暖系统的工作原理、方法及系统形式　　（1）分户计量采暖系统是以一个单元为一个采暖系统，整个系统由热力入口、供回水干管、用户热计量装置等组成，其工作原理是热媒经热力入口在供回管道内形成回路，各用户用热时打开锁闭阀热表开始计量，待用户不用热时关闭锁闭阀热表停止工作。　　（2）目前使用的方法基本有：　　1）每个用户设置一个热量表，直接测定用户从供热系统的得热量，及采用热计量对入户系统的流量、供回水温度进行测量。　　2）采用热量分配表测定用户散热设备的散热量，以确定用户的用热量。　　3）通过测量用户的热负荷来确定用户的用热量，即测定室内、外温度，并对其温差累计求和，再乘以房间常数来确定收费多少，但热负荷的测量比较复杂，且精度较难控制，所以，一般很少采用。　　（3）分户计量供暖系统分为单元立管供暖系统和户内采暖系统。单元立管供暖系统分上供下回式和下供下回式，在计算每一种形式首层并联环路与顶层并联环路并进行不平衡度计算后，可以看出，在同等条件下，下供下回式立管形式在水力平衡方面具有明显的优势，同时也减少了工程设计中水力平衡计算的工作量。在供暖设计时，考虑到自然重力压头的作用，单元立管系统通常采用下供下回异程式，而且这种系统适合于旧有建筑改造。对于新建建筑，主要采用户内采暖系统形式，目前，常见的有单管水平式、双管水平式、章鱼式以及地板辐射式等。　　2.室内热负荷计算　　（1）为保证我国用热制度的顺利进行，满足住宅居民对用热质量的要求，首先要研究的是这种采暖系统与常规的供暖系统在热负荷计算中的区别。分户计量采暖系统采暖热负荷的计算仍然离不开传统热负荷计算方法，但是由于人们对居室热环境舒适度要求的逐渐提高，建筑技术的不断进步以及分户计量采暖系统的自身特点，使得传统采暖负荷计算中的有些项目不再适合分户计量采暖系统热负荷计算的要求，分户计量采暖系统主要从以下几个方面加以改进： 1）室内外采暖计算温度的确定；2）采暖热负荷朝向修正问题分析；3）冷风渗透负荷计算过程中采用的换气次数的确定；4）户间热负荷的计算问题。　　（2）室外计算温度的取值直接关系到采暖热负荷的大小，关系到采暖设备及系统的大小，和系统投资关系很大，因此在热负荷计算中，如何确定室外计算温度是一个相当重要的问题。单纯从技术观点来看，最理想的情况是采暖系统的最大负荷恰好等于当地出现最冷天气时所需要的热负荷，但这往往同采暖系统的经济性相违背，而且从历年的气象资料还可以看出，最冷的天气并不是每年都出现。如果采暖设备是根据历年最不利条件选择的，即把室外计算温度定的过低，那么，在采暖运行期的绝大多数时间里，采暖设备能力富裕过多，造成浪费；反之，如果把室外计算温度定的过高，则在较长的时间里不能保持必要的室内温度，达不到采暖的目的和要求。因此，正确和合理的采用采暖室外计算温度是一个技术与经济统一的问题。为了提高冬季室内环境的舒适度，分户计量采暖系统应采用历年平均不保证1天的日平均温度作为采暖室外计算温度。　　（3）采暖系统的设计热负荷是指在室外设计温度下，为了达到要求的室内计算温度，采暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量，它直接影响采暖系统方案的选择、采暖管道管径和散热器等设备的确定以及经济效果，是采暖设计中最基本的数据。　　3.分户计量采暖系统热力工况分析　　3.1水平单管串联式　　在此系统形式中，全部的热水顺序流经每组散热器，各组散热器是处在流量非敏感区，组散热器水平串联有两个特点：一是各组串联散热器的散热量变化失衡，应尽量采用质调节方式；二是多组散热器串联的高阻力特性有利于新双管系统克服自然循环引起的垂直失调问题。因为新双管系统中户内虽采用散热器串联方式，但总立管相当于以每户作为一大散热器的下供下回双管系统，自然循环动力与室内压力损失相比，所占比例较小，使新双管系统可以突破双管系统不宜多于四层的限制。　　3.2水平单管跨越式　　为了达到既可以调节单组散热器散热量，同时又不影响其它散热器的目的，设跨越管使一部分流量旁通，减小散热器的水量使散热器工况接近或处于流量敏感区，而后通过温控阀调节水温控制散热器散热量。旁通系数的确定一方面要保证温控阀有良好的调节性能，同时也要保证流经散热器的最小流量能满足室内负荷的基本要求。每组散热器的旁通系数因其入口水温和片数及其它条件不同，都有不同的最佳值，但由于温控阀的阻力特性和管材规格的可洗性，不可能也没有必要使每组散热器都达到最佳的旁通系数，即便设计调节下达到，实际运行时，由于温控阀的调节作用，也不可能和计算的一样，因此只要使绝大部分散热器的旁通系数在最佳值附近即可。通过计算和实际运行数据的分析，认为对于常用散热器来说通过散热器的流量应保持在总流量的30%～50%之间。　　3.3水平双管并联式　　在此系统形式中，各组散热器并联，散热器供、回水温度相同，处于散热量对流量变化的敏感区，温控阀调节效果好。在这种连接方式下，散热器是在标准工况下工作，处于流量敏感区，温控阀通过调节流量可以很好地调节散热量，且对其它影响较小。　　通过分析可知，散热量对流量化的敏感范围是在一定范围内的，当流量达到一定程度时，流量对散热量变化的影响微弱；供水温度t越大或散热面积F越大，则流量G对散热量Q的影响比较大，即稍微改变流量G，散热量Q变化很大，则大散热器面积和高温供水，将有利于调节，此时，流量随负荷变化小，动态调节，系统热力工况相对稳定。　　4.结论　　与传统采暖系统相比，分户计量采暖系统在设计和运行过程中存在着一些不同之处，本文主要讨论了在实际运用过程中应该注意的问题，尤其是系统形式的选择、热负荷的计算、热力工况和水力工况变化规律等。通过分析，主要得到以下结论：　　（1）分户计量采暖存在着多种系统形式，水平单管串联式、水平单管跨越式、上供下回双管式、上供上回双管式、下供下回双管式、章鱼式及地板辐射采暖式等，有各自的优缺点，在选用时，应根据具体情况，从设计、施工安装、系统可调节性、系统水力平衡和经济、美观等方面加以考虑。　　（2）热负荷计算是系统设计的第一步，关系到系统形式选择和设备投资问题，在设计过程中应加以重视。　　（3）分户计量采暖系统应用的目的之一，是为用户调节室内热环境提供方便，无论用户的调节是手动还是自控，其调节的直接原因都是因室内负荷变化引起的，在此基础上，分析了三种常见的系统形式的热力工况，从中总结出：水平双管并联式系统的散热器工况在敏感流量范围内，适合采用流量调节，而水平单管串联式系统的散热器工况在非敏感区，不适合采用流量调节，水平单管跨越式系统则处于两者之间，可根据具体情况而定，这为用户选择何种系统形式提供了理论基础。