住宅按户计热与控制问题探讨

    住宅按户计热与控制问题，在我国是先由供暖收费问题引起的，随着住宅商品化的进程，现已提升到必须进行的程度。建设部已明令要求自2000年1月1起正式实施。也就是说，我们今后的设计，必然是符合上述要求的设计。至于老的住宅如何改造，那是另一个方面的事情，另有一些解决的办法。应当说，计量与控制的目的在于提高供暖质量，以及在此前提下节省供暖能耗。显然不能以收费作为最终目的，而只能是全项工作的一部分。从技术角度说，计量本身不能节能，控制才有可能节能。下面仅对这一问题结合国内目前的进展情况，作一些分析与综述，以供同行参考。
   
    一、适合住宅按户计热与控制的几种供暖方式
   
    住宅的特点是以户为单位，从而有一户到多户的不同组合，因此，适合单户供暖的方式也是多种多样的。在目前能源多样化的条件下，可行的方式也较多，并不限于集中热水供热供暖系统。但是，由于城市集中供热目前以及今后仍是主流，所以大量的问题是解决集中热水供暖条件下的分户计量。而由于能源及住户要求的多样化，对其它住宅供暖方式，也应当有条件的使用，并进行必要的探讨。笔者认为，目前住宅供暖可用的方式大致有以下几种：
    1 一户一炉 包括燃油、燃气、燃煤炉（某些地区已受到限制）。各户自成小的供暖系统。这实际是近百年来一直存在的住宅供暖方式之一，只是燃料的品种有变化。
    2 电热供暖 包括低温电热辐射供暖、电热散热器供暖等。
    3 热泵供暖是与空调一机两用，夏季供冷、冬季供热。自然，这种机组对室外空气温度有相应的要求，并不是所有采暖地区都可选用的。
    4 集中供热的分户供暖 包括一户一个热力进口的各种形式，如：
    （1）直供式 户内可为水平单管、水平双管等各种形式，以保证运行、方便安装为原则。对单元式住宅，采用按单元设公用总立管，各户设一个热力进口的共用立管的分户独立供暖系统，基本得到大家的认同。
    （2）间供式一户设一个小型的户用型换热器，器后为独立的（热媒水不与户外热网相通）小系统。
    （3）地板辐射供暖 由于水温一般要求低于60℃，所以，当户外热网水温高于60℃时，户内应设换热器，成为间供式。
    前述的（1）、（2）、（3）方式，各户热计量实际已转化为燃料或电计量，控制方式也相应进行了转换，便于解决，不属于工程设计中量大面广和目前较难处理的问题。所以，下面重点对集中热水供热条件下分户计量与控制问题作进一步阐述。
   
    二 单元式住宅中各户供暖热负荷及系统水力计算问题
   
    1 负荷计算问题
    单元式住宅中，由于入住率不满及各户的自主调节和控制（有可能在一定时间内全关），就可能出现两个问题：一是邻户或本户隔内墙传热问题；二是间歇供热问题。这两个问题不仅很可能出现，并且一旦出现就影响很大。户间传热问题又受住宅档次、入住情况、住户情况等各方面的影响，不同工程的差别太大，难以用简单的办法解决。目前较为一致的看法是应通过计算确定户间传热量，但计算该户间供热量时应取多大的温差以及计算的方法等都缺乏理论及实践上的可靠的依据。有的地区出于设计的需要，作了一些规定，户间传热计算温差对于集中供热采用散热器采暖的房间取6℃，对于地板采暖的房间8℃，单户热源（燃油、气炉等）取10℃；户间传热按50～70%（顶层按70～80%）的概率计算记间内围护结构（内隔墙、楼板）的传热；同时户间供热量不应超过房间常规热负荷的80%，超出部分不再计入。方案阶段也可采用负荷附加系数进行估算，该系数一般取1.2～1.5，外围护结构较多者取小值，外围护结构较少而内围护结构较多者取较大值。
   
    2 水力计算问题
    由于负荷计算一过去常用的按连续供暖计算方法的不同，就使散热器配置量大于按连续供热所需的散热器数量。由间歇供热的调控，会在某些时段达最大值（间歇供热所需）。这就使某一房间、或某一住户在这段时间内的供热量激增。相应要求户内的管道配置应能满足间歇调控的需要，即按最大供热量配置散热器及管道，其它靠调控解决。而户外的多户共用立管，如果仍按各户最大供热量叠加，显然会导致管径过大，实际上也是不需要的。因为不可能各户所有房间都同时达到最大供热量，即存在一个同时使用系统，其数值需要经过实践和分析后才能恰当取定的。笔者认为，可按本立管在连续供暖计算所得水量得基础上乘以1.1～1.2的附加系数即可，这样就能保持一定的调控余地。至于室外外网，也应当分析其运行情况，充分满足各楼、各户调控的需要，避免调控时供热不足（水量长不上去）。
   
    三 热计量及收费问题
   
    热计量的方式很多，目前常见的有以下二种试：一是用热量表计算供暖系统的供热量；二是计量户内各散热器的散热量（用蒸发式或电子式热量分配表）。
    根据我国目前的情况，较一致的看法是：新建住宅以采用热量表（一户一表）比较适宜，设于各户的总热力进口处（公用管井或专供热表的部位）；蒸发式和电子式热分配表适合于旧供暖系统的改造。随着管理水平的提高，还应辅以微机管理系
    统。
    由于单元式住宅各户所处的位置不同，会因为屋顶、山墙、地板及朝向的影响，使各户的实耗热量出现很大的差异，此外还有户间传热的问题，所以，在正确的热计量后，还会出现如何合理收费的问题。如有的采用"面积加热表综合收费法"，即按建筑面积收取20～30%的热费作为基本费，其余按热表计量数值收费。国外在这方面积累了不少经验，但如何与中国国情相适应，还是一个需进一步研究的课题。
   
    四 管道及散热器安装
   
    这里仅就公用立管的分户供暖系统进行阐述：
   
    1 管道安装
    （1）一个单元内各户的公用立管，宜设于专门的管井内。管井在楼梯间处，可按建筑情况设一个大管井或两个小管井。小管井的最小尺寸也不应小于500×800mm，并应设检查门（或查表门）。公用立管宜采用下供下回方式，以利于减少自然压头的影响。在这一系统中，各户为独立的小系统，户内系统的总水流阻力较大，使自然压头的影响力减弱，可扩大双管系统适用的楼层数。总立管的顶部应设自动放风阀。
    （2）户内管道安装方式，随所选用的系统制式不同而有不同的处理方法：
    a、地板辐射采暖及一器（散热器）一管的章鱼式系统 管道在地板垫层内敷设（用铝塑管或交联聚乙烯管道等），垫层内不能有接头（有专门的施工安装要求），垫层的厚度一般在70～90mm。
    b、水平串联系统 可采取局部过门处理，其余沿地板上明装的敷设方式。
    c、上行下给式系统 上行供水管可沿顶棚下敷设，下部回水管可局部作过门处理或沿墙予留小的管槽。至于管道如何与装修配合，只能随工程而异。
    d、双管并联系统 多将两根管道均设于下一层的吊顶内（或专门进行装饰处理）。
   
    2 散热器的要求及安装
    住宅内的散热器不一定强调设于外墙的窗下，可以从尽量减少管道安装困难的要求出发，靠内墙设置。出于热表及高精度控制阀门对水的洁净度要求，散热器内腔要干净。所以铸铁散热器如不是"内腔无粘砂型"就要避免使用，否则容易导致仪表及阀门失灵。其余种类的散热器可参照"安全可靠、轻薄美新"的综合要求选取用。安全可靠指热工性能稳定、足够的承压能力和耐腐蚀年限、能适应供热水质等，只有在这些条件满足后才可以考虑重量轻、厚度薄（少占地）、式样美、造型新颖的问题。根据我国的情况，规范要求换热器系统水的PH≤8.5，锅炉水质的PH为10～12，含氧量0.1mg/L。对钢制散热器来说，能适应水的PH值要求，但氧腐蚀问题还会由于失水量过大而严重存在。目前的产品中，已采取内防腐措施的钢制散热器及用钢管为过水元件的钢制散热器还是可以选用的。至于一户一炉的单户系统，由于水质管理可靠，可不受限制。无内防腐措施措施的铝制散热器，只能用于PH<8.5的热水供暖系统，并且要求水的PH值要稳定，如果波动太大也是很危险的，有可靠防腐处理的铝制散热器，可以用于PH≤12的热水供暖系统；铜铝复合管材的铝制散热器及铜铝对流型散热器，耐腐蚀性能较好，可以用于PH≤12的热水供暖系统。
    散热器的选用应按实际的水温（即不同部位的散热器进出口的水温）为依据按实际测定的散热量计算公式计算后决定。对于对流型（串片型）散热器，由于管内水流速的大小对散热量的影响很大，所以必须按实际的水流速计算散热量。目前，多数国产对流散热器尚未给出流速修正系数；国外引进的对流散热量仅给出高流速（0.9m/s）下的散热量，其它情况进行折减。而一般双管系统中每组散热器内的水流速仅0.04m/s上下，这就有可能出现大的计算误造成配片错误。希望设计者注意这一问
    题，更希望生产厂家能给出流速修正计算公式，以使选用更可靠。