对集中供暖住宅分户热计量若干难点的再思考
详细内容
2 解决户间传热因素从各个环节都尚未取得合理对策
供暖用热同用水、用电和用燃气不同, 主要是存在数量相当可观又无规律可循的户间传热因素。传统的集中供暖住宅, 不存在建筑物内部房间之间的传热。在实施分户热计量和按热量收费后, 因部分房间空置、间断供暖或较大幅度调节室温, 都会通过隔墙和楼板发生户间的热传递。因此, 不能简单地以水、电和燃气的分户计量, 来联想供暖用热计量的节能作用。
分户热计量的试点工程因未实行按热计量收费, 户间传热因素并未真正突现。首先是在采用燃气或电的分户独立热源住宅, 尤其是采用电力直接作为热源时, 因发生供暖费用过高的现象, 引起了人们对户间传热因素的严重关注。
户间传热因素, 充分显示出所有公寓式住宅(非单户独立式别墅)实行分户热计量的难点:
(1)供暖和物业管理部门为解决供暖收费难, 锁闭不及时缴纳供暖费用户的入户阀门停止供暖。但当锁闭后, 只要周边正常供暖, 被停止供暖的用户将会发现, 还是可维持例如12℃甚至更高的室温, 可无偿得到部分热量, 如自行设置电散热器等辅助供暖设备, 即可达舒适温度, 这样是否会更增加供暖费收费的难度？
(2)不及时缴纳供暖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。
(3)入住率偏低的新建住宅, 先行入住的用户会面临较多的供暖费用负担。
(4)即使是入住率正常的住宅, 也不可避免户间会存在温差和传热, 因此人们戏称分户热计量带有"均贫富"的因素, 由此提出对户用热量表的过高精度要求, 是否有意义？
解决户间传热因素应采取何种对策？是否应仿效国外的某些做法, 对户间围护结构进行保温？这种主张难以得到支持, 因为即使增加可观的投资费用和占用一定的建筑空间, 能适当降低户间围护结构的传热系数, 但户间温差反而会增大, 户间传热量虽有所减少但问题依然存在, 对照十年来建筑节能和墙体改革的艰难历程, 可能难以实施。而且, 目前住宅的外围护结构的保温水平还是较低, 如能将用于户间围护结构保温的投资费用和空间, 提高外围护结构的保温水平, 可以得到更好的综合效益。
面对无规律可循的户间传热因素, 传热温差如何取值？温差出现的概率如何考虑？供暖负荷如何合理确定？较常规负荷增大的比例总体上宜控制在何种范围内？首先成为设计的很大难题。
针对目前集中供暖住宅的设计标准偏低、不能满足居住者热舒适度要求的状况, 分户热计量又源于热作为商品的特点, 应为居住者留有一定幅度内热舒适度的选择余地, 计算温度又要适当提高, 与上述户间传热负荷综合起来, 户内供暖设备的容量和投资, 将会有较大比例增加, 估计可达40％以上。
户间传热因素对于设计、运行和管理等方面提出的复杂课题, 可能最终要从供暖费的合理分配上解决, 即适当扩大按面积分配、缩小按热计量分配的比例, 任何用户必须为维持建筑的总体热环境, 负担基本的供暖费用, 这就需要从根本上调整对于分户热计量的观念。由于建筑热工条件和观念等方面的显著差异, 可能不应照搬国外的一些现成模式。
3 热计量方式和计量仪表问题
应在热源和建筑入口设置热计量装置的基础上, 再进行分户热计量。分户热计量方法有: 分户热量表、蒸发式或电子式热量分配表。目前比较易为人们接受的意见是: 新建住宅采用分户热量表; 原有系统改造采用热量分配表。但由于受不同供应渠道商业宣传的影响, 对两种方式及其仪表的比较和判断不能很客观, 其实都存在各自的问题。
分户热量表的热计量方式, 从计量的相对精度、物业管理、供暖效果和供暖室温的调节等方面, 均有明显的优点。但必须采用"共用立管的分户独立系统"的全新型式, 很难在原有系统改造中实施, 除了后面要进一步讨论的新系统型式带来的一些复杂问题外, 热量表的示值并不能作为供暖费结算的直接依据, 从本质上它仍是一种热量分配表。某些有预付费和锁闭功能的IC卡分户热量表, 更缺乏开发的合理性。此外, 仪表本身不可避免地会发生多种因素造成的故障或误差, 需要进行日常维修和每隔3～5年的定期强制检验标定, 这会较多地增加物业管理负担和运行成本。
热量分配表需要安装在每组散热器上, 具有价格相对低廉和可不需对原有系统进行彻底改造的优点。但由于散热器型式、水流特性和安装方式有千差万别, 事实上难以准确确定散热器平均温度的部位, 散热量除与散热器平均温度有关外, 还与室温和装饰性罩的热工特性有关, 同样可以向房间提供散热量的户内管道的又占总散热量的相当比例, 其测量结果的误差是显而易见的。其计量原理, 与天津开发的一种根据热媒温度、室温、散热器数量和热工特性等因素经计算和积分而间接测得热量, 称为"数字式智能型热表"的专利技术, 有相似之处。且蒸发式热量分配表每年要由专业部门入户更换计量管并进行计算, 同样会较多地增加物业管理负担和运行成本, 也与水、电和燃气实行不入户的远程户外计量要求, 大相径庭。电子式热量分配表虽可实现远程户外计量, 但价格较高, 且传输线路的敷设较为复杂。
既然上述方法都会有一定计量误差, 而且由于户间传热因素使分户计量并不需要过高精度, 因此, 还应探索其它较为简便的合理分摊供暖费用的方法, 例如: 在热源和建筑入口较为准确地进行热计量的基础上, 以各户的建筑面积为基础, 并参照各户有代表性的室温(传感器可暗设于户内的隔墙内), 确定各户供暖费用的分摊比例。
共用立管的分户独立系统"的设计还需不断探索
新建住宅一户一表的系统型式, 与传统系统有很大区别, 涉及到多方面的问题, 尚需进行深入的探索。
(1)涉及到室内空间和户外公共空间的设计, 可能要重新深入研究住宅的合理层高和户外公共空间设计模式等建筑设计问题。
(2)户内系统管道的布置方式, 一般认为埋设在地面垫层内最为简洁, 但除需占用一定空间外, 在技术条件不能确保时会留有许多隐患, 而在本层顶板下或地面上明装的布置方式可能更为可靠。在层高受限、住户对装饰要求提高的条件下, 要特别精心地进行设计。为减少管系长度, 还需要改变散热器布置的传统概念和方法。
(3)如在地面垫层内敷设管道, 需占用50～60mm的构造层厚度, 采用低温热水地板辐射供暖就有较大优势。地板辐射供暖本身就是一种分户独立系统, 另需增加的厚度不多, 除节能和更能适应居住者对于建筑装饰的要求外, 由于铺设绝热层, 可部分减少户与户之间的传热量, 改善楼板的隔声和降低撞击声, 热媒温度较低采用塑料类管材也更可靠些。"共用立管的分户独立系统"可能会促使地板辐射供暖取代散热器供暖。
(4)由于住宅工程对户间漏水的严格禁忌, 埋设在地面垫层内或镶嵌在踢脚板内的管道, 应采用新型塑料类管材, 如交联铝塑复合(XPAP)管、聚丁烯(PB)管、交联聚乙烯(PE-X)管和无规共聚聚丙乙烯(PP-R)管, 但目前对塑料类管材的应用上存在有较大的盲目性。例如: 不同使用温度的累积破坏作用和管材的"蠕变"特性, 氧渗透问题, 连接和敷设方法等。
应特别强调的是, 北京市标准《集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》中, 提出管材性能指标要求和选择计算, 应按不低于使用条件分级的5级。使用条件分级的5级是指: 在50年的总使用寿命周期中, 运行温度20℃共历时14年, 60℃共历时25年, 80℃共历时10年, 最大运行温度90℃共历时1年(平均每年仅为7.3天)。这种按国际标准ISO/10508:1995推荐的方法, 根据奥、德、法地区典型使用条件划分的使用条件分级, 适合于热媒温度60～80℃, 不高于90℃, 反映出该地区供暖期长和热媒温度低的特点。我国的具体条件存在较大差异, 对于通常热媒设计供水温度95℃的系统, 只能理解为根据实态调查, 最高运行温度一般不会高于90℃, 这带有一定程度的冒险性, 为确保安全, 在确定材质和壁厚时, 宜留有适度裕量。
(5)垫层内埋设管道的连接和敷设方法, 都尚需深入探索和完善。XPAP管和PE-X管的连接, 需采用金属连接配件并用密封圈完成密封, 是长期使用过程中造成漏水的隐患, 因此要限制其在垫层内设置连接配件。PB管和PP-R管可采用本体材质的专用连接件进行热熔接, 且在下分双管式系统连接散热器处使用, 易于检查和维修, 但也要限制在垫层内其它部位设置连接配件。为防止地面开裂和管道在地面二次装修时受到损坏, 除垫层需有一定厚度外, 还要采取多种有效的技术措施。
5 关于系统的调控及其手段
分户热计量特别是按计量收费以后, 对热源和系统的影响, 是负荷和流量的多变特性, 户内供暖设备的容量的较大增加比例, 更加剧了此种多变特性，但到目前为止, 对此还缺乏具体和准确的量概念。此外, 为节能和提高热舒适度, 应能有效地实施分室温度调控。
热源、室外系统、室内系统和户内系统各环节的设计, 要适应此种特性。例如: 热源设备的燃烧调节、热媒的质调节和量调节、建筑入口的压差或流量控制、户内入口的压差或流量控制和末端供暖设备的温控等。国外调控装置的许多供应商, 竭力灌输在所有环节都要设置自动调控装置的思想, 如果应用大体适当, 可能有益无害, 但要增加可观的投资和需精心维护, 当缺乏具体和准确的量概念时, 系统设计和调节控制, 必然会带有较大的盲目性。对此, 应有确当的分析和判断。
(1)热源设备的燃烧调节、运行过程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, 是十分必要的。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, 事实上许多供暖系统都有行之有效的成功经验, 尤其是投资条件较差和总体供暖不足的系统, 更应如此。
(2)系统的水力平衡是确保节能和供暖效果的关键, 而静态平衡是动态平衡的基础。对于总体供暖不足的系统, 主要应解决好静态平衡。静态平衡应首先依靠合理设计, 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, 是作为对系统设计平衡的一种补充手段, 认为设置调节构件可取代水力平衡计算, 是认识上的误区。 (3)任何调控装置只能调节过盈量, 只有热源条件较好易发生供暖过量的系统, 才有设置自动动态平衡调控装置的必要性。而且, 所有的自动差压调节装置或恒流量调节装置, 都只能克服外部系统水力条件变化对内部系统的影响, 无助于内部系统水力条件变化引起的相互影响。例如: 建筑供暖入口的动态平衡调控装置, 对于局部户内系统的调控而对其它户内系统的影响无能为力, 要克服此种影响, 而避免在每一分户入口都设置自动调节装置, 最好尽量增加末端系统阻力的比例。
(4)迄今为止的所有标准和规定, 都只是提出"分室温度控制", 并未提出"分室温度自控"的强制性要求。分户热计量和分室温度控制都能节能, 但这是两个不同的概念和要采用不同的方法。即使不实施分户热计量, 也应解决分室温度控制。把分户热计量理解为"分户热表加温控阀", 可能是受既供应分户热表、又供应温控阀的公司影响而产生的误解。分室温度控制也不仅限于每组散热器一定要采用价格昂贵的进口恒温阀, 是否采用？要根据热源和投资条件等因素权衡。因为住户可以既可用入户阀门进行总量调节, 也可用散热器上价格较低的手动阀门实施分室温度调节, 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。
(5)在水平串联单管跨越式户内系统中, 采用自力式两通恒温阀加跨越管的做法, 正如在传统的垂直单管跨越式的勉强应用一样, 是一种带有明显商业倾向的误导, 不但难以进行严格的设计计算, 工程实践也未获理想效果, 应采用手动三通调节阀或自力式三通恒温阀。
(6)共用立管的分户独立系统, 各并联的户内系统相对于传统的双管系统阻力较大, 如果各并联的户内系统的阻力又基本相近, 从一般意义上讲, 会有较好的水力平衡条件。但具有多种套型、且面积相差较大套型的户内系统并联在同一共用立管上时, 仍还难以平衡。分户锁闭调节阀、户用热量表和表前过滤器, 占户内系统阻力较大比例, 对水力平衡至关重要。户用热量表水阻较高对系统的平衡有利, 但许多产品并未明确提出数据。目前最小的户用热量表的额定流量为0.6m3/h 由于多数住宅的套型面积和供暖负荷较小, 即使是建筑面积120m2 的套型, 供暖额定流量不会大于0.3m3/h, 其实际水流阻力仅约6kPa左右。如果入户管径选择过大和按管径选热量表, 又不认真地进行水力平衡计算, 仍有可能导致系统的先天性失调。
6 分户热计量和收费对供暖部门的更高要求
将设置分户系统看作可"控制用户", 对不缴纳供暖费用户的入户阀门锁闭停止供暖, 侧重解决供暖收费难, 因而对供暖部门单方有利, 是认识上的另一个误区。
其实, 供暖收费难问题, 是在长时期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供暖方式"赐予"的被动地位, 只能依附于供暖部门, 供暖质量不尽人意而无能为力。按用热量收费使热成商品后, 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, 并且逐步会由卖方市场转化为买方市场, 但目前的供暖运行管理水平还远不能适应这种要求。
集中供暖住宅分户热计量, 源于建筑节能的深化。节能的必然结果, 只能是用热量的减少和供暖费用的降低。当住宅的耗热量指标从实施建筑节能前的31.68W/m2, 降低到不超过20.6.W/m2即降低了35％以后, 不能设想单位建筑面积的供暖费用可不相应降低。天津市已将供暖费用由18.5元/m2, 下调至15.4元/m2, 也只是下调了17.7％。如果热效率明显高于各种形式的分户独立热源的集中供暖, 供暖费用反而居高不下, 甚至与电直接供暖不相上下, 集中供暖的前景就岌岌可危了。
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, 提出了许多深层次的难点。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。