北方地区热改及热计量技术交流会综述
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2021-03-16 | 128 次浏览 | 分享到:


  2011年8月29日上午,中国勘察设计协会建筑环境与设备分会在吉林省集安市举办了北方地区热改及热计量技术交流会,会议重点针对全国北方地区“十一五”期间热改的技术、应用现状及效果等方面进行了交流。会议交流的主要技术如下。

  一、 主要热改技术

  1. 供暖系统形式的选择

  通过交流了解到,目前北方地区各省市对新建居住建筑室内供暖多数采用了共用立管分户独立循环系统。对既有居住建筑室内供暖系统改造,大家普遍认为应采用合理可行、投资经济、简单易行的技术方案,特别注意应根据既有室内供暖系统的现状选择改造后的室内供暖系统形式,而不应仅以能否锁闭系统满足收费要求为前提条件,改造应尽量减少对居民生活的干扰。

  室内供暖系统的改造,可采用以下几种形式之一:

  (1)原系统为垂直单管顺流系统时,宜改造为在每组散热器的供回水管之间均设跨越管的系统;

  (2)原设计为垂直双管系统时,宜维持原系统形式;

  (3)原系统为单双管系统时,宜改造为垂直双管系统;

  (4)对于原有的垂直单管或双管系统不宜改造成共用立管的分户独立循环系统,当必须改造为共用立管的分户独立循环系统时,宜改为水平双管式,也可改为水平单管跨越式。共用立管和入户装置,应设在户外的共用空间内。

  2. 分户热计量方法的选择

  在分户热计量方法的选择上,多数省市是按照国家现行有关规范标准的要求,在每栋建筑物的热力入口处,均设置了用于贸易结算等用途的总热量表;为了节省投资,对于建筑功能、类型、围护结构相同,且建筑物内户间热量分摊方法一致的若干栋建筑,也可设置一块总热量表。个别省市也有采用只通过户用热量表进行分户热计量的做法。

  多数与会代表认为,一个地区的户间热量分摊方法不宜选择过多,应根据技术经济分析及改造后的室内供暖系统形式来确定,可采用以下方法:

  (1)温度面积法:按户设置若干个温度传感器,通过测量室内温度、楼栋供热量,并结合建筑面积进行热量(费)分摊。

  温度法与室内管路系统没有直接联系,不必将原有垂直系统改成按户分环的水平系统,无需考虑户间传热问题和住户位置修正,适用于任何供暖系统形式的热计量改造。

  (2)通断时间面积法:该方法是以每户的供暖系统通水时间为依据,结合建筑面积来对建筑的总供热量进行分摊。具体做法是,对于分户水平连接的室内供暖系统,在各户的分支支路上安装室温通断控制阀,用于对该用户的循环水进行通断控制来实现该户室温控制。同时在各户的代表房间里放置室内控制器,用于测量室内温度和供用户设定温度,并将这两个温度值传输给室温通断控制阀。室温通断控制阀根据实测室温与设定值之差,确定在一个控制周期内通断阀的开停比,并按照这一开停比控制通断调节阀的通断,以此调节送入室内热量,同时记录和统计各户通断控制阀的接通时间,按照各户的累计接通时间结合供暖面积分摊整栋建筑的热量。

  该方法能够分摊热量并对户内室温进行总体控制,但不能实现分室温控,节能效果有所减弱。对其计量结果,实际上还存在需要对住户位置和户间传热进行修正的问题。其应用的前提是每户须为一个独立的水平单管串联系统,设备选型和设计负荷要良好匹配,不能改变散热末端设备容量(即不能随意更换散热器),户与户之间不能出现明显水力失调,户内散热末端不能分室或分区控温,以免改变户内环路的阻力。

  这种方法适用于水平单管串联的分户独立循环室内散热器供暖系统,但不适合用于垂直双管系统和垂直单管跨越式系统及采用传统垂直供暖系统的既有建筑的改造。

  (3)户用热量表法:该分摊系统由各户用热量表以及楼栋热量表组成。户用热量表按户设,通过户用热量表测量出的每户供热量,测算出各个热用户的用热比例,按此比例对楼栋热量表测量出的建筑物总供热量进行户间热量分摊。

  户用热量表安装在每户供暖环路中,可以测量每个住户的供暖耗热量。热量表由流量传感器、温度传感器和计算器组成。根据流量传感器的形式,可将热量表分为:机械式热量表、电磁式热量表、超声波式热量表。机械式热量表的初投资相对较低,但流量传感器对轴承有严格要求,以防止长期运转由于磨损造成误差较大;对水质有一定要求,以防止流量计的转动部件被阻塞,影响仪表的正常工作。电磁式热量表的初投资相对机械式热量表要高,但流量测量精度是热量表所用的流量传感器中最高的、压损小。电磁式热量表的流量计工作需要外部电源,而且必须水平安装,需要较长的直管段,这使得仪表的安装、拆卸和维护较为不便。超声波热量表的初投资相对较高,流量测量精度高、压损小、不易堵塞,但流量计的管壁锈蚀程度、水中杂质含量、管道振动等因素将影响流量计的精度,有的超声波热量表需要直管段较长。楼栋热量表宜选用超声波或电磁式热量表。

  这种方法需要对住户位置进行修正并考虑户间传热问题。它适用于分户独循环的室内散热器供暖系统及地面辐射供暖系统,但不适合用于垂直双管系统和垂直单管跨越式系统及采用传统垂直系统的既有建筑的改造。

  3. 分室(户)温度调控

  供热体制改革以“多用热,多交费”为原则,实现供暖用热的商品化、货币化。因此,用户能够根据自身的用热需求,利用供暖系统中的自动温控阀主动有效地调控各个主要房间的室内温度,是实施供热计量的基础和供热系统节能运行的重要前提条件。在采用双管供暖系统时,由于温控阀的调节作用改变了系统的总压差,当供暖循环泵采用变速调节时可节省水泵耗能,同时还可减少锅炉等集中热源的燃料消耗和供热量。以往传统的室内供暖系统中安装使用的手动调节阀,对室内供暖系统的供热量能够起到一定的调节作用,但因其缺乏感温元件及自力式动作元件,无法对系统的供热量进行自动调节,从而无法有效利用室内的“自由热”(Free Heat,又称“免费热”,如阳光照射,室内热源-炊事、照明、电器及居民等散发的热量),节能效果大打折扣。为此,《供热计量技术规程》JGJ173-2009第7.2.1条和《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2010第5.3.3条都强制性规定室内供暖系统必须设置分室(户)自动温度调节控制阀进行分室(户)温度调控。

  散热器恒温阀在选择、安装和使用时应符合以下要求:

  (1)垂直单管加跨越管系统,每组散热器的供水支管上应设置三通恒温阀或低阻力两通恒温阀;垂直双管系统,每组散热器的供水支管上应设置有预设阻力功能的两通恒温阀,以消除垂直失调。

  (2)设有暖气罩的垂直供暖系统进行热改时,如散热器供水支管上确实不便安装恒温阀,可暂不安装,但必须设有可灵活调节的手动调节阀;对于设有暖气罩的独立循环供暖系统,如散热器供水支管上确实不便安装恒温阀,应在户内系统入口处的进水管上设置自动温控阀,以实现分户集中温控。

  (3)恒温阀产品和安装方法应符合《散热器恒温控制阀》JG/T195行业标准,并应具备产品合格证、使用说明书和技术监督部门出具的性能检测报告,其调节特性曲线应满足产品标准的要求。

  (4)恒温阀的温包和阀头应能够正常感应室温和便于调节,不得被破坏或遮挡,温包内置式恒温阀的阀头应水平安装,暗装式散热器应选择温包外置式恒温阀。恒温阀应具有带水带压清堵或更换阀芯的功能。

  (5)低温热水地面辐射供暖系统中,应在户内系统入口处或户内各供暖房间中的回水管上设置自力式温控阀,以实现分户集中温控或分室温控,其户内分集水器上每支环路上应安装手动流量调节阀。

  4. 外网水力平衡及热源改造

  目前,我国供热系统外网水力失调的现象依然很严重,而水力失调引起的表面现象是冷热不匀、温度达不到设计值,导致近端用户开窗散热、远端用户室温偏低,实际上还隐含着系统和设备效率的降低,以及由此而引起的能源消耗的增加,是造成供热系统能耗浪费主要原因,同时,水力平衡又是保证变流量、气候补偿、室温调控等供热系统节能技术可靠实施的前提,因此对供暖系统节能而言,一般应通过以下技术措施做到外网水力平衡:

  (1)室外供热管网改造前,应首先对管道及其保温质量进行检查,达不到节能标准要求的保温材料应更换,并应更换损坏的管道阀门、部件,室外架空管道应尽量考虑改为直埋敷设。

  (2)集中供热系统中,建筑物热力入口应安装静态水力平衡阀,并应对系统进行水力平衡调试。

  (3)当室内供暖系统为变流量系统时,不应设自力式流量控制阀,是否设置自力式压差控制阀应通过计算热力入口的压差变化幅度确定。

  (4)静态水力平衡阀或自力式控制阀的规格应按热媒设计流量、工作压力及阀门允许压降等参数经计算确定;其安装位置应保证阀门前后有足够的直管段,没有特别说明的情况下,阀门前直管段长度不应小于5倍管径,阀门后直管段长度不应小于2倍管径。

  5. 热源改造

  目前,我国进行热改的重点是放在对末端热用户的热计量改造上,以此来提高热用户主动节能的意识,但要实现真正意义上的节能,最终还是要通过提高热源的运行调节来实现。因此,必须重视对热源的节能设计和改造,并应注意以下几个方面的问题:

  (1)对锅炉房或热力站进行节能改造时,应根据供热供暖系统的实际运行情况,对原循环水泵进行校核计算,确定是否需要更换水泵,以满足建筑物热力入口资用压头和系统调节特性的要求。热网循环水泵宜采用变频装置,变频调速水泵的性能曲线宜为陡降型,以利于水泵调速节能。

  (2)锅炉房和热力站需增设或完善必要的调节手段,所采用的调节手段应与改造后的室内供暖系统形式相适应。

  (3)热力站和锅炉房直供系统应安装气候补偿装置,使供热量根据热负荷的变化自动调节匹配。

  (4)热力站二次网调节方式应与户内系统形式相适应。当户内系为变流量系统时,宜采用变流量调节方式;反之,宜采用定流量调节或分阶段改变流量的调节方式。热力站的基本调节方式宜为:由气候补偿器根据室外温度,通过调节一次水量控制二次侧供水温度/回水温度,以压力/压差变化调节二次网流量;

  (5)当热源为热水锅炉房时,其热力系统应同时满足锅炉本体循环水量的要求和热源至换热器一次管网的变流量调节要求。

  (6)热源和热力站的供热量应采用热量测量装置加以计量监测,水-水热力站的热量测量装置的流量传感器应安装在一次管网的回水管上。对于锅炉进出口总管、换热器进出水管、分集水器及循环水泵进出口凡未装温度计、压力表的,应予以补装。

  (7)热量测量装置应采用不间断电源供电。热源或热力站的燃料消耗量、补水量、耗电量均应计量,循环水泵耗电量宜单独计量。

  二、 热改存在的主要技术问题

  1. 供暖系统选择不合理

  多数省市对既有居住建筑的热改采用了共用立管分户独立循环的供暖系统形式,既不利于节省改造投资,也不利于减少对居民生活的干扰。这种做法的主要目的是为了便于热力公司收缴热费,对不缴纳热费的热用户可随时通过关闭该用户供水干管上的锁闭阀停止供热,而不影响其他热用户的正常供暖,但这种做法是否符合国家《物权法》的有关规定,业内某些专家对此提出了质疑。

  2. 热计量方法的选择不符合现行有关规范的要求

  随着我国供热计量技术的发展和热计量工程的推广,到目前为止,住宅分户热计量的方法已有最初的两种增加到六种。但是,无论哪种方法都应执行同一技术路线,即以楼栋(住宅)为对象设置楼栋热量表作为供热企业与终端用户之间唯一的热费结算依据,而楼内住户则应安装相应的热量分摊装置作为对整栋楼的耗热量进行分摊的依据。这一技术路线是近年来国内试点研究的重要成果和结论,符合原建设部等八部委颁布的《关于进一步推行热计量工作的指导意见》。为严格执行这一技术路线,在最新颁布的《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ173-2009 第5.3.3条中,已作了强制性规定。上述规定与在每户安装户用热量表直接进行分户热计量的做法相比,一方面体现了一栋住宅(包括屋顶、东西山墙及地面等)的耗热量是楼内所有用户共同消耗的、所应支付的热费应有楼内的全体用户来共同承担的特点,能够保证对供暖费用分摊保持相对的公平、合理;另一方面,通过设在住宅热力入口处的楼栋热量表,可以判断维护结构的保温质量和运行调节水平以及水力失调情况,并可计量管网的热损失,能为判定新建和既有住宅能耗症结提供重要的依据,也有利于供热企业的合理收费;第三,可以免去将户用热量表直接作为结算表时每年所应花费的检验费及拆装费等,并可降低对户表的精度要求及成本。

  在热计量方法的选择方面,不少省市对住宅建筑选用了通断时间面积法,但许多是用在水平双变流量采暖系统中,不符合每户必须为一个独立的水平单管串联系统的应用前提条件;有的工程选用户用热量表方法,但不能实现数据通讯及远传,不能实现自动抄表和监控。

  3. 同一个热源采用了多种热计量分摊方法

  现行有关规范和标准规定,对于同一热源中建筑用途相同、建设年代相近、建筑形式、平面、构造等相同或相似,建筑物耗热量指标相近的小区(组团),也可以若干栋住宅统一设置一块热量表进行结算,但是前提条件是个建筑物的户间热费分摊方式、仪表的种类和型号必须一致。

  4. 未能对热计量改造项目全部实现室温自动调控

  在热计量改造中,《北方采暖地区居住建筑供热计量及节能改造技术导则》要求“为实现用户行为节能,散热器系统每组散热器均应安装恒温阀;低温热水地面辐射供暖系统中,应在户内系统入口处设置自动温控的调节阀,其户内分集水器上每支环路上应安装手动流量调节阀”。采用户用热量表法的承建单位从热改资金、工期、减少扰民考虑,只对户内采暖系统加装了热量表,但没有设置散热器恒温阀;某些省市的地暖工程未设置室(户)温调控装置,有的即使在户内系统入口处设置了控温阀门,但存在选型正确或温度传感器安装位置不对,不能正确感应室内温度。有的项目在地暖系统集水器与各分支管路连接处未设阀门,不能满足检修维护的要求;采用通断时间面积法的工程均设置了户温自动调控装置,但采用无线方式的室温控制器的位置往往不加以固定,会造成实际室温与控制温度之间的误差。

  《供热计量技术规程》指出:“室温调控等节能控制技术是热计量的重要前提条件,也是体现热计量节能效果的基本手段。”没有实现室(户)温自动调控的热计量改造无法利用室内自由热,节能效果有限。

  5. 新建和热改换热站内未设气候补偿器(供热量自动控制装置)

  气候补偿器是供热量自动控制装置的一种,比较简单和经济,主要用在热力站。它能够根据室外气候变化自动调节供热出力,从而实现按需供热,大量节能。气候补偿器还可以根据需要设成分时控制模式,如针对办公建筑,可以设定不同时间段的不同室温需求,在上班时间设定正常供暖,在下班时间设定值班供暖。结合气候补偿器的系统调节作法比较多,也比较灵活,监测的对象除了用户侧供水温度之外,还可能包含回水温度和代表房间室内温度,控制的对象可以是热源侧的电动调节阀,也可以是水泵的变频器。因此,国家行业标准《供热计量技术规程》JGJ173-2009中做出了“热源或热力站必须安装供热量自动控制装置”的强制性规定。

  6. 热力入口处水力平衡阀的设置及选择不合理

  静态水力平衡阀是最基本的平衡元件,实践证明,系统第一次调试平衡后,在设置了供热量自动控制装置进行质调节的情况下,室内散热器恒温阀的动作引起系统压差的变化不会太大,因此,只在某些条件下需要设置自力式流量控制阀或自力式压差控制阀。自力式流量控制阀虽然具有在一定范围内自动稳定环路流量的特点,但是其水流阻力也比较大,因此即使是针对定流量系统,设计人员也首先是通过管路和系统设计来实现各环路的水力平衡(即“设计平衡”);当由于管径、流速等原因的确无法做到“设计平衡”时,应首先考虑在各热力入口设置静态水力平衡阀通过初调试来实现水力平衡;只有当设计认为系统可能出现由于运行管理原因(例如水泵运行台数的变化等等)有可能导致的水量较大波动时,才宜采用阀权度要求较高、阻力较大的自力式流量控制阀。但是,对于变流量系统来说,除了某些需要定流量的场所(例如为了保护特定设备的正常运行或特殊要求)外,不应在热力入口处设置自力式流量控制阀,是否需要设置自力式压差控制阀,应根据水力平衡计算和系统总体控制设置情况确定,计算的依据就是保证恒温阀的阀权度以及在关闭过程中的压差不会产生噪声。目前,有些设计人员不经水力平衡计算,就盲目地在热力入口或各立管安装自力式压差控制阀、分户设置静态水力平衡阀的做法,既造成不必要的浪费,又降低了每一个调节阀在系统里的阀权度和调节性能。

  三、 热计量产品及系统的研发与实践

  杭州源牌环境科技有限公司从采暖系统的控制、热改及热计量方式等方面介绍了通断时间面积法热计量技术、系统控制与信息参数传输技术以及该公司所研发的关键设备的技术性能和热(冷)计量系统的应用工程实例。该系统和方法具有以下特点:

  (1) 通断时间面积法符合吉林省相关部门对热改提出的“分楼栋计量和户内按照分摊方法计量”的原则,其技术符合国家相关规范及标准的要求,具有计量科学合理、操作性强等特点,具有较广泛的实用性;

  (2) 杭州源牌科技公司提供的YPHS集中供暖分户计量及系统节能控制技术,对热量计量、智能控制、计算机网络及无线通讯技术进行了全面整合,从热源、换热站、用户各个环节进行了优化,为北方热改及热计量的实施提供了一个科学合理、符合国情的热计量系统整体解决方案。

  (3) 电磁式热量表作为采暖热计量系统核心设备之一,经众多项目常期应用实践证明,具有测量精度高、稳定性好、安装维护简单、使用寿命长等特点,技术达到国内领先水平。

  四、 建议

  1.热计量是为了促进建筑节能,而不应把热计量作为解决收费的手段,收费的问题应由政府制定相应的政策来解决。

  2. 目前有些地方把安装户用热量表作为节能设计审查、施工验收的考核指标和必要条件,而一味地推广户用热量表有可能会给供热改革带来较多的难度和问题。因此应合理协调热计量的设计节能审查、施工验收等相关环节的关系,以正确地推动热计量工作的顺利开展。

  3. 在行业内对各种热计量、室温控制技术进行充分研讨,以了解其特点和适用性,使设计、热力主管部门及具体订购热计量和温度调控调控设备仪表的人员能根据具体情况合理选择热计量和室温调控技术及装置。

  4. 各省市尽快出台当地的热价及收费政策,并把热计量收费落到实处,以促进各地热改及供热计量工作的积极开展,使热计量及温度调控等设施真正发挥其作用,并使热用户得到实惠。

中国勘察设计协会建筑环境与设备分会

                                         2011年8月22日



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