JGJ 173-2009供熱計量技術規程的應用探討

朱寶仁 張 艷

國家及地方各類節能標準頒布以來,相應的民用建筑供暖熱計量系統也已被廣泛的采用,但在實施過程中發現,分戶供暖計量計費的政策形同虛設。多年來熱力公司與熱用戶之間的供熱費用糾紛的矛盾越來越突出,為了更好的落實和促進熱計量計費措施的全面推廣,為了對集中供熱系統熱計量及其相應調控技術的應用加以規范,住建部頒發了JGJ 173-2009供熱計量技術規程(以下簡稱《規程》)。本文就作者對《規程》的理解及《規程》的具體適用性做一總結,以供有關人員參考。

1 《規程》的特點

1)此規程是一個綜合性的技術規程,適用于新建,改擴建的民用建筑以及既有建筑的改造。

2)突破了原來有關規范單一的熱計量計費方式,為配合住建部明年準備全面啟動的供熱熱計量方案的強制性措施。提出了許多適合于我國國情的,適合于新建、改擴建和既有建筑采暖供熱改造的新的熱計量方式,為設計人員和能源管理人員提供了更多的熱計費選擇方式。

3)為了能夠為既有建筑改造創造好的條件,為舊有建筑采暖用戶提供方便,居住建筑的室內系統可采用分戶供暖方式之外的系統(垂直單管跨越式系統,垂直雙管系統等)。

4)兼顧節能和舒適的統一性,強制性的提出了集中供熱工程的設計進行水力平衡及調節控制的必要性。

5)明確了具體的控制措施,增強了設計人員的可操作性。

2 《規程》的五條強制性條文

從供熱流程來劃分,可分成三個方面:熱源側,熱媒輸配側,終端用戶側。其中,4.2.1條是針對熱源側制定的;5.2.1條是針對熱媒輸配側制定的;7.2.1條是針對終端用戶側制定的;3.0.1,3.0.2條是為整個供熱系統制定的總要求。

3 強制性條文的理解

3.1 3.0.1條:集中供熱的新建建筑和既有建筑的節能改造必須安裝熱量計量裝置

供熱計量一般分為兩部分內容:1)熱計量:包括熱計量裝置及熱計費方法,如各種熱量表及計費儀表等。2)熱控制:包括各種閥門、儀表等,如溫控閥、自力式壓差調節閥、自力式流量調節閥、靜態水力平衡閥等。

目前我們的做法是設計中雖有熱量計量裝置(樓棟總入口或分戶采暖進戶管上安裝熱量表或調節閥門),但實際應用中,很多項目只是預留了計量表的安裝位置,沒有真正具備熱計量的條件。為了推動熱計量工作的具體實施,啟動真正意義上的熱計量工作,認定本條文為強制性條文。

3.2 3.0.2條:集中供熱系統的熱量結算點必須安裝熱量表

此條文主要是為產熱企業、供熱企業和終端用戶之間提供一個公平、合理的貿易結算依據。熱計量方式的選擇:熱計量方式有以下幾種:熱量分配表法、戶用熱量表分攤法、溫度法、流溫法、通斷時間法、熱水表法、面積分攤法。

采用熱量分攤的熱計量方法主要有以下幾種:

1)面積溫度法:計量原則是“等溫度,等收費”。按戶設置溫度傳感器,通過測量室內溫度,樓棟供熱量,結合建筑面積熱量(費)分攤。

該方法與室內供暖系統沒有直接聯系,適合于任何采暖形式,既可用于新建建筑的熱計量收費,也可用于既有建筑的熱計量收費。

該方法的缺點是難以避免自由熱(人體、電器設備、太陽光輻射熱等)對溫度的影響。

2)流量溫度法:是利用每個立管或分戶獨立系統與熱力入口流量之比不變的原理,結合現場測出的流量比例和各分支三通前后溫差,分攤建筑的總熱量。

流量比例是指每個立管或獨立系統占熱力入口流量的比例。

該方法適用于散熱器采暖系統。

該方法的缺點是前期計量準備量太大,且不能解決房間位置修正及戶間傳熱引起的熱費糾紛。

3)通斷時間面積法:是在每戶設置可自動通斷控制室溫的電動閥門,依據閥門的接通時間與每戶的建筑面積,分攤建筑的總熱量。

其具體做法是,對于分戶水平連接的室內采暖系統,在各戶的分支支路上安裝室溫通斷控制閥,對該用戶散熱器的循環水進行通斷控制來實現該戶的室溫控制。同時在各戶的代表房間里放置室溫控制器,用于測量室內溫度和供用戶設定室內溫度,并將這兩個溫度值無線發送給室溫通斷控制閥。

該方法能夠分攤熱量、分戶控溫,但不能實現分室溫控。

4)戶用熱量表法:通過用戶熱量表測量出的每戶供熱量,測算出每個熱用戶的用熱比例,按此比例對樓棟熱量表測量出的建筑物總供熱量進行戶間熱量分攤。該分攤系統由各用戶熱量表以及建筑物熱量入口設置的樓棟熱量表組成。

這種方法與散熱器熱量分配計方法一樣,需要將各個用戶熱量表顯示的數據進行折算,使其做到“相同面積的用戶,在相同舒適度的條件下,交相同的熱費”。

5)散熱器熱分配計法:在每戶的各個房間散熱器上掛置熱量分配計,測量精度對于民用建筑已足夠了,經北京試點研究證明,其測量結果與戶用熱量表一致性較強,能夠作為計熱裝置使用。

3.3 4.2.1條:熱源或熱力站必須安裝供熱量自動控制裝置

供熱量自動控制裝置的定義:安裝在熱源或熱力站位置,能夠根據室外氣候的變化,結合供熱參數的反饋,通過相關設備的執行動作,實現對供熱量自動調節控制的裝置。

在條文解釋中提到了一種調控裝置——氣候補償器。氣候補償器是有效調節鍋爐系統能耗的控制裝置。原理是根據室外溫度變化情況及用戶設定不同時間對室內溫度的要求,計算確定出恰當的用戶供水溫度,并自動控制室外管網熱媒流量,實現用戶系統供水溫度隨室外溫度自動氣候補償。控制的對象可以是熱源側的電動調節閥,也可以是水泵的變頻器。

3.4 5.2.1條:集中供熱工程設計必須進行水力平衡計算,工程竣工驗收必須進行水力平衡檢測

此條文主要是闡明水力平衡措施。供熱系統能耗浪費主要原因還是水力失調,水力失調是一種由水力失衡引起的運行工況失調的現象,一般可分為兩種類型:

1)靜態水力失調:水系統自身固有的,是由于管路系統特性阻力系數的實際值偏離設計值而導致的。

2)動態水力失調:不是水系統自身固有的,而是在系統運行過程中產生的,是因某些末端設備的閥門開度改變而導致力量變化的同時,管路系統的壓力產生波動,從而引起互相干擾而使其他末端設備流量偏離設計值的一種現象。水力失調導致的表面現象是冷熱不勻,溫度達不到設計值。實際上還隱含著系統和設備效率的降低,從而引起能源消耗的增加。要解決水力失調現象,就必須采取兩種水力平衡措施:

a.靜態水力平衡:若系統中所有末端設備的溫度控制閥門(如溫控閥,電動調節閥)均處于全開位置,所有動態水力平衡設備也都設定在設計參數位置(設計流量或壓差),這時,所有的末端設備的流量都能達到設計值,則可以認為該系統達到了靜態水力平衡,使用靜態水力平衡閥和自力式流量控制閥都能實現靜態水力平衡。

b.動態水力平衡:對于變流量系統來說,除了必須達到靜態水力平衡外,還必須同時較好的實現動態水力平衡,即在系統運行過程中,各個末端設備的流量均能達到隨瞬時負荷改變的瞬時要求流量;而且各個末端設備的流量只隨設備負荷的變化而變化,而不受系統壓力波動的影響,使用自力式壓差控制閥可以實現動態水力平衡。

3.5 7.2.1條:新建和改擴建的居住建筑或以散熱器為主的公共建筑的室內供暖系統應安裝自動溫度控制閥進行室溫調控

此條文是闡明室溫調控措施。多數項目中節能技術都不是單一運用而是綜合應用的。系統平衡是節能和舒適的前提條件,室內溫控是節能和舒適的重要手段。水力平衡是采暖系統調控的基礎。

目前,大多數散熱器采暖系統中,使用的是截止閥,閘閥或手動調節閥,地板輻射采暖系統中,入戶管上設置手動調節閥,分,集水器出水管上設置球閥。這些閥門對室內供暖系統能夠起一定的調節作用,但因其缺乏感溫元件及自力式動作元件,無法對系統的供熱量進行自動調節,節能效果不明顯。

按本規程的要求,自動溫度控制閥基本上分為:散熱器恒溫控制閥、電動兩通調節閥、電動三通調節閥、自力式壓差調節閥、自力式流量調節閥等。

恒溫閥的選型及安裝:單管系統可選用三通恒溫閥,也可選用低阻力的兩通恒溫閥(應設跨越管,且跨越管管徑應經計算確定,散熱器的進流系數不宜小于0.3)。雙管系統宜選用高阻力的兩通恒溫閥。恒溫閥應具備防凍設定功能。

溫包內置式恒溫控制閥的閥頭應水平安裝,暗裝散熱器應匹配溫包外置式恒溫控制閥。

供水管上設置電動兩通調節閥:房間溫度控制器+電動兩通調節閥(需外接電源)不能精確的控制每一個房間的溫度,適用于房間控制溫度要求不高的場所,特別適用于大開間的場所,統一溫度控制的場所或分戶溫控的住宅(本規范條文解釋中推薦的一種)。

集水器(或分水器)的各分支環路上設置室溫自動調控裝置:無線發射室內恒溫器+無線電接收器+無線電動執行機構。適用于住宅或需控制每一個房間的溫度的場所。

4 實現分戶計費的條件

1)整體改造或至少對樓宇供熱系統進行改造。

2)自動化可調節的二級管網。

3)分戶溫度調控,有供用戶選擇的實際溫度范圍。

4)對儀表的維護責任有明確的規定。

5)分戶計費的運營責任必須明確(供熱公司或熱力公司)。

5 總結

本規程是緊密圍繞“平衡、調控”兩大主題來實現節能目標的;緊密依靠“計量、計費”兩大手段來保證供熱市場的公平合理性。我們設計人員要嚴格遵守,嚴格執行,確保建筑節能的可持續性發展。

6 我們需要做的事情

1)鍋爐房、換熱站設計時要增加供熱量自動控制裝置的選型設計。2)熱計量表應做選型計算,且標明型號規格。3)應進行水力平衡計算,合理選用調控閥門。4)不論是散熱器采暖系統,或地板輻射采暖系統都要實現分室溫控或分戶溫控。

[1] JGJ 173-2009,供熱計量技術規程[S].

[2] 張麗芝.集中供暖分戶熱計量的研究綜述[J].山西建筑,2008,34(27):220-221.