住宅采暖計(jì)量系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)

（煤炭科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)院，遼寧，沈陽，110015）

【摘要】本文針對住宅計(jì)量采暖設(shè)計(jì)中的新雙管系統(tǒng)，通過水力計(jì)算，分析其主要特點(diǎn)。提出與之匹配的室外采暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制策略，確保在運(yùn)行中有穩(wěn)定的水力工況。

【關(guān)鍵詞】計(jì)量采暖；雙管系統(tǒng)；室外供熱；供熱調(diào)節(jié)

采暖計(jì)量是建筑節(jié)能的一項(xiàng)基本措施，是現(xiàn)行城鎮(zhèn)集中采暖的基本要求。城鄉(xiāng)建設(shè)部提出，在集中采暖建筑物中推行分室控溫，分戶計(jì)量，并已寫入現(xiàn)行《采暖通與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中。

在《新建集中供暖住宅分戶熱計(jì)量設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中，規(guī)定了住宅采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本規(guī)程提出，室內(nèi)應(yīng)按戶分環(huán)，分室控溫的采暖方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用熱量表計(jì)量方式時(shí)，應(yīng)采用熱表到戶，一戶一表形式。在多層或高層住宅內(nèi)，采用雙管系統(tǒng)，設(shè)共用立管，連接各層戶內(nèi)系統(tǒng)。為與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的雙管垂直采暖系統(tǒng)加以區(qū)別，本文將這種系統(tǒng)稱為“新雙管系統(tǒng)”。在采暖設(shè)計(jì)實(shí)踐中，這一系統(tǒng)已經(jīng)逐步被采用。本文通過對新雙管系統(tǒng)主要特點(diǎn)的分析，探討與之匹配的室外采暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制策略，以期在工程實(shí)踐中使這一系統(tǒng)更加完善。

1 新雙管系統(tǒng)分析

1.1 戶外系統(tǒng)

戶外供暖系統(tǒng)為雙管下供下回式，系統(tǒng)的不平衡率KK=(ΔP2-ΔP1)/ΔP2（1）

式中：ΔP1--首層環(huán)路的資用壓頭 Pa

ΔP2--頂層環(huán)路的資用壓頭 Pa

ΔP2=ΔP1-ΔP1k+ΔP2k+ΔPy+ΔPg-Hh

（2）

式中：ΔP1h--首層環(huán)路中戶內(nèi)系統(tǒng)的資用壓頭 Pa

ΔP2h--頂層環(huán)路中戶內(nèi)系統(tǒng)的資用壓頭 Pa

ΔPy--主立管沿程阻力 Pa

ΔPg--主立管局部阻力 Pa

H--頂層散熱器與首層散熱器之間的高差 m

h--重力水頭 Pa/m

取ΔPg =0.5ΔPy，且在85℃/60℃工況下，每米垂直供回水管產(chǎn)生的附加壓頭為143Pa。

ΔP2=ΔP1+(ΔP2k-ΔP1k)+(1.5ΔPy-143H)

（3）

將（3）代入（1），并且考慮新雙管系統(tǒng)戶內(nèi)系統(tǒng)形式一致，資用壓頭也基本相同。在運(yùn)行之前，需要對戶內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)，使ΔP2k≈ΔP1k這時(shí)公式可簡化為，

K=(1.5ΔPy-143H)/(ΔP1+(1.5ΔPy-143H))

（4）

當(dāng)主立管阻力與由于溫差和高差產(chǎn)生的重力水頭相近時(shí)，K趨近于0，最利于平衡。

這時(shí)，1.5ΔPy=143H，又ΔPy=2HΔPj（ΔPj為主立管上的比摩阻）得出ΔPj=143/3 ≈48P a/m。

新雙管系統(tǒng)中，由于戶內(nèi)管道系統(tǒng)的阻力遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)中的僅接一組散熱器的阻力值。ΔP1比較大，有利于系統(tǒng)平衡。

根據(jù)上面分析可知，新雙管系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)中要認(rèn)真進(jìn)行水力計(jì)算，調(diào)整管徑比摩阻，可徹底解決水力失調(diào)問題。避免了傳統(tǒng)雙管“上熱下冷”這種逐層溫降的不均勻性。

1.2 戶內(nèi)系統(tǒng)

戶內(nèi)采暖系統(tǒng)采用雙管系統(tǒng)。在雙管系統(tǒng)中，散熱器進(jìn)出口溫差大，流量對散熱器的影響大，容易通過溫控閥控制散熱器的散熱量，便于調(diào)節(jié)。而且，這種系統(tǒng)是個變流量系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行量調(diào)節(jié)。

溫控閥除了調(diào)節(jié)室溫外，還可以通過改變閥門的流量大小平衡系統(tǒng)，解決水力失調(diào)問題。在雙管系統(tǒng)中選有高阻值的自力式溫控閥，其調(diào)節(jié)性好，可以實(shí)現(xiàn)室溫自動調(diào)節(jié)。并且系統(tǒng)正常運(yùn)行之前，可對溫控閥進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。正是由于增加了溫控閥，熱能表等高阻值設(shè)備，戶內(nèi)系統(tǒng)水平并聯(lián)的各組散熱器才能保持平衡，新雙管系統(tǒng)才能更好運(yùn)行。

2 運(yùn)行調(diào)節(jié)

實(shí)施分戶熱計(jì)量后，新雙管采暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能大大增強(qiáng)，用戶可根據(jù)自己的需求調(diào)節(jié)溫控閥，通過改變散熱器的流量大小來調(diào)節(jié)散熱量，控制室內(nèi)溫度。由于溫控閥的主動調(diào)節(jié)，使熱網(wǎng)水力工況變化很大，室外供熱系統(tǒng)要有更完善的調(diào)節(jié)控制措施和高水平的運(yùn)行管理，才能適應(yīng)整個系統(tǒng)變流量運(yùn)行的需要。

室外供熱系統(tǒng)多采用集中式熱力站，供熱管網(wǎng)分為一次網(wǎng)和二次網(wǎng)。供熱系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)是質(zhì)調(diào)節(jié)和量調(diào)節(jié)相結(jié)合，根據(jù)采暖負(fù)荷變化（如室外氣溫變化）進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)，再根據(jù)熱用戶末端負(fù)荷變化進(jìn)行量調(diào)節(jié)。供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是保障采暖計(jì)量的前提，為避免整個采暖系統(tǒng)的水力失調(diào)，要采取各種嚴(yán)格的措施。

2.1 建筑物熱力入口

圖3熱力入口

對于新雙管系統(tǒng)，由于溫控閥的主動調(diào)節(jié)，室內(nèi)系統(tǒng)阻力和流量是隨時(shí)變化的。如某一用戶的溫控閥關(guān)小，相對應(yīng)的支管流量減少，造成干管總流量減少，干管上壓力損失也相應(yīng)減少。這樣，外網(wǎng)給這個用戶所提供的資用壓頭將增大。在熱力入口處設(shè)自力式差壓控制閥，可以根據(jù)壓差的變化自動調(diào)節(jié)，使外網(wǎng)提供的用戶資用壓頭基本保持不變，保證系統(tǒng)有較平衡的水力工況。雙管系統(tǒng)散熱器間為并聯(lián)，在定壓差控制時(shí)，任意調(diào)節(jié)，流量都可以滿足用戶需要。

2.2 二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)

由于戶內(nèi)溫控閥的主動調(diào)節(jié)，二次網(wǎng)是個變流量系統(tǒng)，二次網(wǎng)循環(huán)水泵應(yīng)采用變頻調(diào)速控制，及時(shí)調(diào)整水泵的流量，以達(dá)到節(jié)能目的。

為了保證熱量充分供應(yīng)，每個用戶都有足夠的資用壓頭，可以采用供回水定壓差控制。把供熱管網(wǎng)某用戶的供回水壓差作為壓差控制點(diǎn)。當(dāng)各個用戶所要求的資用壓頭相同時(shí)，壓差控制點(diǎn)應(yīng)選在最遠(yuǎn)用戶處。當(dāng)各個用戶所要求的資用壓頭不同時(shí)，壓差控制點(diǎn)選在要求資用壓頭最大的用戶處，其壓差設(shè)定值為所要求的最大資用壓頭。在運(yùn)行中應(yīng)保證控制點(diǎn)用戶的供回水壓差不變。例如，由于用戶的調(diào)節(jié)導(dǎo)致流量減少，壓差控制點(diǎn)的壓差升高，此時(shí)，需降低循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，使控制點(diǎn)壓差恢復(fù)其設(shè)定值。

2.3 一次網(wǎng)的調(diào)節(jié)

由供熱熱源至熱力站的一級網(wǎng)，宜采用分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式。根據(jù)采暖期室外氣溫的變化，將采暖期分為不同階段。在不同階段調(diào)整鍋爐或換熱器的運(yùn)行臺數(shù)和循環(huán)水泵運(yùn)行臺數(shù)，分階段改變一級網(wǎng)循環(huán)流量。同時(shí)，根據(jù)室外氣溫的變化，改變熱源的從回水溫度。這樣即可保證熱源的安全運(yùn)行，又達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

需要注意的是，我們希望二次網(wǎng)的供水溫度只與室外氣溫有關(guān)，不會因某些用戶的調(diào)節(jié)而改變，影響其他用戶。這樣，熱力站內(nèi)應(yīng)設(shè)置溫度自動調(diào)節(jié)裝置。氣溫補(bǔ)償器給出隨室外氣溫變化的水溫調(diào)節(jié)曲線，對應(yīng)一個室外氣溫，有一個供水溫度的給定值。當(dāng)室內(nèi)某些溫控閥動作時(shí)，二次網(wǎng)的供水溫度就會發(fā)生變化，氣溫補(bǔ)償器就會通過信號動作，調(diào)節(jié)一次網(wǎng)通過換熱器流量，使二次網(wǎng)供水溫度保持在設(shè)定的運(yùn)行曲線上。

采暖分戶計(jì)量已經(jīng)是新建建筑物采暖基本原則，其在節(jié)能方面相比傳統(tǒng)的采暖方式有明顯的優(yōu)勢。本文所分析的新雙管采暖系統(tǒng)是分戶計(jì)量采暖模式之一，在實(shí)踐中已經(jīng)得到認(rèn)可，但還通過不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)完善。記得某采暖企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)說過，分戶采暖不是為了收費(fèi)，是為了節(jié)能。借用他的話，希望通過我們暖通同人的工作，為國家節(jié)能減排作出自己的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]陸耀慶主編，采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊。中國建筑工業(yè)出版社

[2]新建集中供暖住宅分戶熱計(jì)量設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程，DBJ01-605-2000 北京市建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化辦公室。

作者簡介：

時(shí)明輝（1979-），男，遼寧沈陽人，畢業(yè)于沈陽大學(xué)，本科，現(xiàn)工作于煤炭科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院。