濰坊地區既有住宅建筑供熱計量節能改造研究

文／王德生、王博 濰坊市市政工程設計研究院有限公司 山東濰坊 261000

1、供熱計量的概況

所謂供熱計量主要是對采暖用戶、小區總體以及單體建筑進行熱量計量，其中小區總用熱量是實現分戶熱計量的重要基礎。采暖熱量計量有多種方式，但其主要分類三大類，既根據采暖用戶熱負荷計量值對其用熱量進行計算；或者對供暖系統中采暖用戶獲取的熱量直接進行計量；或者以采暖用戶所使用散熱設備所產生的散熱量對用戶用熱量進行計量。通過推廣應用供熱計量方式，能夠有效促進我國采暖市場改革的深化，對現有采暖收費制度加以未完善，并在為用戶提供高質量供熱服務的基礎上實現節能降耗目標。

2、某供熱小區熱計量節能改造方案選擇

2.1 濰坊地區某住宅小區基本情況

濰坊地區某既有住宅建筑小區建筑面積約為8萬m2。該組織小區采用的是水水換熱方式，換熱站設置于小區內，并由市政管網提供高溫水熱源。在本次供熱計量改造中共涉及該小區內的五棟建筑以及400余戶住戶。

2.2 合理選擇熱計量方法

2.2.1 熱量分攤方法的選擇

在該既有住宅小區建筑的供熱計量節能改造中應嚴格遵守山東省的相關技術規范，以因地制宜原則進行熱計量方式的合理選擇。在供熱計量節能改造中，要在保證用戶基本用熱需求的基礎上通過熱分配方式的選擇應用來實現對單棟建筑采暖總熱量以及用戶實際用熱量的分別計量，以達到按照采暖用戶的不同用熱量來進行采暖收費的目的。這種方式能夠促使采暖用戶增強節能環保意識，從而達到節能降耗目標。在節能改造中，熱源仍可采用原區域供熱以及集中供熱熱源，但應合理選擇熱量分攤方法。目前比較常見的熱量分攤方法主要包括熱量法分攤、溫度法分攤以及熱量表法等。其中熱量法分攤主要按照熱量等耗既熱費等取等方式來分攤單體建筑總熱費，因此必須在結合多種影響因素對分攤數據加以修正后才能將其作為采暖收費的數據基礎。由于在對既有住宅建筑進行供熱計量節能改造時往往會遇到多種形式的散熱器，且不同住戶的室內裝修條件也十分復雜，樓內位置和樓層等因素對分攤修正也會產生不同程度的影響，不僅改造難度大，還會加大后期物業管理以及維護成本。根據該住宅小區的實際情況，不具備該熱量分攤方法的適用條件。而溫度法分攤方式則是按照舒適度的不同來分攤單體建筑總熱費，并可以直接根據分攤結果進行熱費的計量收費，該熱量分攤方法比較適合該小區的實際情況。

2.2.2 合理選擇熱計量方法

目前在既有住宅建筑的供熱計量節能改造中比較常用的有熱量表法熱計量方式以及溫度法熱計量方式。其中熱量法主要是通過在所有采暖用戶的采暖環路內設置戶用熱量表的方式計量供熱水管流量以及供水與回水之間的溫差，綜合單體建筑總供熱量來實現熱費分攤。但是在供熱計量節能改造中采用這種方式時，由于住戶處于建筑的不同位置，即使在用戶住宅面積和室溫相同的情況下仍會出現用戶熱量表數據不同的情況，這會直接影響熱費收取的合理性和公平性，因此在采用該方法需要在修正后才能進行熱量分配，這使得該熱計量方式的應用存在一定的局限性。

而溫度法熱計量方式是將溫度傳感器設置以分戶設置方式布設在采暖分配系統中，以實現對住戶室內溫度的準確計量，同時綜合單體建筑面積和總供熱量等相關要素來分攤熱量。在采用這種熱計量方式后，室內平均溫度與用戶舒適度直接相關，當住戶在采暖期保持較高的室內溫度時，其分攤熱費也會相應的增加。在該熱計量方式下，用戶住宅在建筑內的位置不會影響熱計量結果，無需修正即可將該熱計量數據作為熱量分攤的依據。根據舒適度的不同來進行熱費分攤的溫度法熱計量方式不需要對用戶供暖水流量進行測量，因此降低了對水質的要求，也避免了管道堵塞等情況的出現，極大地降低了供熱計量改造時的難度，且能夠使熱費的計量收取更加公平合理，有利于供熱計量節能改造工程的推進。

2.2.3 溫度法熱計量方式適應性分析

在應用溫度法熱計量方式進行供熱計量節能改造時，應按照用戶住宅面積來確定采集器的設置數量和位置，以便對用戶室內溫度進行準確的采集，為室內平均溫度的計算分析提供數據基礎。之后應通過數據遠程方式向顯示器傳送住宅面積以及室內溫度等各項參數。而在顯示器上則能夠進行單元號和采暖用戶層號等的設置，且可以利用內置程序模塊對采集器所傳輸的數據信息進行計算分析，并向熱量分配器發送相關數據，當熱量分配給接收到單體建筑中配置的超聲波熱表以及顯示器所傳輸的數據信息后，即可利用固定程序模塊計算熱量分配值，并向各顯示器發送計算結果。這樣在顯示器上就能夠直觀地觀察到與各用戶房間號所對應的室內溫度、住宅面積以及用熱量累計值等數據信息，這些參數還會向遠程通訊模塊發送，以作為采暖費用收取的依據。

與其他熱計量方式相比，溫度法熱計量方式能夠更好地在采暖用戶和供熱企業的利益間實現平衡。在熱計量時，其結算總表是單體建筑的熱計量表，并以此為基礎對耗熱量進行合理分攤，為保證供熱公司與采暖用戶的結算公平奠定了良好的基礎。同時，由于溫度法熱計量方式是根據等舒適度等取熱費這一原則來進行計量收費，較好的保證了分戶采暖的公平準確。而且溫度法熱計量方式所采用的相關數字化設備能夠自動采集數據并實施完成數據的遠程傳輸，供熱管理部門就可通過終端系統對用戶室內平均溫度進行實時查詢，從而在保證用戶基本采暖需求的基礎上對供回水溫度進行動態調整和遠程控制，極大地降低供熱系統的能耗，減少能源的浪費。且溫度法熱計量方式下所獲得的計量數據無需進行修正即可作為采暖收費依據，不僅有效解決由于用戶間傳熱以及住宅樓內位置等因素對熱計量數據的影響，避免了不合理費用的產生，減少收費糾紛，而且也極大地降低管理成本，為推進既有住宅建筑的供熱計量節能改造工程創造了有利條件。此外，采用溫度法熱計量方式后，還能夠有效延長系統設備的使用壽命，提高系統運行的穩定性和可靠性，且由于系統設備具有較高的自動化和數字化水平，有效降低人工成本以及由于人為因素帶來的一些失誤問題，改善供熱管理的效率和質量，提高供熱服務水平。通過以上分析可知，在既有住宅建筑的供熱計量節能改造工作中溫度法熱計量方式具有明顯的應用優勢和較高的適應性，結合濰坊地區某住宅小區的實際情況，決定在本次供熱計量改造中選擇溫度熱計量方式。

2.3 該既有住宅建筑小區供熱計量節能改造分析

2.3.1 改造小區單體建筑及室外熱力管網入口

該住宅小區原室外熱力干管采用的是枝狀敷設方式，且最不利環路和換熱站之間有較長的距離，同時在現場調查中還發現該住宅小區的管網還有水力失調現象存在。根據該住宅小區的實際情況，在本次供熱計量節能改造中應將超聲波熱量表以及平衡閥設置于各單體建筑熱力入口位置。

2.3.2 改造住宅建筑室內采暖熱計量系統

在該既有住宅小區的供熱計量節能改造中應嚴格遵守戶內采暖系統改造的相關技術規范，對單體建筑的供熱系統要進行全面的檢查，以準確掌握所有設備的運行狀態等各項指標參數，一旦在檢查中發現有隱患問題存在時，應及時采取將自動排氣閥加設于采暖立管頂部或者將立式自動恒溫閥加裝于住宅內部所有與散熱器連接的供水管上的處理措施。通常自動式恒溫閥主要包括閥體以及恒溫控制裝置這兩大組成部分。在使用恒溫控制閥時應實現按照預設溫度調節控制器的指針位置。當恒溫閥處于運行狀態下時，一旦測定的室內溫度比預設溫度低時，自動控制器內充有感溫介質的溫包就會在冷縮作用下減小體積，并帶動復位彈簧將閥芯內的閥桿推回，從而加大閥門開度，促使進入散熱器的熱水流量增加，以達到提高室溫的目的。而當室內溫度比預設溫度值高時，溫包體積由于受熱而膨脹增大進而帶動閥桿 運動，減小閥門開度，使進入散熱器的熱水流量下降。在安裝自動恒溫閥后，可實現對散熱器進水流量的自動控制，既能夠減少用戶操作頻率，也可使室內的太陽輻射得熱以及灶具得熱等得到充分地利用，有效地降低采暖系統的能耗，其節能效果能夠達到15%左右，而且也能夠為用戶節約采暖費用。如果綜合應用平衡閥與自動恒溫閥還可更好地按照用戶需求控制室內溫度，使室內熱環境得到有效地改善。在采用加裝自動恒溫閥方式對既有住宅建筑進行供熱計量節能改造時，應將自動恒溫閥設置在散熱器進水管的前端，其他室內管道仍可維持原狀。

2.3.3 根據溫度法合理配置熱分配系統

與其他熱量計量方式相比，溫度法所采用的是弱點熱量分配系統，對設備要求相對較低，且不會對原供熱管網系統產生影響，熱量分配系統的使用以及運行均具有較高的可靠性和穩定性，且能夠為住宅建筑實現一體化自動匹配提供端口，因此能夠較好的適應既有住宅建筑供熱計量節能改造的要求。在應用溫度法熱計量方式對該住宅小區建筑進行供熱計量節能改造時，應根據該小區建筑的特點合理確定設備安裝數量和位置。在本次改造中每戶住宅應根據具體的面積安裝1-3個溫度傳感器，在安裝時應盡量規避采光以及有熱源存在的位置，一般應將其設置在房門上方。數據采集器應安裝在公共樓梯間，其數量應按照每戶一個的原則來配置。單元顯示器應按照于單元入口位置，每單元安裝1個即可。超聲波熱量表以及熱分配計算器均應安裝在供熱單體建筑的入口位置，每樓應各安裝一個。同時在每個樓棟內均應分別設置無線局域網模塊、分配器以及遠程傳輸模塊各一個。儀表箱一般應選擇在與熱量表相距較近的單元內安裝。在安裝儀表箱以及顯示器時，應采用交流電源，且電壓應為220V。此外，數據傳輸方式應在樓內外分別采用有線傳輸以及無線局域網傳輸這兩種方式，并在小區內部設置數據接收系統。

3、溫度法熱計量節能改造方案

3.1 熱計量分配基本原理分析

在采用溫度法熱計量方式進行供熱計量節能改造時，WDRB型熱量系統主要根據氣象條件相同時在一定時間段內室內平均溫度與室內采暖耗熱量密切相關的原理對單體建筑的供熱總量進行計量，并將總熱量表的計量值按照相關公式向該建筑內各采暖用戶分攤。WDRB型熱量系統是一種對熱水熱源的集中供熱系統內各采暖用戶的實際用熱量進行分配以及計量的系統設備。

3.2 主要產品分析

在應用溫度法熱計量方式進行供熱計量改造時，其WDRB型熱量分配系統主要包括標準部件以及選配部件這兩大類。其中熱量分配裝置、溫度傳感器、數字采集器以及顯示器等均屬于標準部件，而選配部件一般則包括局域網和廣域網的通訊配件、超聲波熱表以及溫度顯示屏等配套設備。在供熱計量節能改造中，應根據WDRB產品的相關執行標準合理選擇各項裝置設備，以確保其節能改造成果能夠達到預期水平。

3.3 熱量分配系統分析

在配置溫度法WDRB熱量分配系統設備時，應根據住宅建筑的具體樓層以及布局結果等確定標準布局以及選配部件的數量以及安裝位置等。以該住宅小區的某樓棟的四層住宅為例，該樓層為一梯兩戶式布局，在配置WDRB熱量分配系統時應在各住宅房間內均分別設置1個數字溫度傳感裝置，但每戶內溫度傳感裝置的總數應控制在7個以內。每戶均應配置采集器1個，并安裝在公共樓梯間內，每個單元內采集器的設置數量應控制在24個以內。每個單元還應在入口處安裝1個顯示器，且顯示器應設置于儀表箱內，并要固定牢固，以便于觀察。

3.4 產品施工分析

在采用溫度法WDRB熱量分配系統對既有住宅建筑進行供熱計量節能改造時，各標配產品的安裝均應嚴格遵守相關的技術規范和操作規程，首先應進行系統布線施工，然后將溫度傳感器、采集器、顯示器、分配器、遠輸模塊以及數據傳輸設備等依次安裝就位，在完成設備的安裝施工后要做好質量檢驗以及系統的調試運行工作，以確保改造施工質量能夠達到技術標準，為用戶用熱量的準確計量分攤奠定良好的基礎，并達到降低采暖系統能耗的目的。

4、節能分析

4.1 計算分析用熱量數據

在對該住宅小區的節能改造效果進行計算分析時，應首先統計各樓座供熱量的全天累計值。在本次分析中對采暖期開始后2個月內的供熱量進行記錄匯總。同時，本文重點以該住宅小區的3號樓為例對其參數運行數據進行計算分析。通過對清零至統計截止這段時間的供熱量累計值的分析發現，排除供熱系統固有誤差以及個別用戶未進行熱計量設備安裝等因素后，用熱量主要受溫度影響，當溫度較高時，用熱量也隨之增加。當不同住戶的室內平均溫度相同時，住宅面積較大的住戶用熱量也相應的增加。不論住戶是否在同一單元或同一樓層，在面積溫度相同條件下的用熱量無明顯差異。同時，總熱量表中的用熱量數據與每戶平攤條件下的數據一致。

4.2 住宅小區節能改造前后能耗分析

在計算住宅樓的具體節能量時，應準確掌握濰坊地區固定熱價的實際占比，以便合理確定供熱計量中的收費價格系數。同時，還應結合民用建筑節能標準等相關規范確定濰坊地區采暖度日數以及標準度日數等參數。然后再據此對該住宅小區在節能改造前后的氣象修正系數進行計算分析。在節能分析時還應采取問卷調查等方式獲得熱環境修正系數，并應根據采暖期天數、建筑耗熱量指標、改造面積、標準煤熱值、室外管網效率以及鍋爐運行效率等各項參數對節能改造前后住宅建筑的采暖消耗以及采暖能耗進行計算。在分析節能量時，則應準確掌握住宅建筑改造前后的能耗量及其氣象修正系數等，并結合熱環境修正系數和收費價格系數等參數進行計算分析，即可獲得該住宅小區各樓宇的實際節能量。根據以上計算分析結果可繪制對比圖，從而更加直觀地呈現該住宅小區在節能改造前后采耗熱量以及采暖能耗方面的變化，可參見圖1及圖2所示。

圖1 該住宅小區耗熱量在節能改造前后對比圖

圖2 該住宅小區采暖能耗在節能改造前后對比圖

通過對比分析可知，在采用溫度熱計量方式對該既有住宅建筑進行供熱計量節能改造后，單體住宅建筑的采暖節能率明顯提高，說明溫度熱計量方式是一種有效的節能改造方式，對于提高既有住宅建筑供熱指令以及節能效率均能夠發揮重要的作用。

結語：

溫度法熱計量是既有住宅建筑節能改造中的重要方法。與其他熱計量方式相比，其能夠科學合理在整體采暖系統覆蓋范圍內進行熱量分配，而且能夠對末端采暖用戶的實際熱計量值進行準確的統計，從而在保證采暖用戶基本采暖需求的基礎上實現熱量分配的統籌兼顧，使分戶熱計量方式更加科學公平，在降低熱計量系統運維管理難度和成本方面也能夠產生積極的作用。采暖地區的各地方政府應充分了解本地區既有住宅建筑供熱采暖的實際情況，因地制宜的選擇相應的供熱計量節能改造方式，以實現節能降耗目標。