集中供熱分戶供熱的推進技術研究

袁銀生

（煤炭工業太原設計研究院集團有限公司，山西 太原 030001）

1 分戶供熱的政策和規范

根據國家建設部2005 年第76 次部常務會議討論通過，自2006-01-01 起施行的《民用建筑節能管理規定》中第八條鼓勵發展建筑節能技術和產品的第四項提出：積極鼓勵供熱采暖系統溫度調控和分戶計量技術與裝置。

2008-04-01 起施行的修訂后的《中華人民共和國節約能源法》中第三十八條：國家采取措施，對實行集中供熱的建筑分步驟實行供熱分戶計量、按照用熱量收費的制度。新建建筑或者對既有建筑進行節能改造，應當按照規定安裝用熱計量裝置、室內溫度調控裝置和供熱系統調控裝置。

2 供熱控制現狀

伴隨著生活水平的提高，居民對于生活舒適度的要求會越來越高，國內集中供熱采暖時間在北方占比全年時間的40%～55%，在提高居住環境舒適中屬于占比第一的內容。國家推行分戶供熱已經10 多年了，但是用戶的分戶計量控制和收費卻一直沒有推行開來。在前期發表的文章《城鎮集中供熱系統控制構架分析》中已經做了詳細的分類分析，主要概括為以下3類：①經濟成本和運行成本高，經濟回收期不確定；②供熱控制系統不支持；③居民用熱理念不科學、供熱管理不成熟。

根據分戶供熱的目標和用戶采暖溫度的不同，對于集中供熱的末端控制提出一個新的要求，如何實現分戶供熱，實現用戶不同的室內溫度要求。目前的供熱末端調節方式基本上都是一種，是根據供熱區域的整體要求進行調節管網的水溫，確保多數所有熱用戶室內溫度達到18 ℃以上，大部分用戶室內溫度在22～24 ℃之間，一些寒冷地區縣區的供熱末端用戶基本不實現供熱主動調節。部分年輕人住戶靠開窗散熱來自我調節室內溫度，造成能源的極大浪費。

3 分戶計量和控制的案例數據分析及說明

推進分戶供熱實施，解決分戶供熱，分戶調節的技術難題是本文的主要內容。按照前期《集中供熱系統控制構架分析》一文中的控制系統分級，本文詳細敘述三級控制的具體方式。結合一個供熱案例數據進行控制分析和說明。

城鎮居住片區A，總供熱面積10 萬m，擬設置一座集中供熱的換熱站進行給片區供熱，站點設置片區最低端。其中，單層平房建筑1 萬m，掛暖，地勢高差為10 m，每戶供熱面積平均為70 m；多層建筑樓房面積為6 萬m，地暖，建筑層高21 m，地勢高差為10 m；高層建筑3 萬m，地暖，建筑層高為66 m，地勢高差為15 m。目前該小區多層建筑和高層已經完成分戶供熱控制改造和外墻保溫改造，單層建筑只做了分戶供熱改造。每戶入戶管道均已經安裝熱計量裝置和流量調節裝置。掛暖供回水溫差為20 ℃，地暖系統的供回水溫差為10 ℃。當地氣候如表1 所示。

表1 當地主要氣象參數表

依據《民用建筑采暖通風與空氣調節設計規范》中山西省供熱參數分類表3.1.2-1 采暖熱值標推薦值（W/m）。單位面積熱值標計算如表2 所示。

表2 建筑熱負荷計算表

文章所采用的數據為均衡數據，是經過加權平均的數據，只用于理論計算，供熱范圍內主要戶型為70 m的平房、80 m和100 m多層建筑、120 m和140 m高層建筑。不同的居住面積流量計算公式為：

式（1）中：為流量，t/h；為面積，m；為建筑熱值標，W/m；1 和2 為供回水溫度，℃。

設定掛暖用戶集中供熱供回水溫差為20 ℃，地暖用戶集中供熱供回水溫差為10 ℃，計算用戶流量如表3 所示。

表3 建筑采暖面積額定溫差流量計算表

根據式（1）計算，不同室外溫度下，在額定流量的基礎上，不同居住面積熱負荷變化如表4 所示。

表4 居民建筑熱負荷跟隨室外溫度變化計算表

同時不同居住面積用戶根據室外溫度變化，在定流量前提下，根據表4 的計算，按照公式：

式（2）中：為設計熱負荷，kW；為比熱容，kJ/（kg·℃）。

用戶供回水溫差跟隨室外溫度的變化如表5所示。

表5 額定流量時用戶消耗溫差計算表

在城鎮集中供熱控制調節中，主要以質與量的調節為主，即前期定量、后期調質的控制思路。量調節是水流量的調節，目的是每一個用戶的水流量都是符合設計要求或者在可控范圍的；質調節就是對熱源的輸送媒介——水的溫度調節。一般的情況量調節在供熱初期，根據供熱用情況流量調節基本能達到一個穩定動態平衡，各級調節閥門開度調節好后，閥門基本在本供暖期是不會二次調節了。質調節就是對輸送媒介的溫度進行調節。

根據以上數據表格分析，小區換熱站預計設低區和高區換熱機組，單層建筑、多層建筑和10 層及以下的高層建筑為低區，11 及以上高層建筑為高區，具體的管道設置暫且不論，根據本文的控制思路，應在主要管道和分支管道處設置流量檢測裝置。在供熱初期量調節時就根據當年的供熱面積，調整各支線支管的卡扣閥門開度，確保供熱用戶不同的室內溫度需求，給于不同的流量分配，并能確保供熱系統的最不利用戶仍在控制參數范圍內。即使在極度寒冷天氣，在循環泵全頻率運行流量供給時，也不有較大影響。根據現有的計算機控制系統，可以在運行參數曲線中植入算法和運行曲線，進行自動計算并調節流量梯度。

在流量基本滿足平衡時，根據室外溫度的變化，根據上表計算，不同室外溫度下地暖系統和掛暖系統不同的溫差供給，同時供熱調節之后，根據調節管網的最遠端長度，根據天氣參數提前調節，公式如下：

式（3）中：為時間，s；為最遠端管網長度，m；為管網水流速，m/s。

提前時間可取綜合數據，具體需根據供熱管網情況綜合調整，為保證用戶的用熱效果，往往調整時間為提前升溫，滯后降溫。調整時間不得高于水端在管網運行的最長時間。

4 總結說明

集中供熱分戶供熱、分戶計量的目的是要體現熱也是一種商品，用戶可以根據不通的需要進行購買，以往多個供熱區域實驗均不是很成功，原因不外乎供熱成本大、用熱概念反差、分戶供熱控制不成熟等原因。而本文重要的就是在解決分戶供熱的控制可行性技術問題，在解決技術問題的基礎上，根據合理的管理，供熱成本就會降低。同時需要宣傳和普及商品化用熱的理念，普及滿足不同的室溫需求的功能。分戶供熱的倡導終將實現。

根據供熱目標溫度值和可用介質溫差合理的設置媒介管徑，滿足最大要求的前提下，根據實際需要進行數據化控制。達到一個定量調質的控制目標，包括運行前期的供熱目標范圍和要求的確定，管網接點的量調節確定，運行期的質調節控制，技術上就能實現分戶計量，分戶供熱。