赤峰市老舊小區供熱現狀及改造對策研究

趙佳美　王春林　趙勝男　許麗萌　威樂詩

摘 要：現階段我國正大力改善民生條件和環境，在能源愈發緊缺的情況下，積極開展老舊小區建筑節能改造，降低建筑能耗，有利于提高老舊小區建筑用能效率，改善居民冬季供暖期室內熱舒適度。通過走訪老舊小區進行實際調研，分析了赤峰市老舊小區建筑能耗和供暖現狀，了解了赤峰市老舊小區城市供熱系統的熱源形式，供熱管網敷設形式，末端建筑基本信息和老舊小區居民對供熱系統的感受。對比了老舊小區改造前后居民室內舒適度變化、建筑能耗變化，并從熱源-熱網-末端建筑不同方面分析和評價供熱系統運行現狀。經分析發現，影響老舊小區建筑能耗的主要原因是末端供熱管道腐蝕老化嚴重，圍護結構耗熱量大，供熱系統無分戶計量設備，通過圍護結構改造，建筑熱負荷提升率大于60%，用戶室內供熱期溫度提升1～3℃。

關鍵詞：老舊小區；建筑節能；供熱現狀；供暖改造

中圖分類號：TU995；C913.9? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2023）05-0049-05

1 引言

隨著經濟快速發展，人們生活水平日益提高，人們對室內熱舒適性有了更高的要求。而建設時間超過20年的老舊小區建筑保溫性能差，管網破損，缺少熱計量設備，供熱效果差調節不及時，滿足不了人們對熱舒適性的需求。近年來，國家和地方政府出臺了各種關于老舊小區節能改造的政策，供熱企業和研究者們也開始對老舊小區節能改造進行研究。李航研究了老舊小區熱力管網存在的問題，提出了改造施工中管理要點[1]，王慧霞提出了老舊小區增加外圍護結構保溫和分戶計量供暖改造等技術措施，改善熱用戶供熱質量[2]，胡繁昌等研究老舊小區供熱系統水利失調、能耗過高等問題，提出在建筑物熱力入口處加裝噴射泵等裝置進行混水供熱，減小系統的過熱損失[3]。現有研究多對管網和末端能耗進行研究，本文以“熱源—管網—建筑末端”為研究主線，深入老舊小區調研，并關注住戶對室內供熱系統評價，力求從整個系統挖掘改造潛力，提高老舊居住建筑節能水平。

2 老舊小區供熱現狀調研和分析

由于老舊小區建設年代久遠，建設時技術和設備相對落后，采暖系統設計不合理；供熱系統運行周期長，管道老化；管道跑冒滴漏現象嚴重，管井內管道和閥門被水長時間浸泡，導致閥門生銹腐蝕；建筑能耗較大，不利于我國的節能減排工作。為緩解國內能源壓力、促進能源的可持續發展，結合老舊小區現狀，深入老舊小區調研，分析熱源、管網和建筑末端現狀，通過模擬分析、數值計算評價供熱系統運行節能潛能，提出老舊小區供熱節能改造路徑和措施，最大程度節約資源。

赤峰市政府聯合赤峰富龍熱力有限責任公司為提高老舊小區居民生活質量，消除安全隱患，為廣大居民創造宜居環境，近幾年投入大量的人力、物力、財力改善老舊小區城鎮供熱系統，包括熱源形式、一次供熱管網、換熱站、二次管網、建筑末端的熱用戶等方面，一定程度上提高了室內熱舒適性，提高了居民生活質量。但根據發改投資〔2020〕305號文《國家發展改革委關于用好中央預算內投資扎實推進城鎮老舊小區改造工作的通知》、住房和城鄉建設部辦公廳、國家發展和改革委辦公廳、財政部辦公廳（建辦城函〔2019〕243號）文《關于做好老舊小區改造工作的通知》、赤峰市人民政府辦公室赤政辦字〔2020〕38號文《赤峰市人民政府辦公室關于做好全市老舊小區改造配套基礎設施建設工作的通知》這些文件相關要求，赤峰市老舊小區的改造工作仍任重道遠。

2.1 熱源

赤峰市中心城區老舊新小區并未完全劃分，按街道片區劃分為：新城區、松山區、紅山區、橋北新區等幾個區域，其中老舊小區多聚集在紅山區和松山區。隨著赤峰市經濟發展，城鄉居民生活水平的提高，老舊小區當中陸續新建了許多公建和住宅。赤峰市供熱主要由赤峰富龍熱力有限責任公司承擔，截止2021年入網供熱面積約4200萬m²，占赤峰市中心城區總供熱面積70%以上，供熱主線管網約262km，支線管網約1155km，熱力站400座，熱用戶約32.19萬戶。

經過多年規劃，將傳統的分散鍋爐房整合并入集中供熱熱網。現有6家熱源，熱源形式包含熱電聯產、區域鍋爐和工業余熱。熱電聯產供熱具有節能的特點，較傳統鍋爐房供熱能減輕對大氣的污染，工業余熱具有能夠實現能源的梯級利用、節能降耗、精細調節、提高管理效率的特點。調研中了解到，赤峰富龍熱力有限公司在區域供熱系統中設置了調峰鍋爐，擔負季節性高峰負荷，更好的保障赤峰最冷月居民供熱需求。本文選取四期低溫熱源模擬計算，分析熱源的過量供熱情況及熱網的控制策略，其所供建筑均為非節能建筑。首先對收集數據進行質量分析，通過一次網供回水溫度及一次網流量計算得到首站供熱量，用計算供熱量與熱表計量的供熱量進行校對，對于誤差較大的數值進行分析剔除，或用計算供熱量進行代替、或根據前后兩天的室外溫度及前后兩天的供熱量進行合理代替并備注。四期低溫熱源過量供熱見圖1。

如圖1所示，散點為實際供熱量，灰色線條為理論供熱量即所需熱量，四期低溫熱源實際供熱量大于理論所需供熱量，經計算四期低溫過量供熱比例為38.2%，而《民用建筑能耗標準GB/T51161-2016》中規定區域集中過量供熱率不宜超過20%。雖然在熱源調節方面，赤峰富龍熱力運行公司調度中心已依據室外溫度實時變化計算供熱指標，并及時調度熱源調整供熱量，一定程度上降低了過量供熱。但出現過量供熱原因有很多，除了受設計因素影響，與管網施工和設備運行現狀也存在一定的關系。

四期低溫供熱所供建筑均為非節能建筑，供熱主管線未并入中心城區環網，所帶換熱站中每個換熱站服務多個小區，建筑熱用戶距離換熱站長度不等，一部分遠端熱用戶室溫達不到設計溫度標準，近端用戶室溫出現偏高現象，為了保障不利環路住戶供熱需求，供熱部門會采取相應措施調節，如大流量或超負荷供熱，導致近端住戶室溫更高，住戶只能通過開窗降低室溫，導致部分熱能的浪費。增大流量造成大熱源，大流量帶來大能耗，阻礙連續供熱方式的推廣等[4]。管道老化腐蝕、管網跑冒滴漏和管道維護清理不及時管道堵塞，造成沿程阻力損失增大，熱損失增大，一定程度上也會增大熱源供熱量。部分計量儀器閥門老舊、設備精度不夠，致使系統導出的數據不夠精確。以上種種現象均不同程度影響了過量供熱率。

將室外平均溫度、一次網供水溫度、一次網回水溫度、一次網流量繪制在同一幅圖示內，分析熱源調控策略。由圖2可以看出，在室外溫度低的時候調大了流量，而在室外溫度高的時候調節流量幅度不是很大。四期低溫熱源調節方式為量調節和質調節兩種方式并存。根據分階段變流量的質調節概念：把整個供暖期按室外溫度的高低分成幾個階段，在室外溫度較低的階段中管網保持較大的流量；而在室外溫度較高的階段中管網保持較小的流量，在每一個階段內，網路均采用一種流量并保持不變，同時采用不斷改變網路供水溫度的質調節[5]，可知，四期低溫熱源控制策略還包括分階段調節流量的質調節。

2.2 供熱管網

集中供熱是一個系統工程，它是由熱源、管網和熱用戶整個系統有機地聯系起來，供熱管網是向熱用戶輸送和分配供熱介質的管線系統[6]。

為運行管理方便，提高供熱系統可靠性，從中心城區管網總體布局來看，赤峰市紅山區和松山區大部分一次供熱主干管線首尾相連接構成供熱環狀管網，目前，供熱環形管網已基本形成，各熱源可初步實現互聯互通。以此保障，在某一段管路出現故障時，其他連接管路作為備用管道繼續向建筑末端供熱，不影響故障點以后熱用戶供熱。環網的形成大大提高了供熱穩定性，東環網形成后可緩解中心城區南北熱源分布不均衡的現象。

一般供熱管網工作15年就已經老化陳舊，截至2012年我市已有一半以上管網超過20年，存在諸多問題，如管網腐蝕損壞嚴重，管道保溫層脫落，管道附屬設備閥門銹蝕，固定支架傾斜等，供熱熱損失嚴重，新建小區的加入致使源網輸配不匹配，熱量分布不平衡。調研時發現藥廠家屬樓庭院管網為架空敷設，容易受腐蝕且熱損失大。近年來，根據赤峰發展實際，赤峰市政府將城鎮老舊小區改造作為重大民生工程和民心工程，不遺余力縱深推進，重新規劃熱源分布，將管道、閥件更新換代，增大管網維護檢修力度。

盡管如此，由于老舊小區所占城區比例較大，管網仍存在部分問題亟待解決。老舊小區二次管網入戶缺少棟表，無法監測住宅入口流量和溫度，原有供熱管井太小不方便企業工作人員檢修。在走訪調研期間發現，二次管網更換時只負責到單元入戶門前，單元門入戶至建筑末端不包括在改造范圍內。居民若想更換此部分管線，需整棟樓或整個單元一起協商承擔此部分的管材和施工費用，但某些居民對自己權益責任、供熱公司、市政府和住建局等單位權限界定不清，只要出現與供熱管網有關的問題就會認定是供熱公司的責任，對供熱公司不能做出客觀評價，協商失敗后放棄更換此部分管道，以致管井后入戶管道得不到及時更換，仍存在管線破損泄漏隱患，一旦出現泄漏，就面臨停暖搶修，會給建筑末端熱用戶帶來影響，甚至會波及其他正常供熱區域。管道出現故障泄漏，還會導致管井內積水、浸泡管道和保溫層，帶來一定的經濟損失。

2.3 建筑末端

對于建筑末端供熱系統的研究，首先調研了未改造、已改造和新建三種類型小區的供熱系統形式，部分建筑供熱系統形式見表1。

通過對未改造老舊小區的走訪調研我們了解到，居民都表示供暖季室內平均溫度在15～18℃，有些住戶沒有測過實際溫度，冬季在室內需穿棉衣或毛衣。且有用戶表示家里暖氣在供暖季基本是上邊熱下邊冷。造成此現象的原因除因外圍護結構造成的建筑能耗大外，也與住戶隨意更改增減散熱器片數有關，如居住面積小于80㎡的住戶家中衛生間沒有供暖，但有住戶自行串接管道對衛生間進行供暖，導致供熱系統垂直失調。垂直單管系統沒有分戶計量表，供熱單位無法監測室內流量變化，一戶變化導致上下流量變動，原有設計系統跨越管未安裝三通流量調節閥，供水先流經上部分住戶，隨供水向下供水時溫度和流量變少變小，至底層時流量會大大減少，即使去掉跨越管也無法彌補垂直失調帶來的影響。加之室內管道和散熱器內存在水垢，導致底層的室內得熱量減少。

已改造小區住戶普遍反應，通過外圍護結構改造改善了室內供熱情況，尤其是在外圍護結構改造的同時，一并將室內管道和散熱器都更換的住戶，對現在室內供熱效果很滿意。其中興隆小區多為租戶，政府對老舊小區改造時戶內管道并未更換，室內管道腐蝕堵塞嚴重，供熱效果變化不明顯，希望運行維修公司經常派人疏通管道。

建于2014年的水岸龍庭小區，建筑熱耗低，熱負荷小。供熱形式為章魚式分戶計量采暖形式，易調節。小區換熱站只供本小區，大大降低了各個樓棟間不平衡率。且分高低區兩套系統，均為水水板式換熱器，換熱效率高，熱損失小，供熱效果好。

綜上，對于老舊小區改造和未改造建筑，室內出現不同供熱效果主要與是否更換供熱管道和散熱器設備有關。有些住戶因為需自行承擔室內改造費用，對此部分改造工作表現消極，即使管道已經腐蝕嚴重，出現堵塞想象也視若惘然。另外，因為拆除室內供熱管道、更換窗戶需要1～2天，室內散熱器更換、管線改造一定程度上會破壞室內墻面、地面，影響居民的裝修，且改造期間需居民抽出時間在家配合施工。因此，許多居民怕麻煩就不再考慮室內供熱改造。再者，老舊小區室內采暖形式以上供下回垂直單管系統為主，居住在頂層供暖質量較好，低樓層供暖質量較差，同一棟樓居民滿意度不同，室內供熱系統改造意見不統一，改造工作難以開展[7]。

2.4 建筑能耗分析

經調研走訪，了解到未進行節能改造的建材小區、電業小區、花園小區15#和16#、四合家屬院以及藥廠家屬院等諸多老舊小區建筑現狀，部分外圍護結構保溫效果較差，設備老舊。

建筑外窗或外露陽臺的窗戶為單層玻璃，窗框密封條早已脫落，外窗漏風嚴重，窗戶密縫性差致使冷風滲透耗熱量大大增加；頂樓防水層久經風春日曬出現不同程度的破損；建筑外墻為磚砌結構甚至沒有保溫層，不可避免地造成熱能損失，導致建筑物熱負荷增大。住宅單元入戶門生銹破舊，鐵皮門與外墻之間密封性差，鐵皮傳熱速度快，保溫性差。有個別住戶雖已將單層外窗更改為雙層中空玻璃，但樓梯間為公共區域，外窗仍為普通玻璃鐵窗，甚至部分窗戶及零件已經臨近使用壽命，窗子變形、關閉不嚴的情況時有存在，增大了戶間傳熱量。

外圍護結構的傳熱性能直接影響建筑的能耗，建筑本體的保溫隔熱性已成為降低建筑能耗的途徑[8]。采用先進經濟的絕熱保溫材料改造老舊小區的外圍護結構，能夠提升外圍護結構的保溫性能，還可以提高外圍護結構防水能力。

本文選取典型居民樓長青小區的15號樓、49號樓及防疫站樓進行改造前后能耗分析，經現場實地勘察，該小區建筑原有墻面材料主要為普通粘土磚370＋涂料，且墻體出現表面風化開裂及空鼓情況、表面抗水滲透能力差，結合居民意愿，對原有結構基層進行處理，建筑變形縫內添加巖棉保溫，采用80mm厚EPS保溫模塊為墻體保溫層，屋頂同樣采用鋼筋混凝土120+EPS模塊保溫隔熱，將原有單層玻璃窗改為GB16J607-70鋼塑平開窗，破舊腐蝕的鐵單元門改為密縫性好且堅固的鋼制對講門。改造前后圍護結構傳熱系數見表2。

由于改造前后兩年室內、外溫度不同，本文以2021～2022年室外溫度為計算基數，進行理論定量分析熱負荷，發現提升率均在60%以上，詳見表3建筑末端改造前后全年累計熱負荷對比。

圖3為長青小區49號樓改造前后單位面積建筑熱負荷差值變化曲線圖，差值越大，表明改造前后熱負荷變化越大。圖3可以看出老舊小區經過改造后，能夠有效降低室內熱負荷。供暖初期與末期熱負荷差值變化不大，一月中旬（寒冷期）單位面積熱負荷理論差值達到最大值。另外通過對不同年齡段、不同樓層住戶調研，居民也表示對建筑節能改造十分滿意，外墻、屋頂加設保溫層就像是給建筑換“新衣”帶“新帽”，并表示改造實施后供暖期室內溫度較改造前同期至少提升了1～3℃。

供熱負荷減少將直接影響燃煤消耗，對于我國節能減碳工作和實現“2030年碳達峰”“2060年碳中和”的目標具有十分重要的意義[9]。

3 老舊小區供熱改造路徑及對策

降低老舊小區建筑能耗水平，提高建筑用能效率和室內舒適度，應使用熱電聯產等高效熱源，并促進各類余熱的利用；從系統看，應提高供熱系統的效率，降低各環節的損失[10]。

3.1 改造老舊小區外圍護結構

老舊小區的外圍護結構保溫效果較差，其不可避免地造成大量熱能的損失，首先應當采取有效措施來提升外圍護結構的保溫性能。采用先進經濟的絕熱保溫材料來建造老舊小區的外圍護結構，如此便能有效地提升外圍護結構的保溫性能，還可以在一定程度上提高外圍護結構防水能力。

3.2 制定分戶式供暖計量方式

老舊小區缺乏分戶式的供暖計量方式，其嚴重制約了國內住宅供暖事業的發展。分戶式計量方式能實現用戶自主調節室內溫度的目標，在最大程度上促使熱用戶自發地節約能源，從而達到建筑物節能的目的。除增設分戶熱表外，住宅或公建的供熱入口也應設置熱計量設備，以便運行部門第一時間掌握供熱數據，及時有針對性地進行調整熱網不平衡率，準確計算管道熱損失。

3.3 更換室內供熱管道及設備

年代較為久遠的小區，室內散熱器多采用鐵制造，鐵質暖氣片蓄熱能力差，并且鐵質的散熱器化學性質較為活潑，容易與空氣中的水和氧氣發生反應生銹，導致鐵質散熱器經常出現問題，難以正常工作。所以在更換室內供熱設備時可選擇不易腐蝕、散熱效果好的的鑄鐵或銅質散熱器。

3.4 普及供熱常識

實際生活中，除供熱專職人員，普通民眾對供熱知識匱乏，比如對于供熱公司、物業公司、政府職責權限界定不清晰，本該屬于住戶自行解決范疇，但只要與供熱有關，他們就會認定是供熱公司的責任，還有些居民會自行修改供熱設備和供熱系統，嚴重影響垂直單管供熱系統的垂直不平衡率。相關部門可以向居民普及供熱基本常識，增加居民的認知，對老舊小區供熱系統維護和改造都會有積極的影響。

4 結論

（1）赤峰市熱源雖然利用節能效率高的熱電聯產和工業余熱等供熱，但由于四期低溫供熱所帶建筑為非節能建筑，二次管網入戶管井后及戶內管道未更換，熱損大，多個小區共用一個換熱站，靠近熱源遠端近端供熱不均衡，導致熱源存在一定過量供熱。

（2）通過將原有單層玻璃窗改為GB16J607-70鋼塑平開窗，普通370粘土磚外加80mm厚EPS保溫層，屋頂加設鋼筋混凝土120+EPS模塊保溫隔熱，所調研建筑熱負荷提升率均在60%以上。

（3）老舊小區戶內供熱系統多為垂直單管，戶內管道和散熱器更換的住戶戶內供熱溫度較同期提升1～3℃。而未改造的住戶需在室內穿棉衣或毛衣，新建住宅住戶室內熱舒適性高。導致這一現象原因除圍護結構材料不同、管道堵塞腐蝕外，主要是垂直單管系統沒有分戶計量裝置，加之住戶私自更改供熱設備，導致樓層垂直不平衡率變大。

參考文獻：

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〔3〕胡繁昌，李德英，尹鵬，曾喜平.老舊小區供熱系統節能改造分析[C].2019供熱工程建設與高效運行研討會論文集，2019.518-522.

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