王永峰

摘 要：目前我國出現(xiàn)了多種新型供暖方式，對這幾種供暖系統(tǒng)進行分析研究，介紹其原理、優(yōu)缺點等，并針對集中供暖分戶計量的幾個問題進行討論，提出自己的見解。

關鍵詞：住宅供暖 傳統(tǒng)集中式供暖 新型供暖方式 熱計量

當前，新型的供暖方式發(fā)展迅猛，尤其在一些大城市中發(fā)展更快，挑戰(zhàn)舊有傳統(tǒng)供暖方式，成為傳統(tǒng)集中供暖的主要競爭對手。這些新型供暖方式除了物業(yè)管理方便，有利于大氣環(huán)境之外，其主要優(yōu)點就是容易實現(xiàn)分戶計量和收費，解決收費難的問題。這將極大地挑戰(zhàn)和促進集中供熱發(fā)展分戶計量計費技術，如果做不到這一點，就很可能被擠小市場占有率，丟掉市場份額；同時，供暖體制改革也越來越多地受到重視，與供熱收費制度改革密切相關、互為充分的必要條件的就是溫度控制與熱量計量的發(fā)展問題。

一、供暖方式的發(fā)展

按能源的不同主要分四種供暖方式：第一為集中供熱，包括城市熱網(wǎng)和區(qū)域鍋爐以及單位建筑獨立鍋爐；第二為通過戶式燃氣爐提供的熱水供暖；第三為電供暖，主要有電熱膜和地熱電纜兩種；第四為通過熱泵機組提供的熱水供暖，熱泵形式主要分空氣源熱泵和水源熱泵兩種。熱泵是通過作功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)的裝置。熱泵利用的低溫熱源通?？梢允黔h(huán)境（大氣、地表水和大地）或各種廢熱。應該指出，由熱泵從這些熱源吸收的熱量屬于可再生的能源，可以大大降低一次能源的消耗。所以，在有豐富的水、廢熱、地熱等資源的地域可大力推廣熱泵技術。按供暖方式的不同，主要分輻射、熱風和自然對流3種。輻射供暖包括電熱膜、電纜以及地板供暖；熱風主要是空調(diào)機；自然對流主要是通過散熱器供暖。

1.傳統(tǒng)集中式供暖

原理：以城市熱網(wǎng)、區(qū)域熱網(wǎng)或較大規(guī)模的集中供暖為熱源的方式，在目前以至今后一段時期內(nèi)仍是城市住宅供暖方式的主要方式，是城市供暖的主力軍。優(yōu)點：技術比較成熟，安全、可靠，使用方便，價格便宜；每天24h供暖。缺點：立式的散熱片不美觀、占空間，影響裝修效果；供暖期前后無熱源；散熱片取暖，一般出水溫度在70℃以上，對水溫要求較高。

2.新型供暖方式

2.1低溫熱水地板輻射供暖

原理：低溫輻射地板供暖是通過埋設于地板下的加熱管，把地板加熱到表面溫度24～32℃，均勻地向室內(nèi)輻射熱量而達到供暖效果。同時，它可以由分戶式燃氣供暖爐、市政熱力管網(wǎng)、小區(qū)鍋爐房、熱泵機組等各種不同方式提供熱源。優(yōu)點：地面溫度均勻，舒適度高；空氣對流減弱，有較好的空氣潔凈度；與其他供暖方式相比，較為節(jié)能，有利于屋內(nèi)裝修，增加2～3%的室內(nèi)使用面積；有利于隔聲，隨著新型管材的出現(xiàn)，這種方式近年來得以迅速發(fā)展。缺點：對層高有8cm左右的占用；地面二次裝修時，易損壞地下管線；鋪設木地板則有干裂的麻煩，最好選用地磚或復合地板；設定溫度不能太高，應≤60℃，否則會大大降低輸送管道的使用壽命；由于防水需要，衛(wèi)生間不便鋪設，還要借助于電暖氣。

2.2家用電鍋爐

原理：采用電能供暖。優(yōu)點：占地面積小，安裝簡單，操作便利；供暖的同時也能提供生活熱水；舒適性高，適合面積較大的低密度住宅和別墅；其先進之處在于具有多種時段、不同溫控預設功能、自由調(diào)溫。缺點：前期投入較大，運行費用較高。此種方式適宜無集中供暖設施，而用電充足的建筑采用，不宜大面積推廣。

2.3電熱膜供暖

原理：以電力為能源，是將特制的導電油墨印刷在兩層聚酯薄膜之間制成的純電阻式發(fā)熱體，配以獨立的溫控裝置，以低溫輻射電熱膜為發(fā)熱體，大多數(shù)為天花板式，也有少部分鋪設在墻壁中甚至地板下。具有恒溫可調(diào)、經(jīng)濟舒適、綠色環(huán)保、壽命長、免維護等特點。優(yōu)點：戶內(nèi)無暖氣片，房間使用面積可增加2% ～3%，便于裝修和擺放家具；一般不需要維修；屬清潔能源，無污染；可用溫控器調(diào)節(jié)室溫；沒有傳統(tǒng)供暖的燥熱感，溫度均勻。缺點：電熱膜升溫較慢，一般需要1～1.5h才能達到18℃左右；系統(tǒng)安裝要與裝修同步，且不能在頂棚上釘釘子、鉆孔等；電能供應不暢、不穩(wěn)或電費標準太高的小區(qū)不宜采用。

2.4家用中央空調(diào)系統(tǒng)

原理：采用市政電或天燃氣，通過出風口提供冷（熱）風。優(yōu)點：有利于外主面整潔和提高室內(nèi)裝修品位；可通過管道規(guī)范設計和風口的合理布置，使氣流均勻分布，提高了舒適度；可以向室內(nèi)補充新風，解決一般家用分體式空調(diào)空氣不佳的問題；其能效比提高，總耗電比分體式空調(diào)低。缺點：前期投入較大，運行費用較高。

2.5分戶壁掛式燃氣供暖

原理：這種方式通常是在廚房或陽臺上安裝壁掛爐，由壁掛爐燃燒天燃氣達到供暖目的，與壁掛爐相連的是室內(nèi)管線和散熱片，一般可同時實現(xiàn)暖氣及熱水雙路供應。優(yōu)點：可隨時開啟；每個房間溫度能在一定范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，自由調(diào)溫。有些供暖爐可以同時提供生活熱水。缺點：供暖爐使用壽命為15年左右，更新費用要由業(yè)主承擔；家中無人時，需保留4℃左右的低溫運行（防凍作用）。新型供暖方式的另一個主要優(yōu)點就是供暖費與傳統(tǒng)的供熱方式相當。在現(xiàn)有的燃料價格體系下，分戶燃氣爐的燃燒效率低于集中燃氣大鍋爐的燃燒效率；燃燒天燃氣比燒煤貴；要產(chǎn)生同樣的熱量值，用電比燒煤或燒天燃氣貴。為什么新型供暖方式的供暖費可以和集中供熱競爭呢？這其中有國家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和有關部門扶植的原因，但是主要原因有這樣兩點：一是因為新型供暖方式避免了熱量在輸送環(huán)節(jié)中的浪費，而集中供暖的網(wǎng)絡輸送環(huán)節(jié)存在很大的浪費；二是新型供暖方式室溫容易控制，控制手段有自動恒溫控制和主動調(diào)節(jié)控制，避免了溫度失調(diào)、利用了自由熱、實現(xiàn)了經(jīng)濟運行；通過對用電（氣）量的控制，方便實現(xiàn)供熱計量。新型的集中供暖系統(tǒng)采用了溫控與熱計量技術，就可以提高效率、減少浪費、增加控制手段，就可以保持優(yōu)勢地位，多爭取市場份額。

二、集中供暖熱計量

隨著新型供暖方式的發(fā)展和競爭，集中供暖計量與溫控技術得到了快速發(fā)展，基礎性研究、示范工程（新建和改造）、相關產(chǎn)品的研制和產(chǎn)業(yè)化都有了不同程度的進展，取得了寶貴的經(jīng)驗和應用推廣效益。熱計量裝置和溫控閥是系統(tǒng)的2個核心裝置，是實現(xiàn)分戶熱計量的關鍵所在。分戶計量系統(tǒng)中，熱用戶可以根據(jù)熱舒適度的需要，通過溫控閥控制供暖量，以保證供熱質(zhì)量。散熱器溫控閥是一個關鍵部品，它由溫控閥閥體和自動恒溫頭組成。自動恒溫頭中裝有自動調(diào)節(jié)裝置和自力式溫度傳感器，不需任何電源長期自動工作，它的溫度設定范圍很寬，連續(xù)可調(diào)。當房間長期無人居住時，可以調(diào)至最小，不致結(jié)冰而凍壞管道和散熱器，白天上班時可以調(diào)至保暖檔，晚上睡時無人房間可以關閉，從而實現(xiàn)最大程度的節(jié)能。所以，溫控閥的作用很重要，只有安裝了溫控閥，才能實現(xiàn)真正意義上的分戶計量。熱計量裝置可分為熱量表和熱分配表兩種，采用熱量表必須對每戶形成單獨的環(huán)路，適用于新建住宅供暖熱計量，熱分配表可測試散熱器的散熱量，所以適用于改造的住宅供暖熱計量。雖然熱計量裝置是系統(tǒng)的核心裝置，但不一定一味地追求高精度。因為熱計量裝置的精度越高，造價就一定越高，而計量結(jié)果也就一定越來越準確，其投資費用最終要轉(zhuǎn)嫁到用戶身上。但是應用于供暖系統(tǒng)之中，由于水質(zhì)、腐蝕等因素造成的系統(tǒng)誤差遠遠大于熱計量裝置的誤差，系統(tǒng)中存在著戶與戶之間的內(nèi)墻傳熱、樓板傳熱，按熱計費要考慮戶型、位置（山墻、頂層、底層）的修正，外網(wǎng)設備的投資折舊很可能按面積分攤，與這些修正因素相比，熱計量裝置的誤差就顯得微乎其微了，它的精確度也就不是很重要，熱計量表的精度應該控制在一個合理范圍內(nèi)。好的戶內(nèi)控制一定要與戶外控制相結(jié)合，對于一個戶內(nèi)控制設備完善的系統(tǒng)（安裝了溫控閥和熱計量裝置），如果沒有相應的戶外控制，很難保證戶內(nèi)設備正常地工作。原因一，如果戶外水力失調(diào)嚴重，溫控閥不能工作在正常工況下，壓頭太大就會頻繁地開關甚至產(chǎn)生噪聲，壓頭太小會始終常開而室內(nèi)溫度不足；熱計量裝置也可能工作在額定之外的流量下，測量不準確。如果外網(wǎng)不能根據(jù)戶內(nèi)工況變化相應調(diào)節(jié)，如水泵不能變頻、壓差不能穩(wěn)定的情況下，水泵、鍋爐或換熱器的效率也不能保證?？傊?，設備的正常運行會受到嚴重影響。原因二，如果戶內(nèi)采取了節(jié)能手段，而戶外沒有配合措施，一方面會引起管網(wǎng)水力熱力工況的失調(diào)，另一方面室內(nèi)節(jié)省的能量不能體現(xiàn)在熱源的節(jié)省上，節(jié)能這一根本目的就沒有實現(xiàn)。所以，為了適應戶內(nèi)供暖系統(tǒng)達到可調(diào)的目的，室外熱網(wǎng)應采取相應的措施，以適應變工況下用戶作用壓頭的變化，滿足供暖的要求。

三、集中供暖住宅分戶熱計量采暖系統(tǒng)需要注意的問題

1.戶間傳熱溫差的取值

分戶熱計量住宅的傳熱過程比較復雜，要計算其供暖熱負荷也是比較困難的，這就涉及到要計算整個住宅樓各戶的室內(nèi)溫度值或相鄰兩戶的傳熱溫差。熱量隨著內(nèi)墻和層間樓板向臨戶逐層傳遞，臨戶的室內(nèi)外傳熱溫差和一級室內(nèi)與下一級室內(nèi)傳熱溫差值越來越小，供熱量也就越來越少，以至于最后可以忽略不計。我們常在工程熱負荷計算中遇到這種疑惑，到底傳熱溫差小到多少可以忽略不計，有關規(guī)范規(guī)定“與相鄰房間的溫差大于或等于5℃時，應計算通過隔墻或樓板的傳熱量”，相比空調(diào)冷負荷計算的規(guī)定“當傳熱溫差大于或等于3℃時，以計算通過隔墻或樓板的傳熱量”“ 5℃”的溫差取值引起的傳熱量比較大。理論推算和實測證明，只要相鄰用戶正常供暖， 停止供暖的用戶還可以維持12℃甚至更高的室溫。如采用對戶間隔墻進行保溫措施的辦法減少戶間傳熱，需增加建設成本和占用建筑室內(nèi)空間， 對照建筑節(jié)能和墻體改革的艱難歷程， 可能難以實施。用于戶間保溫的投資費用和空間， 如用來提高建筑外圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能， 會取得更好的綜合效益。

2.溫控閥門的選用

2003年8月，國家建設部下發(fā)了《關于城鎮(zhèn)供熱體制改革試點工作的指導意見》明確規(guī)定，今后，城鎮(zhèn)新建公共建筑和居民住宅，凡使用集中供熱設施的，都必須設計、安裝具有分戶計量及室溫調(diào)控功能的采暖系統(tǒng)，并執(zhí)行按用熱量分戶計量收費的新辦法。散熱器恒溫閥是采暖系統(tǒng)室溫調(diào)節(jié)的重要裝置，恒溫閥應根據(jù)供暖系統(tǒng)形式合理選用，一般雙管系統(tǒng)應采用兩通高阻閥，單管系統(tǒng)應在供水支管上設兩通低阻閥，設于三通處應采用三通低阻閥，樓層較多的雙管系統(tǒng)應采用帶有預設定的恒溫閥。針對室內(nèi)水平單管加跨越管系統(tǒng)的應用，一些廠家推出了一種特殊的旁通溫控閥，此種閥門將散熱器通路（含溫控閥）與旁通支路結(jié)合為一個整體，并且旁通支路變?yōu)榱艘粋€阻力可調(diào)的旁通閥。由于旁通比例可調(diào)，對系統(tǒng)的適應范圍廣，可以根據(jù)具體情況進行單獨調(diào)節(jié)。此種旁通溫控閥也可算出散熱器進流系數(shù)。但實際工程中也存在一些問題。很多工程項目中，由于不加區(qū)別的采用了高阻兩通溫控閥，造成了散熱器進水量過小。為了滿足散熱器進水量需求不得不在跨越管上再安裝一調(diào)節(jié)閥門來增大跨越管部分阻力，即使采用低阻兩通溫控閥也要進行散熱器進流系數(shù)的計算，散熱器進流系數(shù)是散熱器部分通路與跨越管部分通路的阻力比值。在水平單管加跨越管系統(tǒng)，一般在30%以上，能保證散熱器的進水流量。

3.塑料管材的應用

在實施住宅分戶熱計量的戶內(nèi)采暖系統(tǒng)中，已大量采用塑料類管材，而塑料管材與金屬管件接頭處漏水成為一大難題，尤其以交聯(lián)鋁塑復合（XPAP）管和交聯(lián)聚乙烯（PE-X）管為甚。管道受熱后縱向膨脹形成的膨脹力，是伸長量、管材的彈性模量和管道截面積的乘積。鋼管的線膨脹系數(shù)是0.012（mm/m K）， 而塑料類管材線膨脹系數(shù)的概略值， 按從小到大排列如下： XPAP管 0.025；PB管 0.130；PP-R管0.180；PE-X管 0.200，當然，線膨脹系數(shù)大的管材受熱作用后會有較大的熱伸長量。但塑料類管材的彈性模量遠小于鋼管，鋼管的彈性模量為20.6×103kN/cm2，而例如PP-R管，在20℃時僅為80kN/cm2，95℃時又降低為25 kN/cm2。因此，在管道截面積相同時，塑料類管材的膨脹力會遠小于鋼管。接頭處漏水的主要原因，是塑料管材與金屬管件的配合與施工安裝人員的操作經(jīng)驗問題。塑料類管材的縱向膨脹特性，則應在敷設方式上有所考慮。塑料類管材在地面內(nèi)埋設時縱向膨脹受限，會轉(zhuǎn)化為內(nèi)應力，在管道強度計算的安全系數(shù)中可以消納。而明裝時則會發(fā)生較大的彎曲變形，影響美觀且易受劃傷而影響使用壽命，故明裝時應慎重選擇。

4.熱計量表的安裝狀況

國標省標均有熱計量裝置安裝位置的標準要求，設于地溝內(nèi)、地下室專用房間或?qū)Ｓ眯∈覂?nèi)。現(xiàn)實情況中，有些建筑（學校教學樓、宿舍等）明裝于一層樓梯休息平臺下，管理不善或遭人為破壞；有的安裝熱計量表的管井內(nèi)有水泡管現(xiàn)象，不利于熱計量表使用壽命；有的管井內(nèi)布置混亂，致使無法讀表。

安裝熱計量表的直管段設置情況在《供熱計量技術規(guī)程》（JJG173-2009）規(guī)定戶用熱量表設置時，應保證戶用熱量表前后有足夠的直管段，戶用熱量表前直管段長度不應小于5倍管徑，戶用熱量表后直管段長度不應小于2倍管徑?，F(xiàn)實情況中，有些施工人員不清楚熱計量表直管段的要求，也有的現(xiàn)無條件安裝直管段，有的甚至直接安裝在垂直管上，影響熱計量表的正確讀數(shù)和熱計量表的使用壽命。

設有熱計量裝置的供熱系統(tǒng)對水質(zhì)有一定要求?，F(xiàn)實情況中，供熱系統(tǒng)水質(zhì)不好，或無除污措施，還會造成熱計量表堵塞，管道腐蝕等問題。

我國供熱計量技術的應用，還需要制定相關規(guī)范標準，以規(guī)范熱計量裝置產(chǎn)品市場，正確應用熱計量裝置，保證熱計量裝置的精度，提高熱計量裝置使用壽命，從而為我國供熱計量收費制度的實施提供技術支持。目前集中供暖住宅分戶熱計量采暖系統(tǒng)存在設計、施工以及管理方面存在的諸多問題，在能源愈發(fā)緊張的形勢下，應注重完善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設計水平，規(guī)范施工隊伍，總結(jié)管理經(jīng)驗，切實降低建筑能耗。

參考文獻

[1]《新建集中供暖住宅分戶熱計量設計技術規(guī)程》（DBJ61-44-2007）.

[2]《供熱計量技術規(guī)程》（JJG173-2009）.

[3]《實用供熱空調(diào)設計手冊》陸耀慶.

[4]《熱水集中采暖分戶熱計量系統(tǒng)施工安裝》04K502.