張 仲 生

(太原市熱力公司，山西 太原 030012)

建筑供熱計(jì)量及節(jié)能調(diào)控改造

張 仲 生

(太原市熱力公司，山西 太原 030012)

通過熱計(jì)量節(jié)能改造工程的實(shí)踐，從節(jié)能、熱計(jì)量、可調(diào)節(jié)的角度研究了節(jié)能改造方式及熱計(jì)量調(diào)控方式原理，著重對室內(nèi)熱計(jì)量調(diào)控改造、二次管網(wǎng)平衡改造、熱力站及熱源改造措施進(jìn)行了闡述，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

熱計(jì)量，可自動(dòng)調(diào)節(jié)，節(jié)能

0 引言

目前我國現(xiàn)有建筑面積已超400億m2，且每年都在以新建16億m2～20億m2的速度在遞增著。在社會總能耗中，建筑能耗就占到了30%以上，因此在建筑節(jié)能上有很大的改善空間。供熱耗能是建筑耗能的一個(gè)重要組成部分，尤其是既有建筑耗能。在北方，70%的既有建筑為高能耗的建筑，我國高能耗建筑的耗能量是發(fā)達(dá)國家的兩倍以上。因此，既有建筑的供熱計(jì)量節(jié)能改造勢在必行，節(jié)能調(diào)控改造是科學(xué)的、經(jīng)濟(jì)的、合理的。

在以往的集中供熱系統(tǒng)中，用戶自主權(quán)利小。熱用戶需求各有不同，就造成了供熱方式難以滿足用戶多樣化需求的問題，并且樓棟之間也不能達(dá)到很好的熱平衡效果。在上述情況下，近幾年漸漸演化出了一些針對節(jié)能的改造方案。其改造核心內(nèi)容在于戶內(nèi)獨(dú)立控制配以計(jì)量檢測，樓棟管網(wǎng)減少熱損。因此需根據(jù)建筑年代、供暖系統(tǒng)構(gòu)造等基本特征，有針對性的進(jìn)行建筑熱計(jì)量及節(jié)能調(diào)控改造。對于供熱計(jì)量節(jié)能改造主要有室內(nèi)采暖改造、二次管網(wǎng)改造、熱源及熱力站改造、圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造等幾個(gè)方面。

1 室內(nèi)熱計(jì)量及調(diào)控改造

通常需改造的建筑，都是垂直單管系統(tǒng)及垂直雙管系統(tǒng)。這種傳統(tǒng)系統(tǒng)是相對于已分戶供暖計(jì)量的系統(tǒng)而言的上供下回垂直單管系統(tǒng)和雙管系統(tǒng)。往往供暖系統(tǒng)是統(tǒng)一的整體，無法達(dá)到靈活的按需分配調(diào)節(jié)，節(jié)能更無從談起。但該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，耗材少，在民用建筑和公用建筑中還有廣泛的應(yīng)用面。通常來講需進(jìn)行節(jié)能改造的建筑大多都是這種傳統(tǒng)系統(tǒng)。

1)室內(nèi)熱計(jì)量及調(diào)控改造采用用戶自行調(diào)節(jié)溫度、各用戶用熱分?jǐn)偟姆绞礁脑?，具體方法為：單管系統(tǒng)增加跨越管并安裝溫控閥和分戶熱分?jǐn)傃b置；雙管系統(tǒng)安裝溫控閥和分戶熱計(jì)量或分戶熱分?jǐn)傃b置；建筑物采暖管道入口處安裝熱量表及流量調(diào)節(jié)裝置，并可上傳用熱數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)中心。

2)溫控閥分執(zhí)行閥體和控制器兩部分：執(zhí)行閥體：安裝于住戶外回水管便于操作、維護(hù)的位置，以無漏水狀況為佳?？刂破鳎喊惭b在用戶室內(nèi)，便于操作和顯示室溫，可由住戶設(shè)定溫度來控制執(zhí)行閥體啟閉，并為執(zhí)行閥體提供電源。

3)熱分配表計(jì)量。熱分配表安裝在散熱器上，測量各散熱器熱量讀數(shù)，通過樓棟總熱量消耗按占用比例進(jìn)行分?jǐn)傆?jì)算，得出用戶用熱量。優(yōu)點(diǎn)：具有安裝方便，價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，單管，雙管系統(tǒng)都可用。缺點(diǎn)：拆卸或者安裝暖氣片時(shí)易損壞，且精度不如熱量表高，需與換熱器匹配調(diào)試，入戶安裝牽涉到人為影響熱量測量問題。

4)熱量表計(jì)量。熱量表計(jì)量法是根據(jù)測量入戶的流量和供回水溫差，利用積算儀計(jì)算出真實(shí)用熱量。其造價(jià)比熱分配表要高。戶用熱量表適用于按戶分環(huán)系統(tǒng)，在樓棟地下室或樓梯間設(shè)集中熱量表箱，統(tǒng)一對樓棟及用戶進(jìn)行熱量統(tǒng)計(jì)。

a.熱量表由三個(gè)部分組成：流量計(jì)：測量熱水流量。溫度傳感器：用于測量供回水溫度。積算儀：根據(jù)測量的流量溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算用熱量。b.熱量表分類。熱量表計(jì)量方式和結(jié)構(gòu)各有不同，一般常見的有機(jī)械式、電磁式、超聲波這三種類型，現(xiàn)簡單介紹三種熱量表優(yōu)缺點(diǎn)：機(jī)械式熱量表。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)便捷，價(jià)格低，功耗小。缺點(diǎn)：多部件易損壞，水質(zhì)低的工況下易堵塞，工作持續(xù)性和穩(wěn)定性較低，壓力損失略大。超聲波熱量表。計(jì)量原理：根據(jù)超聲波在水介質(zhì)傳播時(shí)，順?biāo)俣扰c逆水速度差計(jì)算流速，再通過計(jì)算得出流量。優(yōu)點(diǎn)：管道不易堵塞，可垂直或水平安裝，適用于供熱用水介質(zhì)測量。缺點(diǎn)：安裝離震動(dòng)源近會大程度的影響精度；水介質(zhì)溫度變化較大時(shí)測量精度也會有比較大的變化；管道結(jié)垢的話會對超聲波傳播形成干擾，無法得到準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。電磁式熱量表。優(yōu)點(diǎn)：壓損小，水略微變差及管路結(jié)垢都不影響測量；對管道震動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)；缺點(diǎn)：成本極高，功耗高。c.熱量表的安裝。熱量表的安裝與使用都直接影響到供熱計(jì)量的準(zhǔn)確度，如沒有正確安裝，誤差率可達(dá)到30%以上。熱量表信號線易受到電磁干擾影響，在安裝時(shí)，信號線與電源線需保持足夠間隔距離(50 mm)，同時(shí)，積算器也應(yīng)遠(yuǎn)離上述干擾源；熱量表的電子部分不能安裝在超過極限工作溫度、濕度的地方。安裝時(shí)需保證直管段要求，避免氣泡位置及彎頭處安裝。

5)流溫法計(jì)量。基本原理：設(shè)樓棟熱量表及溫度采集箱并可上傳數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)中心，用戶供回水及室內(nèi)設(shè)溫度傳感器，傳感器的數(shù)據(jù)傳輸至溫度采集箱，由數(shù)據(jù)中心進(jìn)行實(shí)際用熱的分?jǐn)傆?jì)算。優(yōu)點(diǎn)：a計(jì)量穩(wěn)定，流量固定，不論檢修或用戶對溫控閥調(diào)節(jié)，都不會影響熱量數(shù)據(jù)的采集。b系統(tǒng)簡單可靠，故障率低，使用時(shí)間長。缺點(diǎn)：維護(hù)工作量大，實(shí)際操作難度大；散熱器溫差小，溫度計(jì)量的誤差容易導(dǎo)致熱量表誤差較大。

6)通斷時(shí)間面積法計(jì)量。a.具體做法是，在用戶總管上安裝溫控閥。通過用戶設(shè)定室內(nèi)目標(biāo)溫度，溫控閥通過計(jì)算確定一個(gè)周期內(nèi)閥門的開停比，以此調(diào)節(jié)室內(nèi)熱量，同時(shí)記錄通斷時(shí)間，并以每戶的供暖通水的時(shí)間來分?jǐn)偨ㄖ目偀崃?。b.這種計(jì)量方法對采暖設(shè)備比較苛刻：采暖設(shè)備和負(fù)荷匹配要得當(dāng)；用戶不可改變采暖設(shè)備類型及數(shù)量；水力不能失衡，流量需每戶都一致；要保證水質(zhì)，定期清理過濾器。

通斷時(shí)間面積法是對用戶按供熱按時(shí)按需求收費(fèi)，使用時(shí)間一致則收費(fèi)一致，不需修正。

2 二次管網(wǎng)平衡改造

熱力管網(wǎng)需盡量保持平衡，集中供熱企業(yè)一般一次管網(wǎng)均配置了自動(dòng)控制系統(tǒng)，可自動(dòng)按需分配流量及熱量，但二次網(wǎng)部分大多由用戶自行管理，存在資金、技術(shù)等影響決策的問題。水力失衡是經(jīng)常在二次管網(wǎng)上發(fā)生的現(xiàn)象，其原因可分為靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種：1)靜態(tài)水力失調(diào)：管路系統(tǒng)特性本身造成水力失調(diào)，是供暖系統(tǒng)固有的。2)動(dòng)態(tài)水力失調(diào)：動(dòng)態(tài)水力失調(diào)是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的。它是因某些閥門開度改變，導(dǎo)致流量變化，管路壓力產(chǎn)生變化，引起互擾而使其他用戶流量偏離預(yù)設(shè)值?，F(xiàn)今解決水力失調(diào)問題的辦法是，建筑入口加裝平衡調(diào)節(jié)裝置，保障各建筑供回水壓差，進(jìn)而保證樓棟流量。平衡調(diào)節(jié)裝置需配合圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造同步進(jìn)行，才能最大限度的節(jié)約建筑能耗，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的效果。另為保障水力平衡，加裝平衡調(diào)節(jié)閥的同時(shí)也要對老舊管網(wǎng)進(jìn)行管道及閥門的維護(hù)。

3 熱力站及熱源改造

在熱源及熱力站內(nèi)進(jìn)行循環(huán)水泵變頻改造、設(shè)置氣候補(bǔ)償系統(tǒng)、在熱力出口處安裝熱量表。氣候補(bǔ)償系統(tǒng)工作原理：1)當(dāng)室外氣溫發(fā)生變化時(shí)，熱力站外的溫度傳感器將室外溫度傳遞給調(diào)度中心，通過調(diào)節(jié)一次網(wǎng)流量來調(diào)節(jié)二次網(wǎng)供熱量。這樣可在初寒、嚴(yán)寒、末寒期根據(jù)需熱量不同自行調(diào)節(jié)供熱量，以達(dá)到節(jié)省能源的效果。2)通過用戶設(shè)定時(shí)間控制器，根據(jù)不同時(shí)段的不同室溫要求供熱，達(dá)到無人時(shí)減少供暖量的效果。

4 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能改造

建筑物由圍護(hù)結(jié)構(gòu)包裹，減少建筑物熱散失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑物本體散熱占整個(gè)建筑用熱量的65%以上，既有建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造是整個(gè)節(jié)能改造的重點(diǎn)。而且圍護(hù)結(jié)構(gòu)改造投資費(fèi)用非常低廉，節(jié)能效果確實(shí)很高。改造內(nèi)容：外墻改造選用外保溫技術(shù)制作保溫層；外窗改造宜將單玻、推拉窗改造成雙玻、平開窗，或在原窗的一側(cè)加裝一樘保溫性能好的窗戶;選用合適材料(聚氨酯或擠塑聚苯板)對屋面制作保溫層。

5 結(jié)語

太原市政府對節(jié)能工作高度重視，近年來節(jié)能改造也在逐步進(jìn)行。供熱企業(yè)擔(dān)負(fù)各地區(qū)大面積供暖任務(wù)，其耗能在各行業(yè)中屬前列，且能源支出在供熱企業(yè)的成本中占有很大比重。因此科學(xué)合理的利用能源，做好節(jié)能改造是各供熱單位都面臨的問題。節(jié)能改造完成后，預(yù)期供熱能耗會降低30%，從另一個(gè)角度來講相當(dāng)于可擴(kuò)網(wǎng)40%，增大了供熱能力。

供熱系統(tǒng)節(jié)能改造，是一項(xiàng)利國利民的環(huán)保工程，項(xiàng)目的實(shí)施不僅改善城市環(huán)境、提高城市居民的生活質(zhì)量，同時(shí)為城市的快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是一項(xiàng)具有節(jié)能效益、社會效益、環(huán)保效益的多贏工程，項(xiàng)目的實(shí)施是必要的、可行的。

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On architectural power-supply metering and energy-saving adjustment and reconstruction

Zhang Zhongsheng

(TaiyuanThermalPowerCompany,Taiyuan030012,China)

According to the practice of the reconstruction project of the thermal metering, researches the energy-saving reconstruction approaches and adjustment principle for the thermal metering from the energy-saving, thermal metering, and adjustability, and illustrates the indoor thermal metering adjustment and reconstruction, secondary pipe network balance reconstruction, heating station and reconstruction measures for the heat resource, so as to achieve the environment-friendly and energy-saving aims.

thermal metering, automatic adjustment, energy-saving

1009-6825(2015)32-0121-02

2015-09-02

張仲生(1980- )，男，工程師

TU833

A