梁玉霞

（河北工程技術(shù)學(xué)院,河北 石家莊 050091）

2010年，為貫徹執(zhí)行《節(jié)約能源法》和《民用建筑節(jié)能條例》，進(jìn)一步深化城鎮(zhèn)供熱體制改革，推進(jìn)供熱計(jì)量改革，促進(jìn)建筑節(jié)能，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部、國(guó)家質(zhì)檢總局聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)供熱計(jì)量改革工作的意見》。供熱計(jì)量改革的核心理念是“節(jié)能”，以用戶實(shí)現(xiàn)熱舒適度為基本原則，目的是增強(qiáng)用戶的建筑節(jié)能意識(shí)，保障供熱方和用熱方雙方利益最大化。目前，我國(guó)供熱計(jì)量方法有多種。其中，通斷時(shí)間面積法是國(guó)內(nèi)供熱計(jì)量改造的主流方法，符合《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》第三十八條要求：“對(duì)實(shí)行集中供熱的建筑分步驟實(shí)行供熱分戶計(jì)量、按照用熱量收費(fèi)的制度。新建建筑或者對(duì)既有建筑進(jìn)行節(jié)能改造，應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定安裝用熱計(jì)量裝置、室內(nèi)溫度調(diào)控裝置和供熱系統(tǒng)調(diào)控裝置?！?/p>

實(shí)行集中供熱的建筑按照用熱量分?jǐn)偸召M(fèi)制度是我國(guó)居住建筑進(jìn)行節(jié)能改造的關(guān)鍵，是提高居住能效和進(jìn)行供熱改革的重要手段[1]。通斷時(shí)間面積法的理論基礎(chǔ)是對(duì)用戶按供熱需求收費(fèi)，其實(shí)質(zhì)是相同建筑面積、采暖舒適度相同的用戶熱量分?jǐn)傁嗤?。?shí)踐證明，研究通斷時(shí)間面積法熱計(jì)量技術(shù)是大勢(shì)所趨[2]。

1 通斷時(shí)間面積法的熱計(jì)量分?jǐn)傃b置與運(yùn)行原理

通斷時(shí)間面積法是以每戶供熱系統(tǒng)通水時(shí)間為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)總供熱量的分戶計(jì)量，其作為一種新的熱計(jì)量方法，可在用戶入戶支管上安裝電動(dòng)通斷調(diào)節(jié)閥控制供熱系統(tǒng)循環(huán)水的流入量，最終實(shí)現(xiàn)用戶供暖溫度的調(diào)控。通斷時(shí)間面積法熱計(jì)量系統(tǒng)主要由樓棟結(jié)構(gòu)、戶內(nèi)結(jié)構(gòu)、管理系統(tǒng)組成[3]。其中，樓棟結(jié)構(gòu)主要包括樓棟數(shù)據(jù)采集計(jì)算器、樓棟總熱量表、流量平衡閥水力平衡設(shè)備等組件；戶內(nèi)結(jié)構(gòu)主要由室內(nèi)溫度控制器、通斷調(diào)節(jié)閥、用戶熱分配表、供回水溫度數(shù)據(jù)采集器組成；管理系統(tǒng)主要分為管理中心和通訊系統(tǒng)兩部分?；谕〝鄷r(shí)間面積法的熱計(jì)量分?jǐn)傃b置如圖1所示。

由圖1可知，供熱系統(tǒng)分戶計(jì)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)路徑：供暖熱量通過總管道進(jìn)入整棟建筑物內(nèi)，樓棟總熱量表計(jì)量整棟建筑物的總耗熱量，流量平衡調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)樓棟用戶之間供熱的水力平衡。熱量進(jìn)入戶內(nèi)時(shí)，由室內(nèi)溫度控制器分別測(cè)量室內(nèi)溫度和用戶設(shè)定的溫度，并將這兩個(gè)溫度值傳輸給用戶通斷調(diào)節(jié)閥，用戶通斷調(diào)節(jié)閥根據(jù)室內(nèi)測(cè)量溫度和設(shè)定的溫度之差來控制閥門自身的開啟、關(guān)閉時(shí)間。即當(dāng)室內(nèi)溫度低于用戶設(shè)定的溫度值時(shí)，調(diào)節(jié)閥打開；當(dāng)室內(nèi)溫度高于用戶設(shè)定的溫度值時(shí)，戶調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，按照通斷調(diào)節(jié)閥一定周期內(nèi)的啟停比來實(shí)現(xiàn)用戶供暖房間的自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)室內(nèi)溫度控制器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入用戶熱量分配表，戶熱分配表可記錄用戶分?jǐn)偟墓┡療崃?，最終達(dá)到用戶供熱最舒適度，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)分戶計(jì)量[4]。

2 通斷時(shí)間面積法熱量分?jǐn)傂拚惴ǚ治?/h2>

中華人民共和國(guó)建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JG/T 379-2012）《通斷時(shí)間面積法熱計(jì)量裝置技術(shù)條件》中規(guī)定“通斷時(shí)間面積法在操作實(shí)施前，應(yīng)進(jìn)行戶間的水力平衡調(diào)節(jié)，消除系統(tǒng)的垂直失調(diào)和水平失調(diào)；在實(shí)施過程中，用戶的散熱器不可自行改動(dòng)更換。”此時(shí)用戶熱量分?jǐn)傆?jì)算公式見式（1）。

式（1）中，Qi——第 i 個(gè)供暖用戶在分?jǐn)傊芷趦?nèi)或供暖總時(shí)間內(nèi)分?jǐn)偟臒崃浚瑔挝唬簁W·h；

εi——第 i 個(gè)供暖用戶在分?jǐn)傊芷趦?nèi)或供暖總時(shí)間內(nèi)閥門累計(jì)開啟時(shí)間（單位：h）與分?jǐn)傊芷诨蚬┡倳r(shí)間（單位：h）的比值；

Fi——第i個(gè)供暖用戶的建筑面積，單位：m2；

Q ——分?jǐn)傊芷诨蚬┡倳r(shí)間內(nèi)樓棟入口處總熱量表的讀數(shù)，單位：kW·h；

n ——參與熱量分?jǐn)偟墓┡脩魯?shù)量，單位：戶。

由式（1）可知，供暖用戶在分?jǐn)傊芷趦?nèi)或供暖總時(shí)間內(nèi)分?jǐn)偟臒崃颗c樓棟總熱量、用戶供熱期內(nèi)閥門接通時(shí)間、用戶供熱的建筑面積有關(guān)。在以上各個(gè)參數(shù)中，樓棟總熱量由樓棟熱量表直接測(cè)量，用戶供熱建筑面積為定量，保持不變。那么，計(jì)算供暖用戶熱量分?jǐn)傊档闹饕罁?jù)為用戶供熱期內(nèi)閥門的接通時(shí)間，而用戶采暖期內(nèi)閥門的開啟直接與循環(huán)水的流入即水力工況和室內(nèi)溫度即采暖設(shè)備數(shù)量密切相關(guān)。因此，若想利用式（1）計(jì)算供暖用戶應(yīng)分?jǐn)偟臒崃?，需保證水力工況和室內(nèi)溫度完全相同的技術(shù)條件下計(jì)算出的熱量分?jǐn)傊挡畔鄬?duì)公平。

需要注意的是，供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況中不可避免地存在水力失調(diào)現(xiàn)象。那么，供熱系統(tǒng)中實(shí)際水力運(yùn)行工況為在室外溫度一定，供熱溫度一定的情況下，不同位置的用戶保持相同室溫所需的熱量是不同的，導(dǎo)致用戶實(shí)際流量與需求流量不一致，最終使得供熱系統(tǒng)出現(xiàn)水力失調(diào)現(xiàn)象[5]。水力失調(diào)現(xiàn)象可使用戶室溫低的開啟時(shí)間長(zhǎng)，從而循環(huán)水流入量多，造成用戶分?jǐn)偟臒崃慷?，即用戶分?jǐn)偟馁M(fèi)用多。同樣，若按熱量分?jǐn)傆?jì)算公式（1）計(jì)算熱量分?jǐn)偭繒?huì)導(dǎo)致原本已增加采暖設(shè)備的用戶在入戶調(diào)節(jié)閥門開啟時(shí)間一樣，供水溫度一樣的情況下，與未增加采暖設(shè)備的用戶相比熱量計(jì)費(fèi)并無增加，計(jì)算出的熱量分?jǐn)傊狄灿惺Ч?。基于以上現(xiàn)象，有必要在實(shí)際水力運(yùn)行工況下對(duì)式（1）進(jìn)行熱量分?jǐn)傂拚?/p>

由以上分析可知，在樓棟結(jié)構(gòu)中供熱系統(tǒng)無水力失調(diào)現(xiàn)象、終端用戶未增加散熱設(shè)備的情況下，式（1）通斷時(shí)間面積法能較公平地反映各終端熱用戶的實(shí)際耗熱分?jǐn)偭?。然而，在樓棟供熱系統(tǒng)不符合以上技術(shù)條件的情況下，需根據(jù)實(shí)際水力運(yùn)行工況及設(shè)計(jì)溫度運(yùn)用修正后的通斷時(shí)間面積法式（4）對(duì)終端用戶的熱分?jǐn)偭窟M(jìn)行修正。

3 通斷時(shí)間面積法熱量分?jǐn)傂拚墓こ虘?yīng)用

2021—2022年度研究小組聯(lián)合供熱企業(yè)在石家莊市某小區(qū)實(shí)施了通斷時(shí)間面積法的熱分?jǐn)偧夹g(shù)修正改造工程。該試驗(yàn)小區(qū)總建筑面積約為5 739 m2，共3棟，每棟為2個(gè)單元，一梯兩戶，共5層的磚混結(jié)構(gòu)住宅樓，該小區(qū)無外墻保溫，屬于非節(jié)能建筑。此次試驗(yàn)以其中一棟樓（1號(hào)樓兩個(gè)單元總計(jì)20戶）為試驗(yàn)對(duì)象，其中，樓棟總熱量為275654 kW·h，設(shè)計(jì)供水溫度55.2 ℃，設(shè)計(jì)回水溫度47.6 ℃，設(shè)計(jì)室內(nèi)溫度為18 ℃，1戶型設(shè)計(jì)散熱面積為49.6 m2，2戶型設(shè)計(jì)散熱面積為43.2 m2。

研究小組通過實(shí)地調(diào)查、走訪入戶、數(shù)據(jù)計(jì)算等方法，對(duì)供熱系統(tǒng)的實(shí)際熱耗量進(jìn)行了綜合分析，計(jì)算在實(shí)際供熱水系統(tǒng)運(yùn)行工況及終端用戶不同散熱設(shè)備數(shù)量的情況下的熱量分?jǐn)傊?。詳見?通斷時(shí)間面積法熱分?jǐn)偭繉?shí)際測(cè)定值，其中熱分?jǐn)偭?為供熱系統(tǒng)不考慮水力失調(diào)且不受溫度和散熱面積影響的前提下應(yīng)用通斷時(shí)間面積法式（1）測(cè)定的各供暖用戶的熱量分?jǐn)傊?。熱分?jǐn)偭?為考慮實(shí)際水力運(yùn)行工況情況下對(duì)溫度和面積進(jìn)行綜合修正后應(yīng)用修正后的通斷時(shí)間面積法式（2）計(jì)算的熱量分?jǐn)偭俊?/p>

由表1可知，首先，在未考慮實(shí)際水力運(yùn)行工況的條件下建筑面積大的用戶按未修正的通斷時(shí)間面積法公式計(jì)算的熱量分?jǐn)偭扛?，但造成了在通斷閥開啟時(shí)間一樣室溫不同的情況下用戶分?jǐn)偟臒崃肯嗤慕Y(jié)果，這一結(jié)果顯然與通斷時(shí)間面積法“等熱量、等溫度”的目標(biāo)相悖。而應(yīng)用修正后的通斷時(shí)間面積法公式計(jì)算的熱量分?jǐn)偭坎粌H體現(xiàn)出建筑面積大的用戶熱量分?jǐn)偭扛?，也正好?yàn)證了在通斷閥開啟時(shí)間一樣的前提下室溫高的用戶熱分?jǐn)偭扛叩慕Y(jié)論。

表1 通斷時(shí)間面積法熱分?jǐn)偭繉?shí)際測(cè)定值

其次，2單元501用戶和502用戶加裝散熱設(shè)備后導(dǎo)致散熱面積增大，但按熱分?jǐn)偭?計(jì)取熱費(fèi)跟未加裝散熱設(shè)備的用戶值是一樣的，這對(duì)后者來說計(jì)費(fèi)有失公平。因此，須應(yīng)用修正后的熱量分?jǐn)偭坑?jì)取熱費(fèi)，從熱分?jǐn)偭?可以看出，相同戶型的用戶散熱面積大的（如2-502用戶）在通斷閥開啟時(shí)間一樣、溫度一樣的前提下耗熱量要高于散熱面積小的用戶（如1-402），體現(xiàn)了通斷時(shí)間面積法修正的必要性。

最后，低層用戶和高層用戶（加裝散熱設(shè)備的用戶除外）應(yīng)用修正后的通斷時(shí)間面積法計(jì)算的熱分?jǐn)偭?要低于未修正前計(jì)算的熱分?jǐn)偭?，這在一定程度上可節(jié)省能源消耗，進(jìn)而減少用戶熱費(fèi)開支。但從中層用戶熱分?jǐn)偭縼砜?，其修正后的熱分?jǐn)偭恳哂谛拚暗模饕蚴谴嬖诘蛯雍透邔佑脩粝蛑虚g層用戶傳熱的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象直接導(dǎo)致在通斷閥開啟時(shí)間一樣的前提下，中間層用戶的平均室溫要高于低層和高層用戶的平均室溫，隨之能耗也會(huì)增加。因此，修正后的通斷時(shí)間面積法不僅考慮了通斷時(shí)間，還考慮了供回水溫度和室內(nèi)溫度，使計(jì)算結(jié)果更趨于合理。

4 結(jié)語

供熱系統(tǒng)中，通斷時(shí)間面積法的適用條件在實(shí)際水力運(yùn)行工況的影響下較難實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)通斷法的分?jǐn)偣竭M(jìn)行修正是有必要的。試驗(yàn)表明，經(jīng)修正后的熱量分?jǐn)偭坎坏蓽?zhǔn)確計(jì)量熱量消耗量，而且在一定程度上也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗和減排增效，達(dá)到了節(jié)能效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益“三效”統(tǒng)一的目的。