住宅供暖方式的发展与集中供暖热计量的几个问题

王永峰

摘 要：目前我国出现了多种新型供暖方式，对这几种供暖系统进行分析研究，介绍其原理、优缺点等，并针对集中供暖分户计量的几个问题进行讨论，提出自己的见解。

关键词：住宅供暖 传统集中式供暖 新型供暖方式 热计量

当前，新型的供暖方式发展迅猛，尤其在一些大城市中发展更快，挑战旧有传统供暖方式，成为传统集中供暖的主要竞争对手。这些新型供暖方式除了物业管理方便，有利于大气环境之外，其主要优点就是容易实现分户计量和收费，解决收费难的问题。这将极大地挑战和促进集中供热发展分户计量计费技术，如果做不到这一点，就很可能被挤小市场占有率，丢掉市场份额；同时，供暖体制改革也越来越多地受到重视，与供热收费制度改革密切相关、互为充分的必要条件的就是温度控制与热量计量的发展问题。

一、供暖方式的发展

按能源的不同主要分四种供暖方式：第一为集中供热，包括城市热网和区域锅炉以及单位建筑独立锅炉；第二为通过户式燃气炉提供的热水供暖；第三为电供暖，主要有电热膜和地热电缆两种；第四为通过热泵机组提供的热水供暖，热泵形式主要分空气源热泵和水源热泵两种。热泵是通过作功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。热泵利用的低温热源通常可以是环境（大气、地表水和大地）或各种废热。应该指出，由热泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源，可以大大降低一次能源的消耗。所以，在有丰富的水、废热、地热等资源的地域可大力推广热泵技术。按供暖方式的不同，主要分辐射、热风和自然对流3种。辐射供暖包括电热膜、电缆以及地板供暖；热风主要是空调机；自然对流主要是通过散热器供暖。

1.传统集中式供暖

原理：以城市热网、区域热网或较大规模的集中供暖为热源的方式，在目前以至今后一段时期内仍是城市住宅供暖方式的主要方式，是城市供暖的主力军。优点：技术比较成熟，安全、可靠，使用方便，价格便宜；每天24h供暖。缺点：立式的散热片不美观、占空间，影响装修效果；供暖期前后无热源；散热片取暖，一般出水温度在70℃以上，对水温要求较高。

2.新型供暖方式

2.1低温热水地板辐射供暖

原理：低温辐射地板供暖是通过埋设于地板下的加热管，把地板加热到表面温度24～32℃，均匀地向室内辐射热量而达到供暖效果。同时，它可以由分户式燃气供暖炉、市政热力管网、小区锅炉房、热泵机组等各种不同方式提供热源。优点：地面温度均匀，舒适度高；空气对流减弱，有较好的空气洁净度；与其他供暖方式相比，较为节能，有利于屋内装修，增加2～3%的室内使用面积；有利于隔声，随着新型管材的出现，这种方式近年来得以迅速发展。缺点：对层高有8cm左右的占用；地面二次装修时，易损坏地下管线；铺设木地板则有干裂的麻烦，最好选用地砖或复合地板；设定温度不能太高，应≤60℃，否则会大大降低输送管道的使用寿命；由于防水需要，卫生间不便铺设，还要借助于电暖气。

2.2家用电锅炉

原理：采用电能供暖。优点：占地面积小，安装简单，操作便利；供暖的同时也能提供生活热水；舒适性高，适合面积较大的低密度住宅和别墅；其先进之处在于具有多种时段、不同温控预设功能、自由调温。缺点：前期投入较大，运行费用较高。此种方式适宜无集中供暖设施，而用电充足的建筑采用，不宜大面积推广。

2.3电热膜供暖

原理：以电力为能源，是将特制的导电油墨印刷在两层聚酯薄膜之间制成的纯电阻式发热体，配以独立的温控装置，以低温辐射电热膜为发热体，大多数为天花板式，也有少部分铺设在墙壁中甚至地板下。具有恒温可调、经济舒适、绿色环保、寿命长、免维护等特点。优点：户内无暖气片，房间使用面积可增加2% ～3%，便于装修和摆放家具；一般不需要维修；属清洁能源，无污染；可用温控器调节室温；没有传统供暖的燥热感，温度均匀。缺点：电热膜升温较慢，一般需要1～1.5h才能达到18℃左右；系统安装要与装修同步，且不能在顶棚上钉钉子、钻孔等；电能供应不畅、不稳或电费标准太高的小区不宜采用。

2.4家用中央空调系统

原理：采用市政电或天燃气，通过出风口提供冷（热）风。优点：有利于外主面整洁和提高室内装修品位；可通过管道规范设计和风口的合理布置，使气流均匀分布，提高了舒适度；可以向室内补充新风，解决一般家用分体式空调空气不佳的问题；其能效比提高，总耗电比分体式空调低。缺点：前期投入较大，运行费用较高。

2.5分户壁挂式燃气供暖

原理：这种方式通常是在厨房或阳台上安装壁挂炉，由壁挂炉燃烧天燃气达到供暖目的，与壁挂炉相连的是室内管线和散热片，一般可同时实现暖气及热水双路供应。优点：可随时开启；每个房间温度能在一定范围内随意调节，自由调温。有些供暖炉可以同时提供生活热水。缺点：供暖炉使用寿命为15年左右，更新费用要由业主承担；家中无人时，需保留4℃左右的低温运行（防冻作用）。新型供暖方式的另一个主要优点就是供暖费与传统的供热方式相当。在现有的燃料价格体系下，分户燃气炉的燃烧效率低于集中燃气大锅炉的燃烧效率；燃烧天燃气比烧煤贵；要产生同样的热量值，用电比烧煤或烧天燃气贵。为什么新型供暖方式的供暖费可以和集中供热竞争呢？这其中有国家能源结构的调整和有关部门扶植的原因，但是主要原因有这样两点：一是因为新型供暖方式避免了热量在输送环节中的浪费，而集中供暖的网络输送环节存在很大的浪费；二是新型供暖方式室温容易控制，控制手段有自动恒温控制和主动调节控制，避免了温度失调、利用了自由热、实现了经济运行；通过对用电（气）量的控制，方便实现供热计量。新型的集中供暖系统采用了温控与热计量技术，就可以提高效率、减少浪费、增加控制手段，就可以保持优势地位，多争取市场份额。

二、集中供暖热计量

随着新型供暖方式的发展和竞争，集中供暖计量与温控技术得到了快速发展，基础性研究、示范工程（新建和改造）、相关产品的研制和产业化都有了不同程度的进展，取得了宝贵的经验和应用推广效益。热计量装置和温控阀是系统的2个核心装置，是实现分户热计量的关键所在。分户计量系统中，热用户可以根据热舒适度的需要，通过温控阀控制供暖量，以保证供热质量。散热器温控阀是一个关键部品，它由温控阀阀体和自动恒温头组成。自动恒温头中装有自动调节装置和自力式温度传感器，不需任何电源长期自动工作，它的温度设定范围很宽，连续可调。当房间长期无人居住时，可以调至最小，不致结冰而冻坏管道和散热器，白天上班时可以调至保暖档，晚上睡时无人房间可以关闭，从而实现最大程度的节能。所以，温控阀的作用很重要，只有安装了温控阀，才能实现真正意义上的分户计量。热计量装置可分为热量表和热分配表两种，采用热量表必须对每户形成单独的环路，适用于新建住宅供暖热计量，热分配表可测试散热器的散热量，所以适用于改造的住宅供暖热计量。虽然热计量装置是系统的核心装置，但不一定一味地追求高精度。因为热计量装置的精度越高，造价就一定越高，而计量结果也就一定越来越准确，其投资费用最终要转嫁到用户身上。但是应用于供暖系统之中，由于水质、腐蚀等因素造成的系统误差远远大于热计量装置的误差，系统中存在着户与户之间的内墙传热、楼板传热，按热计费要考虑户型、位置（山墙、顶层、底层）的修正，外网设备的投资折旧很可能按面积分摊，与这些修正因素相比，热计量装置的误差就显得微乎其微了，它的精确度也就不是很重要，热计量表的精度应该控制在一个合理范围内。好的户内控制一定要与户外控制相结合，对于一个户内控制设备完善的系统（安装了温控阀和热计量装置），如果没有相应的户外控制，很难保证户内设备正常地工作。原因一，如果户外水力失调严重，温控阀不能工作在正常工况下，压头太大就会频繁地开关甚至产生噪声，压头太小会始终常开而室内温度不足；热计量装置也可能工作在额定之外的流量下，测量不准确。如果外网不能根据户内工况变化相应调节，如水泵不能变频、压差不能稳定的情况下，水泵、锅炉或换热器的效率也不能保证。总之，设备的正常运行会受到严重影响。原因二，如果户内采取了节能手段，而户外没有配合措施，一方面会引起管网水力热力工况的失调，另一方面室内节省的能量不能体现在热源的节省上，节能这一根本目的就没有实现。所以，为了适应户内供暖系统达到可调的目的，室外热网应采取相应的措施，以适应变工况下用户作用压头的变化，满足供暖的要求。

三、集中供暖住宅分户热计量采暖系统需要注意的问题

1.户间传热温差的取值

分户热计量住宅的传热过程比较复杂，要计算其供暖热负荷也是比较困难的，这就涉及到要计算整个住宅楼各户的室内温度值或相邻两户的传热温差。热量随着内墙和层间楼板向临户逐层传递，临户的室内外传热温差和一级室内与下一级室内传热温差值越来越小，供热量也就越来越少，以至于最后可以忽略不计。我们常在工程热负荷计算中遇到这种疑惑，到底传热温差小到多少可以忽略不计，有关规范规定“与相邻房间的温差大于或等于5℃时，应计算通过隔墙或楼板的传热量”，相比空调冷负荷计算的规定“当传热温差大于或等于3℃时，以计算通过隔墙或楼板的传热量”“ 5℃”的温差取值引起的传热量比较大。理论推算和实测证明，只要相邻用户正常供暖， 停止供暖的用户还可以维持12℃甚至更高的室温。如采用对户间隔墙进行保温措施的办法减少户间传热，需增加建设成本和占用建筑室内空间， 对照建筑节能和墙体改革的艰难历程， 可能难以实施。用于户间保温的投资费用和空间， 如用来提高建筑外围护结构的保温性能， 会取得更好的综合效益。

2.温控阀门的选用

2003年8月，国家建设部下发了《关于城镇供热体制改革试点工作的指导意见》明确规定，今后，城镇新建公共建筑和居民住宅，凡使用集中供热设施的，都必须设计、安装具有分户计量及室温调控功能的采暖系统，并执行按用热量分户计量收费的新办法。散热器恒温阀是采暖系统室温调节的重要装置，恒温阀应根据供暖系统形式合理选用，一般双管系统应采用两通高阻阀，单管系统应在供水支管上设两通低阻阀，设于三通处应采用三通低阻阀，楼层较多的双管系统应采用带有预设定的恒温阀。针对室内水平单管加跨越管系统的应用，一些厂家推出了一种特殊的旁通温控阀，此种阀门将散热器通路（含温控阀）与旁通支路结合为一个整体，并且旁通支路变为了一个阻力可调的旁通阀。由于旁通比例可调，对系统的适应范围广，可以根据具体情况进行单独调节。此种旁通温控阀也可算出散热器进流系数。但实际工程中也存在一些问题。很多工程项目中，由于不加区别的采用了高阻两通温控阀，造成了散热器进水量过小。为了满足散热器进水量需求不得不在跨越管上再安装一调节阀门来增大跨越管部分阻力，即使采用低阻两通温控阀也要进行散热器进流系数的计算，散热器进流系数是散热器部分通路与跨越管部分通路的阻力比值。在水平单管加跨越管系统，一般在30%以上，能保证散热器的进水流量。

3.塑料管材的应用

在实施住宅分户热计量的户内采暖系统中，已大量采用塑料类管材，而塑料管材与金属管件接头处漏水成为一大难题，尤其以交联铝塑复合（XPAP）管和交联聚乙烯（PE-X）管为甚。管道受热后纵向膨胀形成的膨胀力，是伸长量、管材的弹性模量和管道截面积的乘积。钢管的线膨胀系数是0.012（mm/m K）， 而塑料类管材线膨胀系数的概略值， 按从小到大排列如下： XPAP管 0.025；PB管 0.130；PP-R管0.180；PE-X管 0.200，当然，线膨胀系数大的管材受热作用后会有较大的热伸长量。但塑料类管材的弹性模量远小于钢管，钢管的弹性模量为20.6×103kN/cm2，而例如PP-R管，在20℃时仅为80kN/cm2，95℃时又降低为25 kN/cm2。因此，在管道截面积相同时，塑料类管材的膨胀力会远小于钢管。接头处漏水的主要原因，是塑料管材与金属管件的配合与施工安装人员的操作经验问题。塑料类管材的纵向膨胀特性，则应在敷设方式上有所考虑。塑料类管材在地面内埋设时纵向膨胀受限，会转化为内应力，在管道强度计算的安全系数中可以消纳。而明装时则会发生较大的弯曲变形，影响美观且易受划伤而影响使用寿命，故明装时应慎重选择。

4.热计量表的安装状况

国标省标均有热计量装置安装位置的标准要求，设于地沟内、地下室专用房间或专用小室内。现实情况中，有些建筑（学校教学楼、宿舍等）明装于一层楼梯休息平台下，管理不善或遭人为破坏；有的安装热计量表的管井内有水泡管现象，不利于热计量表使用寿命；有的管井内布置混乱，致使无法读表。

安装热计量表的直管段设置情况在《供热计量技术规程》（JJG173-2009）规定户用热量表设置时，应保证户用热量表前后有足够的直管段，户用热量表前直管段长度不应小于5倍管径，户用热量表后直管段长度不应小于2倍管径。现实情况中，有些施工人员不清楚热计量表直管段的要求，也有的现无条件安装直管段，有的甚至直接安装在垂直管上，影响热计量表的正确读数和热计量表的使用寿命。

设有热计量装置的供热系统对水质有一定要求。现实情况中，供热系统水质不好，或无除污措施，还会造成热计量表堵塞，管道腐蚀等问题。

我国供热计量技术的应用，还需要制定相关规范标准，以规范热计量装置产品市场，正确应用热计量装置，保证热计量装置的精度，提高热计量装置使用寿命，从而为我国供热计量收费制度的实施提供技术支持。目前集中供暖住宅分户热计量采暖系统存在设计、施工以及管理方面存在的诸多问题，在能源愈发紧张的形势下，应注重完善产品质量、提高设计水平，规范施工队伍，总结管理经验，切实降低建筑能耗。

参考文献

[1]《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》（DBJ61-44-2007）.

[2]《供热计量技术规程》（JJG173-2009）.

[3]《实用供热空调设计手册》陆耀庆.

[4]《热水集中采暖分户热计量系统施工安装》04K502.