基于通/断调节的动态热分摊方法研究

陈菲菲黄 静

（石家庄铁路职业技术学院1）河北石家庄 050041 石家庄铁道大学2）河北石家庄 050043）

基于通/断调节的动态热分摊方法研究

陈菲菲1）黄 静2）

（石家庄铁路职业技术学院1）河北石家庄 050041 石家庄铁道大学2）河北石家庄 050043）

基于“等舒适度，等热费”的原则，在通断时间面积法基础上进行完善，提出一种基于气候补偿的新型通段时间面积热分摊方法，论述热量分摊的理论依据，对此种热量分摊方法实际应用进行分析。

供热计量 通断时间面积法 气候补偿 动态调节 定周期累计热分摊

1 引言

供热计量改革是当前我国供热节能工作的重中之重。供热计量应以“等舒适度，等热费”为原则，充分体现热费收取的公平性和合理性。目前国内已应用的热计量方式在技术性、可操作性、社会可接受性等方面尚存在某些问题，有待进一步完善。因此，确定适合我国国情，同时能够为用户和供热企业接受的供热计量技术已成为供热计量改革中亟需解决的问题[1]。

在我国现有热计量方法中，通断时间面积法具有热计量和室温调控双重功能，采用通断两种调节状态解决了设备易堵等问题，适合我国供热系统水质差的特点，热计量系统结构简单，经济实用，发展较快、应用较广[2-3]。但是通断时间面积法以用户采暖接通时间作为热分摊的主要依据，其准确性主要取决于供热系统的运行条件和状况。气候补偿调节和用户通/断调节都会对供热运行参数造成影响，影响热量分配的公平性。为此，本文在通断时间面积法的基础上，分析了气候补偿调节、用户通/断调节等因素对热分摊合理性的影响，针对现存问题对通断时间面积法进行完善，提高热分摊方法的相对公平性。

2 热分摊方法

2.1 影响因素分析

通断时间面积法热分摊的准确性主要取决于供热系统的运行条件和状况[4]。在供热系统实际运行调节过程中，气候补偿器会依据室外温度变化对供水温度进行调节，一天24 h供、回水温度变化较大[5]，供水温度的改变造成用户系统总供热量的时段性改变，进而直接影响着各用户在不同时段所分配的热量值。通断时间面积法在热量分摊计算中，未对不同时段加以区分，热量分摊不能体现用户在各时段用热的差异性，影响热分摊的准确性。此外，系统实际运行中用户的通/断调节会使整个供热系统阻力数发生改变，对供热系统的运行工况造成影响，即系统的流量和总供热量随之发生变化，从而影响热量分摊的准确性。

2.2 热分摊理论依据

气候补偿器根据室外温度变化情况，对供热量进行时段性调节，反映用户热负荷的动态变化情况，具有一定的规律性。用户根据采暖需求进行通/断控制调节，调节次数较少且具有随机性。因此，通断时间面积法应在充分考虑气候补偿调节引起的供热量时段性变化的基础上，结合用户通/断调节问题，确定出公平、合理的热量分摊模式，提高热计量的准确性。

在气候补偿调节模式下，系统总供热量随用户的需热量发生相应改变，出现时段性变化特性，供热量的时段性变化特征，使得用户在各时段的实际用热出现差异性。新型热量分配方法应充分考虑总供热量的时段性变化问题，对不同时段的供热量予以区分，根据气候补器的调节模式来划分热量的分摊周期，考虑到用户的通/断调节对总供热量的影响，提出在原有分摊周期内如有用户进行通/断调节，再次进行一次热量的分摊的方案，以保证各时段内的总供热量不发生变化。

各分摊周期内的分摊模式相同，以同一分摊周期为例，对分摊模式进行说明，情况一，在同一个分摊周期内，所有用户正常运行，没有发生通/断调节。情况二，在同一个分摊周期内，用户出现通/断调节（通断控制器阀门或关闭、或开启）。这里以情况一作说明。

根据气候补偿调节模式下的时段划分情况预先设定一采集周期 P，即依据补偿时段[0,4]，[5,9]，[10,12]，[13,17]，[18,19]，[20,23]，一个时段即为一个采集周期。热量分摊采用即采即分模式，每个时段结束后采集一次供热数据，并将分摊一次总热量表的热量。在采集数据时，给每次采集和分配编号为n（n=1,2,3……），对于整个采暖季，采集周期确定以后，n也是确定的。对于第n次采集和分配，分配的热量是第n-1次到第n次，即上一个采集周期内的热量。整个采暖季每户n次分配的热量累积值即为各用在户整个采暖期的总热量，以该值作为收费依据。

①热用户i第n次分配中，即第在n-1到n次之间这段时间内所分配的热量

式中，Qi,n——热用户i第n次分配中的热量(kWh)；

Qz,n——第n次采集后总热量表所记录的热量(kWh)；

Qz,n-1——第n-1次采集后总热量表所记录的热量(kWh)；

Fi——用户i的采暖面积(m2)；

τi——用户i第n-1次采集到第n次这段采集周期(h)；

i——从第n-1次采集到第n次采集这段时间内阀门开启的热用户标号；

n——热量表分配的次数，n=1,2,……p；

j——参与第n次热分摊的用户数量，j=1,2,……l。

②热用户i在采暖期间累积分配热量

式中，Qi,z——热用户i在采暖期间累积分配热量(kWh)；

Qi,n——热用户i第n次分配中的热量(kWh)；

n——热量表分配的次数，n=1,2,……p。

2 工程实例

2.1 建筑概况

石家庄雅士名邸小区中的两个单元用户为研究对象。小区楼为六层建筑，共有九栋楼，每栋楼有两个单元，各单元均为一梯两户式格局，共计274户，每户建筑面积均为110 m2。该小区采暖系统由热电厂直接供给热水，经院内换热站水—水换热后的热水通过二次管网入户供暖，换热站安装气候补偿器，二次网运行参数基本维持供水60 ℃~75 ℃，回水45 ℃~55 ℃左右。

2.2 测试结果

2.2.1 各时段热量分摊情况对比分析

选取具有代表性的1单元202、302、402用户于1月15日至1月17日每天中各时段热量分摊情况进行对比，如图1、2所示。

图1 用户各时段热量分摊对比示意图

图2 日分摊热量值对比

302用户在1月15日至1月17日连续采暖，202用户与402用户由于个人情况分别在1月15日的冷晨与晌午各停暖4 h，如图1所示，除去用户停暖时段，三个用户在各时段所分摊的热量基本相同。将302用户的热量分摊值作为对比数据，如图2所示，302用户在1月15日的日分摊热量值为148.96 kWh，202用户由于在该日冷晨关阀4 h，日分摊热量值为113.14 kWh，相比同时段开阀采暖的302用户少分摊35.82 kWh的热量。402用户则在晌午关阀4 h，日分摊热量值为118.90 kWh，比同时段开阀采暖的302用户少分摊30.06 kWh的热量。202与402用户由于在一天内的停暖时段不同，分摊热量值也相差5.76 kWh。

新型分摊方案依据热量分摊周期对用户热量进行时段性分摊，能够体现各时段用户的用热量差别性问题，有利于提高热量分摊的准确性和公平性。

2.2.2 与通断时间面积法热分摊分析对比

采暖季结束后，采集各用户的供热数据，依据通断时间面积法对其进行分析处理并与新型分摊方法所得数据进行对比如图3。

图3 与原通断时间面积法热量分摊对比示意图

如图3所示，图中热分摊方法一为通断时间面积法，热分摊方法二为基于气候补偿调节模式下的新型热分摊方法。多数用户在整个采暖期通断阀门处于长期接通状态，关闭通断阀的总天数仅仅约为1-2天，而1-201、1-501、2-301、2-302用户由于个人外出情况出现了短暂的停暖，其中1-201与1-501用户接通时间相近，2-301与2-302接通时间相同。

选取2-301与2-302用户的热分摊情况说明两种方法的差异。2-301用户和2-302用户分别在2月18日~3月5日(末寒期)和1月23日~12月7日（深寒期）停暖16天，两者的采暖总接通时间相同。采用方法一两户所分摊的热量值相等，而采用方法二，前者所分摊热量值比后者多出526 kW。显然，深寒期的热负荷远大于初、末寒的热负荷。2-301用户的实际耗热量应远高于的在深寒期停暖16天的2-302用户耗热量，2-302用户采暖热费应相对较少。对比两种方法，方法一中2-301用户和2-302用户由于供暖时数相同所缴纳的热费相同，这对 2-302用户是不公平的，方法二考虑到了不同时段热量差异的影响，更具有公平性。

由于供、回水温度的差异性，用户在采暖期不同时段内，即使采暖接通时间相同，供热量却存在很大的差异，通断时间面积法由于依据用户累积接通时间和采暖面积进行热量分配，无法反映这一差异，而新型热分摊方法根据总热量变化情况进行实时采集和分摊，充分考虑到不同时段供热量差异的影响，显然更加公平、合理。

3 结论和展望

基于气候补偿的通断时间面积法热计量系统是对通断时间面积法热计量系统的进一步完善，该系统集调节与计量为一体，能够实现分户室温调节，同时热计量方法公平、合理。该系统的核心技术为依据气候补偿的调节时段确定出热量分摊模式，通过采用定周期实时累计分摊，对总热量实施动态分配，反映了供、回水温度影响所造成的不同时段，相同时间用热量的差异性，解决了因时段不同造成的热量分摊值与实际值不符的问题。该方法能够实现对热用户的公平、合理收费，并达到易于为热用户所理解和接受，从而推进供热体制改革工作的顺利实施。

[1]李联友.建筑设备运行节能技术[M].北京:中国电力出版社,2008:1-3.

[2]吕传玉.建筑节能供热计量技术与管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2011:8-9.

[3]仇保兴. 2011年北方采暖地区供热计量改革工作会议专题报道[J].供热制冷,2011,11(4):28-32.

[4]刘兰斌,江亿,付林.对基于分栋热计量的末端通断调节与热分摊技术的探讨[J].暖通空调,2007,37(9):70-73.

[5]游新安,田宏杰,郎金龙. 基于气候补偿器的供暖系统节能技术[J].管道技术与设备,2009,12(5):55-57.

Study of the Dynamic Regulation of Heat Allocation Based on the On-off Valve Regulation

CHEN Fei-fei1)HUANG Jing2)
( Shijiazhuang Institute of Railway Technology1）Shijiazhuang Heibei 050041) Shijiazhuang Tiedao University2）Shijiazhuang Hebei 050043 China)

Based on the principle of ‘equal cost for equal comfort’, this paper puts forward a heat allocation of heating time and heating area based on temperature compensation to improve the accuracy of the method. The theoretical basis of the heat sharing is discussed and the practical application of this kind of heat allocation method is analyzed.

heat metering heating time and heating area temperature compensation dynamic regulation cumulative heat allocation of fixed cycle

A

1673-1816(2017)01-0075-05

2016-03-29

陈菲菲（1989-），女，汉，河北石家庄人，硕士，研究方向供热、供燃气、通风及空调工程。