浅谈城市住宅生活热水供应问题

于成东

近年来，很多城市住宅集中供生活热水问题成为社会关注的焦点和热点，引发小区业主对物业公司或供暖公司不满，甚至带来纠纷。在“双碳”目标背景下，如何解决城市住宅生活热水供应问题？本文通过对部分数据的归纳整理和分析，本着科学、合理、环保、经济的原则，提出城市住宅生活热水供应最佳路径建议。

关键词：居民生活 绿色低碳 电气化

20世纪90年代末期，随着住宅开发市场竞争的日趋激烈，一二线城市部分开发商为迎合部分消费者的需求，推出集中供生活热水配套设施，并带来了可观的经济效益。业主刚入住的头几年，集中生活热水供应确实给生活带来了方便与舒适，但随着使用年限增加，设备设施老化，管网锈蚀，出现很多预料不到的问题，一些项目正面临能否持续运行下去的抉择。

1 集中供生活热水经济性分析

本文以投入使用多年的燃气锅炉集中供生活热水为例进行分析说明，此项目为高层住宅小区，共5幢25～30层住宅，每幢140～160户，每幢楼为独立集中热水供应系统。采取燃气热水锅炉加容积式水加热器供应热水，分高、中、低三区，回水集中回至热水回水箱。

1.1 管网长度及热损失分析

对于住宅集中供生活热水而言，其管路布置不同于宾馆酒店客房卫生间的热水供应系统。住宅生活热水供应的使用特点是用水点多、支管多，并且支管长度较长，部分管道热水不能进入循环系统进行循环，造成相当部分的热损失。这与家用分散热水系统相比，集中热水供应系统需多敷设热水给水干管及回水干管，并需热水循环，从而增加相当部分的热损失，增加热水使用成本。

1.1.1 户用热水表前供回水干管的热损失计算

此部分热损失计算不考虑进户水表后的支管，且热损失计算以每户为单位进行计算。住宅的层间供回水干管的总长度约5m左右（一般层高为3m，加上平均分摊的供水横干管及回水干管长度2m左右）。

按《给水排水设计手册》第2册《建筑给水排水》的热损失公式（公式3-19）计算：W=πDLK（1-η）（tm-tk）

式中： W—管道的热损失，kJ/h；D—管段的计算外径，m，在此取平均供回水管径DN50，即D=0.05m；L—计算管段长度，m，在此即为5m；K—无保温时管段传热系数，kJ/（m2·h·℃），若采用紫铜管，取50 kJ/（m2·h·℃）·；η—保温系数，在此取0.75（保温材料为憎水型铝镁质保温隔热材料）；tm—计算管段的平均水温，℃，设供水温度60℃，回水温度50℃，在此取平均水温55℃；tk—计算管道周围的空气温度，取北京室外空气温度逐时平均值，为12C。

户用热水表前供回水干管的熱损失为：W=3.14×0.05×5×50×（1-0.75）×（55-12）=422kJ/h·户，按24小时计算，则该部分管道的热损失为：W=422×24=10128kJ/d·户。

1.1.2 每户增加的热损失分析如下：

按现行《建筑给排水设计规范》（GB50015—2003，2009年版），住宅热水系统的60℃最高日用水量为60～100L/（d·人），若取60L/（d·人），肯定也大于平均日热水用水量[物管实测统计热水使用量为平均35L/（d·人）左右]。每户按3.5人计算，每户全天耗热量为：W=3.5人/户×60L/d·人×（60℃-10℃）×4.187kJ/kg·℃×1.0kg/L=43964kJ/d·户。如按物管实测统计热水使用量为35L/d·人左右计算，则每户全天耗热量为：W=3.5人/户×35L/d·人×（60℃-10℃）×4.187kJ/kg·℃×1.0kg/L=25645kJ/d·户。

综上两者相比较，前者为后者的23%，即集中热水供应系统单热水给水干管及回水干管的热损失在到达用户水表以前，其热损耗量约占使用量的23%左右（但实际比例远远大于此值，实际约为日平均热水使用量39.5%）。这是一个相当高的比例，显然会对运行成本构成很大的影响。

1.2 生活热水循环耗电量情况分析

本住宅（26层或30层）集中热水供应系统，虽然用水点较集中，但热水供应系统同给水一样，其竖向要求采用减压阀分区，其中区及低区势必增加热水循环泵的扬程，以便克服减压阀所减去的压力，而循环泵的功率和损耗成正比关系，则低区及中区的循环水泵功率均较一般循环水泵大，设计低、中、高区的循环泵功率分别为5.5kW、4.0kW、1.1kW。由于循环泵的功率增加，其运行费用势必增加，根据供暖公司将近十年的实测计量，每m3热水的实际平均耗电量为5.7KWh左右（循环泵设有温控装置，为间断运行），这从热水使用经济上衡量不是个小数目，与家用热水器相比，其增加的成本为每1m3热水5.7kWh/m3×1.0元/（kWh）=5.7元/m3（电价为不同时段的平均用电价格，供暖公司提供），这也是一个不小的数据，对运行成本构成很大影响。

1.3 集中生活热水供应成本分析

以北京地区为例，大多数集中生活热水供应采用燃气锅炉作为热源。热水直接成本由水、电、气费构成，目前自来水水费5元/m3，电费1.0元/kWh（电价为不同时段的平均用电价格），天然气2.58元/m3。

1.3.1 每1m3（60℃）热水所需费用计算

（1）每1m3（60℃）热水的燃气费。设计参数：自来水温平均10℃，锅炉出水温度60℃，天然气热值8200kcal/m3，锅炉效率90%，那么理论计算每m3（60℃）热水的耗气费用：A=[1m3×（60℃-10℃）×1000kcal/m3 ℃÷8200kcal/m3÷0.9]×2.58元/ m3=17.47元/m3。另外，根据以上分析，考虑23%的供回水干管热损耗，则每1m3热水的理论耗气费为A1=17.47×1.23=21.5元/m3。

（2）每1m3热水循环所耗电费用A2=5.7kWh/ m3×1.0元/kWh=5.7元/m3

（3）每1m3热水所需自来水费A3=5元/m3

（4）每1m3热水理论计算成本通过以上分析计算，每1m3（60℃）热水成本为：A=A1+A2+A3=21.5+5.7+5=32.2元/m3。

1.3.2 成本分析

1.3.2.1 集中热水供应成本构成

经以上计算，集中生活热水供应的理论成本由燃气费、电费、自来水费三部分组成，其所占比例分别为 66.8%、17.7%、15.5%，这还未包括设备的管理和维修费用。

1.4 集中供生活热水存在计量偏差较大问题

《住宅设计规范》（GB 50096—2011）要求水表、热量表应设置在便于管理的位置，一般设在小室公共管井内。导致生活热水进户后用水点多、支管较长，这部分热水不能进入循环状态且很难保温，当用户使用热水时，要放很长时间的冷水，才能满足使用，用户虽然放的是冷水，却要支付热水的价格，并且放出的冷水也白白浪费掉了，用户对此意见很大。

2 集中供生活热水存在的主要问题

2.1 集中供生活热水成本太高

根据上述成本分析，集中供生活热水要比分散式燃气热水器及电热水器的成本要高得多。

2.2 集中供生活热水水质较差

热水管道会出现锈蚀，热水水质发黄，甚至无法达到使用标准，造成住户使用率低。使用率越低，成本就会越高，陷入恶性循环。

2.3 集中供生活热水检修次数多

每年都需要停机检修一次，少则两三天，长则一两周，这个期间会给业主洗澡和其他方面用水带来影响。

2.4 集中供生活热水水温较低，需要大量放冷水

多数没有设置循环系统，导致需要放大量冷水，放的冷水也要按照热水价格收费。

2.5 集中供生活热水存在风险

集中供生活热水，目前对于热力公司或物业公司均处于亏本运营状态，现有系统存在突然停运的风险。

3 结论

综合以上分析不难看出，城市住宅集中供生活存在问题较多，运行成本较高、安全隱患突出、资源浪费严重、个性需求难调，特别是对那些成本倒挂、矛盾问题突出的项目建议停止使用集中供生活热水。2021年10月24日，中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》（中发〔2021〕36号）中指出：“加快推动建筑用能电气化和低碳化”“大幅提高建筑采暖、生活热水、炊事等电气化普及率”。就此看来，对于现有城市住宅集中供生活热水实施分户电热水器更换改造符合未来发展方向，将是大势所趋。