赤峰市老旧小区供热现状及改造对策研究

赵佳美　王春林　赵胜男　许丽萌　威乐诗

摘 要：现阶段我国正大力改善民生条件和环境，在能源愈发紧缺的情况下，积极开展老旧小区建筑节能改造，降低建筑能耗，有利于提高老旧小区建筑用能效率，改善居民冬季供暖期室内热舒适度。通过走访老旧小区进行实际调研，分析了赤峰市老旧小区建筑能耗和供暖现状，了解了赤峰市老旧小区城市供热系统的热源形式，供热管网敷设形式，末端建筑基本信息和老旧小区居民对供热系统的感受。对比了老旧小区改造前后居民室内舒适度变化、建筑能耗变化，并从热源-热网-末端建筑不同方面分析和评价供热系统运行现状。经分析发现，影响老旧小区建筑能耗的主要原因是末端供热管道腐蚀老化严重，围护结构耗热量大，供热系统无分户计量设备，通过围护结构改造，建筑热负荷提升率大于60%，用戶室内供热期温度提升1～3℃。

关键词：老旧小区；建筑节能；供热现状；供暖改造

中图分类号：TU995；C913.9  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2023）05-0049-05

1 引言

随着经济快速发展，人们生活水平日益提高，人们对室内热舒适性有了更高的要求。而建设时间超过20年的老旧小区建筑保温性能差，管网破损，缺少热计量设备，供热效果差调节不及时，满足不了人们对热舒适性的需求。近年来，国家和地方政府出台了各种关于老旧小区节能改造的政策，供热企业和研究者们也开始对老旧小区节能改造进行研究。李航研究了老旧小区热力管网存在的问题，提出了改造施工中管理要点[1]，王慧霞提出了老旧小区增加外围护结构保温和分户计量供暖改造等技术措施，改善热用户供热质量[2]，胡繁昌等研究老旧小区供热系统水利失调、能耗过高等问题，提出在建筑物热力入口处加装喷射泵等装置进行混水供热，减小系统的过热损失[3]。现有研究多对管网和末端能耗进行研究，本文以“热源—管网—建筑末端”为研究主线，深入老旧小区调研，并关注住户对室内供热系统评价，力求从整个系统挖掘改造潜力，提高老旧居住建筑节能水平。

2 老旧小区供热现状调研和分析

由于老旧小区建设年代久远，建设时技术和设备相对落后，采暖系统设计不合理；供热系统运行周期长，管道老化；管道跑冒滴漏现象严重，管井内管道和阀门被水长时间浸泡，导致阀门生锈腐蚀；建筑能耗较大，不利于我国的节能减排工作。为缓解国内能源压力、促进能源的可持续发展，结合老旧小区现状，深入老旧小区调研，分析热源、管网和建筑末端现状，通过模拟分析、数值计算评价供热系统运行节能潜能，提出老旧小区供热节能改造路径和措施，最大程度节约资源。

赤峰市政府联合赤峰富龙热力有限责任公司为提高老旧小区居民生活质量，消除安全隐患，为广大居民创造宜居环境，近几年投入大量的人力、物力、财力改善老旧小区城镇供热系统，包括热源形式、一次供热管网、换热站、二次管网、建筑末端的热用户等方面，一定程度上提高了室内热舒适性，提高了居民生活质量。但根据发改投资〔2020〕305号文《国家发展改革委关于用好中央预算内投资扎实推进城镇老旧小区改造工作的通知》、住房和城乡建设部办公厅、国家发展和改革委办公厅、财政部办公厅（建办城函〔2019〕243号）文《关于做好老旧小区改造工作的通知》、赤峰市人民政府办公室赤政办字〔2020〕38号文《赤峰市人民政府办公室关于做好全市老旧小区改造配套基础设施建设工作的通知》这些文件相关要求，赤峰市老旧小区的改造工作仍任重道远。

2.1 热源

赤峰市中心城区老旧新小区并未完全划分，按街道片区划分为：新城区、松山区、红山区、桥北新区等几个区域，其中老旧小区多聚集在红山区和松山区。随着赤峰市经济发展，城乡居民生活水平的提高，老旧小区当中陆续新建了许多公建和住宅。赤峰市供热主要由赤峰富龙热力有限责任公司承担，截止2021年入网供热面积约4200万m²，占赤峰市中心城区总供热面积70%以上，供热主线管网约262km，支线管网约1155km，热力站400座，热用户约32.19万户。

经过多年规划，将传统的分散锅炉房整合并入集中供热热网。现有6家热源，热源形式包含热电联产、区域锅炉和工业余热。热电联产供热具有节能的特点，较传统锅炉房供热能减轻对大气的污染，工业余热具有能够实现能源的梯级利用、节能降耗、精细调节、提高管理效率的特点。调研中了解到，赤峰富龙热力有限公司在区域供热系统中设置了调峰锅炉，担负季节性高峰负荷，更好的保障赤峰最冷月居民供热需求。本文选取四期低温热源模拟计算，分析热源的过量供热情况及热网的控制策略，其所供建筑均为非节能建筑。首先对收集数据进行质量分析，通过一次网供回水温度及一次网流量计算得到首站供热量，用计算供热量与热表计量的供热量进行校对，对于误差较大的数值进行分析剔除，或用计算供热量进行代替、或根据前后两天的室外温度及前后两天的供热量进行合理代替并备注。四期低温热源过量供热见图1。

如图1所示，散点为实际供热量，灰色线条为理论供热量即所需热量，四期低温热源实际供热量大于理论所需供热量，经计算四期低温过量供热比例为38.2%，而《民用建筑能耗标准GB/T51161-2016》中规定区域集中过量供热率不宜超过20%。虽然在热源调节方面，赤峰富龙热力运行公司调度中心已依据室外温度实时变化计算供热指标，并及时调度热源调整供热量，一定程度上降低了过量供热。但出现过量供热原因有很多，除了受设计因素影响，与管网施工和设备运行现状也存在一定的关系。

四期低温供热所供建筑均为非节能建筑，供热主管线未并入中心城区环网，所带换热站中每个换热站服务多个小区，建筑热用户距离换热站长度不等，一部分远端热用户室温达不到设计温度标准，近端用户室温出现偏高现象，为了保障不利环路住户供热需求，供热部门会采取相应措施调节，如大流量或超负荷供热，导致近端住户室温更高，住户只能通过开窗降低室温，导致部分热能的浪费。增大流量造成大热源，大流量带来大能耗，阻碍连续供热方式的推广等[4]。管道老化腐蚀、管网跑冒滴漏和管道维护清理不及时管道堵塞，造成沿程阻力损失增大，热损失增大，一定程度上也会增大热源供热量。部分计量仪器阀门老旧、设备精度不够，致使系统导出的数据不够精确。以上种种现象均不同程度影响了过量供热率。

将室外平均温度、一次网供水温度、一次网回水温度、一次网流量绘制在同一幅图示内，分析热源调控策略。由图2可以看出，在室外温度低的时候调大了流量，而在室外温度高的时候调节流量幅度不是很大。四期低温热源调节方式为量调节和质调节两种方式并存。根据分阶段变流量的质调节概念：把整个供暖期按室外温度的高低分成几个阶段，在室外温度较低的阶段中管网保持较大的流量；而在室外温度较高的阶段中管网保持较小的流量，在每一个阶段内，网路均采用一种流量并保持不变，同时采用不断改变网路供水温度的质调节[5]，可知，四期低温热源控制策略还包括分阶段调节流量的质调节。

2.2 供热管网

集中供热是一个系统工程，它是由热源、管网和热用户整个系统有机地联系起来，供热管网是向热用户输送和分配供热介质的管线系统[6]。

为运行管理方便，提高供热系统可靠性，从中心城区管网总体布局来看，赤峰市红山区和松山区大部分一次供热主干管线首尾相连接构成供热环状管网，目前，供热环形管网已基本形成，各热源可初步实现互联互通。以此保障，在某一段管路出现故障时，其他连接管路作为备用管道继续向建筑末端供热，不影响故障点以后热用户供热。环网的形成大大提高了供热稳定性，东环网形成后可缓解中心城区南北热源分布不均衡的现象。

一般供热管网工作15年就已经老化陈旧，截至2012年我市已有一半以上管网超过20年，存在诸多问题，如管网腐蚀损坏严重，管道保温层脱落，管道附属设备阀门锈蚀，固定支架倾斜等，供热热损失严重，新建小区的加入致使源网输配不匹配，热量分布不平衡。调研时发现药厂家属楼庭院管网为架空敷设，容易受腐蚀且热损失大。近年来，根据赤峰发展实际，赤峰市政府将城镇老旧小区改造作为重大民生工程和民心工程，不遗余力纵深推进，重新规划热源分布，将管道、阀件更新换代，增大管网维护检修力度。

尽管如此，由于老旧小区所占城区比例较大，管网仍存在部分问题亟待解决。老旧小区二次管网入户缺少栋表，无法监测住宅入口流量和温度，原有供热管井太小不方便企业工作人员检修。在走访调研期间发现，二次管网更换时只负责到单元入户门前，单元门入户至建筑末端不包括在改造范围内。居民若想更换此部分管线，需整栋楼或整个单元一起协商承担此部分的管材和施工费用，但某些居民对自己权益责任、供热公司、市政府和住建局等单位权限界定不清，只要出现与供热管网有关的问题就会认定是供热公司的责任，对供热公司不能做出客观评价，协商失败后放弃更换此部分管道，以致管井后入户管道得不到及时更换，仍存在管线破损泄漏隐患，一旦出现泄漏，就面临停暖抢修，会给建筑末端热用户带来影响，甚至会波及其他正常供热区域。管道出现故障泄漏，还会导致管井内积水、浸泡管道和保温层，带来一定的经济损失。

2.3 建筑末端

对于建筑末端供热系统的研究，首先调研了未改造、已改造和新建三种类型小区的供热系统形式，部分建筑供热系统形式见表1。

通过对未改造老旧小区的走访调研我们了解到，居民都表示供暖季室内平均温度在15～18℃，有些住户没有测过实际温度，冬季在室内需穿棉衣或毛衣。且有用户表示家里暖气在供暖季基本是上边热下边冷。造成此现象的原因除因外围护结构造成的建筑能耗大外，也与住户随意更改增减散热器片数有关，如居住面积小于80㎡的住户家中卫生间没有供暖，但有住户自行串接管道对卫生间进行供暖，导致供热系统垂直失调。垂直单管系统没有分户计量表，供热单位无法监测室内流量变化，一户变化导致上下流量变动，原有设计系统跨越管未安装三通流量调节阀，供水先流经上部分住户，随供水向下供水时温度和流量变少变小，至底层时流量会大大减少，即使去掉跨越管也无法弥补垂直失调带来的影响。加之室内管道和散热器内存在水垢，导致底层的室内得热量减少。

已改造小区住户普遍反应，通过外围护结构改造改善了室内供热情况，尤其是在外围护结构改造的同时，一并将室内管道和散热器都更换的住户，对现在室内供热效果很满意。其中兴隆小区多为租户，政府对老旧小区改造时户内管道并未更换，室内管道腐蚀堵塞严重，供热效果变化不明显，希望运行维修公司经常派人疏通管道。

建于2014年的水岸龙庭小区，建筑热耗低，热负荷小。供热形式为章鱼式分户计量采暖形式，易调节。小区换热站只供本小区，大大降低了各个楼栋间不平衡率。且分高低区两套系統，均为水水板式换热器，换热效率高，热损失小，供热效果好。

综上，对于老旧小区改造和未改造建筑，室内出现不同供热效果主要与是否更换供热管道和散热器设备有关。有些住户因为需自行承担室内改造费用，对此部分改造工作表现消极，即使管道已经腐蚀严重，出现堵塞想象也视若惘然。另外，因为拆除室内供热管道、更换窗户需要1～2天，室内散热器更换、管线改造一定程度上会破坏室内墙面、地面，影响居民的装修，且改造期间需居民抽出时间在家配合施工。因此，许多居民怕麻烦就不再考虑室内供热改造。再者，老旧小区室内采暖形式以上供下回垂直单管系统为主，居住在顶层供暖质量较好，低楼层供暖质量较差，同一栋楼居民满意度不同，室内供热系统改造意见不统一，改造工作难以开展[7]。

2.4 建筑能耗分析

经调研走访，了解到未进行节能改造的建材小区、电业小区、花园小区15#和16#、四合家属院以及药厂家属院等诸多老旧小区建筑现状，部分外围护结构保温效果较差，设备老旧。

建筑外窗或外露阳台的窗户为单层玻璃，窗框密封条早已脱落，外窗漏风严重，窗户密缝性差致使冷风渗透耗热量大大增加；顶楼防水层久经风春日晒出现不同程度的破损；建筑外墙为砖砌结构甚至没有保温层，不可避免地造成热能损失，导致建筑物热负荷增大。住宅单元入户门生锈破旧，铁皮门与外墙之间密封性差，铁皮传热速度快，保温性差。有个别住户虽已将单层外窗更改为双层中空玻璃，但楼梯间为公共区域，外窗仍为普通玻璃铁窗，甚至部分窗户及零件已经临近使用寿命，窗子变形、关闭不严的情况时有存在，增大了户间传热量。

外围护结构的传热性能直接影响建筑的能耗，建筑本体的保温隔热性已成为降低建筑能耗的途径[8]。采用先进经济的绝热保温材料改造老旧小区的外围护结构，能够提升外围护结构的保温性能，还可以提高外围护结构防水能力。

本文选取典型居民楼长青小区的15号楼、49号楼及防疫站楼进行改造前后能耗分析，经现场实地勘察，该小区建筑原有墙面材料主要为普通粘土砖370＋涂料，且墙体出现表面风化开裂及空鼓情况、表面抗水渗透能力差，结合居民意愿，对原有结构基层进行处理，建筑变形缝内添加岩棉保温，采用80mm厚EPS保温模块为墙体保温层，屋顶同样采用钢筋混凝土120+EPS模块保温隔热，将原有单层玻璃窗改为GB16J607-70钢塑平开窗，破旧腐蚀的铁单元门改为密缝性好且坚固的钢制对讲门。改造前后围护结构传热系数见表2。

由于改造前后两年室内、外温度不同，本文以2021～2022年室外温度为计算基数，进行理论定量分析热负荷，发现提升率均在60%以上，详见表3建筑末端改造前后全年累计热负荷对比。

图3为长青小区49号楼改造前后单位面积建筑热负荷差值变化曲线图，差值越大，表明改造前后热负荷变化越大。图3可以看出老旧小区经过改造后，能够有效降低室内热负荷。供暖初期与末期热负荷差值变化不大，一月中旬（寒冷期）单位面积热负荷理论差值达到最大值。另外通过对不同年龄段、不同楼层住户调研，居民也表示对建筑节能改造十分满意，外墙、屋顶加设保温层就像是给建筑换“新衣”带“新帽”，并表示改造实施后供暖期室内温度较改造前同期至少提升了1～3℃。

供热负荷减少将直接影响燃煤消耗，对于我国节能减碳工作和实现“2030年碳达峰”“2060年碳中和”的目标具有十分重要的意义[9]。

3 老旧小区供热改造路径及对策

降低老旧小区建筑能耗水平，提高建筑用能效率和室内舒适度，应使用热电联产等高效热源，并促进各类余热的利用；从系统看，应提高供热系统的效率，降低各环节的损失[10]。

3.1 改造老旧小区外围护结构

老旧小区的外围护结构保温效果较差，其不可避免地造成大量热能的损失，首先应当采取有效措施来提升外围护结构的保温性能。采用先进经济的绝热保温材料来建造老旧小区的外围护结构，如此便能有效地提升外围护结构的保温性能，还可以在一定程度上提高外围护结构防水能力。

3.2 制定分户式供暖计量方式

老旧小区缺乏分户式的供暖计量方式，其严重制约了国内住宅供暖事业的发展。分户式计量方式能实现用户自主调节室内温度的目标，在最大程度上促使热用户自发地节约能源，从而达到建筑物节能的目的。除增设分户热表外，住宅或公建的供热入口也应设置热计量设备，以便运行部门第一时间掌握供热数据，及时有针对性地进行调整热网不平衡率，准确计算管道热损失。

3.3 更换室内供热管道及设备

年代较为久远的小区，室内散热器多采用铁制造，铁质暖气片蓄热能力差，并且铁质的散热器化学性质较为活泼，容易与空气中的水和氧气发生反应生锈，导致铁质散热器经常出现问题，难以正常工作。所以在更换室内供热设备时可选择不易腐蚀、散热效果好的的铸铁或铜质散热器。

3.4 普及供热常识

实际生活中，除供热专职人员，普通民众对供热知识匮乏，比如对于供热公司、物业公司、政府职责权限界定不清晰，本该属于住户自行解决范畴，但只要与供热有关，他们就会认定是供热公司的责任，还有些居民会自行修改供热设备和供热系统，严重影响垂直单管供热系统的垂直不平衡率。相关部门可以向居民普及供热基本常识，增加居民的认知，对老旧小区供热系统维护和改造都会有积极的影响。

4 结论

（1）赤峰市热源虽然利用节能效率高的热电联产和工业余热等供热，但由于四期低温供热所带建筑为非节能建筑，二次管网入户管井后及户内管道未更换，热损大，多个小区共用一个换热站，靠近热源远端近端供热不均衡，导致热源存在一定过量供热。

（2）通过将原有单层玻璃窗改为GB16J607-70钢塑平开窗，普通370粘土砖外加80mm厚EPS保温层，屋顶加设钢筋混凝土120+EPS模块保温隔热，所调研建筑热负荷提升率均在60%以上。

（3）老旧小区户内供热系统多为垂直单管，户内管道和散热器更换的住户户内供热温度较同期提升1～3℃。而未改造的住户需在室内穿棉衣或毛衣，新建住宅住户室内热舒适性高。导致这一现象原因除围护结构材料不同、管道堵塞腐蚀外，主要是垂直单管系统没有分户计量装置，加之住户私自更改供热设备，导致楼层垂直不平衡率变大。

参考文献：

〔1〕李航.北京老旧小区热力管网改造施工管理要点分析[J].建筑经济，2021，42（01）：123-125.

〔2〕王慧霞.浅谈老旧小区供热节能改造[J].区域供热，2014，13（03）：69-72.

〔3〕胡繁昌，李德英，尹鹏，曾喜平.老旧小区供热系统节能改造分析[C].2019供热工程建设与高效运行研讨会论文集，2019.518-522.

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