摘要：近年來節能問題在供暖系統設計中越來越被人們重視。在節能問題上，尤其要特別重視能源利用過程前的處理，即在規劃設計整個供暖系統時，應該考慮該系統的節能前景及經濟效益。在進行住宅室內采暖系統設計時，設計人員應考慮用戶分戶及分室控制溫度的需要。據初步測算，采取供暖分戶計量，可以實現采暖節能20%以上。本文在舊式采暖方式的基礎上探索節能供暖問題，在分戶分室計量上面進行研究。

　　關鍵詞：采暖設計,常見問題,節能,分戶計量

　　隨著我國社會主義市場經濟的不斷向前發展，“熱”也逐漸成為一個商品，這個商品的觀點逐步被人們所認識和接受。從而供熱收費由計劃經濟時期的福利制向社會主義市場經濟體制轉變，即熱用戶向供熱企業繳納熱費也就順理成章。

　　一、舊式采暖系統設計的弊端

　　用戶對供熱系統節能越來越關注。原來舊式的單管垂直采暖系統的弊病越來越明顯，其弊端具體表現在以下幾方面：

　　1、系統不具有個體調節的能力。單管垂直采暖系統的主要缺點是不利于進行局部調節，無法改善和滿足熱用戶的熱舒適性要求。而且由于該系統是將熱水先供到住宅樓的頂層，然后依次向下分至各用戶，這就在理論上造成了各不同樓層的熱用戶的散熱器的傳熱系數K值也不相等。因此造成頂層過熱，底層過冷，冷熱不均現象。

　　2、系統維修時浪費能源。由于單管垂直采暖系統是一個整體的熱水循環系統。如果該系統有一處設施漏水或堵塞，整個系統將會受到影響。嚴重時可能導致整個住宅樓停供；而且在維修時會造成大量熱水的浪費，在寒冷地區可能會出現供水管凍裂等嚴重問題，造成不必要的事故，影響居民的正常生活。

　　3、不利于供熱部門的管理。對于拖欠熱費的用戶處理困難，如果要停止個別用戶的供暖，可能影響到整個住宅樓停供。常此下去，致使供熱企業入不敷出，連年虧損。

　　4、閑置住宅的能源浪費。由于室內采暖系統是單管串聯式，所以每層、每戶住宅必須用熱，否則該系統就無法正常運行。如出現有些用戶不想用熱或者有些住宅長期閑置，這就必然導致能源的浪費。目前在一些非采暖且又在發展小區采暖的地區，此種現象十分突出。

　　二、適宜分戶計量、按需供暖的采暖系統

　　1、單管制采暖系統

　　1）單管水平串聯系統。單管水平串聯系統是一種比較常見的采暖系統。其做法是在每個住宅單元設置一個總的供回水系統（稱為大系統），每層用戶為一個獨立的小系統。總供回水立管管井設在靠樓梯的櫥衛處，每層供回水接在大系統上（每層只裝一戶），在小系統出入口管道上加調節關斷閥門及熱計量表，以便分戶計量熱費。此系統的優點是：豎向無穿樓層的立管，不影響墻面裝修；缺點是：不能分室控制溫度；每組散熱器均須設冷風閥；管線過門、陽臺須處理。

　　2）單管水平跨越系統。同單管水平串聯式系統相同，采用一個大系統，可將該系統的供、回水立管設置在管道井內。此設計方案中須增設與散熱器組數相對應數量三通調節閥，控制進入散熱器的最大流量為循環流量的30%。該方案的優點是：可實現分室控制溫度；豎向無立管，不影響墻面裝修；缺點是：管路中的附屬設備（三通調節閥）增加；管線過門、陽臺須處理；每組散熱器須設冷風閥。

　　2、雙管制采暖系統

　　1）雙立管并聯式系統。對于雙立管并聯式系統，任何一層的用戶只要在散熱器支管上加調節閥就可以達到調節介質流量，從而滿足用戶對熱舒適性的要求，并實現節能。但這種調節方式在使用時，應該考慮到以下問題：(a)此系統在樓層數過多時易出現嚴重的垂直失調現象，其系統垂直高度以不超過三層為宜，實用性受到限制。(b)穿越樓層的立管數增多。(c)僅適用于安裝熱量分配表的系統。

　　2）水平雙管系統。采用水平雙管設計方案，可以避免雙立管并聯式系統的垂直失調問題，而且該系統可以實現每戶一個獨立系統，有利于熱量表的安裝，能實現散熱器個體調節。任何一層的用戶都可以通過室內調節閥方便的調節介質流量，從而達到舒適的室溫，并實現節能的目的，又不影響其他用戶采暖，但該系統須增設與散熱器組數相對應數量三通調節閥。該方案的優點是：能夠使不易解決的供熱系統垂直失調的難題得到極大的改善；可分室控制溫度，調節性能優于單管系統；墻面豎向無立管，不影響裝修；

　　3）章魚式系統。做法是在每戶設置一分水器，供水進入分水器后分出若干并聯的支管，末端連接至散熱器，再經回水集中到集水器。在制作安裝時應將管線埋地敷設（一般采用聚丁烯管或PB管），要防止地面因熱應力造成龜裂和破損，要妥善處理好管道熱膨脹時產生的推力傳遞給地板。該方案的優點是：可分室控制溫度，調節性能優于單管系統；管線埋地敷設，墻面豎向無立管，不影響墻面、地面裝修；缺點是：管線埋地須設隔熱措施，造價偏高；每組散熱器須設冷風閥。

　　三、供暖系統設計中應注意的問題

　　雖然分戶式計量在新建住宅小區得到有力推廣，但其在推行過程中必然會在采暖系統設計、建筑物設計、儀表選用、管理等方面存在一些問題。

　　1、熱媒設計溫度標準問題

　　散熱器熱水采暖系統的熱媒設計溫度，一般根據熱舒適度要求、系統運行的安全性和經濟性等原則確定。作為散熱器“標準工況”的64.5℃，就是水溫95/70℃的平均值與室溫18℃的傳熱溫差。許多采暖系統的設計計算資料，也按此條件編制。根據理論推導和實際工程運行驗證，對于設計水溫95/70℃的系統，當散熱面積偏大10％時，運行水溫約可為90/65℃；當偏大20％時，運行水溫約可為85/60℃；當偏大30％時，運行水溫約可為82.5/57.5℃；當偏大40％時，運行水溫約可為80/55℃。由于設計保守等各種因素，一般系統的散熱面積均會偏大30％以上。

　　2、系統補水功能不健全

　　某供暖建筑面積30多萬m2的居住小區，存在水力失調的室內系統末端底層住戶，出現以下奇怪的現象：每到晚上八九點鐘后散熱器就開始降溫，到半夜就完全不熱，而次日早晨又會逐漸熱起來。經過查實，系統未設置膨脹水箱，也未設置氣壓水罐等膨脹容積，只是依靠功率較大的補水泵進行補水定壓，而補水泵則由電接點壓力表控制啟停，當降至下限值時水泵啟動，達到上限值時停泵。由于設置在管路上的壓力表，指針會發生抖動，上下限值的整定間距不能很小，因此，停泵后重新啟動必然會有較長的時間間隔。在此時段內，由于水的不可壓縮性和不可避免的系統泄漏，總會有空氣進入系統，并積存于流量較小的系統末端頂點。

　　用合理容積的膨脹水箱或氣壓水罐進行定壓，是十分必要的，如無條件設置，則應采用不間斷運行的變頻補水泵，或像本工程所采取的簡易方法。

　　3、壓力平衡選擇

　　《采暖通風與空氣調節設計規范》第3.3.9條規定：“建筑物的熱水采暖系統高度超過50m時，宜豎向分區設置”。條文說明作如下解釋：其主要目的是為了減小散熱器及配件所承受的壓力，保證系統安全運行。暖通規范作上述限定十分必要。近年以來，高層建筑（尤其是高層住宅）的熱水采暖系統因滲漏而使家裝破壞的事故，時有發生。除散熱器或其它構件的質量和施工安裝隊伍素質等因素外，主要由于承壓過高。

　　有些設計在熱源處設置分集水器，對高低環分別接出供回水管路，將“分環”當作豎向壓力分區，這是概念上的錯誤。“分環”可能有利于水力平衡和調節，但不可能對高區和低區分別實施定壓，并不能克服低區所承受的較高靜水壓力。

　　4、對建筑材料傳熱性能的要求

　　新的建筑材料能否滿足現代節能房間的要求，即建筑材料的傳熱性能是否理想。采暖建筑的耗熱量主要是通過圍護結構的傳熱耗熱量構成，約占73%~77%，其次為通過門窗縫隙的空氣滲透熱量，約占23%~27%，在傳熱耗熱量中外墻占23%~34%，由此可見，提高建筑物的保溫性能將會達到很好的節能效果。

　　(1)散熱器的選擇

　　鑄鐵散熱器是一種適應性較強的品種，它的主要弊病是：體型不緊湊，如鑄鐵四柱或鑄鐵長翼型等陳舊型號,顯然與節能的、裝飾要求較高的建筑環境很不協調；由于價格競爭,偷工減料，常達不到額定散熱量；內腔粘砂成為系統堵塞的重要原因；落后的鑄造工藝和加工粗劣,組對接口容易漏水。

　　鋼板材質的鋼制散熱器體型較薄且較美觀,國外較多采用,引進并廣泛應用以后,由于材質、生產工藝、運行水質等因素失控,八十年代后期曾發生大量腐蝕而造成過很大損失，至今，仍有過頭的商業宣傳誤導用戶，不斷造成此類腐蝕現象重復發生。

　　鋁制散熱器是一種高效的散熱器,同樣也發生過腐蝕穿孔問題,除材質外,堿性水質和超量的氯化物都會對鋁產生腐蝕,雖對此種散熱器提出了內防護要求，但工藝上難以實施，也不便于檢驗。因為熱水鍋爐水質標準要求鍋水的PH值應為10—12，說明此種散熱器不能用于以鍋爐為直接熱源的集中供暖系統，但可在熱網集中供熱、用戶側為經熱交換的二次熱媒系統，也可以應用于以燃氣熱水采暖爐或電熱水采暖爐等分散熱源的戶式系統。有些產品改進為采用銅鋁復合，可能是鋁制散熱器的主要出路。

　　（2）關于塑料類管材

　　在實施住宅分戶熱計量的戶內采暖系統中，已大量采用塑料類管材，與金屬管件接頭處漏水成為一大公害，尤以交聯鋁塑復合(XPAP)管和交聯聚乙烯（PE-X）管為甚。XPAP管由于其良好的阻氧性能，相對于其它塑料類管材，本來更適合于采用鋼制散熱器的戶內埋地管道。

　　接頭處漏水的主要原因，是管材與金屬管件的配合和施工安裝人員的操作經驗問題。根據北京市標準《低溫熱水地板輻射供暖應用技術規程》對金屬連接管件的要求，耐拔脫力應不小于3Mpa,因此是可以通過改進解決的。

　　塑料類管材的縱向膨脹特性，則應在敷設方式上有所考慮。塑料類管材在地面內埋設時縱向膨脹受限，會轉化為內應力，在管道強度計算的安全系數中可以消納，而明裝時則會發生較大的彎曲變形，且易受劃傷而影響使用壽命。根據實際工程的問題和經驗，北京市分戶熱計量試用圖集中，只推薦在直埋（包括地面內或嵌墻敷設）時采用，非直埋的所有管道（包括明裝或管道井內安裝），仍推薦采用熱鍍鋅鋼管和螺紋連接，是很有必要的。

　　5、關于分室溫度控制問題

　　無論是實施分戶熱計量的住宅戶內采暖系統，還是其它建筑傳統的垂直單管或雙管系統，從節能和提高熱舒適度出發，分室溫度控制都是十分必要的。分室溫度控制可以是自動的，也可以是手動的。在這方面的商業誤導表現為：將分室溫度控制等同于采用散熱器恒溫閥，并認為采用恒溫閥就無需進行水力平衡計算。這種誤導造成了一些系統的失調和對恒溫閥的負面影響。

　　采用質量較好的手動兩通或三通調節閥實施分室溫度控制，可能更適合于投資條件受限和供暖不足的普遍實際情況。即使有條件采用恒溫閥時，也應該在弄清楚其水力特性基礎上，正確地加以應用。

　　6、使用中的一些其它該注意的問題

　　暖氣片上及暖氣片周圍要保持良好的散熱空間，不要堆放雜物，裝修時暖氣片上方不要密封，以免影響采暖質量；采暖管道上的各種閥門，經調試后，不要隨意關閉和開啟采暖房間的門窗，應保持良好的密封狀態；供熱開始后，經一段"蓄熱"過程，采暖房間才能達到合格的溫度；要愛護采暖設施，當您進行室內裝修時，請不要隨意拆除或增加供熱設施.

　　經上述方法調試完成后，您的暖氣片會逐步熱起來的。調試后的閥門應該保持固定，不要隨意開關，更不要泄放暖氣片中的水。如仍存在問題，應通知用戶單位維修人員解決。

　　六、小結

　　綜上所述，對于住宅小區的供暖系統設計，如果規劃和設計合理，不僅能夠實現較好的系統控制和計量功能，同時可以降低能源的浪費，極大的提高供熱的社會效益并獲得相當的經濟效益。

　　參考文獻：

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　　本文選自省級期刊《能源與節能》，《能源與節能》創刊于1996年，本刊堅持科學發展觀，關注我國能源經濟現象，報道能源與節能領域最新科研成果，探求我國該領域的方針、政策和發展戰略，積極普及節能知識。同時為從事教學、管理、科研、以及廣大一線工作的技術人員就能源、環保及節能等相關問題提供了一個政策研討、理論交流及節能和環保等新技術推廣的平臺。

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