住宅室内采暖系统节能设计方案

1、引言

节能是我国一项长远的战略方针。我国政府对节能工作高度重视，特别是改革开放以后节能工作出现了欣欣向荣的局面。节能对于供热行业来说潜力是相当大的。供热行业是能耗大户，能耗支出占据其大部分成本。由于以往的住宅供暖按面积收取热费，存在很大的不合理性，且不便于用户进行局部调节，造成供热用热浪费很大。随着人们生活水平的提高和供暖事业的不断发展，对供暖系统实现用热量的分户计量和独立控制的呼声越来越高。

近年来节能问题在供暖系统设计中越来越被人们重视。因此有必要在新建住宅中采用更合适的供暖系统形式来满足热费按户计量的需要。在节能问题上，尤其要特别重视能源利用过程前的处理，即在规划设计整个供暖系统时，应该考虑该系统的节能前景及经济效益。建设部《建筑节能“九五”计划和2010年规划》明确指出，“对集中供暖的民用建筑安装热表及有关调节设备并按户计量收费的工作，1998年通过试点取得成效，开始推广，2000年在重点城市新建小区中推行，2010年全面推广”。因此，在进行住宅室内采暖系统设计时，设计人员应考虑热用户分户及分室控制温度的需要。据初步测算，采取供暖分户计量，可以实现采暖节能20%以上。本文就几种适宜分户计量的采暖系统做一浅析。

2、旧式采暖系统的基本形式及其优缺点

长期以来，我国城市住宅室内采暖系统设计基本上都采用单管垂直系统的方案进行设计。（如图1）这种设计方案有许多优点：1系统简单；2施工方便；3造价低等，但是也存在一定缺陷，主要是不便于用户进行局部调节，因而造成能源的浪费。随着能源结构的变化及节能和物业管理的要求，这一缺陷越来越明显，使得此种供暖系统不得不被逐步替代。

图1单管垂直采暖系统

随着我国社会主义市场经济的发展，“热”也是商品的观点逐步被人们所认识和接受。传统的落后的按建筑面积结算收费的方法，既不科学又不合理。已不能适应社会主义市场经济体制的要求，必须进行按热量计量收费的改革。供热收费由计划经济时期的福利制向社会主义市场经济体制转变，即热用户向供热企业缴纳热费。因而用户对供热系统节能越来越关注。单管垂直采暖系统的弊病越来越明显，其弊端具体表现在以下几方面：

2.1 系统不具有个体调节的能力

单管垂直采暖系统的主要缺点是不利于进行局部调节，无法改善和满足热用户的热舒适性要求。而且由于该系统是将热水先供到住宅楼的顶层，然后依次向下分至各用户，这就在理论上造成了各不同楼层的热用户的散热器的传热系数K值也不相等。因此造成顶层过热，底层过冷，冷热不均现象。顶层用户过热时只能通过打开门窗的方式来放走热量以降低室内温度，这就造成了能源的浪费。如果采用调节热水流量来降低室温，就会造成以下各层过冷的现象。其次，该系统也无法对各房间的室温进行单独调节，从而导致能源的浪费。

2.2 系统维修时浪费能源

由于单管垂直采暖系统是一个整体的热水循环系统。如果该系统有一处设施漏水或堵塞，整个系统将会受到影响。严重时可能导致整个住宅楼停供；而且在维修时会造成大量热水的浪费，在寒冷地区可能会出现供水管冻裂等严重问题，造成不必要的事故，影响居民的正常生活。

2.3 不利于供热部门的管理

对于拖欠热费的用户处理困难，如果要停止个别用户的供暖，可能影响到整个住宅楼停供。常此下去，致使供热企业入不敷出，连年亏损。

2.4 闲置住宅的能源浪费

由于室内采暖系统是单管串联式，所以每层、每户住宅必须用热，否则该系统就无法正常运行。如出现有些用户不想用热或者有些住宅长期闲置，这就必然导致能源的浪费。目前在一些非采暖且又在发展小区采暖的地区，此种现象十分突出。

3、分户计量的发展前景及控制原理

目前，在我国，这种分户式计量系统的研究刚刚起步，大部分都处在尝试阶段。原有的室内供暖系统多为单管垂直系统，缺乏独立调节能力，热用户对热是商品没有深刻的认识，缺乏节能意识，仅此使我国住宅采暖单位面积能耗高出先进国家2倍左右，且不便于供热部门管理。供热系统的按户计量是供热发展的方向，是解决收费难和实现节能的唯一出路。随着人民生活水平的提高人们不再满足于吃饱、穿暖，而是不断追求高质量、高品位的生活。在江苏淮安市，每年新建住宅近百万平方米，这些新建住宅大部分都在申请室内采暖，而淮安市目前仅市政府西大院有采暖系统。由于本市住宅室内采暖刚刚起步，所以在采暖形式推广中应该走在前列，实施单户控制的采暖形式推广前景十分可观。

分户计量采暖系统的特点是对每个采暖用户进行单独控制，即每户独立采用一个供回水系统，一户一表制，可以单独对用户进行调节、关断、计量，不会影响其他用户。达到分户计量目的的根本方法是对用户独立系统的控制，具体做法是在每户供水入口处设置热表及散热器上安设调节阀。通过调节散热器使采暖房间的室温满足人体热舒适性的要求。实现散热器调节的方法，主要是通过对散热器散热量进行控制，以达到室温要求。目前散热器个体调节主要依靠改变进流散热器热水流量的方法来实现，但是在进行散热器调节时必须不影响整个供热系统的水力稳定性，所以供热系统要有完善的调节控制措施和高水平的运行管理办法。否则，很难实现真正意义上的分户计量。

4、适宜分户计量的采暖系统

4.1 单管制采暖系统

4.1.1 单管水平串联系统

单管水平串联系统是一种比较常见的采暖系统。其做法是在每个住宅单元设置一个总的供回水系统（称为大系统），每层用户为一个独立的小系统。总供回水立管管井设在靠楼梯的橱卫处，每层供回水接在大系统上（每层只装一户），在小系统出入口管道上加调节关断阀门及热计量表，以便分户计量热费。此系统的优点是：竖向无穿楼层的立管，不影响墙面装修；缺点是：不能分室控制温度；每组散热器均须设冷风阀；管线过门、阳台须处理。（见图2）

图2单管水平串联系统

图3单管水平跨越系统

4.1.2 单管水平跨越系统

图3为此系统的原理图，同单管水平串联式系统相同，采用一个大系统，可将该系统的供、回水立管设置在管道井内。此设计方案中须增设与散热器组数相对应数量三通调节阀，控制进入散热器的最大流量为循环流量的30%。该方案的优点是：可实现分室控制温度；竖向无立管，不影响墙面装修；缺点是：管路中的附属设备（三通调节阀）增加；管线过门、阳台须处理；每组散热器须设冷风阀。

4.2 双管制采暖系统

4.2.1 双立管并联式系统

对于双立管并联式系统，任何一层的用户只要在散热器支管上加调节阀就可以达到调节介质流量，从而满足用户对热舒适性的要求，并实现节能。但这种调节方式在使用时，应该考虑到以下问题：(a)此系统在楼层数过多时易出现严重的垂直失调现象，其系统垂直高度以不超过三层为宜，实用性受到限制。(b)穿越楼层的立管数增多。(c)仅适用于安装热量分配表的系统。（见图4）