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5.3 采暖系统

5.3.1 引自《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005中第5.2.1条。

5.3.2 要实现室温调节和控制,必须在末端设备前设置调节和控制的装置。这是室内环境的要求,也是“供热体制改革”的必要措施,双管系统可以设置室温调控装置。如果采用顺流式垂直单管系统,必须设置跨越管,采用顺流式水平单管系统时,散热器采用低阻力两通或三通调节阀,以便调控室温。

5.3.3 本条文是强制性条文。
    楼前热量表是该栋楼与供热(冷)单位进行用热(冷)量结算的依据,而楼内住户则进行按户热(冷)量分摊,所以,每户应该有相应的装置作为对整栋楼的耗热(冷)量进行户间分摊的依据。
    由于严寒地区和寒冷地区的“供热体制改革”已经开展,近年来已开发应用了一些户间采暖“热量分摊”的方法,并且有较大规模的应用。下面对目前在国内已经有一定规模应用的采暖系统“热量分摊”方法的原理和应用时需要注意的事项加以介绍,供选用时参考。
    1 散热器热分配计方法
    该方法是利用散热器热量分配计所测量的每组散热器的散热量比例关系,来对建筑的总供热量进行分摊。散热器热量分配计分为蒸发式热量分配计与电子式热量分配计两种基本类型。蒸发式热量分配计初投资较低,但需要入户读表。电子式热量分配计初投资相对较高,但该表具有入户读表与遥控读表两种方式可供选择。热分配计方法需要在建筑物热力入口设置楼栋热量表,在每台散热器的散热面上安装一台散热器热量分配计。在采暖开始前和采暖结束后,分别读取分配计的读数,并根据楼前热量表计量得出的供热量,进行每户住户耗热量计算。应用散热器热量分配计时,同一栋建筑物内应采用相同形式的散热器;在不同类型散热器上应用散热器热量分配表时,首先要进行刻度标定。由于每户居民在整幢建筑中所处位置不同,即便同样住户面积,保持同样室温,散热器热量分配计上显示的数字却是不相同的。所以,收费时,要将散热器热量分配计获得的热量进行住户位置的修正。
    该方法适用于以散热器为散热设备的室内采暖系统,尤其适用于采用垂直采暖系统的既有建筑的热计量收费改造,比如将原有垂直单管顺流系统,加装跨越管,但这种方法不适用于地面辐射供暖系统。
    建设部已批准《蒸发式热分配表》CJ/T 271-2007为城镇建设行业产品标准。
    欧洲标准EN 834、835中分配表的原文为heat cost allocators,直译应为“热费分配器”,所以也可以理解为散热器热费分配计方法。
    2 温度面积方法
    该方法是利用所测量的每户室内温度,结合建筑面积来对建筑的总供热量进行分摊。其具体做法是,在每户主要房间安装一个温度传感器,用来对室内温度进行测量,通过采集器采集的室内温度经通信线路送到热量采集显示器;热量采集显示器接收来自采集器的信号,并将采集器送来的用户室温送至热量采集显示器;热量采集显示器接收采集显示器、楼前热量表送来的信号后,按照规定的程序将热量进行分摊。
    这种方法的出发点是按照住户的平均温度来分摊热费。如果某住户在供暖期间的室温维持较高,那么该住户分摊的热费也较多。它与住户在楼内的位置没有关系,收费时不必进行住户位置的修正。应用比较简单,结果比较直观,它也与建筑内采暖系统没有直接关系。所以,这种方法适用于新建建筑各种采暖系统的热计量收费,也适合于既有建筑的热计量收费改造。
    住房和城乡建设部已将《温度法热计量分配装置》列入“2008年住房和城乡建设部归口工业产品行业标准制订、修订计划”。
    3 流量温度方法
    这种方法适用于共用立管的独立分户系统和单管跨越管采暖系统。该户间热量分摊系统由流量热能分配器、温度采集器处理器、单元热能仪表、三通测温调节阀、无线接收器、三通阀、计算机远程监控设备以及建筑物热力入口设置的楼栋热量表等组成。通过流量热能分配器、温度采集器处理器测量出的各个热用户的流量比例系数和温度系数,测算出各个热用户的用热比例,按此比例对楼栋热量表测量出的建筑物总供热量进行户间热量分摊。但是这种方法不适合在垂直单管顺流式的既有建筑改造中应用,此时温度测量误差难以消除。
    该方法也需对住户位置进行修正。
    4 通断时间面积方法
    该方法是以每户的采暖系统通水时间为依据,分摊总供热量的方法。具体做法是,对于分户水平连接的室内采暖系统,在各户的分支支路上安装室温通断控制阀,用于对该用户的循环水进行通断控制来实现该户室温控制。同时在各户的代表房间里放置室内控制器,用于测量室内温度和供用户设定温度,并将这两个温度值传输给室温通断控制阀。室温通断控制阀根据实测室温与设定值之差,确定在一个控制周期内通断阀的开停比,并按照这一开停比控制通断调节阀的通断,以此调节送入室内热量,同时记录和统计各户通断控制阀的接通时间,按照各户的累计接通时间结合采暖面积分摊整拣建筑的热量。
    这种方法适用于水平单管串联的分户独立室内采暖系统,但不适合于采用传统垂直采暖系统的既有建筑的改造。可以分户实现温控,但是不能分室温控。
    5 户用热量表方法
    该分摊系统由各户用热量表以及楼栋热量表组成。
    户用热量表安装在每户采暖环路中,可以测量每个住户的采暖耗热量。热量表由流量传感器、温度传感器和计算器组成。根据流量传感器的形式,可将热量表分为:机械式热量表、电磁式热量表、超声波式热量表。机械式热量表的初投资相对较低,但流量传感器对轴承有严格要求,以防止长期运转由于磨损造成误差较大;对水质有一定要求,以防止流量计的转动部件被阻塞,影响仪表的正常工作。电磁式热量表的初投资相对机械式热量表要高,但流量测量精度是热量表所用的流量传感器中最高的、压损小。电磁式热量表的流量计工作需要外部电源,而且必须水平安装,需要较长的直管段,这使得仪表的安装、拆卸和维护较为不便。超声波热量表的初投资相对较高,流量测量精度高、压损小、不易堵塞,但流量计的管壁锈蚀程度、水中杂质含量、管道振动等因素将影响流量计的精度,有的超声波热量表需要直管段较长。
    这种方法也需要对住户位置进行修正。它适用于分户独立式室内采暖系统及分户地面辐射供暖系统,但不适合于采用传统垂直系统的既有建筑的改造。
    建设部已批准《热量表》CJ/128-2007为城镇建设行业产品标准。
    6 户用热水表方法
    这种方法以每户的热水循环量为依据,进行分摊总供热量。
    该方法的必要条件是每户必须为一个独立的水平系统,也需要对住户位置进行修正。由于这种方法忽略了每户供暖供回水温差的不同,在散热器系统中应用误差较大。所以,通常适用于温差较小的分户地面辐射供暖系统,已在西安市有应用实例。

5.3.4 散热器恒温控制阀(又称温控阀、恒温器等)安装在每组散热器的进水管上,它是一种自力式调节控制阀,用户可根据对室温高低的要求,调节并设定室温。这样恒温控制阀就确保了各房间的室温,避免了立管水量不平衡,以及单管系统上层及下层室温不匀问题。同时,更重要的是当室内获得“自由热”(free heat,又称“免费热”,如阳光照射,室内热源 ——炊事、照明、电器及居民等散发的热量)而使室温有升高趋势时,恒温控制阀会及时减少流经散热器的水量,不仅保持室温合适,同时达到节能目的。目前北京、天津等地方节能设计标准已将安装散热器恒温阀作为强制性条文,根据实施情况来看,有较好的效果。
    对于安装在装饰罩内的恒温阀,则必须采用外置传感器,传感器应设在能正确反映房间温度的位置。
    散热器恒温控制阀的特性及其选用,应遵循行业标准《散热器恒温控制阀》JG/T 195-2006的规定。
    安装了散热器恒温阀后,要使它真正发挥调温、节能功能,特别在运行中,必须有一些相应的技术措施,才能使采暖系统正常运行。首先是对系统的水质要求,必须满足本标准5.2.13条的规定。因为散热器恒温阀是一个阻力部件,水中悬浮物会堵塞其流道,使得恒温阀调节能力下降,甚至不能正常工作。北京市地方标准《居住建筑节能设计标准》DBJ 11-602-2006(2007年2月1日实施)第6.4.9条规定,防堵塞措施应符合以下规定:1.供热采暖系统水质要求应执行北京市地方标准《供热采暖系统水质及防腐技术规程》DBJ 01-619-2004的有关规定。2.热力站换热器的一次水和二次水入口应设过滤器。3.过滤器具体设置要求详见《供热采暖系统水质及防腐技术规程》DBJ 01-619-2004的有关规定。同时,不应该在采暖期后将采暖水系统的水卸去,要保持“湿式保养”。另外,对于在原有供热系统热网中并入了安装有散热器恒温阀的新建造的建筑后,必须对该热网重新进行水力平衡调节。因为,一般情况下,安装有恒温阀的新建筑水力阻力会大于原来建筑,导致新建建筑的热水量减少,甚至降低供热品质。

5.3.5 引自《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005第5.2.4条。

5.3.6 对于不同材料管道,提出不同的设计供水温度。对于以热水锅炉作为直接供暖的热源设备来说,降低供水温度对于降低锅炉排烟温度、提高传热温差具有较好的影响,使得锅炉的热效率得以提高。采用换热器作为采暖热源时,降低换热器二次水供水温度可以在保证同样的换热量情况下减少换热面积,节省投资。由于目前的一些建筑存在大流量、小温差运行的情况,因此本标准规定采暖供回水温差不应小于25℃。在可能的条件下,设计时应尽量提高设计温差。
    热塑性塑料管的使用条件等级按5级考虑,即正常操作温度80℃时的使用时间为10年;60℃时为25年;20℃(非采暖期)为14年。
    以北京为例:采暖期不足半年,通常,采暖供水温度随室外气温进行调节,在50年使用期内,各种水温下的采暖时间为25年,非采暖期的水温取20℃,累积也为25年。当散热器采暖系统的设计供回水温度为85℃/60℃时,正常操作温度下的使用年限为:85℃时为6年;80℃时为3年;60℃时为7年。相当于80℃时为9.6年;60℃时为25年;20℃时为14.4年。这时,若选择工作压力为1.0MPa,相应的管系列为:PB管-S4;PEX管-S3.2。
    对于非热熔连接的铝塑复合管,由于它是由聚乙烯和铝合金两种杨氏模量相差很大的材料组成的多层管,在承受内压时,厚度方向的管环应力分布是不等值的,无法考虑各种使用温度的累积作用,所以,不能用它来选择管材或确定管壁厚度,只能根据长期工作温度和允许工作压力进行选择。
    对于热熔连接的铝塑复合管,在接头处,由于铝合金管已断开,并不连续,因此,真正起连接作用的实际上只是热塑性塑料;所以,应该按照热塑性塑料管的规定来确定供水温度与工作压力。
    铝塑复合管的代号说明:
    PAP——由聚乙烯/铝合金/聚乙烯复合而成;
    XPAP——由交联聚乙烯/铝合金/交联聚乙烯复合而成;
    XPAP1(一型铝塑管)——由聚乙烯/铝合金/交联聚乙烯复合而成;
    XPAP2(二型铝塑管)——由交联聚乙烯/铝合金/交联聚乙烯复合而成;
    PAP3(三型铝塑管)——由聚乙烯/铝合金/聚乙烯复合而成;
    PAP4(四型铝塑管)——由聚乙烯/铝合金/聚乙烯复合而成;
    RPAP5(新型的铝塑复合管)——由耐热聚乙烯/铝合金/耐热聚乙烯复合而成。

5.3.7 低温地板辐射采暖是国内近20年以来发展较快的新型供暖方式,埋管式地面辐射采暖具有温度梯度小、室内温度均匀、脚感温度高等特点,在热辐射的作用下,围护结构内表面和室内其他物体表面的温度,都比对流供暖时高,人体的辐射散热相应减少,人的实际感觉比相同室内温度对流供暖时舒适得多。在同样的热舒适条件下,辐射供暖房间的设计温度可以比对流供暖房间低(2~3)℃,因此房间的热负荷随之减小。
    室内家具、设备等对地面的遮蔽,对地面散热量的影响很大。因此,要求室内必须具有足够的裸露面积(无家具覆盖)供布置加热管的要求,作为采用低温地板辐射供暖系统的必要条件。
    保持较低的供水温度和供回水温差,有利于延长塑料加热管的使用寿命;有利于提高室内的热舒适感;有利于保持较大的热媒流速,方便排除管内空气;有利于保证地面温度的均匀。
    有关地面辐射供暖工程设计方面规定,应遵循行业标准《地面辐射供暖技术规程》JGJ 142-2004执行。

5.3.8 热网供水温度过低,供回水温差过小,必然会导致室外热网的循环水量、输送管道直径、输送能耗及初投资都大幅度增加,从而削弱了地面辐射供暖系统的节能优势。为了充分保持地面辐射供暖系统的节能优势,设计中应尽可能提高室外热网的供水温度,加大供回水的温差。
    由于地面辐射供暖系统的供水温度不宜超过60℃,因此,供暖入口处必须设置带温度自动控制及循环水泵的混水装置,让室内采暖系统的回水根据需要与热网提供的水混合至设定的供水温度,再流入室内采暖系统。当外网提供的热媒温度高于60℃时(一般允许最高为90℃),宜在各户的分集水器前设置混水泵,抽取室内回水混入供水,以降低供水温度,保持其温度不高于设定值。

5.3.9 分室控温,是按户计量的基础;为了实现这个要求,应对各个主要房间的室内温度进行自动控制。室温控制可选择采用以下任何一种模式:
    模式Ⅰ:“房间温度控制器(有线)+电热(热敏)执行机构+带内置阀芯的分水器”
    通过房间温度控制器设定和监测室内温度,将监测到的实际室温与设定值进行比较,根据比较结果输出信号,控制电热(热敏)执行机构的动作,带动内置阀芯开启与关闭,从而改变被控(房间)环路的供水流量,保持房间的设定温度。
    模式Ⅱ:“房间温度控制器(有线)+分配器+电热(热敏)执行机构+带内置阀芯的分水器”
    与模式Ⅰ基本类似,差异在于房间温度控制器同时控制多个回路,其输出信号不是直接至电热(热敏)执行机构,而是到分配器,通过分配器再控制各回路的电热(热敏)执行机构,带动内置阀芯动作,从而同时改变各回路的水流量,保持房间的设定温度。
    模式Ⅲ:“带无线电发射器的房间温度控制器+无线电接收器+电热(热敏)执行机构+带内置阀芯的分水器”
    利用带无线电发射器的房间温度控制器对室内温度进行设定和监测,将监测到的实际值与设定值进行比较,然后将比较后得出的偏差信息发送给无线电接收器(每间隔10min发送一次信息),无线电接收器将发送器的信息转化为电热(热敏)式执行机构的控制信号,使分水器上的内置阀芯开启或关闭,对各个环路的流量进行调控,从而保持房间的设定温度。
    模式Ⅳ:“自力式温度控制阀组”
    在需要控温房间的加热盘管上,装置直接作用式恒温控制阀,通过恒温控制阀的温度控制器的作用,直接改变控制阀的开度,保持设定的室内温度。
    为了测得比较有代表性的室内温度,作为温控阀的动作信号,温控阀或温度传感器应安装在室内离地面1.5m处。因此,加热管必须嵌墙抬升至该高度处。由于此处极易积聚空气,所以要求直接作用恒温控制阀必须具有排气功能。
    模式Ⅴ:“房间温度控制器(有线)+电热(热敏)执行机构+带内置阀芯的分水器”
    选择在有代表性的部位(如起居室),设置房间温度控制器,通过该控制器设定和监测室内温度;在分水器前的进水支管上,安装电热(热敏)执行器和二通阀。房间温度控制器将监测到的实际室内温度与设定值比较后,将偏差信号发送至电热(热敏)执行机构,从而改变二通阀的阀芯位置,改变总的供水流量,保证房间所需的温度。
    本系统的特点是投资较少、感受室温灵敏、安装方便。缺点是不能精确地控制每个房间的温度,且需要外接电源。一般适用于房间控制温度要求不高的场所,特别适用于大面积房间需要统一控制温度的场所。

5.3.10 引自《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003第4.8.6条;在采暖季平均水温下,重力循环作用压力约为设计工况下的最大值的2/3。

5.3.11 引自《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005第5.4.10条第3款。