建筑节能分户热计量设计论文
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摘要：在建设部实施了住宅采暖分户热计量的措施后，相应在采暖系统的设计上引起了一系列的与传统采暖系统不同的做法。本人在实践过程中对新采暖系统设计的概念及做法有了一定程度的认识。特别是建筑围护结构的热工性能、体型系数对建筑节能的重要影响；提出了在分户采暖设计中计算热负荷时值得注意的问题。
关键词：建筑节能分户热计量按热收费
引言：
随着2001年9月1日北京市建委颁发的《北京市建筑节能管理规定》京建法[2001]689号文，以及《北京市新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》(DBJ01-605-2000)的出台，规定了我们必须按节能的方针进行采暖设计，把“热”作为商品来向用户收取热费。停止福利供热，按面积收费改为由居民家庭直接交采暖热费，从而使居住建筑分户计量成为建筑节能的重要手段之一，把采暖节能变成人们使用热量时的一种自觉行动。这不仅仅是采暖收费制度的改革，也导致了传统的采暖设计方法的转变。无论是从建筑围护结构的热工性能，采暖系统的布置，热负荷的计算等多方面都带来了观念性的挑战。
2．建筑围护结构热工性能及体形系数对建筑节能的重要影响：
2001年之前的主要节能手段，仅限于居住建筑改善墙体和门窗的保温性能，当然，这是很有意义的。而分户热计量和收费，建立了用户的经济利益与能耗的直接关系，将会减少供热过量建筑采暖热量的无效消耗，同时使开发商真正意识到建筑围护结构的热工性能的重要意义。保证居住建筑围护结构传热系数K（W/m2.℃）满足《北京市民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）北京地区实施细则》（DBJ01-602-97）的规定。可目前建筑专业大多喜欢追求建筑外观上大玻璃的通透效果，使得建筑物的窗墙比大都超过规范推荐值。这就对围护结构（特别是外窗）的传热系数及建筑的体形系数有较高的要求。我在设计建外SOHO一、二期住宅建筑中，就碰上此类问题。日本建筑大师山本理显所做的方案中，为了追求外表美观，外墙面除了柱子、梁、少量的墙体外均为落地大玻璃。这个方案国内能否满足节能要求，经过热工计算，它的体形系数及建筑物耗热量指标分别如下表，
从表中看出，由于严格控制了外窗的传热系数和体形系数，使得该方案的耗热量指标qH<20.6W/m2。同时，我发现，同样的平面当楼层下调至3层时，其体形系数大于0.3时，为满足节能要求，外窗的传热系数必须达到1.3W/m2.℃，正常情况下的中空玻璃已无法满足这种K值要求，必须用洛依玻璃才可能达到。这一点充分反映了建筑物围护结构的热工性能及体形系数在建筑节能中的相互关系，也是在做住宅分户采暖设计时首先应注意的问题。
3.分户采暖设计中热负荷计算时值得注意的问题：
3.1.基本耗热量：按《住宅设计规范》（GB50096-1999）（2003年版）规定：卧室、起居室和卫生间温度为18℃，但室内采暖计算温度应按提高2℃来计算，即20℃，以此温度与室外采暖计算温度的温差，计算出的耗热量为每个房间的基本耗热量。
3.2.户间传热量：传统的住宅设计，并不考虑户与户之间的热传递，当部分房间空置、或部分住户降低采暖标准、或有的住户间断采暖时，户与户之间的墙体及楼板就会有较大的热传递量，一般散热器采暖户间传热按6℃温差计；当采用地板辐射采暖时，则按8℃温差计算。不可简单地按基本负荷的附加系数取值。只有当户间传热量大于基本耗热量80%时，按基本耗热量的0.8倍计，此举为避免增加不必要的投资。基本耗热量及户间传热量之和是布置室内散热器及户内管道管径的计算依据。
3.3.如若该房间采用地板辐射采暖时，则室内计算温度应比室内采暖温度降低1~2℃来计算温差。且地板表面温度不得大于60℃，以防地面由于温度过高而产生龟裂。
3.4.在设计建筑物采暖热力入口时，对户外供热量要求，则应仍按基本耗热量提出。
3.5.通常按规范要求做的节能建筑，整幢住宅楼采暖热负荷指标绝大部分可<52W/m2（塔楼甚至可以做到40~43W/m2，板楼可做到45~48W/m2，）。
4.分户热计量采暖系统的各种形式：
4.1.独立燃气炉采暖:
北京时代庄园东区（为连排别墅式）即采用此种形式，每户根据采暖热负荷再加上生活热水用热量，来选择壁挂炉的大小和型号，将壁挂炉设置在封闭阳台或面积较大的厨房内，靠外墙设置，且炉体设有单独通向室外的排烟及进气风管，并可根据起居室的温度来自动调节天燃气火力大小，控制出水温度，有严格自动熄火装置。壁挂炉自带采暖用循环水泵，需注意的是当系统末端为风机盘管时，要校核该水泵扬程。时代庄园工程系统末端为散热器，壁挂炉选用依马强制排风产品，其质量安全可靠。目前该项目已经竣工。
另据北京市环保局意见，在高层建筑不推广此种做法，因其排放物-氮氧化物浓度超过《大气环境质量标准》）GB3095-1996）中二级标准，但在多层（如回龙观小区）或别墅区使用效果良好，氮氧化物排放浓度合格。用户室温调节自如。
4.2.低温发热电缆地板辐射采暖:
在建筑保温较好的住宅内，使用电热采暖，是可行的，从能源利用上分析，把高品位电能当作热能使用是不经济的，但随着2002年北京供电局出台《北京市电采暖低谷用电优惠办法》的通知，经过一次投资与运行费用比较，若合理使用是可行的。如北京龙潭路住宅小区，采用低温发热电缆地板辐射采暖，由于该小区建筑保温做的较好，墙体采用欧文斯科宁的外保温材料，K值达到0.6W/m2K，外窗为进口产品，K值达到2.0W/m2K。经过去年一个冬季的试运行测定，使用效果良好，运行费用为35元/平方米，总体比热水采暖费用略高一点。
4.3.集中热水采暖分户热计量：
目前大多数住宅建筑仍以集中供热为主。经过3年设计经验的积累，下面将总结几条集中热水采暖分户热计量设计的经验：
4.3.1根据《分户热计量设计规程》DBJ01-605-2000第8.3条规定，采暖热力入口要设置热量表及各种阀门、压力表、温度计、水过滤器及平衡阀等装置，其中热量表要注明额定流量以便订货。
4.3.2各居民用户须设置户用热表，锁闭阀，水过滤器等，并且要一户一表。
4.3.3.建筑物热力入口处要说明该系统热负荷及系统总阻力，因为户内部分装了户用热表，其采暖水阻力约为30kPa，再加上热力入口的总热表及各种附件阻力，提供外网设计依据时总阻力值约在50kPa左右。目前小区采暖外网设计较为混乱，有的住宅小区部分建筑物是2000年以前建成的，未设分户热计量装置，而现在新建的住宅均设了分户计量装置，二者水阻不平衡，外网又用一套热力管道系统，结果阻力相差甚大，新建楼群室温达不到标准，连调试都难以解决。目前东冠英小区即是如此。我认为这个问题应提醒重视。
4.3.4住宅楼内的公共用房、商业用房、人防、地下车库等应单独设置采暖热表，便于将来收费方便。
4.3.5一个单元的采暖公用立管及户用入口装置要设置在户外，一般设在楼梯间的公用管井内，这样物业管理人员可将拒付采暖费的用户进行锁闭，立管放气也可在管井操作，不必进入户内，减少物业管理与用户间的纠纷。
4.3.6散热
器应选用铸铁无沙型或钢制型，以免堵塞热表。每个散热器宜设温控阀，以实现分室调温。
4.3.7采暖系统水平敷设有双管同程式，双管异程式，单管串联式，双管放射等形式。
4.3.8.高层建筑采暖公用立管应注意热膨胀问题，每户水平支管与立管连接处宜设软连接（金属软管），以防由于热表或分集水器固定而立管胀缩导致接口开裂。
4.3.9.每户的户用入口宜设泄水装置，泄水管可引至下一层管井内，以便维修或装修时，将户内水平管道泄空。但管井内不宜做垫层，否则三通接头在垫层内。
5.采暖用塑料类管材选用及施工问题：
5.1.从公用立管户用入口引入室内开始至户内的采暖管道多为埋在地面面层内，该管道采用塑料类管材，常用的有铝塑复合管，PB管，PE-X管，PP-R管。
5.2.埋在面层内的塑料管不得有接头，当采用PB管或PP-R管时，连接散热器处可以采用热熔连接，面层厚度一般不小于50mm。
5.3.采用塑料类管材时，供暖热水温度不宜高于85℃。
5.4.选用塑料类管材时，应考虑管材温度、压力及使用寿命为50年来选择使用等级，采暖管材可按5级来选，其壁厚应根据管材许用设计环应力和系统承压之间的关系来计算，或按《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》附录J-1~4表来选择。当采暖热水温度为90℃时，应按5A级来选择塑料管材的厚度。
5.5.在《北京市新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》(DBJ01-605-2000)中第6.4.4条中明确：“在垫层内埋设的管道：除采用下分双管式系统连接散热器处的PB管和PP-R管可采用相同材质的专用连接件进行热熔外，其它管材和所有管材在其它部位均不应设置连接配件。”而实际市场中PP-R管为直段管材，长度一般为6~8米，如果房间内需连接的管道长度超过8米，其接头处必须上翻，影响美观，垫层内做热熔接头又违反规范；同样，管径大于25mm的PB管市场上只有直段管材，问题与PP-R管相同；管径小于25mm的PB管材市场上有盘管，但是盘管的弯曲半径有一定要求，且有弯曲方向性，这就导致了PB管在某些转角处不能紧贴墙边且离墙较远，若在靠墙处有散热器时，就需在干管上做三通，接出一段支管再接散热器或采用弯头作为热熔连接件，此两种热熔连接件（三通、弯头）都在垫层内又违反了规范。而如果否定这两种做法，等于否定了PB和PP-R这两种管材。北京幸福家园一、二期工程中就遇到此问题，质量检查监督站就此问题提出疑义，经几次讨论，并咨询了北京市建筑设计标准化办公室，得到的答复是上述两种做法是可行的。但目前技术规程与实际施工验收有矛盾，我认为应尽快对规程进行修订，保持其初衷：减少埋在地下的隐患；同时又要让先进的材料及做法普遍推广，并持续发展下去。
5.6.埋地管道穿卫生间时的做法问题：目前的标准图集和规程中均未提及。在实际工程中各种做法都有：有采暖用塑料管道走卫生间防水层上，水平穿防水卷边的；有管道走卫生间防水层下，接散热器支管竖直穿防水层的；两种做法穿防水层处均做防水套管。但每种做法均存在一定问题和隐患。前者做法，当卫生间不做结构降板时，防水套管下部空间太小，一般仅为10mm~20mm，工人不便操作，防水处理很难到位，在卫生间闭水试验时，很容易从套管渗漏到其它居室，在朗琴园一期工程中就发生了此种情况，在住户购房时引起了纠纷。后者做法，防水套管不好固定，尤其是采暖以后，由于管道的热伸缩则更要破坏防水涂料层，致使卫生间内的水泄漏到下层用户，也要引起纠纷。通过经验总结，我目前通常采用不穿防水层的做法：采暖干管不进入卫生间，接散热器的支管埋入卫生间侧墙（非承重墙），并上翻至防水卷边上部（一般为30cm）进入卫生间，一进入卫生间就接散热器，保证不影响高点放气。而卫生间散热器要高于地面30cm安装，只要散热器布置时注意与其它洁具协调即可。这种方式用于北京幸福家园一、二期工程，通过一个采暖季的使用，效果较好，甲方及业主均满意。
6.采暖分户热计量各种形式经济比较：
新建或改建采暖系统应根据该地区具体条件来选择热媒，根据环保要求，城市热力气源、电源、水源等因素做相应的技术经济比较，由开发商和设计人员共同协商决定，下面列出各种能源的一次性投资和运行费用参考价格。
7.采暖分户热计量的反思：
7.1.采暖分户计量的目的是：使用户能够根据不同使用时间对室温的不同要求，来调节自己居住套内的温度，从而达到整个冬季节约能源的目的。但是由于存在户间传热的因素，会产生一系列连锁的复杂问题：首先，会危及被停止供暖用户的邻室，进一步引起费用纠纷。其次，中间某户将各房间温控阀调至关闭状态，该户可以从正常采暖的邻居处获得热量，甚至仍然可维持室内10℃左右，所以按用户热表热量的收费方法难以实施，也不公平。那么是否应以牺牲户内面积为代价，在户间墙上做保温，以减少户间传热呢，我认为此举在正常使用的情况下又造成建筑保温材料的浪费，所以暖气收费政策应从多方面考虑其合理性，而不光是一分户计量就完全解决热量收费的问题。超级秘书网
7.2.实现分室调温的困难，我在设计安华寺住宅小区一期时，每户每组散热器上均设了温控阀，目的是用户可在晚上将客厅温度调低，将卧室温度调高；白天反之。但是没有一个用户把客厅与房间温度根据不同使用时间来回调，温控阀形同虚设。
7.3.由于建筑物热惰性存在，若业主早上八点离家上班，将室温调低，但整个上午室内温度还未降下来，下午六点下班回家，将室温调高，但可能直到晚上八、九点温度才升上来，所以热量调节不像照明那样即时明显。室内温度靠热媒量调来体现节能，其操作性意义不大。
7.4.《采暖通风与空气调节设计规范》（2001年版）第3.9.4条规定分户热计量热水集中采暖系统应在建筑物热力入口处设置热表、流量调节装置，除污器等。笔者认为如室内为户型单管水平串联，则整个采暖系统为定流量系统，无需设置流量调节装置；当室内为户型双管水平连接时，则整个采暖系统为变流量系统，可以控制热力站或锅炉房的循环水泵的供水量来实现，同样也无需在热力入口装流量调节装置，而且当热力入口在地沟内时，经常处于无人察看易损坏的状态，所以我认为在热力入口处可以不设流量调节装置，据调查目前设计分户热计量的住宅，很少有安装流量调节装置的。
8.结束语：
分户热计量收费尽管存在不少问题，收费政策迟迟不能出台，但其作为政府政策，应是“势在必行”，所以我们是按市规委文件政策办，按分户热计量方法设计，同时标准图册要及时完善，施工人员要及时培训。因为以往的普通住宅中惯用的采暖系统（单管串联系统、单双管串联系统、垂直双管系统等）确实经过了很长时期的使用与考验，施工人员有成熟经验，其可靠性、安全性、及与之配套的安装工艺、管材配件及标准图册等等都已成熟，但与分户热计量收费政策不符，已不适应新的发展。而为适应新的政策出台的相应规范、规程、标准图集还未经过实践的检验，有些不尽完善之处有待专家去完善和提高。老楼采暖系统如何改造，热费的收费政策如何出台，使从按供热面积计费最终过渡到按用热量计费，提高住户的节能意识。按用热量计费是保障和促进建筑节能的关键措施，也是分户采暖系统设计的实际意义所在。
以上所述是我在设计中落实采暖分户热计量等新的政策的一些心得与看法，与大家探讨研究。
参考文献：
采暖通风与空气调节设计规范（2001年版）GBJ19-87
民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）北京地区实施细则DBJ01-602-97
新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程DBJ01-605-2000
住宅设计规范GB50096-1999（2003版）