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1前言
我國(guó)現(xiàn)行的按建筑面積計(jì)算熱費(fèi)的供熱收費(fèi)體制,違背了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的客觀規(guī)律,其弊病顯而易見。首先,由于用戶用熱多少和用戶付費(fèi)多少無關(guān),用戶不會(huì)關(guān)心供熱能耗問題,抑制了用戶節(jié)能的積極性,不利于建筑的可持續(xù)發(fā)展;其次,用戶由于沒有供熱的調(diào)節(jié)手段,無法根據(jù)自己的需要來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度,不利于人們生活水平的進(jìn)一步提高;第三,由于目前的種種原因,供熱公司收取熱費(fèi)成為一個(gè)難題,使供熱公司正常運(yùn)行難以進(jìn)行,不利于供熱公司的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步;第四,這種收費(fèi)體制不利于激勵(lì)供熱公司進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益,容易產(chǎn)生壟斷性掩蓋競(jìng)爭(zhēng)性、政策性虧損掩蓋經(jīng)營(yíng)性虧損的傾向。這一問題已引起各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)管理部門的高度重視,依照熱量計(jì)量收費(fèi)勢(shì)在必行。根據(jù)建設(shè)部2000年的《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》,從2000年10月起,所有利用集中供熱的新建住宅,“推行溫度調(diào)節(jié)和戶用熱量計(jì)量裝置,實(shí)行供熱計(jì)量收費(fèi)”。在按戶依照熱量計(jì)量收費(fèi)后,收費(fèi)體制將發(fā)生根本變化,“熱”成為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的一種商品,雖然上述問題將迎刃而解,但又會(huì)帶來新的問題。
2按供熱面積收費(fèi)體制下熱網(wǎng)調(diào)節(jié)方案
在現(xiàn)有的按面積收費(fèi)體制下用戶無法調(diào)節(jié)流量,供熱公司以定流量或分階段變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方案進(jìn)行運(yùn)行,調(diào)節(jié)的主動(dòng)權(quán)在供熱公司。因此,從技術(shù)角度看熱網(wǎng)正常供熱只要做到:
*保證流量分配均勻:在初調(diào)節(jié)時(shí)把用戶的水流量調(diào)整到所要求的設(shè)計(jì)流量,即流量按供熱面積分配均勻即可;
*保證合適的供水溫度:對(duì)于一次網(wǎng),根據(jù)室外溫度控制熱源出口的供水溫度;對(duì)于二次網(wǎng),只要熱力站設(shè)計(jì)及初調(diào)節(jié)合理,在一次網(wǎng)供水溫度調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)那闆r下即可保證二次網(wǎng)的合適供水溫度。
正常供熱時(shí)熱源的供熱總量變化僅僅和室外溫度有關(guān),供熱總量可以預(yù)知且由其控制。
3依據(jù)熱量計(jì)量收費(fèi)后所引起的變化
在熱量計(jì)量收費(fèi)后每組散熱器上安裝溫控閥,用戶將根據(jù)自己的需求調(diào)節(jié)溫控閥來控制室內(nèi)溫度。這種調(diào)節(jié)本質(zhì)上是通過調(diào)節(jié)散熱器的流量、即散熱器的供熱量而控制室溫。當(dāng)眾多用戶調(diào)節(jié)流量后,整個(gè)熱網(wǎng)的流量和供熱量也將隨之變化,而這個(gè)流量和供熱量的變化是供熱公司無法控制和預(yù)知的,這也就是說,分散的眾多用戶成為主動(dòng)的調(diào)節(jié)者,而供熱公司由主動(dòng)變?yōu)楸粍?dòng)的適從者。這種變化必然帶來新的課題:
*在供熱公司不可能再維持熱網(wǎng)定流量質(zhì)調(diào)節(jié)的方式下,熱網(wǎng)流量如何調(diào)節(jié)?
*在保證用戶供熱質(zhì)量的前提下,供熱公司如何運(yùn)行才能降低運(yùn)行費(fèi)用、提高經(jīng)濟(jì)效益?
4依據(jù)熱量計(jì)量收費(fèi)后熱網(wǎng)調(diào)節(jié)方案
在熱量計(jì)量收費(fèi)后熱量成為一種商品,為保證充分供應(yīng),就要在任何時(shí)候用戶都要有足夠的資用壓頭。為此可以采用下兩種控制方法:
*供水定壓力控制:把熱網(wǎng)供水管路上的某一點(diǎn)選作壓力控制點(diǎn),在運(yùn)行時(shí)使該點(diǎn)的壓力保持不變(注意,非熱網(wǎng)恒壓點(diǎn),為避免誤解,稱作壓力控制點(diǎn));
*供回水定壓差控制:把供熱網(wǎng)某管路的供回水壓差作為壓差控制點(diǎn),保持該點(diǎn)的供回水壓差不變。
無論那種控制方法,都要涉及到以下幾個(gè)問題:
A.控制點(diǎn)選在什么位置;
B.控制點(diǎn)的設(shè)定值應(yīng)取多大;
C.供水溫度如何調(diào)節(jié);
控制點(diǎn)位置及設(shè)定值大小的選擇主要是考慮運(yùn)行降低能耗和保證熱網(wǎng)調(diào)節(jié)性能的綜合效果。在設(shè)定值大小相同的條件下,控制點(diǎn)位置離熱網(wǎng)循環(huán)泵出口越近,調(diào)節(jié)能力越強(qiáng),但越不利于節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用;離熱網(wǎng)循環(huán)泵出口越遠(yuǎn),情況正好相反。在控制點(diǎn)位置確定的條件下,控制點(diǎn)的壓力(壓差)設(shè)定值取得越大,越能保證用戶在任何工況下都有足夠的資用壓頭,但運(yùn)行能耗及費(fèi)用也就越大;反之如取值過低,運(yùn)行能耗及費(fèi)用雖然較低,但有可能在某些工況下保證不了用戶的要求。
4.1直連網(wǎng)的調(diào)節(jié)
4.1.1供水壓力控制點(diǎn)的位置及設(shè)定值大小
如圖1所示直連網(wǎng),采用供水壓力控制方法,為保證在任何時(shí)候都能滿足所有用戶的調(diào)節(jié)要求,把壓力控制點(diǎn)確定在最遠(yuǎn)用戶n的供水入口處,該用戶供水入口處的壓力設(shè)定值Pn為:
Pn=P0+Pr+Py(1)
P0:熱源恒壓點(diǎn)的壓力值,設(shè)恒壓點(diǎn)在循環(huán)泵的入口;
Pr:在設(shè)計(jì)工況下從n用戶到熱源恒壓點(diǎn)的回水干管壓降;
Py:用戶的資用壓頭。
4.1.2壓差控制點(diǎn)的位置和設(shè)定值
壓差控制方法的原理如圖2示。如同供水壓力控制點(diǎn)的原理一樣,當(dāng)各個(gè)用戶所要求的資用壓頭相同時(shí),壓差控制點(diǎn)可以選在最遠(yuǎn)用戶處,當(dāng)各用戶所要求的資用壓頭不相同時(shí),壓差控制點(diǎn)選在要求資用壓頭最大的用戶處,其壓差設(shè)定值為所要求的最大資用壓頭。
4.1.3供水溫度及總流量的調(diào)節(jié)
一般情況下,熱源的供水溫度tg僅隨
室外溫度tw而變化,這個(gè)變化與現(xiàn)行的運(yùn)行曲線相同,也就是相當(dāng)于質(zhì)調(diào)節(jié)運(yùn)行方式下的供水溫度調(diào)節(jié)曲線,即:
(2)
式中:tn、t’w分別為室內(nèi)、外設(shè)計(jì)溫度
t’g、t’h分別為設(shè)計(jì)供/回水溫度
b為散熱器傳熱系數(shù)函數(shù)的一個(gè)參數(shù)。
熱源處循環(huán)泵的總流量用變頻控制,根據(jù)壓力控制點(diǎn)的壓力變化而控制變頻泵的轉(zhuǎn)速。假如1、2等用戶調(diào)小流量導(dǎo)致干管總流量下降,而干管的阻力系數(shù)未變,因此干管上的壓力損失降低而導(dǎo)致壓力控制點(diǎn)(例如P點(diǎn))的供水壓力升高。該壓力值的升高反饋給循環(huán)泵,使泵的轉(zhuǎn)速降低,一直降到壓力控制點(diǎn)的壓力值到設(shè)定值為止,這樣,就可以保證壓力控制點(diǎn)的供水壓力值不變。
4.2間連網(wǎng)的調(diào)節(jié)
4.2.1二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)
壓力控制和壓差控制的原理相同,以下僅以壓力控制為例說明。
把間連網(wǎng)的換熱站看成一個(gè)熱源,這樣間連網(wǎng)的每一個(gè)二次網(wǎng)就相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的直連網(wǎng),則二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)中關(guān)于控制點(diǎn)位置及設(shè)定值大小的選取也就和直連網(wǎng)相同,且二次網(wǎng)的循環(huán)泵也要變頻控制。但此時(shí)的差別在于換熱站二次網(wǎng)供水溫度控制。換熱站的換熱面積不變,當(dāng)換熱站所帶的其中一個(gè)用戶調(diào)節(jié)流量后,則換熱器的二次側(cè)流量發(fā)生變化,但換熱器的一次側(cè)流量、供水溫度并沒有發(fā)生變化,這樣,如換熱器沒有溫度調(diào)節(jié)手段,換熱器的二次側(cè)供水溫度就要隨之發(fā)生變化。當(dāng)二次網(wǎng)的供水溫度發(fā)生變化后,對(duì)室溫沒有進(jìn)行調(diào)節(jié)的用戶,雖然其散熱器流量沒有變化,但由于供水溫度變化則室內(nèi)溫度也要發(fā)生變化,這是我們所不希望的。因此二次網(wǎng)供水溫度只能與室外溫度有關(guān),而不應(yīng)當(dāng)隨用戶調(diào)節(jié)流量而有所改變。這樣,換熱站二次網(wǎng)的供水溫度tg由該站的一次網(wǎng)調(diào)節(jié)閥V1控制,調(diào)節(jié)該站一次網(wǎng)閥門V1,使二次網(wǎng)的供水溫度tg保持在所需值,如圖3。
4.2.2一次網(wǎng)的調(diào)節(jié)
把換熱站看為是一次網(wǎng)的一個(gè)用戶,由于上述二次網(wǎng)供水溫度的調(diào)節(jié)要求,一次網(wǎng)調(diào)節(jié)V1的動(dòng)作,使一次網(wǎng)也成為變流量運(yùn)行而不是定流量運(yùn)行。這樣一次網(wǎng)的調(diào)節(jié)、熱源的調(diào)節(jié)方案完全與直連網(wǎng)相同。
需要特別指出,間連網(wǎng)的一次、二次網(wǎng)在水力工況上相互獨(dú)
立的,因此需要分別在一次、二次網(wǎng)上設(shè)置控制點(diǎn)和變頻泵,以便分別進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
4.3混連網(wǎng)的調(diào)節(jié)
4.3.1控制點(diǎn)的位置及設(shè)定值
間連網(wǎng)的一次、二次網(wǎng)水力工況相互獨(dú)立、互不干擾,但混連網(wǎng)的一次、二次網(wǎng)
水力工況并不相互獨(dú)立,因此混連網(wǎng)的壓力控制點(diǎn)位置和控制壓力值的選取不能與間連網(wǎng)那樣在一次、二次網(wǎng)分別設(shè)置,而應(yīng)該只設(shè)置一套壓力控制點(diǎn)和控制值。此時(shí)可以不考慮混連網(wǎng)中的混連站而與直連網(wǎng)的一樣來設(shè)置一套壓力控制點(diǎn)和控制值,如圖4。
4.3.2混連站出水溫度及其流量的調(diào)節(jié)
混水站后的流量與混水比有關(guān),
當(dāng)某一用戶調(diào)節(jié)其流量后,混水站后的流量即發(fā)生變化,為保證用戶有足夠的壓力(壓差),在用戶處設(shè)置壓力控制點(diǎn)Pg,調(diào)節(jié)混水泵的轉(zhuǎn)速,保持壓力控制點(diǎn)Pg不變。而混水站的出水溫度tg應(yīng)僅與室外溫度有關(guān)而不隨用戶的調(diào)節(jié)而變化,因此調(diào)節(jié)混水站前的閥門V,使出水溫度tg達(dá)到要求,如圖4。
總之,混連網(wǎng)的主網(wǎng)壓力控制點(diǎn)的壓力值由熱源處變頻循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速所控制,而混連站的出水溫度由主網(wǎng)上的閥門V控制,混水站后的壓力值由變頻混水泵的轉(zhuǎn)速所調(diào)整。
5熱入口調(diào)節(jié)裝置
以上為供熱網(wǎng)的計(jì)算機(jī)整體調(diào)節(jié),由于投資問題,不可能控制到每個(gè)熱入口。因此,對(duì)于每個(gè)供暖系統(tǒng)的熱入口,為保證供熱質(zhì)量,可在適當(dāng)位置裝一些非計(jì)算機(jī)控制的調(diào)節(jié)裝備,在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)揮了有效作用。在裝溫控閥、變流量運(yùn)行的情況下,這些調(diào)節(jié)裝置的使用和定流量運(yùn)行時(shí)有很大不同,必須正確裝設(shè)才能發(fā)揮作用。否則,會(huì)使系統(tǒng)達(dá)不到調(diào)節(jié)要求,有時(shí)還會(huì)起負(fù)作用。
5.1垂直雙管系統(tǒng)
裝溫控閥后散熱器的流量將隨著室內(nèi)負(fù)荷的變化而自動(dòng)變化,這就意味著熱網(wǎng)的流量隨時(shí)都在變化。
5.1.1自力式流量控制閥
自力式流量控制閥的功能是在工況發(fā)生變化時(shí)盡量保持該管路的流量不變。裝溫控閥后管路流量在主動(dòng)不斷變化,顯然與自力式流量控制閥的作用相矛盾。如果在裝溫控閥的管路上再裝自力式流量控制閥,對(duì)溫控閥的調(diào)節(jié)作用有害而無一利,如圖5。當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷減少時(shí),溫控閥自動(dòng)關(guān)小,則相應(yīng)管路流量應(yīng)減少;但如果該管路有自力式流量控制閥,則自力式流量控制閥感知流量減少后會(huì)自動(dòng)開大,從而使管路流量增加達(dá)到其保持管路流量不變的目的。這時(shí)管路流量的相對(duì)增大(實(shí)際是保持流量不變),又導(dǎo)致溫控閥的進(jìn)一步關(guān)小,如此形成循環(huán),最后導(dǎo)致溫控閥關(guān)到最小,而室內(nèi)溫度仍可能高于要求,反之依然。因此,在裝溫控閥的垂直雙管系統(tǒng)不能再裝自力式流量控制閥。
5.1.2平衡閥
平衡閥實(shí)際上起一種初調(diào)節(jié)的作用。平衡閥初始調(diào)整時(shí),是根據(jù)設(shè)計(jì)工況下各個(gè)管路的流量來調(diào)節(jié)的。當(dāng)全部平衡閥初始調(diào)整完成后、且在管路阻力系數(shù)不再發(fā)生變化的情況下,各管路的流量分配比例保持不變。當(dāng)?shù)苈纷枇ο禂?shù)變化
后,則流量分配比例也隨之發(fā)生變化。在溫控閥動(dòng)作后,本質(zhì)上講是溫控閥的阻力系數(shù)發(fā)生了變化,這時(shí)相應(yīng)管路流量也就發(fā)生了變化。因此,溫控閥和平衡閥的作用并不發(fā)生矛盾。
裝溫控閥后,溫控閥的實(shí)際開度隨著負(fù)荷的變化而變化。假如圖5中B管路上的用戶負(fù)荷增加,則該管路上對(duì)應(yīng)的溫控閥開大,導(dǎo)致該管路流量增大。但若除B管路外的其它所有用戶負(fù)荷都沒有變化,按理說它們所對(duì)應(yīng)的溫控閥和其所要求的流量都不應(yīng)變化。但由于B管路流量發(fā)生變化,必然要影響到總流量增大,從而又導(dǎo)致其它管路如A、N的流量發(fā)生變化。前面已假設(shè)除B外的用戶負(fù)荷都沒有變化,因此A、N管路上的溫控閥本不應(yīng)動(dòng)作。但由于受B管路流量變化的影響,A、N管路上的溫控閥也必須動(dòng)作,進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)。也就是說,裝了平衡閥后管路之間還存在著相互影響,促使平衡閥不斷動(dòng)作調(diào)整。
另一方面,如果除N管路外的用戶都要求流量增大,將有可能總流量過大而導(dǎo)致在N用戶處的資用壓頭不夠,即使N管路上溫控閥都開到最大,也有可能滿足不了要求。
總之,裝平衡閥進(jìn)行初調(diào)節(jié)比盲目的手動(dòng)初調(diào)節(jié)能更好的保持溫控閥發(fā)揮正常作用。但是平衡閥不能消除支路之間的相互耦合影響,同時(shí)有時(shí)還不能滿足溫控閥的調(diào)節(jié)要求。
5.1.3自力式壓差控制閥
自力式壓差控制閥和溫控閥相配合能夠很好的保證溫控閥正常發(fā)揮作用。圖5對(duì)應(yīng)的用戶A負(fù)荷減少時(shí)其溫控閥關(guān)小,相對(duì)應(yīng)的管路流量減少,因此造成總流量減少,系統(tǒng)水壓圖發(fā)生變?nèi)鐖D6。圖中實(shí)線表
示溫控閥沒有調(diào)整之前的水壓分布,虛線表示溫控閥調(diào)整之后的水壓分布。由于總流量減少,干管上壓力損失也減少,外網(wǎng)給A用戶處所提供的資用壓頭提高。如果A用戶沒有裝自力式壓差控制閥,則由于外網(wǎng)提供的資用壓頭增大,溫控閥又會(huì)進(jìn)一步關(guān)小,如此反復(fù)形成正反饋,使溫控閥無法正常發(fā)揮其功能。但如果裝自力式壓差控制閥,自力式壓差控制閥可以根據(jù)壓差的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié),使外網(wǎng)提供的用戶資用壓頭基本保持不變,這樣就不會(huì)對(duì)溫控閥形成正反饋的影響。
5.2帶跨越管的垂直單管系統(tǒng)
帶跨越管的垂直單管系統(tǒng),由于溫控閥的作用,使通過散熱器的流量隨室內(nèi)負(fù)荷變化而變化,但跨越管的分流作用使得立管的總流量卻保持基本不變。因此,此時(shí)熱網(wǎng)實(shí)際上是在定流量運(yùn)行。這樣,該系統(tǒng)對(duì)使用調(diào)節(jié)閥的要求,如同前面所述的定流量運(yùn)行系統(tǒng)一樣,使用自力式流量控制閥是最合適的。
6結(jié)論
6.1按戶計(jì)量收費(fèi)后對(duì)熱網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)帶來新的要求;熱網(wǎng)既要裝備適用的調(diào)節(jié)設(shè)備,又要有正確的調(diào)節(jié)策略,兩者缺一不可。
6.2熱網(wǎng)應(yīng)保持壓力(壓差)控制點(diǎn)的壓力(壓差)不變、使用變速泵運(yùn)行;同時(shí)應(yīng)控制供水。
關(guān)鍵詞熱費(fèi)熱費(fèi)分?jǐn)偦鶞?zhǔn)耗熱量-
一、問題的提出
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,熱作為一種商品已被越來越多的人接受。既然熱是商品,其價(jià)值就要由價(jià)格來體現(xiàn)。目前在我國(guó),熱價(jià)不僅僅是個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題,還涉及到諸多社會(huì)問題和政策問題。能否確定合理的熱價(jià)和實(shí)用的收費(fèi)方法,是制約供熱事業(yè)向前發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。
目前我國(guó)現(xiàn)行的供暖熱價(jià)大多按面積制定熱價(jià),沒有把熱價(jià)成本中的固定費(fèi)用和可變費(fèi)用分離開來。用戶用熱多少,用不同熱都繳納同樣的熱費(fèi),極大地挫傷了用戶的用熱積極性,也不利于用戶的節(jié)能行為。同時(shí)成本中核算固定費(fèi)用與可變費(fèi)用不分離開來,也不利于熱量計(jì)量收費(fèi)的實(shí)現(xiàn)。
二、國(guó)內(nèi)外熱價(jià)制定
國(guó)外的熱價(jià)管理有兩種方式,其一為固定熱價(jià)管理,指政府向某一供熱企業(yè)發(fā)放售熱特許權(quán)時(shí),將熱價(jià)固定下來。這種管理方式主要用于商業(yè)性項(xiàng)目,雖然不鼓勵(lì)用戶節(jié)能,且以盈利為目的,但其保證了投資者的合理回報(bào)率;其二為成本熱價(jià)法,指熱價(jià)中只包括必要的成本,如果非必要的成本進(jìn)入熱價(jià)后,用戶有權(quán)向政府投拆。此時(shí)供熱企業(yè)的生產(chǎn)目的主要不是盈利,而是如何以最低的成本向用戶供熱;歐洲國(guó)家認(rèn)為,不存在制定熱價(jià)的單一和正確的數(shù)學(xué)公式,而是應(yīng)該兼顧熱用戶、供熱企業(yè)、國(guó)家三者利益并有利于建筑節(jié)能的推廣。發(fā)達(dá)國(guó)家曾經(jīng)使用過的或正在使用的熱價(jià)制定方法主要有兩種:
1.單量熱價(jià)法該法主要包括面積熱價(jià)法、固定流量法、變動(dòng)熱量法三種。由于這幾種方法本身特點(diǎn)所決定,目前已很少采用(尤其是住宅建筑)。
2.二部制熱價(jià)法其熱價(jià)分為兩部分,其一為固定容量熱價(jià)(單位元/m2),其計(jì)算方法為熱力公司的固定成本總額除以該公司的總供熱面積,其中的固定成本是指與熱用戶的用熱量多少無關(guān)的部分,如管理費(fèi)、日常維修費(fèi)等;其二為可變熱價(jià)(單位為元/GJ、元/KWh),其計(jì)算方法為熱力公司的可變成本除以該公司本年度提供給熱用戶的總熱量,其中可變成本是指購(gòu)買燃料或外購(gòu)能源、水、電和藥劑的費(fèi)用,它隨熱力公司產(chǎn)熱量的多少而變化。
目前我國(guó)仍實(shí)現(xiàn)面積熱價(jià),即按房間面積收費(fèi),尚無熱量熱價(jià),計(jì)量收費(fèi)難以真正實(shí)施,而且制定熱價(jià)時(shí),一般由各地物價(jià)部門和熱力公司共同完成,但并未充分聽取廣大用戶的意見。該熱價(jià)有保護(hù)熱力公司處于供熱行業(yè)壟斷地位之嫌。其次,由于熱負(fù)荷自身特點(diǎn),決定了采暖耗熱不同于電、水、煤氣,可以完全按各用戶的實(shí)際數(shù)值乘以其單位收費(fèi);各用戶熱表的數(shù)值不僅取決于用戶本身為這到一定的舒適度所消耗的熱量,它還受建筑體形系數(shù)、護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫狀況、樓梯間是否采暖、各用戶在建筑物中的位置等諸多因素的影響。
結(jié)合我國(guó)現(xiàn)行供暖狀況,為使分戶計(jì)量的供暖收費(fèi)能夠落到實(shí)處,筆者建議參考國(guó)外的二部制熱價(jià)法制定一種實(shí)用的收費(fèi)辦法和合理的熱價(jià)。
三、模擬建筑物概況
筆者采用和某小區(qū)的住宅試驗(yàn)樓作為分析的模擬建筑物。該建筑物的基本情況如下:該建筑物為小區(qū)住宅樓,全樓共六個(gè)單元,每個(gè)單元均為兩戶,其位置朝向詳見圖3-1。由于山墻單元的傳熱耗熱量要遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)單元,所以模擬主要集中在一單元(有一面西南山墻)的十二個(gè)用戶,其中二層到六層的各01用戶為二室一廳,02用戶為三室一廳的山墻用戶。一樓因?yàn)橛袠翘蓍g的緣故,101、102兩用戶均為二室一廳,且格局完全相同,各戶戶型詳見圖3-2。
另外該住宅樓外墻為37磚墻,雙面抹灰,表面用25mm的保溫砂漿保溫:窗戶除衛(wèi)生間為木窗外,其余全部為單框雙玻塑鋼窗。
四、熱表讀數(shù)修正公式及熱費(fèi)計(jì)算公式的確立
模擬建筑中,位于樓寓中不同位置的房間,盡管室內(nèi)采暖溫度相同,熱負(fù)荷卻不同,位于頂層與底層的房間耗熱量要比位于中間層的房間大,有山墻的房間要比沒有山墻的房間耗熱量大。而像屋頂、地面、山墻這些圍護(hù)結(jié)構(gòu)的供熱量是為整個(gè)樓服務(wù)的,這部分耗熱量在包含這些圍護(hù)結(jié)構(gòu)的用戶熱表中記錄下來,對(duì)于這些邊角用戶來說,如果實(shí)地按照熱表的數(shù)值來收費(fèi),顯然是不公平的。我們把屋頂、地面、山墻這些圍護(hù)結(jié)構(gòu)定義為公共圍護(hù)結(jié)構(gòu),其耗熱量定義為公共耗熱量。另外,我國(guó)目前的采暖系統(tǒng)室內(nèi)管道多為明裝,而且不采取任何保溫措施,供回水干管、立管散熱量很大,這部分熱量包含在單元樓的熱表中,但卻沒有體現(xiàn)在各用戶的熱表中。綜合考慮上述各種因素,筆者認(rèn)為在現(xiàn)階段房屋售價(jià)沒有考慮供暖費(fèi)用差距條件下,新建筑的熱費(fèi)分?jǐn)倯?yīng)遵循這樣一個(gè)原則:在同一棟單體多層住宅建筑中,戶型相同且建筑面積、體積均相同的熱用戶在僅通過采暖系統(tǒng)而獲得相同室溫所繳納的熱費(fèi)應(yīng)相同。這時(shí)公共耗熱量和采暖管道熱損失必須由該樓寓中的各用戶共同分?jǐn)偂1娝苤卸静膳臉欠浚紩?huì)存在公共耗熱量和采暖管道損失,中間的用戶雖然沒有公共圍護(hù)結(jié)構(gòu)這部分散熱,但其室內(nèi)溫度的取得也收益于這部分散熱。因此,中間用戶必須承擔(dān)由邊角不利用戶的部分耗熱量和管道的熱損失。由于管道熱損失只包含在中單元樓的熱量表中沒有包含在用戶熱表中,也就是說,單元樓熱量讀數(shù)值與各戶熱表讀數(shù)值有一個(gè)差值。這部分差值熱費(fèi)可按面積分?jǐn)偟礁鲬簟9埠臒崃堪谶吔怯脩舻臒岜碜x數(shù)中,我們需要把它從這些用戶的熱表中提取出來,然后對(duì)各戶熱表的數(shù)值進(jìn)行修正,修正后的數(shù)值才應(yīng)是我們收費(fèi)所依據(jù)的數(shù)值。
通過上述分析可以知道,如何將包含中用戶熱表中的公共耗熱量從熱表中提出取出來則是我們解決問題的關(guān)鍵。同時(shí)由于不同樓層的冷風(fēng)滲透耗熱量不同,我們把這部分熱量一起合并在公共耗熱量中。通過實(shí)際耗熱量的對(duì)比分析,找出其中的聯(lián)系。表4-1表4-2是模擬建筑一組實(shí)測(cè)數(shù)值和理論計(jì)算數(shù)據(jù),包括了各房間的實(shí)際耗熱量、公共耗熱量以及公共耗熱量所占房間總耗熱量的比例。
從上面兩表的對(duì)比可知,實(shí)際公共耗熱量占房間耗熱量的比例與計(jì)算公共耗熱量占房間耗熱量的比例大致相同。有了這個(gè)規(guī)律,我們可以在設(shè)計(jì)時(shí)算出公共耗熱量占房間熱負(fù)荷的比例,把公共耗熱量從邊角用戶的熱表讀數(shù)中提出出來,分?jǐn)偟礁鲬簟榇宋覀円胍粋€(gè)基準(zhǔn)耗熱量的概念,把扣除公共耗熱量后的房間耗熱量稱為基準(zhǔn)耗熱量。公共耗熱量的分?jǐn)偙仨氃诿總€(gè)用戶的基準(zhǔn)耗熱量基礎(chǔ)下進(jìn)行,也就是說在每個(gè)用戶的熱表讀數(shù)中扣去該房間公共耗熱量部分,然后進(jìn)行公共耗熱量的分?jǐn)偂S谑强傻贸鱿旅鏌岜硇拚笞x數(shù)的公式:
(4-1)
式中:Qbi--每戶熱表讀數(shù)值,GJ;
Qxi--每戶熱表修正后的數(shù)值,GJ;
Qgi--每戶公共耗熱量,GJ;
Fi--每戶采暖使用面積,m2;
其中Qgi=BiQbi(4-2)
式中Bi--公共耗熱量占該用戶耗熱量的比例:
所以式(4-1)可寫成下面形式:
(4-3)
這樣我們就可以在設(shè)計(jì)時(shí)確定各個(gè)用戶的公共耗熱量占用戶熱負(fù)荷的比例,再代入上式,求得每戶修正后得熱表讀數(shù)。
每戶所繳熱費(fèi)可用下式計(jì)算:
(4-4)
式中:RFi--每戶每年所交納的熱費(fèi),元;
RFg--固定熱費(fèi)熱價(jià),元/m2;
RFb--可變以熱費(fèi)熱價(jià),元/GJ;
RFi--單元熱表讀數(shù),GJ;
式中每三項(xiàng)是考慮了未保溫的采暖系統(tǒng)的供回水干管及立管的熱損失而引入的一項(xiàng)。
五、修正后的理論熱費(fèi)
為了驗(yàn)證熱費(fèi)分?jǐn)偰P偷恼_性,本文把理論耗熱量的計(jì)算結(jié)果按照模型進(jìn)行了分?jǐn)偅霉?-3對(duì)熱表讀數(shù)進(jìn)行了修正,并將修正后的熱表讀數(shù)以及各用戶的修正后的理論熱費(fèi)列于表5-1。
為了得出公共耗熱量和建筑物體形系數(shù)的關(guān)系,筆者又計(jì)算了在不同單元下各個(gè)用戶熱表修正后的讀數(shù)及所應(yīng)交納的熱費(fèi)。列于表5-2:為了進(jìn)一步說明所繳熱費(fèi)與建筑物體形系數(shù)的關(guān)系,將不同單元下各個(gè)用戶的理論熱費(fèi)繪成圖5-1、圖5-2:
從圖中,我們可以看出:
1.隨著單元數(shù)的增加,各個(gè)用戶所繳納的熱費(fèi)相應(yīng)減少。這是因?yàn)槎鄦卧獦枪埠臒崃啃∮讵?dú)立單元樓公共耗熱量的簡(jiǎn)單累加,而且分擔(dān)公共耗熱量的用戶增加,每戶所分擔(dān)的份額也就相應(yīng)減少。
2.隨單元數(shù)的增加,相同戶型而不同樓層用戶繳費(fèi)差異也逐漸減少。
3.不同單元下,處于中間層的各用戶熱費(fèi)基本相同,頂層和底層的熱費(fèi)和同一戶型的中間層相比差別不大。可見,按照本文提出的熱費(fèi)分?jǐn)偰P瓦M(jìn)行分?jǐn)偤螅鲬魬?yīng)交的熱費(fèi)基本趨于一致,曲線的變化規(guī)律也近乎一致。
六、結(jié)論和建議
1.供熱系統(tǒng)實(shí)行熱計(jì)量后,應(yīng)采取二部制方式制定熱價(jià),對(duì)舊有建筑改造應(yīng)在單元樓入口加裝熱表,按單元樓熱表讀數(shù)計(jì)算熱費(fèi),再按面積分?jǐn)偟礁鲬簦粚?duì)于每戶安裝熱表的新建筑來說,應(yīng)按熱計(jì)量表讀數(shù)依公式(4-4)收費(fèi)。
2.根據(jù)模擬建筑物各戶熱表的實(shí)測(cè)讀數(shù)和理論數(shù)據(jù),按照本文提出的熱費(fèi)分?jǐn)偰P停M(jìn)行了計(jì)費(fèi)的分?jǐn)傆?jì)算,結(jié)果證明實(shí)際熱費(fèi)和理論熱費(fèi)變化趨勢(shì)基本相同,大致驗(yàn)證了分?jǐn)偰P偷墓叫浴⒑侠硇院涂尚行浴?/p>
3.筆者在進(jìn)行課題研究過程中,還發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段熱計(jì)量中存在以下問題:
關(guān)鍵詞計(jì)量供熱蒸發(fā)式熱分配表熱費(fèi)修正
一、介紹
各城市集中供熱普及率有很大提高,為提高城市人民生活水平,改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量,能源利用率的提高發(fā)揮了重要的作用。對(duì)于天津大學(xué)來說,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)100%的集中供熱。如何在實(shí)現(xiàn)了集中供熱這種情況下,制定合理的收費(fèi)模型式是值得探討的問題。熱計(jì)量方式和熱計(jì)量裝置的選擇主要有熱分配式和熱量表式兩種熱計(jì)量方式。熱分配式計(jì)量方式特別是采用蒸發(fā)式分配表進(jìn)行計(jì)量,投資少,免維修并容易修正,(包括將系統(tǒng)沿程熱損失由最終熱用戶承擔(dān)),不需校正,但抄表和計(jì)算熱費(fèi)煩瑣,不直觀。熱量表計(jì)量較為直觀。但投資大、維修管理校正復(fù)雜。根據(jù)國(guó)情特別是節(jié)能效益選擇經(jīng)濟(jì)合理的熱計(jì)量裝置是必須考慮的問題
為了檢驗(yàn)我們自選研制的蒸發(fā)式熱分配表是否達(dá)到歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN835-1994,同時(shí)為了研究基于蒸發(fā)式熱分配表的計(jì)量收費(fèi)中遇到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。從2001年2月21日到3月22日的采暖期,在天津大學(xué)院士樓進(jìn)行了自行研制的XH型蒸發(fā)式熱分配表的集中供熱計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
二、散熱器散熱量的測(cè)量原理和蒸發(fā)式熱分配表的測(cè)量原理
1.一個(gè)散熱器的散熱量一般可按下式求得:
(1)
式中:ρ熱水的密度;CP定壓比熱;V熱水的體積流量;(tv-tr)進(jìn)水和回水的瞬時(shí)溫差;Z加熱的時(shí)間散熱器傳遞給房間空氣的熱量我們可用下式求得:
(2)
式中:QN在水溫為90℃,回水溫度為70℃,房間溫度為20℃時(shí)的散熱器散熱功率(由標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)散熱器進(jìn)行檢測(cè)所得到的散熱功率,通常稱它為標(biāo)準(zhǔn)功率)。
Δtm散熱器中熱水平均溫度和房間空氣溫度之間的溫差,n:散熱器特性指數(shù)。
2.蒸發(fā)式熱分配表的結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理
蒸發(fā)式熱分配表由導(dǎo)熱板、表管、表罩及蒸發(fā)液等組成。蒸發(fā)式熱分配表屬于輔助測(cè)量?jī)x表,它不是精確表達(dá)物理量,只能用來提供相對(duì)的分配份額。蒸發(fā)式熱分配表的測(cè)量本質(zhì)是對(duì)安裝在散熱器表面一定高度上的熱水溫度作出反應(yīng),它是按照公式(2)來工作的。蒸發(fā)式熱分配表的運(yùn)行只與具有特征性的,對(duì)散熱量起決定作用的散熱器表面平均溫度(或者說熱媒在散熱器中的平均溫度)有關(guān)。未經(jīng)處理的蒸發(fā)表讀數(shù)只是被測(cè)散熱器表面特征溫度對(duì)時(shí)間積分的近似值。它所表示的只是一個(gè)與采暖散熱器實(shí)際熱耗或整個(gè)用戶總熱耗有關(guān)的、無量綱的相對(duì)值。
蒸發(fā)式熱分配表是借助表外殼后背來接受散熱器的導(dǎo)熱的,通常是用螺絲或粘結(jié)劑將其同體現(xiàn)熱媒平均溫度的散熱器表面處相連接。熱媒向蒸發(fā)液體傳熱的實(shí)現(xiàn)是先由熱水向散熱器內(nèi)壁,再由散熱器外壁和蒸發(fā)表的外殼后背及蒸發(fā)液管外壁傳向蒸發(fā)液體的。
未經(jīng)處理的蒸發(fā)表讀數(shù)只有經(jīng)過與被測(cè)散熱器標(biāo)準(zhǔn)散熱功率QN有關(guān)的評(píng)價(jià)因子KQ和蒸發(fā)表與散熱器表面的熱接觸特性評(píng)價(jià)因子KC等其它評(píng)價(jià)因子處理之后才能反映出被測(cè)散熱器真正熱消耗值的近似值或這個(gè)散熱器在總熱耗量中所占的比例。本次研究自行研制的XH型蒸發(fā)表采用統(tǒng)一刻度盤,其反映各組散熱器散熱在總熱耗量中所占的比例。本次研究自行研制的XH型蒸發(fā)表采用統(tǒng)一刻度盤,其反映各組散熱器散熱在總熱耗量中所占的比例。它的特點(diǎn)是:盡管各組散熱器的片數(shù)或型號(hào)類型千差萬別,但只要測(cè)量液體的工作溫度和工作時(shí)間相同,所得的讀數(shù)值利用評(píng)價(jià)因子KQ和KC進(jìn)行換算處理后,最終得到實(shí)耗值。
我們將天大院士樓一幢樓作為一個(gè)熱計(jì)量單位,在其熱力入口處安裝一塊熱量表,熱用戶的每組散熱器上安裝一塊蒸發(fā)式熱分配表,就組成熱量計(jì)量系統(tǒng)。熱量表計(jì)量單位所有熱用戶的消耗熱量,蒸發(fā)式熱分配表測(cè)量沒個(gè)熱用戶每組散熱器發(fā)熱量的比例。每個(gè)采暖季節(jié)開始時(shí),記錄每只蒸發(fā)式熱分配表的初始數(shù)值:采暖季節(jié)結(jié)束后,記錄每只蒸發(fā)式熱分配表的終數(shù)值,其差值是表管內(nèi)液體的蒸發(fā)量,即蒸發(fā)刻度值。據(jù)此進(jìn)行準(zhǔn)確的消耗量計(jì)算和公平的熱分?jǐn)傆?jì)算,以帳單的形式,將采暖季的實(shí)際消耗熱量及應(yīng)付熱費(fèi)通知每個(gè)熱用戶。
三、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)基本情況
1.天津大學(xué)院士樓的供熱系統(tǒng)情況
天津大學(xué)院士樓位于天學(xué)四季村內(nèi),是新建的高檔院士住宅。天津大學(xué)院士樓為6層磚混結(jié)構(gòu),樓的建筑面積2520m2。天津大學(xué)院士樓設(shè)1個(gè)入口門,12套房,每套房建筑供熱面積172m2。熱源是校集中供熱鍋爐房,供熱設(shè)計(jì)供、回水溫度是90/70℃。天津大學(xué)院士樓的供暖系統(tǒng)采用上供中回的形式,在散熱器的進(jìn)水管和出水管間加裝跨越管,散熱器進(jìn)水支管上裝設(shè)Danfoss產(chǎn)RTD-G型恒溫閥,是單管帶跨越管的順流式系統(tǒng)。散熱器采用鑄鐵TFD700-Ⅲ型。
2.蒸發(fā)式熱分配表的熱量測(cè)量系統(tǒng)
蒸發(fā)式熱分配表的試驗(yàn)系統(tǒng)由樓棟熱力入口的熱量表和安裝在每組散熱器上的蒸發(fā)式熱分配表組成。熱量表采用Honeywell產(chǎn)的UltraflowⅡ65-54型熱量表,用來測(cè)量天津大學(xué)院士樓供熱量。蒸發(fā)式熱分配表的安裝位置在歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN-835中規(guī)定,應(yīng)當(dāng)選擇那些在盡可能廣的散熱器工作范圍內(nèi),盡可能準(zhǔn)確的體現(xiàn)散熱量與表讀數(shù)的關(guān)系的地方。在通常情況下,這個(gè)位置在熱媒剛好流經(jīng)了其在散熱器中總路徑的四分之一的地方。對(duì)于垂直穿流的輻射散熱器(片式、管式和板式散熱器),熱分配表的固定位置應(yīng)位于散熱器豎向中軸線上高度的66%~80%之間。由于考慮到熱力調(diào)節(jié)閥的使用,安裝位置選擇TFD700-Ⅲ型散熱器上75%的高度。如圖1所示。
四、供熱計(jì)量結(jié)果及各戶用熱量熱費(fèi)分?jǐn)傆?jì)算
1.供熱計(jì)量
2001年2月21~2001年3月22日間,天津大學(xué)院士樓總供熱量37.8MWh。
在2001年2月21日8:00供暖前,對(duì)熱分配表逐個(gè)進(jìn)行檢查,看是否有松動(dòng)和位置偏差現(xiàn)象:記下各蒸發(fā)式熱分配表的初讀值。在2001年3月22日22:00,采暖季結(jié)束時(shí),記下各熱分配表的終讀值。各計(jì)量讀值是終讀值與初讀值的差值。根據(jù)各戶蒸發(fā)式熱分配表的讀值,并對(duì)散熱器進(jìn)行功率修正,按熱量分配計(jì)算方法,各用戶熱量計(jì)算結(jié)果,見表3。
2.用熱量熱費(fèi)分?jǐn)傆?jì)算
推廣供熱計(jì)量收費(fèi)的難關(guān)不是"計(jì)量"而是"收費(fèi)"計(jì)量。供熱前應(yīng)有一個(gè)合理的社會(huì)平均供熱成本以確定合理的熱價(jià)。分?jǐn)偟睦碛扇缦拢撼鞘泄崾怯蔁嵩础峋W(wǎng)、熱用戶(室內(nèi)采暖系統(tǒng))組成的封閉、復(fù)雜的循環(huán)系統(tǒng)。是根據(jù)最不利氣象條件下的最大熱負(fù)荷建設(shè)的。供熱系統(tǒng)建成后,無論用戶是否用熱或用熱多少,都要有固定投入的人力、物力、財(cái)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)、維修和管理。這部分費(fèi)用是固定的,是計(jì)算面積熱費(fèi)的主要依據(jù)。供熱系統(tǒng)在向用戶供熱時(shí),除固定費(fèi)用外還會(huì)消耗燃料電力,水和勞動(dòng)力投入相應(yīng)資金。這部分是變動(dòng)費(fèi)用,是計(jì)算計(jì)量熱費(fèi)的主要依據(jù)。合理確定面積熱費(fèi),計(jì)量熱費(fèi)在總熱價(jià)中的分?jǐn)偙壤种匾?guó)外固定熱費(fèi)是總費(fèi)用30%~60%。變動(dòng)費(fèi)用(計(jì)量熱費(fèi))是熱費(fèi)的70%~40%。變動(dòng)部分比例較大可以鼓勵(lì)用戶節(jié)能,但仍需保證定定的固定部分比例以保證供熱企業(yè)的運(yùn)行。
根據(jù)天津大學(xué)供熱服務(wù)中心提供的2001年2月21日~2001年3月22日間的天津大學(xué)院士樓總熱費(fèi)為4158.00元,面積費(fèi)用分?jǐn)偙壤敬窝芯慷?0%,計(jì)量費(fèi)用分?jǐn)偙壤秊?0%。
根據(jù)我國(guó)北方地區(qū)采暖的室外氣象參數(shù)和建筑保溫現(xiàn)狀在同樣條件下,不同樓層、朝向、位置的住宅所消耗的熱量會(huì)有較大的差別。所以,在計(jì)算熱費(fèi)時(shí)根據(jù)樓層、朝向、位置進(jìn)行修正是必要的。所以,我們分三種情況作了熱費(fèi)分?jǐn)傆?jì)算:
(1)考慮朝向、位置、層數(shù)等修正,按上述熱費(fèi)分?jǐn)偙壤?jì)算;
(2)考慮朝向、位置、層數(shù)等修正。按照我國(guó)暖通技術(shù)人員對(duì)房間熱負(fù)荷影響因素的分析,確定相應(yīng)的修正系數(shù)。其
中:
朝向修正系數(shù)北、東北、西北向:-30%;東、西向:-5%;東南、西南向:-15%
墻體修正系數(shù)雙面外墻:-13%;層數(shù)修正系數(shù)中間層:0%;頂層:-35%;底層:-20%
(3)按照德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)考慮朝向、位置、層數(shù)等修正,相應(yīng)的修正系數(shù)為:
朝向修正系數(shù)南向:0%;東北、西北向:-20%;東南、西南向:-15%
層數(shù)修正系數(shù)中間層:0%;頂層:-10%;底層:-10%
對(duì)朝向、位置、層數(shù)等修正系數(shù),按上述三種不同的處理方法,對(duì)各戶熱費(fèi)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,見圖2所示。
圖2:不同朝向,位置,層數(shù)修正后熱費(fèi)計(jì)算結(jié)果
由圖2看出,對(duì)朝向、位置、層數(shù)用其修正系數(shù),按三種不同的處理方法,即不考慮修正、按我國(guó)暖通設(shè)計(jì)修正、按德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的修正,對(duì)天津大學(xué)院士樓各戶熱費(fèi)計(jì)算結(jié)晶進(jìn)行比較,表明各戶熱費(fèi)發(fā)生了變化,但其數(shù)值相差不大。
五、結(jié)論及建議
1.蒸發(fā)式熱分配表在天津大學(xué)院士樓發(fā)行后的單跨越式供熱系統(tǒng)中運(yùn)行狀況良好,證明單管跨越式順流系統(tǒng)適合選用蒸發(fā)式熱分配表作為熱計(jì)量手段。
2.根據(jù)蒸發(fā)式熱分配表在2001年2月21日~2001年3月22日間的讀值進(jìn)行熱量分配計(jì)算,該樓12戶居民所消耗熱量的總數(shù)與總熱量相一致。證明在室外溫度較高,供水溫度較低的情況下,通過對(duì)蒸發(fā)式熱分配表蒸發(fā)刻度的修正,可以用于較低供水溫度條件下。
3.各戶熱費(fèi)計(jì)算結(jié)果與熱量分?jǐn)傆?jì)算中的分?jǐn)傇瓌t和修正系數(shù)有關(guān)。對(duì)朝向、位置、層數(shù)及其修正系數(shù),按三種不同的處理方法,即不考慮修正,按我國(guó)暖通設(shè)計(jì)修正、按德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的修正,對(duì)天津大學(xué)院士樓各戶熱費(fèi)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,其數(shù)值相關(guān)不大。表明對(duì)于類似天津大學(xué)院士樓這種大戶型高檔住宅,由于面積較大,面積熱費(fèi)分?jǐn)偙壤笥?0%時(shí),面積分?jǐn)偟臒豳M(fèi)較多;同時(shí)房間較多,房間各種朝向都有,會(huì)對(duì)計(jì)量分?jǐn)偀豳M(fèi)起到中和作用。此時(shí)朝向、位置、層數(shù)對(duì)總熱費(fèi)的影響較小。建議大戶型高檔住宅可以不附加朝向、位置、層數(shù)修正。但對(duì)于一般公寓式住宅(少于100m2),同時(shí)面積熱費(fèi)分?jǐn)偙壤∮?0%時(shí),必須考慮朝向、位置、層數(shù)修正。
參考文獻(xiàn):