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法治行政收思考論文
摘要:行政收費是行政主體對特定的管理性對人強制收取費用的行政行為,由于行政部門自身利益的驅動,常常導致收費的混亂,引發社會問題。本文從法學的視角觀之,行政收費的相關立法滯后是問題的主要原因,無論是在程序上還是實體上都不符合現代法治的要求,而建設法治政府的是我們追求的目標,也是WTO規則的內在要求,因此必須規范行政行為,把行政收費納入法治的軌道。
關鍵詞:法治行政收費依法行政
引言
行政收費并非法律術語,而是一個法學理論術語。目前通說認為:行政收費是國家機關向特定對象實施特定管理,提供特定服務強制收取相應對價的一種具體行政行為①。因此行政收費也可稱為政府收費,在我國,與行政收費相關且已被立法確認的概念是行政性及事業性收費。1982年遼寧省物價局首先使用了行政性收費和事業性收費的概念,并為1987年制定的《中華人民共和國價格管理條例》所確認。國家物價局、財政部(1988)價涉字278號《關于加強行政事業性收費管理的通知》規定:“行政性收費是指國家機關、事業單位為加強社會、經濟、技術管理所收取的費用。事業性收費是指國家機關、事業單位為社會或個人提供特定服務所收取的費用。”②無論怎樣定義行政收費,事實上都是對管理相對人財產的一種直接處分和變相剝奪,對相對人來說并不亞于行政處罰,而行政處罰隨著行政處罰法的出臺,至少已經在法律上得到了規制,行政收費卻至今還沒有相應的比較高層次的法律出臺,其直接后果就是導致了行政收費的泛濫,不僅損害了相對人的利益,增加社會的不穩定因素,也嚴重損害了政府的形象。作為一個向現代法治社會轉型的國家,法治政府的建設是當務之急,尤其是在加入WTO后,WTO對我國政府行為的影響是空前的,法治政府、陽光政府的理念在更新我們的原有的觀念,法治政府的核心是依法行政,政府的行為必須有法律的授權,受到法律的規制,這是現代法治社會的一個基本要求。本文試圖從法治的視角解讀行政收費存在的問題,進而為行政收費找出一條法治路徑。
一、行政收費的法治資源匱乏
現代法治國家的核心理念之一就是依法行政,英國法學家威德說過:行政法定義的第一個含義就是它是關于控制政府權力的法。對行政權的控制是行政法治的基本內容和價值取向。行政收費作為一項與相對人財產權利密切相關的行政行為,自然應當奉行行政法治的原則,而當我們從行政法學的角度對各種不同的行政收費行為加以解剖時,我們會驚奇的發現法治資源的匱乏。主要表現在:
第一,行政收費的依據混亂。行政收費其實質是對相對人的財產權利的剝奪和限制,從這一結果來看,它與行政處罰并無多大區別,但法律對行政處罰有著嚴格的規范,而行政收費在我國的行政法規至今還沒有針對性的規范,更不用說是法律了。在國外大多數國家,對政府收費大都實行法律保留,有最高立法機關以法律規定,我國在1985年《關于授權國務院在經濟體制改革和對外開放方面可以制定暫行的規定或條例的決定》中把大量本應由立法機關的權限授權給行政機關,至今這個授權決定也沒有被宣布廢止。如果說在改革開放之初是不得以而為之,那么現在這種解釋就不免顯得蒼白。這種做法直接后果就是導致了行政收費的混亂,只要有管理權的主體都自己制定規范性的收費文件,甚至是一些政府職能部門的紅頭文件都在作為收費的依據,這種實體規范的的多主體低層次造成了各地區各部門往往從各自的利益出發,爭相給自己設定收費權及項目和標準,使有關行政收費的規章和非規范性文件泛濫。對這種現象美國行政法學者施瓦茨在《行政法》一書中說“如果在控權法中沒有規定任何標準制約委任之權,行政機關則等于拿到了一張空白支票,它可以在授權領域里任意制定法律,這樣,主要立法者成為行政機關,而不是國會。”③授權行政機關確定行政收費的權力,這實質上就是政府機關自我賦權,而所收之費,也就是政府憑借權力向相對人實施的掠奪。嚴重違背了法治國家的基本原則。
第二,行政收費程序存在重大缺陷。行政程序在法治行政建設中的基礎作用似乎是不言而喻的,學習和研究行政法的人恐怕沒有人會懷疑行政程序這些實現行政法目的過程中的重要性。正當程序是現代法治理念的重要內容,同時也是依法行政的重要保障。沒有正當的程序,行政相對人的權利就難以得到保障和維護,行政管理者也難以在管理過程中實現公開、公平和公正。我國由于傳統的“重實體輕程序”的影響,程序法的建設始終跟不上法治建設的需要,這種現象在行政收費當中表現得更為明顯,與行政處罰和稅收相比,行政收費的隨意性相對較大,所依據的規章規范性文件大都比較粗糙,存在許多程序瑕疵:
1.行政收費的設定缺乏民主性
從法理上講,立法應當充分吸納和體現民意,而不能單方面決定,尤其是為公民設定義務的立法過程中,公眾相對人的參與應成為一項原則,也是社會文明的一個標志。我國《立法法》第五十八條規定:“行政法規在起草過程中,應當廣泛聽取有關機關、組織和公民的意見。聽取意見可以采取座談會、論證會、聽政會等多種形式。”在立法上為公眾參與行政收費設定提供了法律保障。然而就現實而言,由于沒有與之配套的制度設計公眾的意見很難進入決策者的視線。行政主體在設定行政收費時,往往很少征求相對方(行政收費涉及到的利害關系人)的意見,雖說現在聽政似乎也很流行,但聽政在某些人眼中無非是聾子的耳朵,一種擺設而已。比如一些價格聽政會,你根本就不用猜,結果肯定是價格上調,價格聽成了價格上漲的代名詞。個中原因很多,但聽政程序不完善是一個重要的因素,民主化只是流于形式,公眾參與制度等于形同虛設,這種情況任其發展,將會嚴重影響到我國公民參政議政的積極性,也不利于公民自覺守法,正如美國法學家伯爾曼所言:“法律程序中的公眾參與,乃是重新賦予法律以活力的重要途徑,除非人們覺得,那是他們的法律,否則,他們不會尊重法律。”④2.有關行政收費的規定不透明
收費的法律依據不公開、不透明,很多的收費權所依據的是行政機關內部文件和規定,有的甚至是已經被廢止的內部規定仍在作為收費依據使用。在很多情況下繳費的人根本不清楚哪些該交,哪些不該交,更搞不清楚他們繳納的這些費用有多少是真正交給了國家,有多少是真正用在了所謂的交費項目上。面對名目繁多的行政收費,公民、法人等行政相對人往往無從知曉,不知道哪些是屬于合理收費,哪些屬于違法收費。行政收費項目的廢止或收費標準的變更也缺乏公開性。從上個世紀中期開始,信息公開逐漸成為政府依法行政的一個基本要求,美國于1966年和1976年分別制定的《情報自由法》和《陽光下的政府法》,前者規定除幾種特殊情況外,政府文件必須公開;后者則對合議制行政機關的會議公開作了具體規定。公開原則是政府活動公開化的體現,是公民參政權的延伸,如果行政主體以并不為公眾所知悉的文件規定為依據征收費用,顯然違反了政府公開原則,也是與WTO規則相悖的。
3.行政收費的監督制約機制不健全
行政收費是公權力的行使,必須要受到相應的監督和制約,才能防止被異化。在對行政收費的監督制約方面,至少還存在這么兩個問題,一是對執行收費的程序需要進一步完善,有利于行政相對人監督,也有利于防止執法腐敗。我認為一套規范、完整的行政收費程序至少應包括以下要點:①表明身份,說明收費理由,出示收費許可證;②實行“定、收”分離制度,通過指定的金融機構來統一收取行政收費以減少腐敗貪污現象;③相對人填寫收費登記卡;④收費主體填寫統一、法定的收費收據;⑤收費主體告知相對人不服該收費的救濟途徑。二是收費的使用缺少監督,支出極為混亂。由于征收的資金沒有全部納入預算管理,使得部分資金游離于預算外,坐收坐支。有的把行政性收費變成了脫離預算監督脫離審計監督的第二財政,致使大部分資金留在機關的“小金庫”里,收入不入帳,支出不記帳,幾乎成為行政機關自由支配的“私有財產”。而且收費監控、監督機制不健全也是導致收費混亂的原因之一。現有的監督體制下,監督主體和監督對象混淆,導致監督作用難以發揮。按照控制論要求,監督主體和監督對象應當是兩個相對獨立的系統,否則,自己監督自己、自己審查自己,必然導致監督力度大打折扣。
二、行政收費的法治進路
行政收費作為交換公共部門所提供的特別商品和服務而進行的支付,其存在有其合理性,而且實際上,收費已經成為各級政府不可缺少的一種收入形式,但我們也必須把它歸置在法治的框架內,針對當前行政收費所存在的問題,建立健全符合現代法治觀念的行政收費制度,我個人認為可以考慮從以下幾個方面入手:
第一,明確和嚴格行政收費的設定主體。今后應當明確主要行政收費必須由法律和法規來規定,規章和規章以下規范性文件不能設定行政收費,從而徹底改變行政收費主要由行政機關設定的狀況,從源頭上遏止行政機關隨意收費,超標收費,借收費創收的可能性。至于規章是否享有創設行政收費的權力,筆者認為即使給予規章創設行政收費的權力,也應將其嚴格限定在創設一定數額的行政收費之內,規章以下的規范性文件則堅決不允許其創設行政收費;在有上位法的情況下,下位法的細化規定不可超過上位法關于收費的條件、種類、幅度的規定。
第二,早日制定統一的《行政收費法》。正如一些專家所指出的:“目前法律對收費的規范處于嚴重缺失狀態,不但修改相關法律極為迫切,制定一部收費基本法更是刻不容緩。”⑤筆者認為如果目前尚感制定一部系統完整的行政收費法典的時機和條件不成熟的話,也可以考慮采取制定“行政收費法通則”的過度辦法。“通則”中規定行政收費的原則和行政收費的一般條件以及運用的范圍,借此統一各類行政收費的立法、設定活動,以及為司法機關和行政準司法機關對行政主體的收費行為實施監督提供依據和標準。待實踐中積累了充足的經驗時,再將“通則”上升為法律。
第三,建立有效的監督制約機制。不受監督的權力必然導致濫用,實踐也充分證明了這一點。以往對行政收費采取的內部監督實施的辦法經時間證明具有很大的缺陷,基本上不能使行政主體亂收費得到有效的控制,為此,必須在嚴格內部監督的基礎上建立和健全行政收費的外部監督機制。在此方面,發達國家的經驗值得我們借鑒,即不管行政行為的實體內容,只要違反體現正當程序或自然正義要求的行政程序,即可導致整個行為無效,當事人就可拒交費用,從而在事前就起到了一個監管作用;除此之外,我們還必須完善行政收費的救濟制度,通過行政復議制度和行政訴訟制度給予相對人充分的救濟,尤其是要進一步完善行政訴訟制度,對行政收費進行司法審查,審查行政收費是否有法定依據,審查行政收費是否越權、是否、是否違反法定程序,對行政主體違法行使收費侵犯公民、法人或其他組織合法權益并造成損害的,可以按照《國家賠償法》第四條的規定,受害人可以通過司法程序取得國家賠償,從而是相對人得到充分的法律救濟。
注釋
①應松年.行政法新論[M].北京:中國方正出版社,1998.
②崔紅.我國行政收費的法律特征及分類[J].經濟法,2004(12).
③[德]施瓦茨.行政法[M].上海:中國大百科全書出版社,1997.
一、稅收與政府收費的不同性質與特點
稅收是政府憑借政治權力以無償和強制的方式取得的一種收入。由于政府在稅種的設計上可以對課稅主體、課稅客體以及課征程度等稅收要素進行不同的選擇和搭配,因而使得稅收的內容豐富多彩,稅收制度也日趨復雜。政府收費是指政府公共部門中的一些行政單位和事業單位在向社會提供管理服務或事業服務時,以管理者或供應者的身份向被管理對象或服務的消費者收取的費用。稅收與政府收費雖然都是政府獲取財政收入的方式,但它們卻具有不同的性質和特點。
首先從稅收的性質和特點來看:
1.收稅機構的集中性。由于稅收是對社會成員的一種強制的征收,因而課稅權力只能由作為社會公共權力代表的政府來享有。政府為了合法而有效地去行使這一權力,就必然要建立集中性的稅務征管機構來統一收稅并處理相關的稅務問題。稅務機構只是政府課稅權力的執行機構,它所收取的稅收是一種集中性的財政收入,是必須交入國庫由政府進行統一安排的
公共資源,因此稅收收入的多少與稅務部門的利益是不相關的。
2.收稅機制的無償性。稅收從其征收的過程來看完全是一種單方面的價值轉移過程,納稅人的交納是沒有任何東西作為回報的。在決定向什么人課稅;向什么東西課稅和課多少稅時,政府通常不用去考慮特定的納稅人在今后的公共支出中可能獲得的受益程度因此收稅是將公共服務的消費與費用的交納相分離的。
3. 征收程度的固定性。正因為稅收是政府對社會成員的一種強制無償的征收,為了防止這種權力的濫用,必然要求通過立法的方式對政府征稅的程度進行約束。因此政府征收的每一個稅種都必須對納稅人、課稅對象和征收程度以及征收方式進行明確的規定并經由立法機構審議批準以形成規范化固定化的稅法。這樣,盡管各國的稅制都很復雜,但其征收的程度卻是十分明確和固定的,稅收的征納雙方都是十分清楚的并且是不可以隨意改變的。
其次,從政府收費的性質和特點來看:
1.收費主體的分散性。
政府收費的主體是政府下屬的各行政單位和事業單位,收費的依據是這些單位的具體管理職能和服務內容。這就使得政府收費的收取主體具有分散性的特點。如果在管理上又直接將其作為收費單位的支出補償,則這類收入就會首先表現為各收費單位的收入,而與收費主體的利益直接相關,收費越多單位可支配的資金也越多。
? 2.收費機制的有償性(交易性 )。
政府向什么人收費,這主要同社會成員對政府提供的相關服務的需求相關。比如,當教育要收費時,則只有那些愿意接受教育的人會為此付費。這種以社會成員個人對政府服務需求選擇為前提的收費,使收費帶有很強的交易性和
有償性。這同稅收的強制性和無償性是不同的,也是同稅收將人們對公共品的消費和對公共品的付費相分離的收入——— 支出機制完全不同的。行政管理性收費雖然帶有強制性,但它仍然直接與交費者的行為選擇相關。比如,要想進入特許行業就要交納特許費,違反了某種法規就要為此付出代價%交納罰款&。專項收費雖然將受益的時間與交費的時間相分離,但無論從付費的主體來看,還是從分擔費用的程度來看都是直接與其今后的消費相聯系的。因此,可以說政府收費更多地體現的是財政收入分擔的受益原則。
3.收費訂價的壟斷性。
由于政府的行政管理機構和事業服務單位都具有相當的壟斷性,特別是行政管理機構,對社會而言基本上是獨一無二的。這樣,政府的行政事業服務對社會而言就必然具有壟斷性特征其收費的訂價通常是沒有競爭的,是由政府部門單方面來確定的,消費者對于政府收費的價格也沒有選擇余地。
正是由于稅收與政府收費的不同特點因而決定了它們各自在一國社會經濟中的不同作用和影響。
二、稅收與政府收費的不同作用與影響
(一) 稅收的作用和影響
1.為公共支出籌資。
公共支出主要是指由政府的行政管理部門、國防安全部門和公共事業部門在履行各自的職責時所耗費的開支。
首先,在市場經濟條件下,政府行政管理職能%包括國防和外交&涉及的范圍雖然十分廣泛,但歸根到底都是為了建立規范而公平的競爭機制和安定而公正的社會環境。因此,政府為管理而建立的各種行政部門,無論從理論上講還是從政策選擇來看都應具備充分的社會性和公正性,其管理提供的服務應被作為純公共品的方式向社會供應。也就是說,行政管理對每一個社會成員應是完全平等的,而決不能以人們的支付能力大小為轉移。由此可知,政府的行政管理機構是決不能以收費方式來籌集資金的,其資金來源只能是強制、無償和集中征收的稅收。
其次,在市場經濟條件下,政府提供事業服務的原因主要是由于市場對某些領域供應的不充分和無效率。一般來講,凡市場能夠充分有效供應的都應盡量讓市場來供應,因此政府供應的事業服務就主要集中在教育、衛生、文化、科研、基礎設施等領域。既然政府提供的事業服務多是按市場原則不能充分有效提供的,因此政府事業服務的提供方式顯然就只能是公共(免費)或半公共(部分免費)的。這也就決定了政府事業部門的絕大部分支出的補償也只能依靠稅收來籌資。
2.有利于政府對社會經濟的調節。
在市場經濟條件下,政府財政收入活動的作用不僅僅表現在獲取收入上,它同樣可以被政府用于調節
經濟和改善社會狀況。而后一種作用的發揮則需要更多地運用形式多樣的稅收來實現,需要政府調節和改善的社會經濟問題越多,稅收的作用就越大。比如,調整國民收入初分配所造成的收入分配差距;改善資源配置狀態以及穩定經濟等等,稅收都有其獨特的作用。 3.有利于規范政府的收入行為。
現代稅收所特有的固定性特征,要求政府的稅收活動必須置于法律的制約和公眾的監督之下。如將稅收作為財政收入的主要形式就可以使得政府的收入行為變得更加規范和透明,從而減少政府財政收入活動的隨意性。
正是由于稅收所具有的強制性、無償性和固定性特征和它對政府、社會經濟所具有的重要作用和影響,使它必然成為市場經濟條件下政府集中性財政收入的主要形式。當然稅收這一財政收入形式也有它固有的缺陷,其最大的缺陷就是稅收過程所必然產生的福利與效率損失。首先是稅收這種將公共品消費與公共支出的分擔相分離的收入機制所必然帶來的社會福利損失;其次是在政府為貫徹社會公平目標而選擇量能負稅的征收方式時所增加的超額稅收負擔;最后是政府為了實現多重目標的要求而使稅制日趨復雜時,又必然不斷增加征稅的成本。
(二)政府收費的作用與影響
1.進行特殊的管理。
首先,一個社會為了經濟活動的正常開展,為了社會的安定和平,必須建立約束人們行為的各種制度法規。這些制度一經確定就應成為社會成員共同遵守的行為規范。因此當某些社會成員不遵守這些規范時,政府的相關職能管理部門就必須對這些行為進行管理和糾正,處以罰款就是經常使用的行政管理手段之一。其次,政府為了保證某些行業的經營質量和最佳規模,也會通過行政管理的方法來限制經營者的數量,控制經營者的質量(特殊的技能需要)。這種限制最終會造成這類行業的超額利潤,因此通過收取特許費的方式可適應這種管理的需要。
2.抑制人們對政府供應的某些半公共物品的過度消費。
任何一個國家的政府除了向社會供應純公共品外,也都會向社會提供許多公共性并不充分的物品,如教育、醫療、圖書館、公路、橋梁等。當政府完全以公共產品的方式向社會供應這些物品時,這類物品常常會出現過度消費的情況,其中公費醫療中的醫藥品過度消費就是最典型的例子。在這種情況下,可以通過收取使用費的方式來抑制這類物品的過度消費。
3.增進社會福利、降低籌資成本。
正如前面所說,在政府為社會提供的物品與服務中,有許多并不具備充分的公共品性質。因而,人們對這些物品的需求就可以通過自愿付費的方式表達出來,即:愿意付費則表示其有消費需求。因此,從理論上講,政府供應的物品,凡能通過收費來供應的,采用收費的方式是最能增進社會福利的,因為它將社會成員對政府服務的需求同他們對政府支出費用的分擔聯系起來了,可以使政府供應物品的效用最大化,使人們在費用分擔上的個人福利損失最小。同時由于收費彌補單位支出的直接性也可以減少在稅收。支出機制下的管理過程和管理成本,因此,收費方式對政府而言,也是一種成本較低的籌資方式。
關鍵詞:供熱系統計量收費遺傳算法
供熱系統計熱量收費勢在必行。然而由于社會、管理等因素,在實施過程中必然會碰到不少必須解決的難題。但就基礎工作而言,我認為就一些關鍵的技術問題,取得同行的共識,更具重要意義。因此計量收費,應建立在高技術含量的基礎之上。這里,我想就大家比較關心的幾個技術問題,談一些看法,以便求得深入討論。
一、系統流量變化對室溫的影響
供熱系統按熱量收費,前提條件是供熱效果要優于按面積收費的情形。理想狀況應該是室溫能按用戶要求靈活進行調節。這里提出了一個理論問題:即要想達到用戶不同的室溫要求,系統流量應該在多大的范圍內變化?當室內無人時,一般要求值班采暖,此時室溫在6~8℃之間,那么這時系統流量減小到最小,其數值是多少?再如在單管順流系統上,改裝跨越管后,由于跨越管的分流,進入散熱器的流量減少,此時室溫如何變化?要回答這類問題,就必需研究系統流量變化對室溫的影響。亦即要研究系統水力工況對熱力工況的影響。
一般而言,對系統供熱、散熱器散熱、建筑物耗熱建立如下6個聯立方程:
Qn=Ws(tg-th)(1)
Qn=εnWs(tg-tn)(2)
Qn=qv(tn-tw)(3)
(4)
(5)
(6)
式中Qn--供熱系統的供熱量,散熱量,耗熱量(W/h);
tg--供熱系統的供水溫度(℃)
th--供熱系統的回水溫度(℃)
Ws--供熱系統的流量熱當量(KJ/h·℃),可視為流量的函數;
εn--供熱系統的有效系數,無量綱,為0~1.0之間的數值;
ωn--供熱系統工況系數,無量綱;
tn--用戶室內溫度(℃)
tω--室外溫度(℃)
上式中帶角碼''''′''''的為相應參數的設計值;,為運行參數、設計參數之比值。
K′--散熱器設計狀態傳熱系數(KJ/m2h℃)
F--散熱器散熱面積(m2);
t′0--供熱系統設計供、回水溫度的平均值(℃);
B--散熱器傳熱指數,一般0.17~0.37。
上述前5個獨立的聯立方程中,有7個未知數,即Qn,tg,th,tn,Ws,εn,ωn,其中通常視Ws(流量)為已知(室外溫度tω為已知),當分別給定Qn,tg,即可解出其它參數,進而獲得系統流量與用戶室溫之間的關系。
為了便于編程,上機計算,上述5個聯立方程可以進一步簡化為如下矩陣方程:
Ta=[A0[G]A0T-Ain[G]H·A0]-1Ain[G]W(7)
式中Ta--供熱系統節點溫度向量;
G--系統支路流量矩陣;
A0、Ain--分別為系統流出、流入關聯矩陣;
H、W--分別表示系統不同熱部件特性的系數矩陣,主要反映熱源、管道、換熱器、散熱器等不同熱部件中εn,
ωn的影響因素。
運行根據(7)式編制的SHIWEN程序,算出供熱系統各節點溫度,即可求得散熱器的散熱量以及室溫對應于流量的變化關系。
供熱系統流量、散熱量與室溫關系計算
用戶名稱
運行流量kg/(m2h)
失調度X
單位供暖面積散熱量
平均室溫tn(℃)
q(w/m2℃)
(%)
1-5
2.25
1.0
52.4
100
18
1
0.35
0.43
0.16
0.19
26.0
29.1
49.6
55.5
4.4
6.0
2
0.70
0.31
39.4
75.2
11.3
3
1.60
0.71
51.4
98.1
17.5
4
3.20
1.42
56.1
107.1
19.9
5
5.40
2.40
56.7
108.2
20.2
現舉實例加以說明,一個地處北京的有5個熱用戶的供熱系統,設定設計供回水溫度為75/55℃,單位建筑面積的設計流量為2.25kg/m2h,選用813型鑄鐵四柱散熱器。在設計外溫-9℃下,各用戶流量與室溫、散熱量之間的關系為表1所示:當運行流量只有設計流量的16~31%時,室溫只有4.4~11.3℃;當室溫維持值班采暖時(即+6℃),此時運行流量是設計流量的19%,實際散熱量只有設計散熱量的55.5%;當運行流量是設計流量的31%時,室溫為11.3℃,實際散熱量是設計散熱量的75.2%。
這一計算結果,與美國SHRAE手冊系統篇給出的關系曲線完全一致(見圖1、圖2)。該曲線橫坐標為相對流量,縱坐標為散熱器相對散熱量,圖1表示≤1.0的情形,圖2表示>1.0的情形。在圖中,供水溫度為90℃,曲線1、2、3、4分別表示供、回水溫差為10、20、30、40℃。不難發現,對于圖1即≤1.0時,供回水溫差愈大,曲線愈接近于線性;供回水溫度愈小,流量與散熱量的關系愈接近上拋物線。對于圖2,>1.0,即大于設計流量的狀態下,散熱量增加并不多。
關系曲線圖關系曲線圖
圖1中的曲線1、2,其供回水溫降分別為10、20℃,比較符合我國目前的供暖現狀。從中可以得到一個明晰的概念:即當流量在設計流量±20~30%范圍內變動時,散熱量的波動只有±10%左右;而當流量減小到設計流量的±20~30%時,散熱量明顯減少,只有設計值的50~80%,室溫只能維持在5~14℃之間。
系統流量與散熱量的上述關系,完全是由于散熱器的熱力特性決定的,這一關系正好說明了供熱系統之所以存在冷熱不均現象的本質。如果認為流量減少到設計流量的30%時,散熱量還始終不低于設計散熱量的90%,也就是室溫不低于16℃,這樣就會得出供熱系統始終不會發生冷熱不均的失調狀況,這是與事實不相符的。
對于單管順流改裝跨越管的情形,若分流比按3:7考慮,進入散熱器的流量是設計流量的30%,此時從同一根立管的總散熱量來計算的話,其減少量仍然會大于10%。但還需要指出的是,各層房間的散熱量的減少不是均勻分配的,對于上分系統,愈是低層,吃虧愈多,室溫過冷現象愈嚴重(下節細述)。假如把散熱器與跨越管的3:7分流比作為設計條件,這就意味著加大了供回水溫差,增加了房間散熱器面積,不同的設計條件,進行流量與散熱量的比較是無意義的。
二、室內單雙管系統的比較與改造
為了適應于計量收費,對于室內供熱系統人們普遍傾向于今后都設計為雙管系統,舊有單管系統逐漸改造為雙管系統。然而我國現有住宅,絕大多數是采用單管系統。然而我國現有住宅絕大多數是采用單管系統。粗略統計也有十幾億建筑面積。如果全部改為雙管系統,其難度可能大到幾乎成為不可能,甚至可能導致計量收費中途夭折。因此,在適應計量收費的前提下,通過全面分析比較單雙管系統的特性,提出經濟可行的設計改造方案,就顯得十分有意義。
眾所周知,單、雙管系統有如下一些優缺點:
1.雙管系統比單管系統易于和溫控閥配套使用。由于雙管系統每個散熱器自成一個回路,很容易在每個散熱器安裝一個溫控閥。其優點是各個房間,都可按用戶的要求調節到所需要的室溫,這是順應計量收費,人們普遍看好雙管系統的主要原因。而單管系統因為是"串糖葫蘆"式的,如果每個散熱器前都裝溫控閥,必然造成互相"扯皮",使系統失控,滿足不了室溫要求,這也是單管系統被判"死刑"的主要原因。
2.雙管系統的調節特性優于單管系統。通過雙管系統每個散熱器的供、回水溫度就是供暖系統的總供回水溫度,因此供回水溫差比較大,一般都在15~25℃之間。而單管系統對于同一根立管而言,各個散熱器供回水溫差的總和才與雙管系統每個散熱器的供回水溫差相等。也就是說,單管系統每個散熱器的供回水只有幾度的溫差。從ASHRAE手冊給出的圖1曲線可知,當供回水溫差愈大時,散熱器的散熱量與流量之間的關系愈接近于線性特性;當供回水溫差愈小時,散熱特性愈接近于快開特性。這就是說,對于雙管系統,調節性能較好,配套的調節閥(如溫控閥)接近線性特性就能使室溫調節到位;而對于單管系統,由于調節特性不如雙管系統,配套的調節閥,要求接近等百分比特性才能達到理想的調節目的。
3.單管系統比雙管系統也有明顯的優點,這就是系統少一根立管(當垂直布置)或少一根水平干管(當水平布置即水平串連)。由于系統結構簡單,造價低,便于房間布置,這也是我國歷來習慣多采用單管系統的主要原因。特別當人們生活水平逐漸提高、室內裝修愈趨考察的情況下,為了美觀起見,供暖系統布置在地板內或踢腳板里的呼聲愈來愈高。在這種情況下,單管系統比雙管系統又體現出了明顯的優勢。
綜上所述,簡單地全盤否定單管系統是片面的。正確作法應針對單管系統的特點,揚長避短,提出一種合理的結構形式,既保留單管系統的優點,又能與溫控閥配套使用,適應計量收費的要求。
為了提出在單管系統上能安裝溫控閥的合理結構形式,有必要對單管系統散熱量與流量之間的變化規律進行更深層次的分析。還是利用SHIWEN程序,對一個五層樓的上分式單管順流系統進行計算,其結果見表2、表3。表2為供熱量恒定的情況,表3為供水溫度給定的情況。分析數據可以得到一個很有趣的現象:不論哪一種情況,凡實際流量小于設計流量的(在設計外溫下),均出現上層熱、下層冷的現象;凡實際流量大于設計流量的,都發生上層冷、下層熱的情形。
表2上分式單管順流系統供暖量恒定時流量與室溫變化相對流量(%)
室溫(℃)
5層4層3層2層1層
1.8017.517.717.918.318.6
1.0018.318.117.917.917.8
0.5220.018.917.817.116.1
0.2823.220.317.615.513.3
表3上分式單管順流系統供水溫度恒定時流量與室溫變化相對流量(%)
室溫(℃)
5層4層3層2層1層
1.8018.418.618.919.219.5
1.0018.318.118.017.917.8
0.4817.916.815.814.813.9
0.2417.014.312.09.98.0
注:供水溫度81℃
上述室溫與流量之間的變化規律,具有普遍性。當室外溫度不等于設計外溫時,這種變化規律仍然存在,所不同的只是在設計外溫,即氣溫最冷時,系統垂直失調最嚴重,也就是最高層與最低層之間的室外溫偏差最大;隨著氣溫變暖,垂直失調也逐漸趨緩。這種變化規律,不僅存在于單管系統,對于雙管系統,也一樣適用。只是單、雙管系統發生垂直失調的原因不同:單管系統,是由于流量變化引起散熱器平均溫度的變化所致;而雙管系統則是由于自然循環作用壓頭的變化而造成的。
由于單管系統的垂直失調有上述規律可循,我們就可以提出現有住宅單管順流系統與溫控閥配套的既簡單又適用的改造方案:方法是只在每一根立管的最低層散熱器前裝一個溫控制閥,便可以實現對住宅各室溫的自動控制。這個方法之所以可行,就因為在最底層,室溫過低與流量過小(同樣,室溫過高與流量過大也一致)是一致的。而溫控閥的作用,正好是在室溫偏低時能增大流量(過熱時減少流量),調節的結果是底層室溫提高,上層室溫降低。這種方法,只用一個溫控閥,就可以使同一根立管的所有房間的室溫得到控制。如果再與水表或熱量分配相配套,就可以使現有住宅單管系統的節能改造成為可能。當然,這種改造方案,與雙管系統比較還有不足之處,主要是室溫的調節靈活性不夠,但它畢竟為舊有單管系統的發行開拓了新的途徑。
綜合以上分析,為適應計量收費,提出室內供暖系統可供選擇的幾種形式:
1.舊有單管系統的改造,只在底層散熱器前裝一個溫控閥,仍保留順流式,不必加裝跨越管;
2.新建住宅,采暖標準高的,優先采用雙管系統;采暖標準要求的一般的,仍可采用單管系統。當選擇順流單管系統時,溫控閥安裝方案同舊有單管系統的改造方案,當采用帶有跨越管式的單管系統時,跨越管與支管管徑應與立管同管徑,每個散熱器上宜安裝三通溫控閥,目的是保證散熱器的流量能在設計流量的0~100%的范圍內調節。
3.無論是雙管系統還是單管系統,為了便于按戶計量和暗管敷設,都宜采用水平布置,即供暖系統只有總立管和水平干管。
三、壓差調節器的使用范圍
在國外的供熱系統中,與熱量計、溫控閥相配套的主要設備還有壓差調節閥。通常要求,不但在熱力站、熱力入口安裝,甚至要求室內和各立管上都要安裝壓差調節閥。由于這種壓差調節閥,價格很貴,因此,研究其合理的使用范圍就顯得非常必要。
安裝壓差調節器的基本功能是消耗掉多余壓頭,保證要求的資用壓頭,以滿足配套設備正常工作。如在換熱器前安裝硬度差調節器,可防止換熱器內水流速過大,超過允許壓降。在限流器(亦稱自力式溫控閥、流量調節閥),平衡閥(調節閥),溫控閥前安裝壓差調節器,一般有三個作用:(1)保證工作壓差不超過最大允許壓差;(2)保證通過的流量限制在最大流量范圍以內;(3)保證不產生噪音和氣蝕現象。
了解了壓差調節器的上述作用后,就應該適當、有效地設計安裝壓差調節器,以防濫設亂裝。
對于熱力站(含熱入口)中的換熱器,應在換熱器允許壓降的前提下,盡量由換熱器自身克服管網的多余壓頭;只在換熱器無法消耗額外壓頭時,才設置壓差調節器。目前,我國在換熱器設計中,普遍存在換熱器設計壓降偏小的傾向,通常為0.07Mpa。由于允許壓降受到限制,使換熱器(主要指板式換熱器)流速只能達到0.2~0.3m/s,導致傳熱系數過小,只有2000~3000W/m2,造成換熱器傳熱面積普遍選擇過大。形成了一平方米傳熱面積傳熱面積只帶500平方米供熱面積的錯誤概念,無謂增加了投資。而真正發揮板式換熱器強化傳熱的優勢,應該一平方米的傳熱面積帶到800平方米供熱面積才對。此時,通過換熱器的流速應在0.5~0.6m/s之間,傳熱系數5000~6000W/m2,相應壓降在0.1~0.12Mpa的范圍之內。根據這些數據分析,換熱器允許壓降從目前的0.07Mpa,提高到0.1~0.12Mpa,不但可以提高換熱器的性能價格比,而且可以少裝或不裝壓差調節器,具有明顯的經濟意義。
但是在提高換熱器允許壓降的工作中,目前存在二方面的認識問題:一是怕增大系統阻力,提高循環水泵揚程,多耗電能;二是一、二次管網流速難以同時滿足要求。對于第一個問題,純粹屬于認識上的誤區:我們所說的提高換熱器壓降,是為了克服管網提供的多余壓頭,這種情況一般發生在供熱系統的中、前端。因此,不會增大循環水泵的揚程。對于第二問題,可以采用不等截面的板式換熱器,目前能夠做到一、二次管網流量比為1:4的范圍。因此,技術上是完全可行的。
對于溫控閥,一般有兩種調節功能;第一種是室溫調節功能。根據對室溫的不同要求,用戶可以自行設定,這種操作通常都很方便。第二種調節稱不預置調節,主要目的是限定溫控閥的最大流量,保證不產生噪音。具體操作是根據房間熱負荷,和壓降為0.1Mpa時的最大流量,設定溫控閥的流量系統Kv(m3/h·m0.5)。從溫控閥的預置調節可以發現,這種溫控閥本身實際上就是一個限流器或自力式平衡閥。
在正常情況下,溫控閥兩端的工作壓降應為0.01~0.03Mpa,此時通過溫控閥的實際流量遠比溫控閥的預置值Kv(壓降為0.1Mpa時的最大流量)小。多數溫控閥,由于防止噪音的限制,其工作壓降最大不許超過0.06~0.1Mpa,因此0.1Mpa是溫控閥工作壓降的最大極限。
對于一個8層帶有跨越管安裝有二通溫控閥的管徑為DN20的立管,其總流量系統Kv為3.95(m3/hm0.5)。當只有一個房間供暖,其它7個房間的溫控閥全部關死,此時該立管的流量系數Kv為1.41(m3/h·m0.5)。當供暖房間溫控閥未調時,該房間室溫必然過熱;當該溫控閥關小,直至室溫合格時,溫控閥才停止調節,這時該立管的流量系數將≥0.5(m3/hm0.5),即通過該立管的流量接近設計流量的1/8。如果給定該供熱系統的總資用壓頭為0.1Mpa,則該立管調節前后的總壓降從0.09Mpa增大到0.096Mpa。對于同一個系統,只把二通溫控閥,換為三通溫控閥,立管總流量系數Kv為0.6(m3/hm0.5),但在同上的調節過程中Kv值幾乎不變,亦即立管壓降也波動很小。
根據上述分析,可以得出如下結論:
1.對于室內供熱系統,除對溫控閥進行預置設定外,每一立管無需另裝壓差調節器。因為對于一個有8組散熱器的單管系統(如水平布置,一戶超過8組散熱器的不多),在極限調節下,立管壓降波動都不超過0.01Mpa,完全在溫控閥允許范圍內。
2.采用新的室內系統水力計算方法。從設計階段即消除了各立管之間的壓降不平衡。這樣可以避免溫控閥的大幅度的調節,進而減少立管壓降的波動。
3.在每個建筑物的熱入口,優先安裝限流器或自力式平衡閥,使每個建筑物的熱入口的資用壓頭限制在設定范圍之內,心量減少壓差調節器的裝設。
4.二次管網采用最佳調節方法即質量并調方法。系統循環流量采用循環水泵的調頻調速控制。根據熱負荷的變動,調節系統總流量,可以使溫控閥都工作在微調的狀態下。
四、新的室內系統水力計算方法
為了減少溫控閥的大幅度調節,進而避免在各立管上安裝壓差調節器,室內供熱系統水力計算應采用不等溫降法。但傳統的不等溫降法存在二個致命的缺點:一是在多環路中,要進行繁雜的流量壓降和溫降的修正;二是在允許的立管溫降下,難以實現最佳立管管徑的尋優。由于這些缺點較難克服,導致這種水力計算方法長期不能在設計中廣泛推廣使用。
本文所提出的新的水力計算方法,正是基于不等溫降法的基本原理,應用圖論網絡理論和新興的遺傳算法,十分理想地解決了上述二個難題。
1.管網流量壓降的平衡
按照圖論、圖絡理論,可建立如下的矩陣方程:
Bf(S|G|G-DH)=0
式中Bf--管網基本回路矩陣;
S--管網陰力系數矩陣;
DH--系統資用壓頭向量;
|G|--管網支路流量矩陣;
G--管網支路流量向量。
式中,Bf、S皆為系統結構(含管徑、管長、管網走向)的函數,DH為管網流量的函數,當Bf、S已知時,解(8)矩陣方程,即可求得管網流量與相應的壓力降。
在室內供熱系統系統的水力計算中,根據熱負荷和系統布置,先按等溫降法,計算系統各支路的流量、壓降。由于矩陣方程的數值求解,是對整個管網一次性完成的,因此,管網各支路和流量、壓力降將自動達到平衡,無需進行各環路的流量、壓降修正。
2、最佳立管管徑的尋優
上述矩陣方程的一次性求解,通常并不能完成水力計算的任務,因為所選擇的各立管管徑還必須符合規定的溫降要求:
Δtmin≤Δti≤Δtmax(9)
此約束條件指出,當各立管溫降Δti滿足允許最大、最小溫降時,水力計算的任務才算完成。
上述約束條件的滿足,傳統作法是靠試湊法進行。實踐證明,這種方法實際上是"碰運氣",短時間內很難得到理想方案。
本文采用的遺傳算法,十分成功地實現了立管管徑尋優的問題。遺傳算法是近年來國內外廣泛興起的一種并行尋優算法。它的基本原理是模擬生物遺傳的優勝劣汰法則。在迭代尋優過程中,仿真生物繁殖通過雜交、變異方式,使子代優于父代,逐漸接近全局最優。
遺傳算法是通過二進制編碼來表示待選方案的。如一個供熱系統,有20個立管,則用一個40位二進制數來表示,每二位代表一個立管,如00可表示該立管徑為DN15,01表示管徑DN20,10對應DN25,11即為DN32等。而且每次迭代,可同時選擇多個待選方案,這種并行尋優算法,不但速度快,而且容易找到全局最優方案。
應用這種方法,計算機自動給出最佳立管管徑配置,十分方便。
本課題在應用遺傳算法時,為提高收斂性,還要用了其它運算技巧。詳細論述可參閱論文"遺傳算法在室內供熱系統水力計算中的應用"。
3.程序簡介
該程序流程圖如下:
4.工程實例
北京地區某一建筑物,樓層為5層,供熱系統共有20根立管,供回水設計溫度為95/70℃。各立管熱負荷見表4,立管管徑計算結果見表5。表中NB為立管編號,QL為立管熱負荷,DT為立管溫降(℃),IBD為立管管徑負荷,S為立管阻力系數(h2/m5),G為立管流量(kg/h)。
該工程實例中,Δtmin=10℃,Δtmax=35℃,經過17次迭代,即得表5結果,其中只有立管編號29,其溫降為37.3℃,略大于允許值,其它立管均符合約束條件,說明計算結果還是比較理想的。
對于雙管系統,該水力計算方法同樣適用。
表4立管熱負荷NB24252627282930
QL(W)1722912425.614053.6157692245.21292615915
NB31321233343536
QL(W)118971189011890.412456.816163.214205.620594
NB3738394041231
QL(W)114541054412068.611850.511849.511890.4
表5計算結果NB24252627282930
DT30.9726.1629.7828.0513.4837.2725.79
IBD25252525152025
S0.930.930.930.9311.882.960.93
G556.4475.07471.88562.09166.6346.85617.17
NB31321233343536
DT33.313130.7423.6329.3425.3134.6
IBD20202025252525
S3.413.413.410.930.930.930.93
G357.12383.57386.79527.23550.92561.27578.48
NB3738394041231
DT31.9528.6134.8632.1129.6329.38
IBD202020202020
S2.952.963.413.413.413.41
G358.55368.49346.16369.08399.91404.73
五、系統循環水泵的變流量調節
無論單管系統還是雙管系統,最佳調節方式都是質量并調,即隨著室外氣溫的變化,不但要調節供水溫度,而且要調節系統流量,這樣才能真正消除系統的水平失調和垂直失調。當散熱器前安裝有溫控閥時,系統在整個供暖期中,實際上是按變流量的方式運行。此時如果二次網的循環水泵仍按定流量(即質調節)運行,那么,必然會引起:(1)溫控閥大幅度的調節和系統壓降的波動;(2)循環水泵提供的電能,相當部分無謂地消耗在溫控閥的節流上,浪費能源。因此,為與溫控閥配套,合理的運行方式應該是二次網循環水泵,也進行變流量調節。
1.循環水泵的設置形式
對于二次網系統,在運行期間,換熱器對循環流量大小無嚴格限制。因此,二次網系統采用一級泵系統即換熱站循環泵與熱用戶循環泵合二為一的方式為宜。
對于熱源為鍋爐房的一次網系統,鍋爐循環流量一般不應小于額定流量的70%,這是因為:(1)流量過小,會引起鍋爐浸熱管水量分配不均,出現熱偏差,導致鍋爐爆管等事故;(2)流量過小,會導致回水溫度過低,造成鍋爐尾部腐蝕。為克服這一矛盾,一次網循環水泵常采用雙級泵系統,即一級泵為鍋爐循環泵,二級泵為熱網循環泵。具體形式,如圖3所示:
圖3雙級泵系統
2.節電分析
對于圖3中A型雙級泵系統,一般熱源循環泵0,采用定流量運行,而熱網循環泵1采用變流量運行。這種雙級泵變流量系統與傳統的一級泵流量系統相比較,節電效果明顯,其計算公式如下:
(10)
式中--A型雙級泵變流量系統與一級泵定流量系統耗電比值;
E'''',E--分別為一級泵和二級泵的全年運行耗電量;
H''''o--熱源循環泵的額定揚程;
H''''1--熱網循環泵的額定揚程;
Hall--供熱系統全年運行小時數;
ho--室外溫度低于設計外溫的延續小時數;
--熱網設計流量與實際運行流量的比值。
對于圖3中的B型雙級泵系統,循環泵2和循環泵3額定揚程分別為:
H2=ΔP0(11)
H3=ΔP0+ΔP1(12)
式中ΔP0--鍋爐房的額定壓降;
ΔP1--熱網的額定壓降;
H2,H3--分別為循環泵2,循環泵3的額定揚程。
B型雙級泵系統在運行中,循環泵2、循環泵3都可進行變流量調節。設Go為通過鍋爐的循環流量,一般在運行期間保持定流量不變。則循環泵2、循環泵3的循環流量G2、G3按如下關系運行:
G2max=Go-G1min(13)
G2min=Go-G1max=0(14)
顯而易見,無論A型和B型雙及泵系統,鍋爐循環泵的額定揚程皆取鍋爐房的設計壓降為宜。而B型雙級泵的熱網循環泵的額定揚程則是鍋爐房和熱網設計壓降的總和,大于A型雙級泵系統的熱網循環泵額定揚程(后者額定揚程為熱網設計壓降)。無論哪一種循環泵,額定流量都是設計流量。因此,從初投資考慮,B型雙級泵系統要大于A型雙級泵系統。但B型雙級泵系統在運行中的節電效果好于A型雙級泵系統,通過計算,
在北京地區:
(15)
在哈爾濱地區:
(16)
實際工程選用哪一種方案,需通過經濟比較確定。
但經過粗略計算,對于二次管網,在循環水泵采用變流量調節時,當平均運行流量是設計流量的80%時,節電約49%;平均運行流量是設計流量的70%時,節電66%。對于一次管網,選用A型雙級泵系統,在熱網泵平均流量是設計流量的70%時,節電44%;平均流量是設計流量的50%時,節電57%。
3.循環泵的調節方法
對于大功率的循環泵,由于投資原因,宜采用液力偶合方式調速。在功率小于150KW以下的循環泵,皆可采用變頻調速。變頻調速比起其它調速方法,最大的優點是調速過程轉差率小,轉達差損耗小,能使電機實現高效調速。在變頻的同時,電源電壓可以根據負載大小作優化調節。在調頻過程,能使功率因素保持在80%以上。此外,還可以在額定電流下起動電機,從而降低配用變壓器的容量。變頻器體積小巧,運行平穩,可靠性高。變頻調速應用于循環水泵的變流量調節,已逐漸被人們所認識。
對于多臺泵并聯的循環水泵,可以采用每臺泵皆由變頻調速控制,也可采用其中的一臺循環泵實行變頻調速速,其它各臺循環泵都為定流量運行。采用后一種調速控制方案時,變頻調速泵,起著峰荷的調節作用。當熱負荷較小時,只有變頻調速泵運行。隨著熱負荷的增大,變頻控制柜可自動起動第二臺、第三臺……并聯循環泵的滿負荷運行;當熱負荷減少時,定流量循環泵依次可自動停運。在電機功率為75KW以下時,定流量循環泵的啟動可由變頻控制柜直接啟動;當電機功率超過75KW以上時,采用降壓啟動。
采用單泵變頻調速方案,可大大降低初投資,由于節電效果明顯,投資一年左右即可回收。
參考文獻:
1.石兆玉,《供熱系統運行調節與控制》,清華大學出版社,1994,1。
2.石兆玉,《流體網絡分析與綜合》,校內教材,1993,8。