住宅室内采暖系统节能设计方案浅析

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

&nbs p; 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）

图4 双立管并联式系统

4.2.2水平双管系统

采用水平双管设计方案，可以避免双立管并联式系统的垂直失调问题，而且该系统可以实现每户一个独立系统，有利于热量表的安装，能实现散热 器个体调节。任何一层的用户都可以通过室内调节阀方便的调节介质流量，从而达到舒适的室温，并实现节能的目的，又不影响其他用户采暖，但该系统须增设与散 热器组数相对应数量三通调节阀。该方案的优点是：能够使不易解决的供热系统垂直失调的难题得到极大的改善；可分室控制温度，调节性能优于单管系统；墙面竖 向无立管，不影响装修；缺点是：室内散热器下部的供回水管隐蔽困难；管线过门、阳台不好处理；每组散热器须安装冷风阀。（见图5）

图5水平双管系统

4.2.3章鱼式系统

图6章鱼式系统

图6为此系统的原理图，做法是在每户设置一分水器，供水进入分水器后分出若 干并联的支管，末端连接至散热器，再经回水集中到集水器。在制 作安装时应将管线埋地敷设（一般采用聚丁烯管或PB管），要防止地面因热应力造成龟裂和破损，要妥善处理好管道热膨胀时产生的推力传递给地板。该方案的优 点是：可分室控制温度，调节性能优于单管系统；管线埋地敷设，墙面竖向无立管，不影响墙面、地面装修；缺点是：管线埋地须设隔热措施，造价偏高；每组散热 器须设冷风阀。

5、供暖系统设计中应注意的问题

虽然分户式计量在新建住宅小区得到有力推广，但其在推行过程中必然会在采暖系统设计、建筑物设计、仪表选用、管理等方面存在一些问题。

5.1 供暖系统热负荷计算及户内散热器布置

热负荷计算是供暖系统设计的基础，以往的设计由于害怕暖气不热而盲目加大热负荷值，致使散热器安装面积过大，将不利于散热器支管上温控阀 的调节，应该选择合理的热指标估算办法。室内散热器位置要布置合理，室内水平管线会增加，存在管线明装占用空间，影响室内装修、家具布置及过门、阳台难处 理等问题。

5.2 对建筑材料传热性能的要求

新的建筑材料能否满足现代节能房间的要求，即建筑材料的传热性能是否理想。采暖建筑的耗热量主要是通过围护结构的传热耗热量构成，约占 73%~77%，其次为通过门窗缝隙的空气渗透热量，约占23%~27%，在传热耗热量中外墙占23%~34%，由此可见，提高建筑物的保温性能将会达到 很好的节能效果。另外，计算表明，对于一间不采暖的房间从周围房间获取传热量可维持12~14℃室温，其他用户有近1/4~1/5的热量传给了该房间，其 他用户将多支付这部分热费，很不合理。所以，有必要增强户间建筑结构的隔热性能。

5.3 热表参数修正及表计校核问题

由于住户所处楼层、围护结构不同，保持相同室温的耗热量肯定存在差异，所以应该选择合理的热表参数。我单位在同用户进行计量仪表校核、热费结算中就发生过纠纷。而且，应该组织专门人员定期对计量表计进行校核。

5.4 供热系统变流量问题

由于实现分户计量，系统的热负荷变化会很频繁，所以，供热系统应该能自动调节供热量，使其跟踪所需热负荷的变化。应该在换热站设置有压差控制的装置。

5.5 住宅小区设置分户计量装置后，要加强节能宣传；提高节能意识。

5.6 对供热企业的管理提出更高的要求。

6、结束语

综上所述，对于住宅小区的供暖系统设计，如果规划和设计合理，不仅能够实现较好的系统控制和计量功能，同时可以降低能源的浪费，极大的提高供热的社会效益并获得相当的经济效益。

参考文献

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[3] 李岱森. 简明供暖设计手册. 中国建筑工业出版社,1998.

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[5] 张锡虎. 住宅单管系统分室温度控制的手段及其热工特性[J].建筑节能,1998,(2)：22~28.

[6]王维华.适宜分户计量、分室控温的住宅供暖系统形式.节能技术,2001,(2):22~24.

作者简介：

刘军，男，1976年生，陕西蒲城人，毕业于包头钢铁学院供热通风与空调工程专业，获学士学位，助理工程师，原在南京华电热泉供热技术有限公司工作，在工作期间发表多篇关于供热方面论文，现主要从事暖通空调设计、热泵供热及节能方面的工作。

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