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1前言
我國現行的按建筑面積計算熱費的供熱收費體制,違背了市場經濟的客觀規律,其弊病顯而易見。首先,由于用戶用熱多少和用戶付費多少無關,用戶不會關心供熱能耗問題,抑制了用戶節能的積極性,不利于建筑的可持續發展;其次,用戶由于沒有供熱的調節手段,無法根據自己的需要來調節室內溫度,不利于人們生活水平的進一步提高;第三,由于目前的種種原因,供熱公司收取熱費成為一個難題,使供熱公司正常運行難以進行,不利于供熱公司的技術創新和技術進步;第四,這種收費體制不利于激勵供熱公司進一步提高經濟效益,容易產生壟斷性掩蓋競爭性、政策性虧損掩蓋經營性虧損的傾向。這一問題已引起各級領導管理部門的高度重視,依照熱量計量收費勢在必行。根據建設部2000年的《民用建筑節能管理規定》,從2000年10月起,所有利用集中供熱的新建住宅,“推行溫度調節和戶用熱量計量裝置,實行供熱計量收費”。在按戶依照熱量計量收費后,收費體制將發生根本變化,“熱”成為市場經濟中的一種商品,雖然上述問題將迎刃而解,但又會帶來新的問題。
2按供熱面積收費體制下熱網調節方案
在現有的按面積收費體制下用戶無法調節流量,供熱公司以定流量或分階段變流量的質調節方案進行運行,調節的主動權在供熱公司。因此,從技術角度看熱網正常供熱只要做到:
*保證流量分配均勻:在初調節時把用戶的水流量調整到所要求的設計流量,即流量按供熱面積分配均勻即可;
*保證合適的供水溫度:對于一次網,根據室外溫度控制熱源出口的供水溫度;對于二次網,只要熱力站設計及初調節合理,在一次網供水溫度調節適當的情況下即可保證二次網的合適供水溫度。
正常供熱時熱源的供熱總量變化僅僅和室外溫度有關,供熱總量可以預知且由其控制。
3依據熱量計量收費后所引起的變化
在熱量計量收費后每組散熱器上安裝溫控閥,用戶將根據自己的需求調節溫控閥來控制室內溫度。這種調節本質上是通過調節散熱器的流量、即散熱器的供熱量而控制室溫。當眾多用戶調節流量后,整個熱網的流量和供熱量也將隨之變化,而這個流量和供熱量的變化是供熱公司無法控制和預知的,這也就是說,分散的眾多用戶成為主動的調節者,而供熱公司由主動變為被動的適從者。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定流量質調節的方式下,熱網流量如何調節?
*在保證用戶供熱質量的前提下,供熱公司如何運行才能降低運行費用、提高經濟效益?
4依據熱量計量收費后熱網調節方案
在熱量計量收費后熱量成為一種商品,為保證充分供應,就要在任何時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:把熱網供水管路上的某一點選作壓力控制點,在運行時使該點的壓力保持不變(注意,非熱網恒壓點,為避免誤解,稱作壓力控制點);
*供回水定壓差控制:把供熱網某管路的供回水壓差作為壓差控制點,保持該點的供回水壓差不變。
無論那種控制方法,都要涉及到以下幾個問題:
A.控制點選在什么位置;
B.控制點的設定值應取多大;
C.供水溫度如何調節;
控制點位置及設定值大小的選擇主要是考慮運行降低能耗和保證熱網調節性能的綜合效果。在設定值大小相同的條件下,控制點位置離熱網循環泵出口越近,調節能力越強,但越不利于節約運行費用;離熱網循環泵出口越遠,情況正好相反。在控制點位置確定的條件下,控制點的壓力(壓差)設定值取得越大,越能保證用戶在任何工況下都有足夠的資用壓頭,但運行能耗及費用也就越大;反之如取值過低,運行能耗及費用雖然較低,但有可能在某些工況下保證不了用戶的要求。
4.1直連網的調節
4.1.1供水壓力控制點的位置及設定值大小
如圖1所示直連網,采用供水壓力控制方法,為保證在任何時候都能滿足所有用戶的調節要求,把壓力控制點確定在最遠用戶n的供水入口處,該用戶供水入口處的壓力設定值Pn為:
Pn=P0+Pr+Py(1)
P0:熱源恒壓點的壓力值,設恒壓點在循環泵的入口;
Pr:在設計工況下從n用戶到熱源恒壓點的回水干管壓降;
Py:用戶的資用壓頭。
4.1.2壓差控制點的位置和設定值
壓差控制方法的原理如圖2示。如同供水壓力控制點的原理一樣,當各個用戶所要求的資用壓頭相同時,壓差控制點可以選在最遠用戶處,當各用戶所要求的資用壓頭不相同時,壓差控制點選在要求資用壓頭最大的用戶處,其壓差設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節
一般情況下,熱源的供水溫度tg僅隨
室外溫度tw而變化,這個變化與現行的運行曲線相同,也就是相當于質調節運行方式下的供水溫度調節曲線,即:
(2)
式中:tn、t’w分別為室內、外設計溫度
t’g、t’h分別為設計供/回水溫度
b為散熱器傳熱系數函數的一個參數。
熱源處循環泵的總流量用變頻控制,根據壓力控制點的壓力變化而控制變頻泵的轉速。假如1、2等用戶調小流量導致干管總流量下降,而干管的阻力系數未變,因此干管上的壓力損失降低而導致壓力控制點(例如P點)的供水壓力升高。該壓力值的升高反饋給循環泵,使泵的轉速降低,一直降到壓力控制點的壓力值到設定值為止,這樣,就可以保證壓力控制點的供水壓力值不變。
4.2間連網的調節
4.2.1二次網的調節
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。
把間連網的換熱站看成一個熱源,這樣間連網的每一個二次網就相當于一個獨立的直連網,則二次網的調節中關于控制點位置及設定值大小的選取也就和直連網相同,且二次網的循環泵也要變頻控制。但此時的差別在于換熱站二次網供水溫度控制。換熱站的換熱面積不變,當換熱站所帶的其中一個用戶調節流量后,則換熱器的二次側流量發生變化,但換熱器的一次側流量、供水溫度并沒有發生變化,這樣,如換熱器沒有溫度調節手段,換熱器的二次側供水溫度就要隨之發生變化。當二次網的供水溫度發生變化后,對室溫沒有進行調節的用戶,雖然其散熱器流量沒有變化,但由于供水溫度變化則室內溫度也要發生變化,這是我們所不希望的。因此二次網供水溫度只能與室外溫度有關,而不應當隨用戶調節流量而有所改變。這樣,換熱站二次網的供水溫度tg由該站的一次網調節閥V1控制,調節該站一次網閥門V1,使二次網的供水溫度tg保持在所需值,如圖3。
4.2.2一次網的調節
把換熱站看為是一次網的一個用戶,由于上述二次網供水溫度的調節要求,一次網調節V1的動作,使一次網也成為變流量運行而不是定流量運行。這樣一次網的調節、熱源的調節方案完全與直連網相同。
需要特別指出,間連網的一次、二次網在水力工況上相互獨
立的,因此需要分別在一次、二次網上設置控制點和變頻泵,以便分別進行調節控制。
4.3混連網的調節
4.3.1控制點的位置及設定值
間連網的一次、二次網水力工況相互獨立、互不干擾,但混連網的一次、二次網
水力工況并不相互獨立,因此混連網的壓力控制點位置和控制壓力值的選取不能與間連網那樣在一次、二次網分別設置,而應該只設置一套壓力控制點和控制值。此時可以不考慮混連網中的混連站而與直連網的一樣來設置一套壓力控制點和控制值,如圖4。
4.3.2混連站出水溫度及其流量的調節
混水站后的流量與混水比有關,
當某一用戶調節其流量后,混水站后的流量即發生變化,為保證用戶有足夠的壓力(壓差),在用戶處設置壓力控制點Pg,調節混水泵的轉速,保持壓力控制點Pg不變。而混水站的出水溫度tg應僅與室外溫度有關而不隨用戶的調節而變化,因此調節混水站前的閥門V,使出水溫度tg達到要求,如圖4。
總之,混連網的主網壓力控制點的壓力值由熱源處變頻循環泵的轉速所控制,而混連站的出水溫度由主網上的閥門V控制,混水站后的壓力值由變頻混水泵的轉速所調整。
5熱入口調節裝置
以上為供熱網的計算機整體調節,由于投資問題,不可能控制到每個熱入口。因此,對于每個供暖系統的熱入口,為保證供熱質量,可在適當位置裝一些非計算機控制的調節裝備,在實際運行中發揮了有效作用。在裝溫控閥、變流量運行的情況下,這些調節裝置的使用和定流量運行時有很大不同,必須正確裝設才能發揮作用。否則,會使系統達不到調節要求,有時還會起負作用。
5.1垂直雙管系統
裝溫控閥后散熱器的流量將隨著室內負荷的變化而自動變化,這就意味著熱網的流量隨時都在變化。
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生變化時盡量保持該管路的流量不變。裝溫控閥后管路流量在主動不斷變化,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,對溫控閥的調節作用有害而無一利,如圖5。當室內負荷減少時,溫控閥自動關小,則相應管路流量應減少;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自動開大,從而使管路流量增加達到其保持管路流量不變的目的。這時管路流量的相對增大(實際是保持流量不變),又導致溫控閥的進一步關小,如此形成循環,最后導致溫控閥關到最小,而室內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不能再裝自力式流量控制閥。
5.1.2平衡閥
平衡閥實際上起一種初調節的作用。平衡閥初始調整時,是根據設計工況下各個管路的流量來調節的。當全部平衡閥初始調整完成后、且在管路阻力系數不再發生變化的情況下,各管路的流量分配比例保持不變。當但管路阻力系數變化
后,則流量分配比例也隨之發生變化。在溫控閥動作后,本質上講是溫控閥的阻力系數發生了變化,這時相應管路流量也就發生了變化。因此,溫控閥和平衡閥的作用并不發生矛盾。
裝溫控閥后,溫控閥的實際開度隨著負荷的變化而變化。假如圖5中B管路上的用戶負荷增加,則該管路上對應的溫控閥開大,導致該管路流量增大。但若除B管路外的其它所有用戶負荷都沒有變化,按理說它們所對應的溫控閥和其所要求的流量都不應變化。但由于B管路流量發生變化,必然要影響到總流量增大,從而又導致其它管路如A、N的流量發生變化。前面已假設除B外的用戶負荷都沒有變化,因此A、N管路上的溫控閥本不應動作。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作,進行必要的調節。也就是說,裝了平衡閥后管路之間還存在著相互影響,促使平衡閥不斷動作調整。
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,裝平衡閥進行初調節比盲目的手動初調節能更好的保持溫控閥發揮正常作用。但是平衡閥不能消除支路之間的相互耦合影響,同時有時還不能滿足溫控閥的調節要求。
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揮作用。圖5對應的用戶A負荷減少時其溫控閥關小,相對應的管路流量減少,因此造成總流量減少,系統水壓圖發生變如圖6。圖中實線表
示溫控閥沒有調整之前的水壓分布,虛線表示溫控閥調整之后的水壓分布。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,則由于外網提供的資用壓頭增大,溫控閥又會進一步關小,如此反復形成正反饋,使溫控閥無法正常發揮其功能。但如果裝自力式壓差控制閥,自力式壓差控制閥可以根據壓差的變化而自動調節,使外網提供的用戶資用壓頭基本保持不變,這樣就不會對溫控閥形成正反饋的影響。
5.2帶跨越管的垂直單管系統
帶跨越管的垂直單管系統,由于溫控閥的作用,使通過散熱器的流量隨室內負荷變化而變化,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,此時熱網實際上是在定流量運行。這樣,該系統對使用調節閥的要求,如同前面所述的定流量運行系統一樣,使用自力式流量控制閥是最合適的。
6結論
6.1按戶計量收費后對熱網的運行調節帶來新的要求;熱網既要裝備適用的調節設備,又要有正確的調節策略,兩者缺一不可。
6.2熱網應保持壓力(壓差)控制點的壓力(壓差)不變、使用變速泵運行;同時應控制供水。
關鍵詞熱費熱費分攤基準耗熱量-
一、問題的提出
隨著市場經濟的發展,熱作為一種商品已被越來越多的人接受。既然熱是商品,其價值就要由價格來體現。目前在我國,熱價不僅僅是個技術經濟問題,還涉及到諸多社會問題和政策問題。能否確定合理的熱價和實用的收費方法,是制約供熱事業向前發展的重要環節。
目前我國現行的供暖熱價大多按面積制定熱價,沒有把熱價成本中的固定費用和可變費用分離開來。用戶用熱多少,用不同熱都繳納同樣的熱費,極大地挫傷了用戶的用熱積極性,也不利于用戶的節能行為。同時成本中核算固定費用與可變費用不分離開來,也不利于熱量計量收費的實現。
二、國內外熱價制定
國外的熱價管理有兩種方式,其一為固定熱價管理,指政府向某一供熱企業發放售熱特許權時,將熱價固定下來。這種管理方式主要用于商業性項目,雖然不鼓勵用戶節能,且以盈利為目的,但其保證了投資者的合理回報率;其二為成本熱價法,指熱價中只包括必要的成本,如果非必要的成本進入熱價后,用戶有權向政府投拆。此時供熱企業的生產目的主要不是盈利,而是如何以最低的成本向用戶供熱;歐洲國家認為,不存在制定熱價的單一和正確的數學公式,而是應該兼顧熱用戶、供熱企業、國家三者利益并有利于建筑節能的推廣。發達國家曾經使用過的或正在使用的熱價制定方法主要有兩種:
1.單量熱價法該法主要包括面積熱價法、固定流量法、變動熱量法三種。由于這幾種方法本身特點所決定,目前已很少采用(尤其是住宅建筑)。
2.二部制熱價法其熱價分為兩部分,其一為固定容量熱價(單位元/m2),其計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的部分,如管理費、日常維修費等;其二為可變熱價(單位為元/GJ、元/KWh),其計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買燃料或外購能源、水、電和藥劑的費用,它隨熱力公司產熱量的多少而變化。
目前我國仍實現面積熱價,即按房間面積收費,尚無熱量熱價,計量收費難以真正實施,而且制定熱價時,一般由各地物價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。該熱價有保護熱力公司處于供熱行業壟斷地位之嫌。其次,由于熱負荷自身特點,決定了采暖耗熱不同于電、水、煤氣,可以完全按各用戶的實際數值乘以其單位收費;各用戶熱表的數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、護結構的保溫狀況、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。
結合我國現行供暖狀況,為使分戶計量的供暖收費能夠落到實處,筆者建議參考國外的二部制熱價法制定一種實用的收費辦法和合理的熱價。
三、模擬建筑物概況
筆者采用和某小區的住宅試驗樓作為分析的模擬建筑物。該建筑物的基本情況如下:該建筑物為小區住宅樓,全樓共六個單元,每個單元均為兩戶,其位置朝向詳見圖3-1。由于山墻單元的傳熱耗熱量要遠大于標準單元,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。一樓因為有樓梯間的緣故,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:窗戶除衛生間為木窗外,其余全部為單框雙玻塑鋼窗。
四、熱表讀數修正公式及熱費計算公式的確立
模擬建筑中,位于樓寓中不同位置的房間,盡管室內采暖溫度相同,熱負荷卻不同,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、山墻這些圍護結構的供熱量是為整個樓服務的,這部分耗熱量在包含這些圍護結構的用戶熱表中記錄下來,對于這些邊角用戶來說,如果實地按照熱表的數值來收費,顯然是不公平的。我們把屋頂、地面、山墻這些圍護結構定義為公共圍護結構,其耗熱量定義為公共耗熱量。另外,我國目前的采暖系統室內管道多為明裝,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,但卻沒有體現在各用戶的熱表中。綜合考慮上述各種因素,筆者認為在現階段房屋售價沒有考慮供暖費用差距條件下,新建筑的熱費分攤應遵循這樣一個原則: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而獲得相同室溫所繳納的熱費應相同。這時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攤。眾所周知,所有冬季采暖的樓房,都會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結構這部分散熱,但其室內溫度的取得也收益于這部分散熱。因此,中間用戶必須承擔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,單元樓熱量讀數值與各戶熱表讀數值有一個差值。這部分差值熱費可按面積分攤到各戶。公共耗熱量包含在邊角用戶的熱表讀數中,我們需要把它從這些用戶的熱表中提取出來,然后對各戶熱表的數值進行修正,修正后的數值才應是我們收費所依據的數值。
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鍵。同時由于不同樓層的冷風滲透耗熱量不同,我們把這部分熱量一起合并在公共耗熱量中。通過實際耗熱量的對比分析,找出其中的聯系。表4-1表4-2是模擬建筑一組實測數值和理論計算數據,包括了各房間的實際耗熱量、公共耗熱量以及公共耗熱量所占房間總耗熱量的比例。
從上面兩表的對比可知,實際公共耗熱量占房間耗熱量的比例與計算公共耗熱量占房間耗熱量的比例大致相同。有了這個規律,我們可以在設計時算出公共耗熱量占房間熱負荷的比例,把公共耗熱量從邊角用戶的熱表讀數中提出出來,分攤到各戶。為此我們引入一個基準耗熱量的概念,把扣除公共耗熱量后的房間耗熱量稱為基準耗熱量。公共耗熱量的分攤必須在每個用戶的基準耗熱量基礎下進行,也就是說在每個用戶的熱表讀數中扣去該房間公共耗熱量部分,然后進行公共耗熱量的分攤。于是可得出下面熱表修正后讀數的公式:
(4-1)
式中:Qbi--每戶熱表讀數值,GJ;
Qxi--每戶熱表修正后的數值,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計時確定各個用戶的公共耗熱量占用戶熱負荷的比例,再代入上式,求得每戶修正后得熱表讀數。
每戶所繳熱費可用下式計算:
(4-4)
式中:RFi--每戶每年所交納的熱費,元;
RFg--固定熱費熱價,元/m2;
RFb--可變以熱費熱價,元/GJ;
RFi--單元熱表讀數,GJ;
式中每三項是考慮了未保溫的采暖系統的供回水干管及立管的熱損失而引入的一項。
五、修正后的理論熱費
為了驗證熱費分攤模型的正確性,本文把理論耗熱量的計算結果按照模型進行了分攤,利用公式4-3對熱表讀數進行了修正,并將修正后的熱表讀數以及各用戶的修正后的理論熱費列于表5-1。
為了得出公共耗熱量和建筑物體形系數的關系,筆者又計算了在不同單元下各個用戶熱表修正后的讀數及所應交納的熱費。列于表5-2:為了進一步說明所繳熱費與建筑物體形系數的關系,將不同單元下各個用戶的理論熱費繪成圖5-1、圖5-2:
從圖中,我們可以看出:
1.隨著單元數的增加,各個用戶所繳納的熱費相應減少。這是因為多單元樓公共耗熱量小于獨立單元樓公共耗熱量的簡單累加,而且分擔公共耗熱量的用戶增加,每戶所分擔的份額也就相應減少。
2.隨單元數的增加,相同戶型而不同樓層用戶繳費差異也逐漸減少。
3.不同單元下,處于中間層的各用戶熱費基本相同,頂層和底層的熱費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分攤模型進行分攤后,各戶應交的熱費基本趨于一致,曲線的變化規律也近乎一致。
六、結論和建議
1.供熱系統實行熱計量后,應采取二部制方式制定熱價,對舊有建筑改造應在單元樓入口加裝熱表,按單元樓熱表讀數計算熱費,再按面積分攤到各戶;對于每戶安裝熱表的新建筑來說,應按熱計量表讀數依公式(4-4)收費。
2.根據模擬建筑物各戶熱表的實測讀數和理論數據,按照本文提出的熱費分攤模型,進行了計費的分攤計算,結果證明實際熱費和理論熱費變化趨勢基本相同,大致驗證了分攤模型的公平性、合理性和可行性。
3.筆者在進行課題研究過程中,還發現現階段熱計量中存在以下問題:
關鍵詞計量供熱蒸發式熱分配表熱費修正
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,改善城市大氣環境質量,能源利用率的提高發揮了重要的作用。對于天津大學來說,已經實現100%的集中供熱。如何在實現了集中供熱這種情況下,制定合理的收費模型式是值得探討的問題。熱計量方式和熱計量裝置的選擇主要有熱分配式和熱量表式兩種熱計量方式。熱分配式計量方式特別是采用蒸發式分配表進行計量,投資少,免維修并容易修正,(包括將系統沿程熱損失由最終熱用戶承擔),不需校正,但抄表和計算熱費煩瑣,不直觀。熱量表計量較為直觀。但投資大、維修管理校正復雜。根據國情特別是節能效益選擇經濟合理的熱計量裝置是必須考慮的問題
為了檢驗我們自選研制的蒸發式熱分配表是否達到歐盟標準EN835-1994,同時為了研究基于蒸發式熱分配表的計量收費中遇到的技術經濟問題。從2001年2月21日到3月22日的采暖期,在天津大學院士樓進行了自行研制的XH型蒸發式熱分配表的集中供熱計量現場試驗。
二、散熱器散熱量的測量原理和蒸發式熱分配表的測量原理
1.一個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)進水和回水的瞬時溫差;Z加熱的時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℃時的散熱器散熱功率(由標準實驗臺根據標準對散熱器進行檢測所得到的散熱功率,通常稱它為標準功率)。
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。
2.蒸發式熱分配表的結構及測量原理
蒸發式熱分配表由導熱板、表管、表罩及蒸發液等組成。蒸發式熱分配表屬于輔助測量儀表,它不是精確表達物理量,只能用來提供相對的分配份額。蒸發式熱分配表的測量本質是對安裝在散熱器表面一定高度上的熱水溫度作出反應,它是按照公式(2)來工作的。蒸發式熱分配表的運行只與具有特征性的,對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。未經處理的蒸發表讀數只是被測散熱器表面特征溫度對時間積分的近似值。它所表示的只是一個與采暖散熱器實際熱耗或整個用戶總熱耗有關的、無量綱的相對值。
蒸發式熱分配表是借助表外殼后背來接受散熱器的導熱的,通常是用螺絲或粘結劑將其同體現熱媒平均溫度的散熱器表面處相連接。熱媒向蒸發液體傳熱的實現是先由熱水向散熱器內壁,再由散熱器外壁和蒸發表的外殼后背及蒸發液管外壁傳向蒸發液體的。
未經處理的蒸發表讀數只有經過與被測散熱器標準散熱功率QN有關的評價因子KQ和蒸發表與散熱器表面的熱接觸特性評價因子KC等其它評價因子處理之后才能反映出被測散熱器真正熱消耗值的近似值或這個散熱器在總熱耗量中所占的比例。本次研究自行研制的XH型蒸發表采用統一刻度盤,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型蒸發表采用統一刻度盤,其反映各組散熱器散熱在總熱耗量中所占的比例。它的特點是:盡管各組散熱器的片數或型號類型千差萬別,但只要測量液體的工作溫度和工作時間相同,所得的讀數值利用評價因子KQ和KC進行換算處理后,最終得到實耗值。
我們將天大院士樓一幢樓作為一個熱計量單位,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式熱分配表,就組成熱量計量系統。熱量表計量單位所有熱用戶的消耗熱量,蒸發式熱分配表測量沒個熱用戶每組散熱器發熱量的比例。每個采暖季節開始時,記錄每只蒸發式熱分配表的初始數值:采暖季節結束后,記錄每只蒸發式熱分配表的終數值,其差值是表管內液體的蒸發量,即蒸發刻度值。據此進行準確的消耗量計算和公平的熱分攤計算,以帳單的形式,將采暖季的實際消耗熱量及應付熱費通知每個熱用戶。
三、現場試驗基本情況
1.天津大學院士樓的供熱系統情況
天津大學院士樓位于天學四季村內,是新建的高檔院士住宅。天津大學院士樓為6層磚混結構,樓的建筑面積2520m2。天津大學院士樓設1個入口門,12套房,每套房建筑供熱面積172m2。熱源是校集中供熱鍋爐房,供熱設計供、回水溫度是90/70℃。天津大學院士樓的供暖系統采用上供中回的形式,在散熱器的進水管和出水管間加裝跨越管,散熱器進水支管上裝設Danfoss產RTD-G型恒溫閥,是單管帶跨越管的順流式系統。散熱器采用鑄鐵TFD700-Ⅲ型。
2.蒸發式熱分配表的熱量測量系統
蒸發式熱分配表的試驗系統由樓棟熱力入口的熱量表和安裝在每組散熱器上的蒸發式熱分配表組成。熱量表采用Honeywell產的UltraflowⅡ65-54型熱量表,用來測量天津大學院士樓供熱量。蒸發式熱分配表的安裝位置在歐盟標準EN-835中規定,應當選擇那些在盡可能廣的散熱器工作范圍內,盡可能準確的體現散熱量與表讀數的關系的地方。在通常情況下,這個位置在熱媒剛好流經了其在散熱器中總路徑的四分之一的地方。對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。由于考慮到熱力調節閥的使用,安裝位置選擇TFD700-Ⅲ型散熱器上75%的高度。如圖1所示。
四、供熱計量結果及各戶用熱量熱費分攤計算
1.供熱計量
2001年2月21~2001年3月22日間,天津大學院士樓總供熱量37.8MWh。
在2001年2月21日8:00供暖前,對熱分配表逐個進行檢查,看是否有松動和位置偏差現象:記下各蒸發式熱分配表的初讀值。在2001年3月22日22:00,采暖季結束時,記下各熱分配表的終讀值。各計量讀值是終讀值與初讀值的差值。根據各戶蒸發式熱分配表的讀值,并對散熱器進行功率修正,按熱量分配計算方法,各用戶熱量計算結果,見表3。
2.用熱量熱費分攤計算
推廣供熱計量收費的難關不是"計量"而是"收費"計量。供熱前應有一個合理的社會平均供熱成本以確定合理的熱價。分攤的理由如下:城市供熱是由熱源、熱網、熱用戶(室內采暖系統)組成的封閉、復雜的循環系統。是根據最不利氣象條件下的最大熱負荷建設的。供熱系統建成后,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、財進行運營、維修和管理。這部分費用是固定的,是計算面積熱費的主要依據。供熱系統在向用戶供熱時,除固定費用外還會消耗燃料電力,水和勞動力投入相應資金。這部分是變動費用,是計算計量熱費的主要依據。合理確定面積熱費,計量熱費在總熱價中的分攤比例十分重要。國外固定熱費是總費用30%~60%。變動費用(計量熱費)是熱費的70%~40%。變動部分比例較大可以鼓勵用戶節能,但仍需保證定定的固定部分比例以保證供熱企業的運行。
根據天津大學供熱服務中心提供的2001年2月21日~2001年3月22日間的天津大學院士樓總熱費為4158.00元,面積費用分攤比例本次研究定為60%,計量費用分攤比例為40%。
根據我國北方地區采暖的室外氣象參數和建筑保溫現狀在同樣條件下,不同樓層、朝向、位置的住宅所消耗的熱量會有較大的差別。所以,在計算熱費時根據樓層、朝向、位置進行修正是必要的。所以,我們分三種情況作了熱費分攤計算:
(1)考慮朝向、位置、層數等修正,按上述熱費分攤比例計算;
(2)考慮朝向、位置、層數等修正。按照我國暖通技術人員對房間熱負荷影響因素的分析,確定相應的修正系數。其
中:
朝向修正系數北、東北、西北向:-30%;東、西向:-5%;東南、西南向:-15%
墻體修正系數雙面外墻:-13%;層數修正系數中間層:0%;頂層:-35%;底層:-20%
(3)按照德國標準考慮朝向、位置、層數等修正,相應的修正系數為:
朝向修正系數南向:0%;東北、西北向:-20%;東南、西南向:-15%
層數修正系數中間層:0%;頂層:-10%;底層:-10%
對朝向、位置、層數等修正系數,按上述三種不同的處理方法,對各戶熱費計算結果進行比較,見圖2所示。
圖2:不同朝向,位置,層數修正后熱費計算結果
由圖2看出,對朝向、位置、層數用其修正系數,按三種不同的處理方法,即不考慮修正、按我國暖通設計修正、按德國標準的修正,對天津大學院士樓各戶熱費計算結晶進行比較,表明各戶熱費發生了變化,但其數值相差不大。
五、結論及建議
1.蒸發式熱分配表在天津大學院士樓發行后的單跨越式供熱系統中運行狀況良好,證明單管跨越式順流系統適合選用蒸發式熱分配表作為熱計量手段。
2.根據蒸發式熱分配表在2001年2月21日~2001年3月22日間的讀值進行熱量分配計算,該樓12戶居民所消耗熱量的總數與總熱量相一致。證明在室外溫度較高,供水溫度較低的情況下,通過對蒸發式熱分配表蒸發刻度的修正,可以用于較低供水溫度條件下。
3.各戶熱費計算結果與熱量分攤計算中的分攤原則和修正系數有關。對朝向、位置、層數及其修正系數,按三種不同的處理方法,即不考慮修正,按我國暖通設計修正、按德國標準的修正,對天津大學院士樓各戶熱費計算結果進行比較,其數值相關不大。表明對于類似天津大學院士樓這種大戶型高檔住宅,由于面積較大,面積熱費分攤比例大于50%時,面積分攤的熱費較多;同時房間較多,房間各種朝向都有,會對計量分攤熱費起到中和作用。此時朝向、位置、層數對總熱費的影響較小。建議大戶型高檔住宅可以不附加朝向、位置、層數修正。但對于一般公寓式住宅(少于100m2),同時面積熱費分攤比例小于50%時,必須考慮朝向、位置、層數修正。
參考文獻: