JGJ 173-2009供熱計量技術(shù)規(guī)程的應(yīng)用探討

朱寶仁 張 艷

國家及地方各類節(jié)能標準頒布以來,相應(yīng)的民用建筑供暖熱計量系統(tǒng)也已被廣泛的采用,但在實施過程中發(fā)現(xiàn),分戶供暖計量計費的政策形同虛設(shè)。多年來熱力公司與熱用戶之間的供熱費用糾紛的矛盾越來越突出,為了更好的落實和促進熱計量計費措施的全面推廣,為了對集中供熱系統(tǒng)熱計量及其相應(yīng)調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用加以規(guī)范,住建部頒發(fā)了JGJ 173-2009供熱計量技術(shù)規(guī)程(以下簡稱《規(guī)程》)。本文就作者對《規(guī)程》的理解及《規(guī)程》的具體適用性做一總結(jié),以供有關(guān)人員參考。

1 《規(guī)程》的特點

1)此規(guī)程是一個綜合性的技術(shù)規(guī)程,適用于新建,改擴建的民用建筑以及既有建筑的改造。

2)突破了原來有關(guān)規(guī)范單一的熱計量計費方式,為配合住建部明年準備全面啟動的供熱熱計量方案的強制性措施。提出了許多適合于我國國情的,適合于新建、改擴建和既有建筑采暖供熱改造的新的熱計量方式,為設(shè)計人員和能源管理人員提供了更多的熱計費選擇方式。

3)為了能夠為既有建筑改造創(chuàng)造好的條件,為舊有建筑采暖用戶提供方便,居住建筑的室內(nèi)系統(tǒng)可采用分戶供暖方式之外的系統(tǒng)(垂直單管跨越式系統(tǒng),垂直雙管系統(tǒng)等)。

4)兼顧節(jié)能和舒適的統(tǒng)一性,強制性的提出了集中供熱工程的設(shè)計進行水力平衡及調(diào)節(jié)控制的必要性。

5)明確了具體的控制措施,增強了設(shè)計人員的可操作性。

2 《規(guī)程》的五條強制性條文

從供熱流程來劃分,可分成三個方面:熱源側(cè),熱媒輸配側(cè),終端用戶側(cè)。其中,4.2.1條是針對熱源側(cè)制定的;5.2.1條是針對熱媒輸配側(cè)制定的;7.2.1條是針對終端用戶側(cè)制定的;3.0.1,3.0.2條是為整個供熱系統(tǒng)制定的總要求。

3 強制性條文的理解

3.1 3.0.1條:集中供熱的新建建筑和既有建筑的節(jié)能改造必須安裝熱量計量裝置

供熱計量一般分為兩部分內(nèi)容:1)熱計量:包括熱計量裝置及熱計費方法,如各種熱量表及計費儀表等。2)熱控制:包括各種閥門、儀表等,如溫控閥、自力式壓差調(diào)節(jié)閥、自力式流量調(diào)節(jié)閥、靜態(tài)水力平衡閥等。

目前我們的做法是設(shè)計中雖有熱量計量裝置(樓棟總?cè)肟诨蚍謶舨膳M戶管上安裝熱量表或調(diào)節(jié)閥門),但實際應(yīng)用中,很多項目只是預(yù)留了計量表的安裝位置,沒有真正具備熱計量的條件。為了推動熱計量工作的具體實施,啟動真正意義上的熱計量工作,認定本條文為強制性條文。

3.2 3.0.2條:集中供熱系統(tǒng)的熱量結(jié)算點必須安裝熱量表

此條文主要是為產(chǎn)熱企業(yè)、供熱企業(yè)和終端用戶之間提供一個公平、合理的貿(mào)易結(jié)算依據(jù)。熱計量方式的選擇:熱計量方式有以下幾種:熱量分配表法、戶用熱量表分攤法、溫度法、流溫法、通斷時間法、熱水表法、面積分攤法。

采用熱量分攤的熱計量方法主要有以下幾種:

1)面積溫度法:計量原則是“等溫度,等收費”。按戶設(shè)置溫度傳感器,通過測量室內(nèi)溫度,樓棟供熱量,結(jié)合建筑面積熱量(費)分攤。

該方法與室內(nèi)供暖系統(tǒng)沒有直接聯(lián)系,適合于任何采暖形式,既可用于新建建筑的熱計量收費,也可用于既有建筑的熱計量收費。

該方法的缺點是難以避免自由熱(人體、電器設(shè)備、太陽光輻射熱等)對溫度的影響。

2)流量溫度法:是利用每個立管或分戶獨立系統(tǒng)與熱力入口流量之比不變的原理,結(jié)合現(xiàn)場測出的流量比例和各分支三通前后溫差,分攤建筑的總熱量。

流量比例是指每個立管或獨立系統(tǒng)占熱力入口流量的比例。

該方法適用于散熱器采暖系統(tǒng)。

該方法的缺點是前期計量準備量太大,且不能解決房間位置修正及戶間傳熱引起的熱費糾紛。

3)通斷時間面積法:是在每戶設(shè)置可自動通斷控制室溫的電動閥門,依據(jù)閥門的接通時間與每戶的建筑面積,分攤建筑的總熱量。

其具體做法是,對于分戶水平連接的室內(nèi)采暖系統(tǒng),在各戶的分支支路上安裝室溫通斷控制閥,對該用戶散熱器的循環(huán)水進行通斷控制來實現(xiàn)該戶的室溫控制。同時在各戶的代表房間里放置室溫控制器,用于測量室內(nèi)溫度和供用戶設(shè)定室內(nèi)溫度,并將這兩個溫度值無線發(fā)送給室溫通斷控制閥。

該方法能夠分攤熱量、分戶控溫,但不能實現(xiàn)分室溫控。

4)戶用熱量表法:通過用戶熱量表測量出的每戶供熱量,測算出每個熱用戶的用熱比例,按此比例對樓棟熱量表測量出的建筑物總供熱量進行戶間熱量分攤。該分攤系統(tǒng)由各用戶熱量表以及建筑物熱量入口設(shè)置的樓棟熱量表組成。

這種方法與散熱器熱量分配計方法一樣,需要將各個用戶熱量表顯示的數(shù)據(jù)進行折算,使其做到“相同面積的用戶,在相同舒適度的條件下,交相同的熱費”。

5)散熱器熱分配計法:在每戶的各個房間散熱器上掛置熱量分配計,測量精度對于民用建筑已足夠了,經(jīng)北京試點研究證明,其測量結(jié)果與戶用熱量表一致性較強,能夠作為計熱裝置使用。

3.3 4.2.1條:熱源或熱力站必須安裝供熱量自動控制裝置

供熱量自動控制裝置的定義:安裝在熱源或熱力站位置,能夠根據(jù)室外氣候的變化,結(jié)合供熱參數(shù)的反饋,通過相關(guān)設(shè)備的執(zhí)行動作,實現(xiàn)對供熱量自動調(diào)節(jié)控制的裝置。

在條文解釋中提到了一種調(diào)控裝置——氣候補償器。氣候補償器是有效調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)能耗的控制裝置。原理是根據(jù)室外溫度變化情況及用戶設(shè)定不同時間對室內(nèi)溫度的要求,計算確定出恰當(dāng)?shù)挠脩艄┧疁囟?并自動控制室外管網(wǎng)熱媒流量,實現(xiàn)用戶系統(tǒng)供水溫度隨室外溫度自動氣候補償?？刂频膶ο罂梢允菬嵩磦?cè)的電動調(diào)節(jié)閥,也可以是水泵的變頻器。

3.4 5.2.1條:集中供熱工程設(shè)計必須進行水力平衡計算,工程竣工驗收必須進行水力平衡檢測

此條文主要是闡明水力平衡措施。供熱系統(tǒng)能耗浪費主要原因還是水力失調(diào),水力失調(diào)是一種由水力失衡引起的運行工況失調(diào)的現(xiàn)象,一般可分為兩種類型:

1)靜態(tài)水力失調(diào):水系統(tǒng)自身固有的,是由于管路系統(tǒng)特性阻力系數(shù)的實際值偏離設(shè)計值而導(dǎo)致的。

2)動態(tài)水力失調(diào):不是水系統(tǒng)自身固有的,而是在系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的,是因某些末端設(shè)備的閥門開度改變而導(dǎo)致力量變化的同時,管路系統(tǒng)的壓力產(chǎn)生波動,從而引起互相干擾而使其他末端設(shè)備流量偏離設(shè)計值的一種現(xiàn)象。水力失調(diào)導(dǎo)致的表面現(xiàn)象是冷熱不勻,溫度達不到設(shè)計值。實際上還隱含著系統(tǒng)和設(shè)備效率的降低,從而引起能源消耗的增加。要解決水力失調(diào)現(xiàn)象,就必須采取兩種水力平衡措施:

a.靜態(tài)水力平衡:若系統(tǒng)中所有末端設(shè)備的溫度控制閥門(如溫控閥,電動調(diào)節(jié)閥)均處于全開位置,所有動態(tài)水力平衡設(shè)備也都設(shè)定在設(shè)計參數(shù)位置(設(shè)計流量或壓差),這時,所有的末端設(shè)備的流量都能達到設(shè)計值,則可以認為該系統(tǒng)達到了靜態(tài)水力平衡,使用靜態(tài)水力平衡閥和自力式流量控制閥都能實現(xiàn)靜態(tài)水力平衡。

b.動態(tài)水力平衡:對于變流量系統(tǒng)來說,除了必須達到靜態(tài)水力平衡外,還必須同時較好的實現(xiàn)動態(tài)水力平衡,即在系統(tǒng)運行過程中,各個末端設(shè)備的流量均能達到隨瞬時負荷改變的瞬時要求流量;而且各個末端設(shè)備的流量只隨設(shè)備負荷的變化而變化,而不受系統(tǒng)壓力波動的影響,使用自力式壓差控制閥可以實現(xiàn)動態(tài)水力平衡。

3.5 7.2.1條:新建和改擴建的居住建筑或以散熱器為主的公共建筑的室內(nèi)供暖系統(tǒng)應(yīng)安裝自動溫度控制閥進行室溫調(diào)控

此條文是闡明室溫調(diào)控措施。多數(shù)項目中節(jié)能技術(shù)都不是單一運用而是綜合應(yīng)用的。系統(tǒng)平衡是節(jié)能和舒適的前提條件,室內(nèi)溫控是節(jié)能和舒適的重要手段。水力平衡是采暖系統(tǒng)調(diào)控的基礎(chǔ)。

目前,大多數(shù)散熱器采暖系統(tǒng)中,使用的是截止閥,閘閥或手動調(diào)節(jié)閥,地板輻射采暖系統(tǒng)中,入戶管上設(shè)置手動調(diào)節(jié)閥,分,集水器出水管上設(shè)置球閥。這些閥門對室內(nèi)供暖系統(tǒng)能夠起一定的調(diào)節(jié)作用,但因其缺乏感溫元件及自力式動作元件,無法對系統(tǒng)的供熱量進行自動調(diào)節(jié),節(jié)能效果不明顯。

按本規(guī)程的要求,自動溫度控制閥基本上分為:散熱器恒溫控制閥、電動兩通調(diào)節(jié)閥、電動三通調(diào)節(jié)閥、自力式壓差調(diào)節(jié)閥、自力式流量調(diào)節(jié)閥等。

恒溫閥的選型及安裝:單管系統(tǒng)可選用三通恒溫閥,也可選用低阻力的兩通恒溫閥(應(yīng)設(shè)跨越管,且跨越管管徑應(yīng)經(jīng)計算確定,散熱器的進流系數(shù)不宜小于0.3)。雙管系統(tǒng)宜選用高阻力的兩通恒溫閥。恒溫閥應(yīng)具備防凍設(shè)定功能。

溫包內(nèi)置式恒溫控制閥的閥頭應(yīng)水平安裝,暗裝散熱器應(yīng)匹配溫包外置式恒溫控制閥。

供水管上設(shè)置電動兩通調(diào)節(jié)閥:房間溫度控制器+電動兩通調(diào)節(jié)閥(需外接電源)不能精確的控制每一個房間的溫度,適用于房間控制溫度要求不高的場所,特別適用于大開間的場所,統(tǒng)一溫度控制的場所或分戶溫控的住宅(本規(guī)范條文解釋中推薦的一種)。

集水器(或分水器)的各分支環(huán)路上設(shè)置室溫自動調(diào)控裝置:無線發(fā)射室內(nèi)恒溫器+無線電接收器+無線電動執(zhí)行機構(gòu)。適用于住宅或需控制每一個房間的溫度的場所。

4 實現(xiàn)分戶計費的條件

1)整體改造或至少對樓宇供熱系統(tǒng)進行改造。

2)自動化可調(diào)節(jié)的二級管網(wǎng)。

3)分戶溫度調(diào)控,有供用戶選擇的實際溫度范圍。

4)對儀表的維護責(zé)任有明確的規(guī)定。

5)分戶計費的運營責(zé)任必須明確(供熱公司或熱力公司)。

5 總結(jié)

本規(guī)程是緊密圍繞“平衡、調(diào)控”兩大主題來實現(xiàn)節(jié)能目標的;緊密依靠“計量、計費”兩大手段來保證供熱市場的公平合理性。我們設(shè)計人員要嚴格遵守,嚴格執(zhí)行,確保建筑節(jié)能的可持續(xù)性發(fā)展。

6 我們需要做的事情

1)鍋爐房、換熱站設(shè)計時要增加供熱量自動控制裝置的選型設(shè)計。2)熱計量表應(yīng)做選型計算,且標明型號規(guī)格。3)應(yīng)進行水力平衡計算,合理選用調(diào)控閥門。4)不論是散熱器采暖系統(tǒng),或地板輻射采暖系統(tǒng)都要實現(xiàn)分室溫控或分戶溫控。

[1] JGJ 173-2009,供熱計量技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 張麗芝.集中供暖分戶熱計量的研究綜述[J].山西建筑,2008,34(27):220-221.