住宅熱用戶采暖熱量損失因素測試分析

趙巖（大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部）

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住宅熱用戶采暖熱量損失因素測試分析

趙巖（大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部）

隨著國家對節(jié)能環(huán)保要求的不斷提高，供熱工作必須實(shí)施精細(xì)管理和技措挖潛，努力實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、經(jīng)濟(jì)供熱的目標(biāo)。為了更深入分析棟樓內(nèi)各因素對供熱損失的影響程度，通過對建筑耗熱量、過量供熱損失率、保溫?fù)p失、水溫垂直失調(diào)等因素進(jìn)行測試和計(jì)算分析，總結(jié)同類型建筑耗熱量指標(biāo)，通過實(shí)際數(shù)據(jù)對比，找出造成供熱效果差的原因，進(jìn)一步總結(jié)出可供同類型小區(qū)借鑒的經(jīng)驗(yàn)，為減少熱用戶熱量損失提供可參考性建議。

東湖三區(qū)過量供熱損失率單位面積增耗熱量

大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部總供熱面積3373× 104m2，服務(wù)住宅小區(qū)186個(gè)，現(xiàn)有住宅5726棟，其他各類設(shè)施14841棟。隨著逐年對老舊小區(qū)的改造以及新建小區(qū)的接管，油田礦區(qū)現(xiàn)有管網(wǎng)及住宅墻體保溫種類存在多樣化特點(diǎn)，保溫性能由于設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)以及自身老化等情況出現(xiàn)差異化特點(diǎn)。為了節(jié)能挖潛，對建筑耗熱量、過量供熱損失率、保溫?fù)p失等情況進(jìn)行測試，并進(jìn)行對比分析。

1　樓區(qū)選擇及測點(diǎn)布置

1.1選擇樓區(qū)情況

選取供熱效果不好的東湖三區(qū)作為測試點(diǎn)。東湖三區(qū)建筑形式主要為住宅，其余建筑包括活動(dòng)室、幼兒園、小學(xué)教學(xué)樓、泵房、車棚及辦公樓，總供熱面積129744.13m2，住宅125519.3m2。建筑年代和圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平相差不大，住宅建筑大都在1999年建成，相配套的教學(xué)樓、辦公樓等建筑大都在1998年建成。建筑墻體為普通的磚墻，住宅最初建成時(shí)窗戶均采用單層塑鋼窗，大部分住戶已將窗戶改為雙層塑鋼窗。

1.2測點(diǎn)布置

通過對東湖三區(qū)各棟樓室溫的分布以及樓內(nèi)用戶室溫的分布情況，依據(jù)建筑端部、中央、頂部等具有典型意義的用戶進(jìn)行溫度測點(diǎn)布置。每個(gè)供熱支路上選擇1～2棟建筑進(jìn)行測試，東湖三區(qū)共選6棟住宅樓進(jìn)行測試，每棟住宅樓分別布置在總進(jìn)戶供回水管線、單元閥組間供回水管線、住戶室內(nèi)5個(gè)測點(diǎn)，共30個(gè)溫度測點(diǎn)，見圖1。

圖1　閥組間供、回水溫度測點(diǎn)布置圖

2　測試情況

2.1建筑耗熱量

根據(jù)流量、平均室溫、平均供回水溫度求得樓內(nèi)供熱量及散熱器的總傳熱系數(shù)。

選取2月18—25日的測試結(jié)果作為計(jì)算采暖的運(yùn)行時(shí)段，該階段室外平均溫度-15.1℃。東湖三區(qū)各個(gè)棟樓的耗熱量統(tǒng)計(jì)見圖2。由圖2可知，三區(qū)住宅樓的耗熱量主要集中在30～50W/m2之間。

2.2用戶室內(nèi)平均溫度

經(jīng)過數(shù)據(jù)整理，去除無效和異常數(shù)據(jù)后，三區(qū)測試建筑室內(nèi)平均溫度見圖3。圖3中虛線表示要求達(dá)到的室溫（18℃），可以看出，三區(qū)測試建筑有4戶室溫未達(dá)標(biāo)，最低值為14.6℃。有16戶室溫達(dá)標(biāo)甚至超過20℃，最高23.8℃。

圖2　三區(qū)住宅樓室外計(jì)算溫度下耗熱量

圖3　東湖三區(qū)測試建筑平均室內(nèi)溫度

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，東湖三區(qū)建筑是按節(jié)能型住宅設(shè)計(jì)的，而實(shí)際建筑物未達(dá)到節(jié)能墻體保溫標(biāo)準(zhǔn)，保溫板厚度與墻體連接密實(shí)度均不達(dá)標(biāo)。同時(shí)，前后陽臺(tái)面積未在計(jì)算熱負(fù)荷內(nèi)。因此，散熱器選型面積偏小，且采用圓形翅片結(jié)構(gòu)，這是導(dǎo)致用戶采暖效果不佳的一個(gè)主要因素。這些室溫未達(dá)標(biāo)的用戶所在棟樓均位于各供熱支路的中、遠(yuǎn)端，并且這些用戶基本都位于靠山墻側(cè)。且又以底層用戶情況最為嚴(yán)重，如303-1-101和323-5-101住戶。除了所處位置不利以外，部分用戶出于美觀需要，將客廳與陽臺(tái)打通，使得室內(nèi)采暖面積增加，也是導(dǎo)致室溫偏低的原因。

2.3過量供熱損失率

用戶室內(nèi)溫度達(dá)到18℃即為滿足供熱要求，而用戶室溫超過18℃則為過量供熱。過量供熱損失率即為超過需求多供的熱量與需求熱量的比值，由于耗熱量與室內(nèi)外溫差成正比，因此，過量供熱損失率越大，系統(tǒng)熱量損失越多。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)間為2012年12月29日—2013年2月25日，此期間室外平均溫度為-15.3℃，根據(jù)測試可得出三區(qū)住宅建筑的最大過量供熱率為16.9%。

2.4室溫垂直失調(diào)

用戶室溫的垂直失調(diào)表現(xiàn)為同一建筑、同一單元的相同房間室內(nèi)溫度分布不均勻。由于三區(qū)的建筑均采用上供下回的供熱方式，垂直失調(diào)表現(xiàn)為上層用戶室溫高，下層用戶室溫低（表1）。

從表1可以看出各測試棟樓均存在垂直失調(diào)情況，其中三區(qū)333號(hào)樓垂直失調(diào)情況最嚴(yán)重。201用戶將陽臺(tái)和客廳打通，使得室內(nèi)采暖面積增加，室溫偏低。由此可見，陽臺(tái)和客廳打通和用戶自行更換暖氣片都將加劇樓內(nèi)垂直失調(diào)，使得下層用戶室溫偏低。

2.5圍護(hù)結(jié)構(gòu)對耗熱量影響

為了找出圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱的薄弱環(huán)節(jié)，使用紅外攝像儀對東湖三、四區(qū)住宅建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)拍照，并就圍護(hù)結(jié)構(gòu)散熱的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。紅外拍攝時(shí)間為2013年3月1日，當(dāng)日的平均室外溫度為-11.5℃。

2.5.1窗體結(jié)構(gòu)

東湖三區(qū)住宅建筑原使用單層塑鋼窗，目前大部分用戶已經(jīng)將單層塑鋼窗更換為雙層塑鋼窗，對兩種類型的窗戶進(jìn)行紅外拍照。測試結(jié)果對比如表2所示。

表2　單層塑鋼窗與雙層塑鋼窗耗熱量對比

從表2的計(jì)算結(jié)果來看，單層塑鋼窗的單位面積耗熱量［1］比雙層塑鋼窗分別高出2.4倍和2.1倍，由此可見更換單層塑鋼窗對于減少室內(nèi)散熱有著非常顯著的作用。

2.5.2墻體裂紋

墻體裂紋也會(huì)造成室內(nèi)熱量的流失。由于墻體傳熱系數(shù)相同，耗熱量與傳熱溫差成正比，裂紋墻體與周圍正常墻體的耗熱量對比如表3所示。

表3　裂紋墻體與周圍正常墻體的耗熱量對比

從表3的計(jì)算結(jié)果可以看出，裂紋處周圍墻體的溫度比正常墻體的耗熱量增加43.3%，因此，應(yīng)及時(shí)修復(fù)有裂紋的墻體。

2.5.3墻體結(jié)合處

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)客廳陽臺(tái)和臥室外墻的結(jié)合處散熱情況較外墻嚴(yán)重。由于墻體傳熱系數(shù)相同，耗熱量與傳熱溫差成正比，結(jié)合處外墻與非結(jié)合處外墻的耗熱量對比如表4所示。

表4　結(jié)合處外墻與非結(jié)合處外墻耗熱量對比

從表4的計(jì)算結(jié)果可以看出，外墻結(jié)合處墻體的耗熱量比周圍非結(jié)合處正常墻體的耗熱量增加102.9%，因此，應(yīng)重點(diǎn)對外墻結(jié)合處進(jìn)行保溫。

2.5.4一樓外墻

調(diào)研中以317住宅樓4單元為例，在室外平均氣溫-12℃時(shí)，相同供、回水溫度（63℃/50℃）下，發(fā)現(xiàn)101（室溫16.4℃）臥室的散熱情況比201（18.8℃）臥室的散熱情況嚴(yán)重。由于墻體傳熱系數(shù)相同，耗熱量與傳熱溫差成正比，選取一樓外墻與二樓外墻的耗熱量對比如表5所示。

表5　一樓外墻與二樓外墻耗熱量的對比

從表5的計(jì)算結(jié)果可以看出，一樓外墻比二樓外墻的耗熱量分別增加40.4%和53.9%，因此，應(yīng)重點(diǎn)對一樓外墻進(jìn)行保溫。

2.5.5樓板與山墻結(jié)合處、外窗周圍墻體

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)樓板與山墻結(jié)合處以及外窗四周墻體比周圍外墻的散熱情況嚴(yán)重。由于墻體傳熱系數(shù)相同，耗熱量與傳熱溫差成正比，樓板與山墻結(jié)合處以及窗戶周圍墻體的耗熱量對比如表6所示。

表6　樓板與山墻結(jié)合處、窗戶周圍墻體的耗熱量對比

從表6的計(jì)算結(jié)果可以看出，樓板與山墻結(jié)合處比周圍正常墻體耗熱量增加66%，窗戶周圍墻體比周圍正常墻體耗熱量增加74%，因此，應(yīng)重點(diǎn)對樓板與山墻結(jié)合處以及窗戶周圍墻體進(jìn)行保溫。

2.5.6陽臺(tái)情況

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)部分用戶將客廳和陽臺(tái)打通，并將原本放在客廳的暖氣片外挪至陽臺(tái)，這使得客廳采暖面積增加，外墻的散熱量明顯增加。由于不同墻體傳熱系數(shù)步相同，耗熱量與傳熱溫差成正比，打通陽臺(tái)和未打通陽臺(tái)墻體的耗熱量對比如表7所示。

表7　打通陽臺(tái)和未打通陽臺(tái)墻體的耗熱量對比

從表7的計(jì)算結(jié)果可以看出，打通陽臺(tái)使得墻體耗熱量增加63.3%，因此，對于目前未打通陽臺(tái)的住戶應(yīng)建議維持現(xiàn)狀。

3　結(jié)論及建議

1）用戶私改散熱器：部分用戶更換暖氣片，將客廳與陽臺(tái)或廚房打通，增加散熱面積，加劇了垂直失調(diào)，使得下層用戶室溫偏低。應(yīng)加強(qiáng)私改治理。

2）墻體結(jié)構(gòu)的影響：采用單層鋼窗結(jié)構(gòu)，墻體未采用保溫結(jié)構(gòu)，墻體存在裂縫以及墻體結(jié)合處保溫差均能大量增加耗熱量，另外，把山墻及一層的住戶的墻體保溫也對耗熱量影響較大。建議將單層塑鋼窗改造為雙層塑鋼窗，對非保溫墻體進(jìn)行節(jié)能改造。

［1］中國建筑科學(xué)研究院.GB50176—1993民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2012.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.020

2015-06-21）

趙巖，工程師，2010年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（動(dòng)力工程專業(yè)），從事供熱、節(jié)能技術(shù)管理工作，E-mail：zhaoyanzy1979@ 163.com，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)西賓路456號(hào)，163453。