某居住建筑內(nèi)垂直單管采暖系統(tǒng)的 供熱計(jì)量改造案例

某居住建筑內(nèi)垂直單管采暖系統(tǒng)的供熱計(jì)量改造案例摘要：對(duì)北京市某既有建筑中垂直單管順流式采暖系統(tǒng)進(jìn)行供熱計(jì)量改造，改為垂直單管加跨越管系統(tǒng)，并在散熱器供水管安裝兩通型散熱器恒溫閥，在散熱器表面安裝熱分配表，散熱器回水管安裝手動(dòng)閘閥，同時(shí)在建筑物熱力入口安裝熱量表，這種方法經(jīng)過調(diào)整系統(tǒng)是可行的。在不便加裝散熱器面積的情況下，加裝跨越管后各層散熱器內(nèi)溫差加大，散熱量減少，系統(tǒng)總阻力明顯降低。文中比較了調(diào)整散熱器進(jìn)流系數(shù)或熱源供回水溫度的情況下室內(nèi)采暖溫度的變化。為保證住戶室內(nèi)溫度，本案例在不增加散熱器面積的情況下，提高熱源供水溫度比提高散熱器進(jìn)流系數(shù)效果更好。關(guān)鍵詞：垂直單管采暖系統(tǒng)供熱計(jì)量改造Caseoftheheatmeteringrenovationofverticalone-pipeheatingsysteminresidentialbuildingZhangJing,SongBo,LiuSong,HuYuebo,YuShengyuanChinaAcademyofBuildingResearchAbstract：TheHeatmeteringrenovationiscarriesoutonanverticalone-pipeheatingsysteminBeijing,whichischangedtobeonepipecircuitheatingsystem.Furthermorethermostaticvalveisfittedinthesupplypipeofradiator,heatallocatorisfittedonthesurfaceofradiator,sluicevalveisfittedinthereturnpipeofradiator,andheatmeterisinstalledinbuildingheatingentry.Thismethodisfeasiblebasedonsomeadjustmentsinthesystem.OntheconditionofconstantheatradiatingsurfaceandCross-overbendfitted,temperaturedifferenceineachradiatorbecomelager,heatdissipatingcapacitybecomesmaller,systemresistanceisreducedobviously.Inthispaper,theindoortemperatureiscomparedbetweenadjustingofentranceradiatorcoefficientandsupplyandreturnwatertemperature.Toinsureindoorairtemperatureappropriately,ontheconditionofconstantheatradiatingsurface，increasingofsupplywatertemperatureismoreeffectivethanincreasingofentranceradiatorcoefficientinthiscase.Keyword：verticalone-pipeheatingsystem；heatmetering；renovationO引言經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，依賴于能源的發(fā)展，需要能源提供動(dòng)力。1990-2000年間，我國國內(nèi)生產(chǎn)總值從1.86萬億元增加到8.81萬億元，平均每年增長10.0%，而一次商品能源消費(fèi)從9.87億噸標(biāo)準(zhǔn)煤增加到12.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，平均每年增長才有3.1%。今后，我國能源生產(chǎn)的增長速度，還將長期滯后于國民生產(chǎn)總值的增長速度。由此可以看出，能源短缺對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是一個(gè)根本性的制約因素。在我國，民生領(lǐng)域是個(gè)用能大戶。1999年我國一次能源總消費(fèi)量為13.01億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中建筑能耗為3.62億噸，占27.8%。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，采暖范圍日益擴(kuò)大，空調(diào)建筑迅速增加（2000年廣東省、上海市和北京市百戶居民空調(diào)器平均擁有量分別達(dá)到98.04臺(tái)、96.40臺(tái)、和69.60臺(tái)），建筑能耗的增長將遠(yuǎn)高于能源生產(chǎn)增長的速度，尤其是電力、燃?xì)?、熱力等?yōu)質(zhì)能源需求正在急劇增加，1990至1999年，人均生活用電量由增至，集中供熱面積由2.13億m2增至9.68億m2。可見，如果高耗能建筑不斷大量興建，建筑用能繼續(xù)急劇增長，勢必會(huì)限制國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，為了國發(fā)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、健康的發(fā)展，就必須搞好節(jié)能降耗工作。隨即在2008年我國供熱行業(yè)推出了《民用建筑供熱計(jì)量管理辦法》。隨著我國既有居住建筑供熱計(jì)量及節(jié)能改造工作的推進(jìn)，在實(shí)踐中遇到了一系列問題。特別是對(duì)既有建筑進(jìn)行供熱計(jì)量，為實(shí)現(xiàn)供熱計(jì)量，對(duì)其采暖系統(tǒng)形式進(jìn)行改造，但改造的所有室內(nèi)散熱器數(shù)量未變，未進(jìn)行或未認(rèn)真的進(jìn)行熱負(fù)荷計(jì)算、散熱器計(jì)算和管道的水力計(jì)算等，結(jié)果導(dǎo)致樓內(nèi)的垂直失調(diào)、室內(nèi)溫度下降等問題。本文通過北京市某住宅區(qū)改造實(shí)例，通過計(jì)算驗(yàn)證改善了以上問題。l改造前系統(tǒng)概況某大院3#樓，總建筑面積24517.18m2，建筑高度74.50m，地上24層，地下1層為人員活動(dòng)室，地下2層為人防，平時(shí)作非燃物品倉庫。工程共分六個(gè)采暖系統(tǒng)，地上分四個(gè)系統(tǒng)，R1~R4系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)所帶建筑層數(shù)不超過12層；地下一層為單獨(dú)系統(tǒng)，R5系統(tǒng)；人防地下室采暖為單獨(dú)系統(tǒng)。熱源為建筑頂部集中燃?xì)忮仩t房，散熱器采用鑄鐵柱翼型TZY2-100/6-8。改造前地上R1~R4系統(tǒng)為上供下回單管順流式系統(tǒng)；地下一層R5系統(tǒng)為上供上回單管順流式系統(tǒng)。供水管走在本系統(tǒng)頂層的窗戶上邊、回水管走在本系統(tǒng)地下一層的頂板下邊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示：表1改造前采暖設(shè)計(jì)參數(shù)采暖室外計(jì)算溫度度室內(nèi)計(jì)算溫度采暖總負(fù)荷采暖指標(biāo)供水溫度回水溫度居室、起居室廚房衛(wèi)生間℃℃℃℃kWW/m2℃℃-91816201261.851.590652改造后系統(tǒng)概況本次改造采用散熱器熱分配計(jì)法，將原有垂直單管順流（局部有跨越管）采暖系統(tǒng)改為垂直單管加跨越管系統(tǒng)，并在散熱器供水管安裝兩通型散熱器恒溫閥，在散熱器表面安裝熱分配表，散熱器回水管安裝手動(dòng)閘閥（如圖1），在建筑物熱力入口安裝熱量表（如圖2），以實(shí)現(xiàn)室溫可控和熱量計(jì)量的目的。由于客觀原因無法對(duì)建筑內(nèi)現(xiàn)有散熱器散熱量進(jìn)行檢測，因此供暖負(fù)荷的計(jì)算和設(shè)計(jì)以竣工圖中的散熱器數(shù)量及其標(biāo)準(zhǔn)散熱量為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。圖1散熱器供回水管改造圖圖2熱量表安裝圖以臥室立管L1-05為例，假設(shè)改造后進(jìn)流系數(shù)達(dá)到0.3[1]，供回水溫度仍為90/65℃時(shí)，流經(jīng)各層散熱器的平均水溫、散熱量分別如表2所示。可見在進(jìn)流系數(shù)0.3時(shí)，改造后各層散熱器溫差加大，散熱量均減少。表2改造前后散熱量校核改造前90/655℃改造后（進(jìn)流系數(shù)數(shù)0.3）90/655℃層數(shù)散熱器片數(shù)(片)進(jìn)水溫度(℃)出水溫度(℃)平均溫度(℃)散熱量(W)進(jìn)水溫度(℃)出水溫度(℃)平均溫度(℃)散熱量(W)20層1490.0087.5488.771937.3290.0078.0884.041771.7619層1287.5485.4286.481591.5086.9277.1382.021459.0418層1285.4283.3184.371528.3584.3974.9979.691390.7617層1383.3181.0282.171585.1281.9772.2277.091425.1116層1381.0278.7379.881512.4679.4570.1574.801354.1015層1478.7376.2777.501548.4377.0567.5372.291375.5114層1476.2773.8075.041466.0674.6065.5770.081303.7913層1573.8071.1672.481480.5472.2763.1667.711315.2912層1771.1668.1769.671566.7269.9260.2865.101390.1511層1868.1765.0066.581532.2067.4358.0062.721376.52因改造投資費(fèi)用限制、對(duì)戶內(nèi)散熱器數(shù)量無法進(jìn)行增加。以臥室立管L1-05為例，在進(jìn)流系數(shù)0.3時(shí)，住戶室內(nèi)溫度低于18℃，通過散熱器回水管安裝的手動(dòng)閘閥可以調(diào)整散熱器進(jìn)流量，隨著進(jìn)流系數(shù)的增大，住戶室內(nèi)溫度逐漸增加。但當(dāng)進(jìn)流系數(shù)調(diào)整到0.8時(shí)，住戶室內(nèi)溫度仍低于18℃，見表3~表4。故而，采取提高熱源供回水溫度的方法，改善室內(nèi)溫度。假設(shè)改造后進(jìn)流系數(shù)達(dá)到0.3，在供回水溫度分別為90/65與95/70℃時(shí)，流經(jīng)各層散熱器的平均水溫、散熱量、室內(nèi)溫度分別如表5所示。表3改造前后散熱量校核改造前90/655℃改造后（進(jìn)流系數(shù)數(shù)0.3）90/65℃改造后（進(jìn)流系數(shù)數(shù)0.8）90/65℃層數(shù)平均水溫(℃)散熱量(W)平均水溫(℃)散熱量(W)室溫(℃)平均水溫(℃)散熱量(W)室溫(℃)20層88.771937.3284.041771.7615.6987.761901.9317.5119層86.481591.5082.021459.0415.7585.081549.7617.2918層84.371528.3579.691390.7615.5782.631476.9417.0917層82.171585.1277.091425.1115.2780.141520.7916.9016層79.881512.4674.801354.1015.1777.711444.3316.7815層77.501548.4372.291375.5114.9875.271473.7416.7014層75.041466.0670.081303.7915.0172.901395.6616.7013層72.481480.5467.711315.2914.9970.561413.4116.7812層69.671566.7265.101390.1514.9668.111506.0816.9611層66.581532.2062.721376.5215.2665.661494.8017.34表4調(diào)整進(jìn)流系數(shù)室內(nèi)溫度校核（熱源90/65℃）（℃）進(jìn)流系數(shù)層數(shù)20層15.6916.4116.8517.1417.3517.5119層15.7516.3716.7416.9817.1617.2918層15.5716.1816.5416.7916.9617.0917層15.2715.9216.3116.5816.7616.916層15.1715.8116.2016.4616.6416.7815層14.9815.6716.0816.3516.5516.714層15.0115.6916.0916.3616.5616.713層14.9915.7016.1316.4216.6216.7812層14.9615.7516.2316.5516.7816.9611層15.2616.0916.5916.9217.1617.34表5進(jìn)流系數(shù)與熱源溫度調(diào)整室溫校核改造前90/655℃改造后90/655℃改造后95/700℃層數(shù)平均水溫(℃)散熱量(W)平均水溫(℃)散熱量(W)室溫(℃)平均水溫(℃)散熱量(W)室溫(℃)20層88.771937.3284.041771.7615.6989.041946.9618.1319層86.481591.5082.021459.0415.7587.021607.9118.2818層84.371528.3579.691390.7615.5784.691538.0818.1717層82.171585.1277.091425.1115.2782.091582.8017.9616層79.881512.4674.801354.1015.1779.801510.0417.9615層77.501548.4372.291375.5114.9877.291541.3417.8814層75.041466.0670.081303.7915.0175.081467.7118.0313層72.481480.5467.711315.2914.9972.711488.6618.1512層69.671566.7265.101390.1514.9670.101583.7018.2911層66.581532.2062.721376.5215.2667.721578.5418.82可見，采暖系統(tǒng)由單管順序式改造為單管跨越式，在不增加散熱器面積的情況下，提高熱源供水溫度比提高進(jìn)流系數(shù)更能有效保證住戶室內(nèi)溫度。如圖3所示。此外，上層住戶與下層住戶室溫略高于中層住戶。每層散熱器回水支路安裝的閥門可以有效避免系統(tǒng)出現(xiàn)垂直失調(diào)。改造中散熱器恒溫閥采用高阻兩通型恒溫閥Kv=1.3，計(jì)算系統(tǒng)壓降如下：管路阻力特性數(shù)與該管路局部阻力和沿程阻力有關(guān)[2]：（5-1）=其中：-阻力特性數(shù)，pa/(kg/h)2；-流量，m3