浅析分户热计量设计若干问题

　　1、引言
　　2001年3月，国家对《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87采暖部分进行了局部修订，把设置分户热计量和室温控制装置作为强制性规定。北京市于2000年12月出台了北京市标准：《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》，对分户热计量采暖设计作出了一系列具体规定。在国家和地方强制性标准规范下，新建住宅热水集中供暖系统普遍进行了分户热计量设计。笔者在从事设计质量抽（审）查工作中，接触到一些分户热计量采暖工程设计，总体上看，基本上符合有关规范、标准、规程的要求，但也发现一些值得商榷的问题。现将发现的问题及个人的一些想法概述如下：
　　2、有关标准、规定、规范的回顾
　　自1996年以来，国家对新建集中供暖住宅分户热计量设计，陆续出台了规程、规范，其条款表述是逐步明确、越来越严格的。
　　1996年7月1日起施行的国家《民用建筑节能设计标准》（采暖居住建筑部分）JGJ26-95第5.2.2条规定：“在进行室内采暖系统设计时，设计人员应考虑按户热计量和分室控制温度的可能性”。
　　1999年6月1日起实施的《住宅设计规范》GB50096-1999第6.2.3条规定：“集中采暖系统设计宜能实施分室温度调节并为实施分户热计量预留条件”。
　　2000年10月1日起施行的国家《民用建筑节能管理规定》（建设部令76号）第五条规定：“新建居住建筑的集中采暖系统应当使用双管系统，推行温度调节和户用热量计量装置”。
　　2000年12月1日北京市出台了北京市标准：《新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程》DBJ01-605-2000，对北京地区的分户热计量设计进行了具体规范。这是国内较早的有关分户热计量设计的地方法规。为其它采暖地区分户热计量设计提供了参考。
　　2001年4月1日起施行的国家《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87采暖部分2001年局部修定条文3.9.1条规定：“新建住宅热水集中采暖系统应设置分户热计量和室温控制装置”并且将此条文列为强制性条文，要求设计必须严格执行。
　　2001年9月1日起施行的《北京市建筑节能管理规定》（北京市人民政府令第80号）第八条规定：“新建建筑工程必须选择先进合理的采暖供热方式，采用高效的管道保温与热调控计量技术和节能型材料、设备、器具。
　　在新建住宅采暖设计中，室内系统如仍采用传统的垂直单管串联系统或垂直单、双管串联系统，很难满足上述规范、规程的要求，必须对传统的采暖系统形式进行彻底的改变，应“采用共用立管的分户独立系统形式”，“按分户设计热量表的热计量方法进行设计”，做到一户一表。
　　3、室内计算温度
　　应区别于非分户热计量的普通住宅未考虑分户热计量的普通住宅，室内计算温度应按文献3中6.2.2条规定执行，室内最低计算温度：卧室、起居室（厅）和卫生间18℃，厨房15℃，有洗浴器并有集中热水供应系统的卫生间宜按25℃设计。
　　采用分户热计量的普通住宅，宜参照文献5规定取值，各房间室内采暖计算温度应在文献3的基础上相应提高2℃，即卧室、起居室（厅）和卫生间18+2=20℃，厨房15+2=17℃。原来按20℃或22℃计算的高级住宅，采用分户热计量后，其卧室、起居室（厅）和卫生间应按20+2=22℃或22+2=24℃计算，为居住者留有一定幅度内热舒适度的选择余地。
　　但有的新建集中供暖住宅采用分户热计量采暖系统，室内计算温度仍按文献3规定的卧室、起居室（厅）18℃，采用是不妥当的，居住者少有热舒适度选择余地；还有的设计，不管什么性质的房间，室内计算温度一律按18℃或20℃采用也是不妥当的，应根据不同房间不同功能要求，选用不同的温度，如厨房宜为15℃～17℃，而不应按18℃或20℃计算，带洗浴器且有集中热水供应系统的卫生间宜为25～27℃，而不应按18℃或20℃计算。
　　设置分户热计量的住宅，当采用低温热水地板辐射供暖系统时，在进行供暖热负荷计算时，宜将室内计算温度降低2℃；因为地板辐射供暖是在辐射热和空气温度双重作用下对房间进行供暖，形成了较合理的室内温度场分布和热辐射作用，相对于常规对流式供暖方式可有2~3℃的等效热舒适效应，为安全考虑，文献6提出将室内采暖计算温度降低2℃。如北京地区，室外采暖计算温度为-9℃，对分户热计量的普通住宅，其卧室、起居室（厅）室内计算温度20℃，计算温差29℃，采用地板采暖时，按室温降低2℃取值，计算温差应为27℃；对高级住宅，其卧室、起居室（厅）22℃，计算温差31℃，采用地板采暖时，按室温降低2℃取值，计算温差应为29℃。对于地板热水辐射供暖系统，将室内计算温度降低2℃，即按18~20℃计算供暖热负荷，由于等效热舒适效应，同样可以达到室内20~22℃的温度效果。
　　4、户间传热量
　　不应计入采暖系统的总热负荷内在实施分户热计量和分室控制温度后，将会出现部分房间采暖、部分房间间歇使用或较大幅度调节室温等情况，这就必须考虑户间传热负荷影响的问题。而解决这个问题可有两种方案：一是与邻户因室温差异而形成的热传递，可采用提高室内计算温度进行计算，主要房间按相应设计标准提高2℃，户间传热负荷的温差可按6～8℃计算，二是必要时对户间隔墙和楼板进行适当保温，保温最大传热系数，笔者认为，可参照文献2中4.2.1条表4.2.1中外墙（体型系数≤0.3）传热系数限值取用。
　　户间传热应予考虑，这是没有问题的，但必须明确一点，户间传热并不会使建筑物总热负荷增加，故户间传热负荷仅可作为确定户内供暖设备的因素，不应统计在供暖系统总热负荷内。文献1中3.9.3条规定，“在确定分户热计量采暖系统的户内采暖设备容量、计算户内管道时，应计入向邻户传热引起的附加，但所附加的热量不应统计在采暖系统的总热负荷内”。文献5中3.0.6条也规定：“户间传热量仅作为确定户内供热设备容量和计算户内管道的依据，不应计入户外供暖干管热负荷和建筑总热负荷内”。
　　在实际工程设计中，有的暖通设计人员未注意户间传热量与户内供热设备容量及建筑总热负荷的这种相互关系，而将户间传热负荷也计入建筑总热负荷中，致使采暖总热负荷增加较多，造成浪费。
　　某局级干部住宅楼，建筑面积6 295m2，设计采用分户热计量采暖系统，总采暖热负荷558.3kW，单位面积采暖热负荷指标高达88.7W/m2；而某军职经济适用房，建筑面积9524m2，总采暖热负荷419kW，单位面积采暖热负荷指标仅44W/m2.二者单位面积热负荷指标相差一倍之多。究其原因，除了二者建筑围护结构保温做法、热负荷计算参数取值稍有差异外，主要的是前者将户间传热统计在采暖系统的总热负荷内，而后者仅将户间传热负荷作为确定户内供暖设备容量和户内管道的依据，未计入总热负荷内，致使其单位面积热负荷指标出现了这样大的异差。
　　5、户用热量表
　　不宜设在户内文献1中3.9.5条规定：分户热计量热水集中采暖系统的共用立管和入户装置宜设于管道井内，管道井宜邻接楼梯间或户外公共空间“。文献5中5.3.3条规定：”共用立管宜设在户外，并与锁闭调节阀门和户用热量表组合设置于可锁封的管井或小室内“，”户用热表设置于户内时，锁闭调节阀和热量显示装置应在户外设置“。这里对分户热计量热水集中采暖系统共用立管和入户装置设置位置提出了明确要求，共用立管及户内入口装置（包括热量表及锁闭调节阀等）宜设在户外，起码锁闭调节阀和热量显示装置应在户外设置。这样，既可满足对公共功能管道的设置要求，也利于防止人为损坏、方便管理，避免入户读表。
　　有的新建住宅采用分户热计量采暖系统，将共用立管及户用热表设在北阳台上，有的新建住宅分户热计量设计采用低温热水地板辐射采暖，将共用立管及户用分、集水器设在厅内，户用热量表亦予留在此处，这是不妥当的，查热表时还得入户读表，管理不便。
　　6、散热器
　　恒温阀应注意其传感器的选择和设置散热器恒温阀是分户热计量采暖系统室温调节的重要装置，其传感器的选用和设置同散热器是否装设暖气罩有关。如建筑上不设暖气罩，恒温阀传感器可采用内置式，如建筑上设置暖气罩，恒温阀传感器应选用外置式。文献1中3.3.12条规定：“安装在装饰罩内的恒温阀必须采用外置传感器”。传感器应设置在能正确反映房间温度的位置。
　　某些新建住宅工程分户热计量采暖系统，每组散热器供水支管上均装设有恒温阀，但未注明传感器内置还是外置，建筑专业设计说明中明确要求每组散热器均设暖气罩，这样，工程施工安装时可能出错：如果施工时订购、安装的是内置传感器的恒温阀，那将失去室温控制作用，因为装在暖气罩内的传感器反映的是暖气罩内的局部温度，并非室内温度。
　　笔者认为，散热器上设有恒温阀的分户热计量采暖系统，为确保室温调控效果，散热器最好不设暖气罩，而将省下的钱用来购置、安装高效节能并具有装饰功能的散热器（目前许多散热器均具有这种功能，设计选择的余地相当大）。如果设计选用的散热器既高效节能，又与建筑装饰协调，具有良好的装饰功能，用户是完全可以接受的。如果有的用户执意要装暖气罩，暖通设计文件中一定要特别注明选用外置传感器的恒温阀。
　　7、埋地采暖热水管道
　　水流速度应符合规范要求文献1中3.8.18条规定：“采暖管道的敷设应有一定的坡度，对热水管……坡度宜采用0.003，不得小于0.002……”，这是对传统的供暖系统而言。对于分户热计量供暖系统，如果供、回水管道明敷，也应该执行此规定。但如果管道埋设在垫层内，垫层厚度有限，管道亦要求按≥0.002坡度敷设是难以做到的。所以该条又规定：“如因条件限制，热水管道（包括水平单管串联系统的散热器连接管）可无坡度敷设，但管中的水流速度不得小于0.25m/s”。文献5中6.4.4条也规定管道“无坡度敷设时，管中水流速度不宜小于0.25m/s”。这一规定，主要是考虑便于排除空气，当水流速度达到0.25m/s时，方能把管中的空气泡带走，使之不能浮升。实践证明，热水采暖系统中的空气是最有害的因素，当管中有空气积存时，往往会影响热水正常循环，造成某些部位不热，产生噪声。暖通设计人员对有效排除空气必须引起足够的重视。
　　某些住宅工程分户热计量采暖系统，采用水平单管异程系统，设在80～100mm厚的垫层内的管道为无坡敷设，有的一个住户分几个采暖环路，造成诸多管段中的水流速度<0.25m/s，不能满足规范中规定的最低流速限值，可能会造成管道局部积气，影响系统正常使用。这就要在系统分环时，不要过小，户内系统最好采用水平单管同程系统，另外管径选择不宜过大，管道平均比摩阻宜按60～120Pa取用，管道内热水流速以不超过最大允许流速为限。
　　8、水力平衡计算
　　应考虑垂直共用立管的重力水头目前，新建住宅分户热计量供暖系统设计，一般均采用新双管系统，即共用立管的分户独立采暖系统形式。这种系统，在计算共用立管各并联环路间水力平衡时，应计及垂直共用立管重力水头，以避免出现垂直失调现象。
　　文献5中7.2.4条规定：“各并联环路之间的水力平衡应计及垂直共用立管的重力水头”。重力水头值可按设计供回水温度条件下重力水头值的2/3计算。当供回水温度为95/70℃时，其重力水头计算值△P=2/3 （977.81-961.92）h=10.59h （kg/m2），如层高为h=2.8m，则每层计算重力水头值为29.65kg/m2（mmH2O）。当供回水温度为80/60℃时，其重力水头计算值为△P=7.6h （kg/m2），如层高为2.8m，则每层计算重力水头值为21.28kg/m2（mmH2O）。
　　有的新建住宅分户热计量采暖设计，在计算共用立管各并联环路间水力平衡时，未考虑这一重力水头值，可能会带来各并联环路（各户）水力不平衡，出现垂直水力失调现象，造成上下冷热不均。
　　9、住宅内公共用房、公用空间应单独设置采暖系统和热计量装置文献1中3.9.1条规定：
　　“对建筑内的公共用房和公用空间应单独设置采暖系统和热计量装置”。文献5中5.4.1条也规定：“住宅内的公共用房和公共空间应设置独立供暖系统和热计量装置”，住宅内的公共用房和公共空间是指住宅楼底层的商场等公共场所及地下室的办公、设备、库房等公共用房。
　　某高层住宅的地下室为办公用房，其采暖系统设有6个采暖环路，每个环路供回水管均单独由大楼供、回水干管接出、接入（地上层各主立管亦由此供、回水干管接出接入）未单独设置热计量装置，不符合上述规范的要求。这种系统也不利于热计量装置的独立设置，此系统若设热计量装置，需设6套才行，显然不合理、不经济。较为合理、经济的做法应是：从大楼供、回水干管单独接出一路，合理组织地下办公用房的采暖系统，并在接出部位单独设一套热计量装置。
　　10、设计选用的塑料管材
　　应注明壁厚文献1中3.4.11条规定：埋在垫层内的“采暖加热管的材质和壁厚的选择，应按工程要求的使用寿命、累计使用时间以及系统运行的水温、压力条件确定”；文献5中6.4.2条规定：“塑料类管材的性能指标和选择计算，可参照北京市标准《低温热水地板辐射供暖应用技术规程》有关规定，对散热器供暖系统使用条件分级选择，应按不低于5级的要求”；文献6中4.3.4条规定：“加热管的材质和壁厚，应按工程使用条件经计算选择确定，选择方法和计算数据可参见附录H、I、J”。附录H提供了加热管材质和壁厚选择计算方法，附录I列出了加热管材的使用条件分级，附录J列出了PB管、PE-X管、PP-R管等三种管材的许用设计环应力σD、计算SCALC.MAX值和最小壁厚。XPAP（交联铝塑复合）管计算所需数据未提供，但因其许用设计环应力大于PE-X管，故可参照PE-X管确定其所需最小壁厚。
　　某些新建住宅分户热计量采暖设计，采用散热器供暖系统，供回水管采用铝塑复合管（XPAP），埋设在垫层内，但未进行管壁厚的选择计算，图纸上仅标注了所选管道公称外径DN20，未注明使用条件分级和壁厚，这是不符合要求的。因为使用条件分级不同，各类塑料管材许用设计环应力不同，所需管材壁厚不同，即使使用条件分级相同，由于管内工作压力不同，所需管材材质和壁厚也是不同的。因此，设计图纸上不仅应标注所选管材的公称直径，而且应注明使用条件分级和壁厚。在图纸上按要求标注壁厚，设计人员可能麻烦点，增加了些许工件量，但方便了订货、施工和质检，是完全应该的。
　　塑料管管径标注，可采用无缝钢管的标注方法，如公称外径为DN20，壁厚为2，可标注为De20×2（De—示塑料管外径），公称外径为DN25，壁厚为2.5，可标注为De25×2.5.
　　11、热费征收不能单独依据热量表读数分户热计量采暖系统，热费征收主要应依据热量表读数，但单独依据热量表记录收取热费又是不合理、不公正的。
　　住户所处部位不同，外围护结构朝向不同、面积大小不一，形成的热负荷差异较大。
　　同样的供暖参数和要求，处于不同朝向的住户，外围护结构传热量不同，热量表读数会有所不同，北向住户最不利，南向住户最有利，东西住户居中。同一朝向，处于不同部位的住户，外围护结构面积不同，耗费的传热量不同，热量表读数不同，处于楼层中间层的住户，由于仅有一面外墙，传热量小，热负荷小，热量表读数小；处于底层的住户，增加了地板传热，处于顶层的住户增加了屋顶传热，热量表读数增多，处于大楼尽端的住户，相对中间住户增加了一面外墙，传热量增加，热量表读数增多；要知道，这些住户的地面、屋顶、端墙等，不仅服务于该住户，而且服务于整个单元甚至全楼住户，故这部分多出的外围护结构传热形成的热负荷不应只由这些部位的住户承担，而应由全单元、全楼住户共同承担。
　　由于这部分热量不可能单独计量，故只能采用按适当比例分摊的办法进行处理。
　　分户热计量采暖系统，热费征收是一项非常复杂、政策性很强的工作，大部分可按热量表记录收取，相当一部分应由大家分摊。究竟按多大比例分摊，应考虑多方面的因素，除住户所处部位不同外，还有部分采暖用户间歇使用或较大幅度调节室温引起另一部分用户户间传热量增加等，都需要进行认真分析、计算、论证和研究。国家和地方应进行大量调查研究和认真细致的工作，根据具体情况，出台热量收费实施办法和细则，对各种可能出现的情况，作出明确、合理、详细的规定，尽量使热费征收工作做到科学、合理、公正。