《住宅设计规范》对暖通空调的要求及相关问题

　　《住宅设计规范》（GB50096－1999），已于1999年3月24日由国家质量技术监督局和建设部联合发布，自1999年6月1日起实施。笔者作为 规范编制组成员，在建设部4有关单位举办的多次宣贯活动中，介绍新规范中建设设备部分的内容，现将对暖通空调方面的要求整理成文，并涉及 一些发展可能性的相关问题，供学习和贯彻和新规范的参考，但仍应以规范及其条文说明为准。
　　1987年的原《住宅建筑设计规范》，名称改变为《住宅设计规范》，以其强调对多专业的要求，特别是强调对建筑设备的要求。新规范根据提高住宅功能质量的要求，建筑设备的条文从原规范的7条，增加为37条，是各部分中条文增加得最多的。其中，有关暖通空调方面的条文从原规范的2 条，增加为12条。
　　1、 新规范建筑设备部分编写的主导思想
　　1.1 居住者提高生活质量而对住宅建筑设备的需求。
　　1.2 针对较普遍存在的、较明显背离居住者期望的问题作出规定。
　　1.3 适应住宅作为商品的特征。
　　1.4 反应和利用科学和技术的进步为改进住宅建筑设备提供的物质条件。
　　1.5 处理好关于适度超前性和现实可能性的关系。
　　2、 设不设集中供暖系统问题
　　住宅的供暖问题，目前正处在发生较大变革的时期，此种动向不能不在新规范中有所体现。主要有以下因素在起作用：
　　（1）某些地区能源结构的变化，以北京地区为例，单一的以燃煤作为供暖热源的格局已经改变，电力、燃气和燃油都有条件作为从暖热源，尤其是大气环境保护的要求扩大燃煤禁区的政府行为，其中电热和燃气都可供单户独立供暖，或较为分散的集中供暖。
　　（2）节能和物业管理要求。分户热计量和收费问题，拖欠供暖费的问题，单户独立式供暖可自然地得到解决，从而提出对传统集中供暖方式的质疑。
　　（3）开发商的利益因素。单户独立式供暖不需设置区域集中热源和管网，可以简化建设程序和物业管理，因系统规模较小又可避免集中系统室温的冷热不均。
　　（4）用于单户独立式供暖的新设备不断推出，以及国内外厂商所进行的大规模营销活动。
　　（5）居住者对于热舒适度和装饰要求的提高。
　　“较大变革”的首要问题，是住宅还设不设集中供暖系统？这是近年来暖能学术界和房地产业讨论的一个热点问题，新规范对于集中供暖的提法，在原规范的基础上有所“后退”。87年规范的提法高层和中高层“应设”、多层和低层“宜设”。新规范则一律提为“宜设”。
　　规范中“宜”的用语是指：允许稍有选择，在条件许可时，首先应这们作。这就表明编制组的下列观点：虽然某些地区具备燃用燃气、油或使用电热的条件，便于发展单户独立式供暖系统，但由于总体能源结构、能源的总效率、供暖质量、环境保护、防火和安全保障、卫生条件、建筑造价和采暖费用等诸多因素，以城市热网、区域热网或较大规模的集中锅炉房为热源的集中供暖系统，仍应是城市住宅供暖方式的主体。而且，即使采用电力、燃气作为供暖热源，也可设置不同供热规模（例如一幢或数幢住宅）的集中系统。
　　3 、关于单户独立式供暖方式
　　和集中系统直接相关是单户独立式方式，对此已进行了广泛的讨论。主要是具备燃气或电力供应的地区，被许多房地商所看好，在过去的一段时间内形成了一种“热潮”。
　　这种更适合于分散的别墅类建筑供暖方式，如应用于多层甚至高层住宅，应有较深层次的全面论证，并制定完整、可靠的设计技术措施，例如：
　　（1） 解决好占用空间、防火和安全保障等问题，以及采用燃气时进气和烟气排放。
　　（2） 要考虑楼内公共空间的热环境，解决如消防给水等管道的防冻问题。
　　（3） 要考虑居住小区内其它公共和公用建筑的供暖热源问题。
　　此外，如同后面要论及的分户热计量和收费面临的课题一样，要解决户内系统管道的布置问题，要考虑间断运行的可能性和户与户之间的热传递，单户独立热源较集中供暖分户热计量，间断运行的可能性会更大，散热器数量和采暖炉容量会多于常规的集中系统，要合理确定供暖负荷的计算方法和热源状况的修正系数。
　　4、供暖设计标准问题
　　新规范仍体现了我国目前执行的较低供暖标准，反映在以下两方面：
　　（1）居住空间的供暖设计温度为180C，卫生间温度提高到和居住空间相同，显然，这只能是最低卫生标准，而不是舒适标准，因此规范明确不应低于上述标准。
　　（2）新规范仅提到了严寒地区和寒冷地区的供暖问题。即仍沿用每年室外日平均温度低于50C的天数在90天以上的地区作为“供暖地区”的界定。而夏热冬冷地区室外日平均温度低于50C的天数虽在90天以下，不设供暖显然不能满足居住者的热舒适要求。规范作为必需达到的最低标准，并不束缚其它地区设置不同方式供暖设施。
　　5、集中供暖系统的分户热计量和收费
　　新规范提出了“宜为实施分户热量计量预留条件”的要求。住宅集中供暖系统分户热计量和收费，可以用三句话加以概括：热在必行，难度和需投入较大，在积极进行试点同时要充分挖掘现实的节能潜力。
　　5.1 实施分户热计量和收费，是推动集中采暖系统节能的重要手段。建立用户经济利益与能耗的直接关系，能减少供热过量建筑采暖热量的无效消耗，将使居住者关心建筑物的热工质量，将通过房地产市场影响住宅的建筑设计，建筑节能才能提高到“动真格”的程度。
　　建设部《建筑节能“九五”计划和2010年规划》中，提出了下列时间表：1998年通过试点取得成效；2000年在重点城市新建小区中推广；20 10年全面推广。《民用建筑节能设计标准》要求“应考虑按户热表计量可能性”，其条文说明是这们解释的：“是为了从按供热面积计费逐步过渡到按用势量计费，提出住户的节能意识。”这就是作为政府行为的“势在必行”。
　　5.2 分户热计量和收费的特殊性
　　供暖用热同用水、用电和炊事用燃气相比，有其特殊性，即户与户之间的热传递因素。
　　传统的住宅设计，并不考虑户与户之间的热传递，当部分房间空置、或部分住房降低采暖标准、或有的住房间断采暖时，户与户之间就会有较大的热传递量，这个因素不容忽视，并应有具体的量概念。
　　厚度240mm的砖砌分户墙的传热系数约为1.86W/（m2.K）。厚度150mm的钢筋混凝土分户墙的传热系数为2.8W（/M2.K）。楼板的传热系数约为2.3~3.0 W/（m2.K）。
　　如按户与户之间的温差为100C计算，楼板的传热量可达23~30 W/（m2.K）。。
　　这就是说，仅计算通过一个方向楼板的传热量，就相当于一般住宅正常供暖耗热量50W/m2的46％~60％。
　　实施分户热计量和收费，供暖系统的设计就会面临下列现实问题：
　　（1） 是否应考虑楼板和分户墙的隔热措施？传热系数宜控制在什么水平上？
　　（2） 户与户之间传热温度差取多少？
　　多数意见认为，户与户之间采取隔热措施，要增加可观的投资费用和占用宝贵的建筑空间，对照十年来建筑节能和墙体改革的艰难历程，可能是难以实施的。但是，应合理确定不同于常规的供暖负荷计算方法,散热器数量必然需要多于传统的集中系统，有的设计单位在试点工程中，已经试行供暖负荷按常规计算值的1.4~1.5倍取值。考虑到目前供暖系统设计时散热面积普遍偏大的现实状况，以及间断采暖后短时间内要求升温的需要，1.4~1.5倍的取值可能是适当的，但尚需经试点工程的实测验证。
　　5.3 分户热计量的基本方法
　　目前，国外采取的分户热计量方法大致有：分户热量表、蒸发式或电子仪表式热量分配表、室湿法、时间法和水表法。
　　经研究筛选后认为，其中可供借鉴的技术手段，可能只有每户设置一个热量表或每组散热器上安装上个蒸发式热量分配表两种基本方法。新建住宅一般应采用分户热量表，蒸发式热量分配表易受多种因素的影响产生不同程度的误差，旧有系统改造时采用是否适合于我国国情？还待经试点工程的验证。
　　在试点工程中大多采用国外产品，国内已开发出上述产品，在推广推行住宅分户热计量的情况下，逐步衽有标准计量部分大力参与的国产化应是根本出路。
　　5.4 适合于分户4 适合于分户热计量的系统制式
　　5. 4.1 施按户用热计量的室内系统制式，如采用每户一个热量表的方案，首先需要改变传统的室
　　内供暖系统的制式，以“共用的供回水立管和分户独立系统相结合”的新制式，来取代传统的、上下层贯通的单管或双管系统制式。
　　5.4.2 此种新的系统制式，十分有利于解决传统的垂直双管式或垂直单管式系统的垂直失调问题，也有利于实施变流量调节的节能运行方案。
　　（1） 由入户总阀门、热量表和较长的户内管系统环节组成的分户独立系统阻力，远大于传统垂直双管制式单组散热器的阻力，共用供回水立管的阻力和自然作用压力值相对较小，如严格进行水力平衡计算，垂直失调的可能性完全可以避免。
　　（2） 垂直单管式系统虽然和层散热器是同一环路，相对于垂直管式系统有较好的水力稳定性，但由于各种复杂因素，散热面积偏大致使逐层降增大而上热下冷，新的系统制式则可避免这种逐层温降的不均匀性。
　　（3） 变流量调节对传统的单管或双管室内系统制式，会产生不同程度的失调度，而对共用供回水立管和分户独立系统相组合的分户系统制式，则影响较小。
　　5.4.3 共用供回水立管的配置，应根据住宅的建筑条件和仪表的设置位置确定：
　　（1） 如仪表可设置在户内时，可按同一平面位置的各户分别配置共用供回水立管。
　　（2） 如仪表需设置在户外公共空间可锁封的专用管井内时，单元式住宅可每一个入口配置共用供回水立管，塔式住宅则可按每层四户左右配置共用供回水立管。
　　（3） 共用供回水立管，无论是采用上供下回同程式还是下供下回异程式，都会有较好的水力特性，为简化管系一般情况下可采用下供下回异程式。
　　5.5 户内系统适宜的置方式
　　一户设置一个热表之后，必然要形成单户的独立系统，此种户内系统的管道，在建筑层高受限、而住户对装饰要求提高的条件下，需进行深入的探索和试点。综合各地的试点方案，无非是以几种方式：
　　（1） 布置在下一层顶板下，采用下供下回双管式。
　　（2） 布置在本层顶板下，采用上供上回双管式。
　　（3） 布置在本层地面上，要采用下供下回双管式、水平串连单式或水平串连单管跨越式。
　　（4） 布置在本层地面下的垫层内。
　　显然，在居住者对住宅的装饰要求日趋高档的情况下，前三种方式均难以被居住者所接受，第四种方式虽较优越，但应采用交联聚乙烯（PEX ）管、聚丁烯（PB）管、改性聚丙烯（PP－C）管或铝塑复合管等管材，并应有厚度不少于50mm的垫层，虽同样可采用下供下回的双管式、水平串连单管式或水平串连单管跨越式，但最好采用途“章鱼式”配管方式，以避免在垫层内安装连接管件的隐患，并要采取防止住户地面装修时钉破管道的可靠构造和管理措施。
　　如有可能在地面垫层内敷设管道时，采用地板辐射采暖的优势就突出了，此种采暖方式除了从所周知的优点外，还由于需在楼板基底上铺设保温层，可部分减少户与户之间的热传递量，并呆改善楼板的隔声和降低的撞击声。
　　5.6 从分户计量到按热量收费
　　从实施分户热计量过渡到按热量收费，除要取决于政策和制度的改外，还需要研究不同户型围护结构特性与供暖负荷的关系，合理确定一幢建筑物内有所区别的不同热价。
　　综合考虑户与户之间的热传递以及公共空间热环境等因素，国外在按户用热收费时，首先实施分幢热计量，将总热量的一部分（例如30％~40％或更多），按各户的建筑面积比例分配，而将总热量的其余部分按各户热表计量值分配。此种比例，尚待区别不同情况，通过测试和论证后合理确定。
　　5.7 关于对解决拖欠采暖费的作用
　　供暖和物业管理部门很看好采用分户独立系统的热计量方式，并主张将热量表设置在户外公共管井内，可关闭不及时缴纳供暖费用户的入户阀门停止供暖，认为这能解决拖欠供暖费的难题。
　　由于户与户之间热传递因素，对部分未及时缴纳供暖费用停止供暖的办法，会产生一系列连锁的复杂问题，会危及被停止供暖用户的邻室，进一步引起计费纠纷，因而不应作为主要的对策，应从供需双方的因素全面考虑。
　　其实，居住者拖欠缴费问题，相当程度上受“无偿供暖”观念的影响，这是在长时期计划经济和分配制度下形成的，需通过制度的改革加以解决。
　　供暖质量的不尽人意，也会是拖欠供暖费的原因之一。按用热量收费，必须建立在能确保供暖质量的基础上，如同消费者对于商品的质量要求一样，必然要求较高的热舒适度，但目前的从暖运行管理水平还不能适应这种要求。
　　上述几项，就是“难度和需投入较大”。
　　5.8 在积极进行分户热计量的试点和相关管理方面前期工作的同时，还充分挖掘现实的节能潜力。
　　供暖能耗高而同时热环境质量差，是我国目前住宅供暖状况的基本特征，反映出能源的利用效率低下。这就确定了节能的主要途径，应是多方位提高能源效率，降低各环节的无效损耗，以较少的能源消耗获取较多的有效热并得到较高的热环境质量，而非只是在热环境质量较差的基础上再抑制需求。
　　前述分户热计量和收费，在一定程度上包涵着使居住者为节省开支而抑制需求的因素。对于供暖设计标准和热环境质量本来不高的普遍状况而言，例如某一集中供暖系统本来就供热不足，或者供热状况正常室温适当并较均匀，如住户不愿降低供暖标准，可挖掘的节能潜力是有限的，对此应有适当的估计。
　　提高供暖能效，首先是要根本改善建筑热工质量，供暖系统本身除了《节能设计标准》已有具体量化要求的热源运行效率和热媒输送效率两个因素外，当前，应着重注意供暖系统的均匀性和合理的运行调节两个环节很大的现实节能潜力。
　　6、系统制式和分室温度调节
　　新规范要求“宜能实施分室温度调节”。
　　分室温度调节，是指提供有效的调节手段，使居住者能自行控制室温。它主要用以解决局部室温过高，以改善房间的热什么度并取得一定的节能效果，过热房间调节之后，才有助于改善系统中室温偏低房间的采暖效果，是一种间接被动效应。所以首先要确保系统的总体平衡，同时，要根据系统的不同制式采用不同的方法。
　　为确保系统的水力稳定性，当仍用传统的单管或双管制式时，以下原则仍是正确的：四层及以下采用垂直双管式系统，五层及以上采用垂直单管式系统。垂直双管式系统发生垂直失调的主要原因。是因为同一立管的各层散热器是相互并联的环路，散热组的阻力占立管总阻力的比例较小，再加以各层散热器的自然作用压力值不同且在整个采暖期内是变量。解决的办法无非是增大散热器组的阻力，以抵消垂直失调因素，例如每组散热器均设置高阻阀或恒温阀等，但上述阀门的高阻力特性是相对的，对每组散势器负荷较小的住宅而言，较高的局部阻力系数形成的阻力值有限。为此需根据每一组散热器处的剩余水头对高阻阀逐一进行预调锁定。第一，难以操作；第二,阻阀较小的水流通道难以避免堵塞；第三，除对总体供热过量的建筑能有调节作用外，对多数总体供热不足的建筑，预调锁定也难以确保。因此，当层数较多时采有垂直双管式系统，则需谨慎。
　　双管式系统每组散热器一般均设有手动调节阀，具备分室控制温度条件。需注意的是调节阀在非采暖季闲置而锈蚀失灵，难以进行调节，因此宜为铜质并应具有高阻力特性。供热和运行管理条件较好、建设标准较高造价能承受时，也可采用散热器恒温阀。
　　垂直单管式系统发生垂直失调的主要原因，是由于设计的保守等因素造成散热面积偏大而致使上热下冷，应从多方面加以避免，但相对于垂直双管式系统有较好的水力稳定性。认为垂直单管式系统无法分室控制温度，是简单顺序式系统造成的一种误解。手动三通调节阀和分室控制温度的方法，应在每一组散热器上设置，性能和质量相对可靠的三通调节阀，如北京的ST11球形三通调节阀等，已经通过实践工程的检验，虽其构造和水力特性还在不断改进，但已具备扩大应用范围的条件。
　　实施分户热计量的单户独立系统，是否需要在每组散热器上设置恒温阀？值得研究，因为住户可以对热表处的阀门进行总量调节，而散热器上的阀门主要作为户内散热器流量分配调节用，由于房间的热惰性和空间的流通性，这种调节不需要十分频繁和精细。
　　7、散热器
　　新规范有针对性地提到散热器的问题。
　　一是选型，“应采用体型紧凑、便于清扫、使用寿命不低于钢的形式”，应改变千篇一律采用铸铁四柱的传统，积极采用体型较薄和较易清扫的散热器，但经久耐用仍是应着重考虑的原则，前些年因腐蚀而造成过很大损失、用钢板冲压焊制的钢制散器，其形成腐蚀的主客观因素并未根本解决，仍应慎用。新规范以而腐蚀的界定标准是寿命不低于钢管。当采用管式（包括串片和绕片）散热器时，除要考虑散热器用DN20或DN25的钢管经若干个回程串连，阻力较大，比较适合于双管式系统，用于单管式系统时，会有允许通过流量的限制。
　　二是布置，传统的将散热器在窗下居中布置的做法，缺乏有利于温度场分布的理论根据，是可以突破的。新规范要求“其位置应确保室内温度的均匀分布，并应与室内设施和家具协调布置。”
　　8、关于厨房的通风
　　厨房的通风直接影响厨房清洁和居住空间的空气质量，至今不能说已得到根本解决，新规范只能提出原则要求。厨房通风要综合解决好以下三项排气：
　　8.1 排油烟机的排气
　　排油烟机的排气有两种做法，即排至竖向共用排气管道或直接排至室外。
　　采用排至竖向共用排气管道的做法，产生回流和泄漏的现象时有发生。按理说,排放有害气体排气管的室内佑应为负压。过去通常采用的简单主支结构且断面很小的共用排气道，在排油烟机的机械作用下，管道内必然会形成正压，造成管壁和接口处渗漏，支管处回流。新规范提出，当采用竖向排气方案时，应采取支管无回流、竖井无泄漏的措施。
　　采用“变压式排气道”结构，是否能杜绝回流和泄漏？其中很多施工因素和本身因素尚有不成熟之处，特别是层数越多占用面积越多，不宜作为单一的方式。
　　将排气管通过外墙排到室外，则会不同程度地造成对室外空气环境和墙面的污染。新规范提出，当采用横向排气方案时，应在室外排口设置避风和防止污染环境的构件。当然，此种构件应有较佳的外观。
　　8.3 房间的全面排气
　　厨房应有排除燃气泄漏的通风安全措施，在春、夏、秋三个季节，可以开窗自然通风。但严寒地区、寒冷地区和夏热冬冷地区，在冬季外窗被关闭是不可避免的，在非炊事时间排油烟机不运转的条件下，应有自然通风排气设施。
　　9、 住宅的空调问题
　　9.1 新规范以最热月平均室外气温高于和等于250C，作为应预留安装空调设备的地区界限，这是参考《民用建筑热工设计规范》（GB50176）的热工分区，夏热冬暖和夏热冬冷地区的主要分区指标――最热月平均温度室外气温下限是250C.此外，寒冷地区最热月平均室外气温高于和等于250C 的，也列入范围之内。以此作为安装空调设备的地区界限，比《旅游旅馆建筑热工和空气调节设计节能标准》以四级旅游旅馆可设置空调的界定值2 60C，降低了10C，即提高了标准，根据居住者自行安装空调的实际状况，编制组认为如此界定是适度的。
　　条文说明举例了属于此范围的行政区的首府，例如：属寒冷地区的北京、天津、石家庄、郑州、济南和西安。
　　9.2 每套应预留安装空调设备的条件，所谓“预留条件”是指：
　　供电容量和电源插座；室内机特别是室外机设备位置；穿墙孔洞；室外机支架或预埋件；室内机冷凝水引流；热量排放和噪声防治；方便空调装拆等。
　　9.3 住宅空调设备的种类在不断发展，应根据地区特点和建设标准，突破仅考虑采用窗式或分体空调器的单一空调模式，探讨可行的住宅空调方案。并应着重探讨下列问题：
　　（1） 多空间的空调要求。
　　（2） 在夏热冬冷和寒冷地区，如何与供暖相结合。
　　（3） 有组织的新风。
　　9.4 可供考虑的住宅空调方案
　　除常用的内冷型或风冷热泵型（直接蒸发式）单户机组，如窗机、分体机、一拖二、柜机和VRV等以外，还有其它可供考虑的住宅空调方案，例如：
　　（1） 每户采用一台较大容量和较高余压的分体空调器，设置户内送风管道至多个房间，在空调器吸入口也可接入新风。
　　（2） 每户住宅采用一台适当容量的风冷热泵型或风冷单冷型冷（热）水机组，房间则采用风机盘管机组。
　　（3） 此种系统如能接入采暖热水，则还可替代采暖散热器，但要解决好夏季单户系统供冷时，因常见的阀门不严向大系统渗漏而无法运行的问题。
　　（4） 在寒冷或严寒地区，采用风冷热泵型空调机组或风冷热泵型冷热水机组，可能难以解决低温条件下的供暖问题，有一种进口的冬季可用燃气加热和夏季用风冷电制冷的整体机组或整体冷热水机组。
　　（5） 采用集中冷热源，配以房间风机盘管机组，或采用较大容量和较高余的风机盘管机组或空调器，设置户送风管道至多个房间。
　　（6） 采用水源热泵空调系统，并设置夏季冷却冬季加热的集中循环水系统，也是可供考虑的方案。