某居住建筑内垂直单管采暖系统的 供热计量改造案例

某居住建筑内垂直单管采暖系统的供热计量改造案例摘要：对北京市某既有建筑中垂直单管顺流式采暖系统进行供热计量改造，改为垂直单管加跨越管系统，并在散热器供水管安装两通型散热器恒温阀，在散热器表面安装热分配表，散热器回水管安装手动闸阀，同时在建筑物热力入口安装热量表，这种方法经过调整系统是可行的。在不便加装散热器面积的情况下，加装跨越管后各层散热器内温差加大，散热量减少，系统总阻力明显降低。文中比较了调整散热器进流系数或热源供回水温度的情况下室内采暖温度的变化。为保证住户室内温度，本案例在不增加散热器面积的情况下，提高热源供水温度比提高散热器进流系数效果更好。关键词：垂直单管采暖系统供热计量改造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引言经济的发展，依赖于能源的发展，需要能源提供动力。1990-2000年间，我国国内生产总值从1.86万亿元增加到8.81万亿元，平均每年增长10.0%，而一次商品能源消费从9.87亿吨标准煤增加到12.8亿吨标准煤，平均每年增长才有3.1%。今后，我国能源生产的增长速度，还将长期滞后于国民生产总值的增长速度。由此可以看出，能源短缺对我国经济的发展是一个根本性的制约因素。在我国，民生领域是个用能大户。1999年我国一次能源总消费量为13.01亿吨标准煤，其中建筑能耗为3.62亿吨，占27.8%。由于经济的发展，人民生活水平的提高，采暖范围日益扩大，空调建筑迅速增加（2000年广东省、上海市和北京市百户居民空调器平均拥有量分别达到98.04台、96.40台、和69.60台），建筑能耗的增长将远高于能源生产增长的速度，尤其是电力、燃气、热力等优质能源需求正在急剧增加，1990至1999年，人均生活用电量由增至，集中供热面积由2.13亿m2增至9.68亿m2。可见，如果高耗能建筑不断大量兴建，建筑用能继续急剧增长，势必会限制国家经济的发展。因此，为了国发经济持续、快速、健康的发展，就必须搞好节能降耗工作。随即在2008年我国供热行业推出了《民用建筑供热计量管理办法》。随着我国既有居住建筑供热计量及节能改造工作的推进，在实践中遇到了一系列问题。特别是对既有建筑进行供热计量，为实现供热计量，对其采暖系统形式进行改造，但改造的所有室内散热器数量未变，未进行或未认真的进行热负荷计算、散热器计算和管道的水力计算等，结果导致楼内的垂直失调、室内温度下降等问题。本文通过北京市某住宅区改造实例，通过计算验证改善了以上问题。l改造前系统概况某大院3#楼，总建筑面积24517.18m2，建筑高度74.50m，地上24层，地下1层为人员活动室，地下2层为人防，平时作非燃物品仓库。工程共分六个采暖系统，地上分四个系统，R1~R4系统，每个系统所带建筑层数不超过12层；地下一层为单独系统，R5系统；人防地下室采暖为单独系统。热源为建筑顶部集中燃气锅炉房，散热器采用铸铁柱翼型TZY2-100/6-8。改造前地上R1~R4系统为上供下回单管顺流式系统；地下一层R5系统为上供上回单管顺流式系统。供水管走在本系统顶层的窗户上边、回水管走在本系统地下一层的顶板下边，系统设计数据如表1所示：表1改造前采暖设计参数采暖室外计算温度度室内计算温度采暖总负荷采暖指标供水温度回水温度居室、起居室厨房卫生间℃℃℃℃kWW/m2℃℃-91816201261.851.590652改造后系统概况本次改造采用散热器热分配计法，将原有垂直单管顺流（局部有跨越管）采暖系统改为垂直单管加跨越管系统，并在散热器供水管安装两通型散热器恒温阀，在散热器表面安装热分配表，散热器回水管安装手动闸阀（如图1），在建筑物热力入口安装热量表（如图2），以实现室温可控和热量计量的目的。由于客观原因无法对建筑内现有散热器散热量进行检测，因此供暖负荷的计算和设计以竣工图中的散热器数量及其标准散热量为依据进行设计计算。图1散热器供回水管改造图图2热量表安装图以卧室立管L1-05为例，假设改造后进流系数达到0.3[1]，供回水温度仍为90/65℃时，流经各层散热器的平均水温、散热量分别如表2所示。可见在进流系数0.3时，改造后各层散热器温差加大，散热量均减少。表2改造前后散热量校核改造前90/655℃改造后（进流系数数0.3）90/655℃层数散热器片数(片)进水温度(℃)出水温度(℃)平均温度(℃)散热量(W)进水温度(℃)出水温度(℃)平均温度(℃)散热量(W)20层1490.0087.5488.771937.3290.0078.0884.041771.7619层1287.5485.4286.481591.5086.9277.1382.021459.0418层1285.4283.3184.371528.3584.3974.9979.691390.7617层1383.3181.0282.171585.1281.9772.2277.091425.1116层1381.0278.7379.881512.4679.4570.1574.801354.1015层1478.7376.2777.501548.4377.0567.5372.291375.5114层1476.2773.8075.041466.0674.6065.5770.081303.7913层1573.8071.1672.481480.5472.2763.1667.711315.2912层1771.1668.1769.671566.7269.9260.2865.101390.1511层1868.1765.0066.581532.2067.4358.0062.721376.52因改造投资费用限制、对户内散热器数量无法进行增加。以卧室立管L1-05为例，在进流系数0.3时，住户室内温度低于18℃，通过散热器回水管安装的手动闸阀可以调整散热器进流量，随着进流系数的增大，住户室内温度逐渐增加。但当进流系数调整到0.8时，住户室内温度仍低于18℃，见表3~表4。故而，采取提高热源供回水温度的方法，改善室内温度。假设改造后进流系数达到0.3，在供回水温度分别为90/65与95/70℃时，流经各层散热器的平均水温、散热量、室内温度分别如表5所示。表3改造前后散热量校核改造前90/655℃改造后（进流系数数0.3）90/65℃改造后（进流系数数0.8）90/65℃层数平均水温(℃)散热量(W)平均水温(℃)散热量(W)室温(℃)平均水温(℃)散热量(W)室温(℃)20层88.771937.3284.041771.7615.6987.761901.9317.5119层86.481591.5082.021459.0415.7585.081549.7617.2918层84.371528.3579.691390.7615.5782.631476.9417.0917层82.171585.1277.091425.1115.2780.141520.7916.9016层79.881512.4674.801354.1015.1777.711444.3316.7815层77.501548.4372.291375.5114.9875.271473.7416.7014层75.041466.0670.081303.7915.0172.901395.6616.7013层72.481480.5467.711315.2914.9970.561413.4116.7812层69.671566.7265.101390.1514.9668.111506.0816.9611层66.581532.2062.721376.5215.2665.661494.8017.34表4调整进流系数室内温度校核（热源90/65℃）（℃）进流系数层数20层15.6916.4116.8517.1417.3517.5119层15.7516.3716.7416.9817.1617.2918层15.5716.1816.5416.7916.9617.0917层15.2715.9216.3116.5816.7616.916层15.1715.8116.2016.4616.6416.7815层14.9815.6716.0816.3516.5516.714层15.0115.6916.0916.3616.5616.713层14.9915.7016.1316.4216.6216.7812层14.9615.7516.2316.5516.7816.9611层15.2616.0916.5916.9217.1617.34表5进流系数与热源温度调整室温校核改造前90/655℃改造后90/655℃改造后95/700℃层数平均水温(℃)散热量(W)平均水温(℃)散热量(W)室温(℃)平均水温(℃)散热量(W)室温(℃)20层88.771937.3284.041771.7615.6989.041946.9618.1319层86.481591.5082.021459.0415.7587.021607.9118.2818层84.371528.3579.691390.7615.5784.691538.0818.1717层82.171585.1277.091425.1115.2782.091582.8017.9616层79.881512.4674.801354.1015.1779.801510.0417.9615层77.501548.4372.291375.5114.9877.291541.3417.8814层75.041466.0670.081303.7915.0175.081467.7118.0313层72.481480.5467.711315.2914.9972.711488.6618.1512层69.671566.7265.101390.1514.9670.101583.7018.2911层66.581532.2062.721376.5215.2667.721578.5418.82可见，采暖系统由单管顺序式改造为单管跨越式，在不增加散热器面积的情况下，提高热源供水温度比提高进流系数更能有效保证住户室内温度。如图3所示。此外，上层住户与下层住户室温略高于中层住户。每层散热器回水支路安装的阀门可以有效避免系统出现垂直失调。改造中散热器恒温阀采用高阻两通型恒温阀Kv=1.3，计算系统压降如下：管路阻力特性数与该管路局部阻力和沿程阻力有关[2]：（5-1）=其中：-阻力特性数，pa/(kg/h)2；-流量，m3