北京、天津、河北、山西、內蒙古、黑龍江、吉林、遼寧、山東、河南、陝西、甘肅、寧夏、新疆等省、自治區、直轄市建設廳(建委),北京市政管理委員會,新疆生產建設兵團建設局:
為配合我部等八部委頒布的《關於城鎮供熱體制改革試點工作的指導意見》(建城[2003]148號)的實施,指導各地在居住建築集中採暖設計中採取相應的技術措施,滿足分戶計量、室溫可控的要求,我部組織專家編制了《城鎮住宅計量供熱技術指南》,現印發給你們,請參照實施。
附屬檔案:城鎮住宅供熱計量技術指南
中華人民共和國建設部
二○○四年一月十六日
前 言
本技術指南是根據建設部的要求,由中國建築科學研究院為主編單位,會同有關單位共同編制而成。
本技術指南在編制過程中,編制組展開了專題研究,進行了比較廣泛、深入的調查,總結了多年來的實踐經驗和教訓,廣泛徵求了國內有關單位和行業專家的意見,對主要內容和指標進行了探討和論證,對稿件進行了反覆修改和充實,最後會同參編單位和有關部門定稿。
各單位和個人如發現有疑難問題或有意見和建議,請隨時函告:中國建築科學研究院空氣調節研究所標準規範室( 地址:北京北三環東路30號;郵編:100013)。
本規程主編單位、參編單位和主要起草人名單如下:
主編單位: 中國建築科學研究院
參編單位: 北京市建築設計研究院、
天津市建築設計研究院、
清華大學建築學院、
天津市人民政府供熱辦公室、
費特拉能源服務股份公司
主要起草人:徐偉、鄒瑜、萬水娥、伍小亭、狄洪發、高順慶、黃維、辛坦
目 錄
第一章 總則 1
第二章 既有住宅室內採暖系統熱計量改造和室溫控制 3
第三章 新建集中採暖住宅分戶熱計量室內系統設計 6
第四章 集中採暖住宅熱力入口、室外管網、熱源 9
第五章 熱計量裝置與熱量計算 12
附錄A: 其它住宅採暖方式 14
附錄B:術語 18
附錄C: 設計圖示 21
附錄D: 塑膠管材的溫度使用條件分級和通用壁厚表 22
附錄E: 幾種塑膠管材的性能和許用設計環應力及最小壁厚選擇 23
附錄F: 塑膠管材水力計算表及修正係數 27
城鎮住宅供熱計量技術指南
第一章 總 則
1.1 為貫徹執行建設部、國家發展和改革委員會、財政部等八部委《關於城鎮供熱體制改革試點工作的指導意見》和建設部《民用建築節能管理規定》,落實民用建築節能設計標準,推進城鎮供熱事業的健康發展,提高室內熱環境質量,減少大氣污染,推動城鎮建設的可持續發展,促進和發展供熱採暖系統熱計量技術,制定本技術指南。
1.2 本技術指南的目的是指導各地區供熱採暖熱計量系統的實施,推行集中供熱住宅採暖熱計量技術,合理選擇供熱採暖方式。
1.3 本指南適用於新建住宅供熱採暖系統的分戶熱計量設計、既有住宅供熱採暖系統的熱計量改造。公共建築供熱採暖系統設計和改造可參考本指南。
1.4 本指南中的供熱採暖熱計量系統是指由集中供熱及分散鍋爐房供熱的熱水供熱採暖熱計量系統。其它住宅採暖方式是指電採暖、燃氣採暖、熱泵採暖以及太陽能採暖等方式。本指南重點說明與供熱計量有關的技術及其它採暖方式的技術特點和適用範圍,對於供熱採暖系統的常規通用做法,本指南中不再贅述。
1.5 在套用本指南時,應執行現行國家標準《採暖通風及空氣調節設計規範》、《住宅設計規範》、行業標準《民用建築節能設計標準》(採暖居住建築部分),以及其它現行有關標準、規範或規定。還應遵循國家有關方針政策,積極採用先進技術,不斷使供熱計量系統和其它採暖方式更加完善、可靠、經濟合理。
1.6 對新建住宅和既有住宅,各地應在本技術指南的指導下,因地制宜,根據不同的地理氣候條件、經濟和技術水平、工作基礎等實際情況制定熱計量的技術實施規程或細則,堅持分階段、分目標、綜合配套、逐步實施。
1.7 對新建住宅和既有住宅,其室內採暖系統和計量方式的選擇應同時具有室溫調節和熱量計量的基本功能。
1.8 對新建住宅和既有住宅,熱計量的實施應注重計量收益大於投入、住戶和供熱公司雙受益的原則,應在保證系統調節和計量基本功能的前提下,儘量節省投資。
1.9 新建住宅應嚴格按照《民用建築節能設計標準》(採暖居住建築部分)和《夏熱冬冷地區居住建築節能設計標準》設計,確保單位建築面積能耗符合標準要求。
1.10 為提高室內熱舒適水平,降低供熱採暖系統的能耗,推進供熱計量系統改造順利實施,既有採暖住宅熱計量改造要與建築圍護結構節能改造統籌規劃、統一設計、儘可能同步實施。改造時應執行《既有採暖居住建築節能改造技術規程》、不損害原有建築的結構、不影響安全使用,並與舊房維修統一考慮。
1.11 新建住宅集中採暖熱計量系統的設計應在提高能源利用效率、降低能耗水平和改善大氣環境質量的基礎上,注重室內熱舒適度的提高;既有住宅熱計量的改造應保證改造後供熱採暖系統的水力、熱力平衡和室內熱環境的改善。
1.12 凡有條件實施集中供熱的住宅,應優先採用集中供熱採暖方式;在產業技術政策的指導下,各地可根據能源結構、供熱規劃和實際工程情況,選擇利用其它新能源、新技術的新型供熱採暖方式。同時在確定供熱採暖方式時,應對所選方案進行技術經濟比較。
1.13 對熱水集中採暖的新建住宅和既有住宅,熱計量應將熱源、供熱管網和室內採暖系統一併考慮。室內採暖系統的設計應與建築、結構、電氣等專業協調配合,尤其應考慮建築平面設計、管道布置和層高的要求。
第二章 既有住宅室內採暖系統熱計量改造和室溫控制
2.1 室內採暖系統改造應以溫控和熱計量為手段、實現建築節能為目的。改造應採用合理可行、投資經濟、簡單易行的技術方案。特別注意應根據既有室內採暖系統現狀選擇改造後的室內採暖系統形式,改造應儘量減少對居民生活的干擾。
2.2 改造後的室內採暖系統既要滿足室溫可調和熱量計量的要求,又要滿足運行和管理控制的要求。
2.3 室內採暖系統改造應結合圍護結構節能改造進行。對沒有達到建築節能標準的圍護結構宜同時予以改造。
2.4 室內採暖系統改造可採用以下幾種方式:
2.4.1 原系統為垂直單管順流系統時,宜改造為在每組散熱器的供回水管之間設跨越管的系統。每組散熱器應設恆溫閥或性能可靠的手動調節閥;
2.4.2 原系統為垂直雙管系統時,宜維持原系統形式。每組散熱器應設恆溫閥或性能可靠的手動調節閥;
2.4.3 原系統為單雙管系統時,宜改造為垂直雙管系統,或改造為設跨越管的垂直單管系統,每組散熱器應設恆溫閥或性能可靠的手動調節閥;
2.4.4 當室內管道更新時,以上三種原有系統形式也可改造為設共用立管的分戶獨立系統。分戶獨立系統可採用水平雙管式或水平跨越式等形式;公共立管設在戶外;調節閥設在分戶供水管的戶外管道上。
2.4.5 原系統為低溫地板輻射式採暖系統時,需在戶內系統入口處增設調節閥和必要的溫控裝置;
註: 現有住宅採暖系統圖示參見附錄B:圖B-1
2.5 熱計量方式應根據技術經濟分析及改造後的室內採暖系統形式來確定,應遵循以下原則:
2.5.1 當改造後的室內採暖系統形式為設跨越管的垂直單管系統或垂直雙管系統時,宜採用每組散熱器安裝熱分配表,每個熱力入口或若干個熱力入口設一總熱量表(管網規模較小時,也可只在熱力站/鍋爐房設總熱量表)的熱計量方式;
2.5.2 當改造後的室內採暖系統形式為共用立管的分戶獨立系統時,可採用上述熱計量方式或採用戶用熱量表的熱計量方式;
2.5.3 低溫地板輻射採暖系統應採用戶用熱量表的熱計量方式。
2.6 分戶獨立系統戶內系統入口裝置:採用戶用熱量表的熱計量方式時,戶內系統入口裝置應由供水管調節閥、置於戶用熱量表前的水過濾器、戶用熱量表及回水管截止閥組成;採用熱分配表計量方式時,戶內系統入口裝置應由供水管調節閥、供水管水過濾器及回水管截止閥組成。
2.7 室內採暖系統實施熱計量改造和室溫控制的要點:
2.7.1 散熱器支路宜設恆溫閥或性能可靠的手動調節閥,且應根據室內採暖系統形式選擇恆溫閥類型,垂直單管系統應採用低阻力恆溫閥,垂直雙管系統應採用高阻力恆溫閥。垂直單管系統可採用兩通型恆溫閥,也可採用三通型恆溫閥,垂直雙管系統應採用兩通型恆溫閥。室內採暖系統為低溫地板輻射採暖時,每一分支環路應設手動調節閥或溫控裝置。
2.7.2 垂直單管系統三通調節閥的主要作用在於調節散熱器進流係數,避免"短路",同時便於管理。當散熱器進流係數通過管徑匹配可以保證≥30%時,可不設三通調節閥,採用兩通調節閥也可。
2.7.3 當設三通調節閥時,垂直單管系統的跨越管管徑宜與立管同管徑;不設三通調節閥時,特別是當散熱器為串片等高阻力類型時,跨越管管徑宜較相應立管管徑小一檔。
2.7.4 恆溫閥感溫元件類型應與散熱器安裝情況相適應。恆溫閥應具備防凍設定功能。恆溫閥選型時,應按通過恆溫閥的水量和壓差確定規格。不設散熱器罩時,恆溫閥感溫元件應採用內置型,設散熱器罩時,恆溫閥感溫元件應採用外置型。
2.7.5 進行系統改造設計時應進行必要的熱力覆核計算,其主要內容為驗算系統改造後原有散熱器的散熱量是否滿足要求,改造為垂直單管系統時還應驗算散熱器進流係數,以確定合理的跨越管管徑。
2.7.6 應對改造後的系統進行水力計算,給出準確的室內系統總阻力值,為整個管網系統水力平衡分析提供依據,而整個管網系統水力平衡是改造後的系統能否成功運行的主要因素,特別是當新舊系統並存時。
2.7.7 原系統改造為共用立管的分戶獨立系統時,共用立管宜下供下回形式,立管比摩阻宜為30~60Pa/m。
2.8 既有散熱器只要能夠正常工作,就應保留;散熱器需要更換時,應按新建方式考慮,散熱器選型原則參見本指南第3.16條。
2.9 散熱器罩影響熱量散出和溫度調節,系統改造時宜將原有的散熱器罩拆除。因為:
2.9.1 原有垂直單管順流系統改造為設跨越管的垂直單管系統後,上部散熱器特別是第一、二組散熱器的平均溫度有所下降。
2.9.2 單雙管系統改造為設跨越管的垂直單管系統後,散熱器水流量減小。
2.9.3 散熱器罩影響感溫元件內置式的恆溫閥和熱分配表的正常工作。當散熱器罩不能拆除時,應採用感溫元件外置式的恆溫閥。
2.9.4 計算表明散熱器罩拆除後,所增加的散熱量足以補償由於系統變化對散熱器散熱量的不利影響。
2.10 既有住宅室內採暖系統熱計量改造和分戶室溫控制涉及的管材的選用和安裝宜參照下列原則進行:
2.10.1 改造後的系統形式為設跨越管的垂直單管系統或垂直雙管系統時,管材宜採用熱鍍鋅鋼管,絲扣連線,明裝敷設。
2.10.2 改造後的系統形式為共用立管的分戶獨立系統時,除戶內系統外的所有管道宜採用熱鍍鋅鋼管,絲扣連線,明裝敷設;當水溫高於85℃時,戶內系統宜採用熱鍍鋅鋼管,當水溫不高於85℃時,戶內系統也可採用XPAP管(交聯鋁塑複合管)。
2.10.3 採用XPAP管時,應重視連線管件的質量,其連線管件應由管材供應商配套提供,管件密封方式應可靠合理,密封圈個數不應少於兩個,密封圈材質應為矽橡膠,管件材質應符合有關技術標準的要求。
2.10.4 目前其它類型的塑膠管材不宜在改造工程中採用,因為在改造工程中,戶內系統管道只能明裝敷設,要求管材具備良好的阻氧特性,而目前可用於採暖系統的塑膠管材中XPAP管阻氧特性較好,另外XPAP管線膨脹係數小於其它塑膠管材,投入使用後不易變形失穩。
2.11 既有住宅室內採暖系統實施供熱計量改造後,應對相應的既有室外管網系統重新進行水力平衡計算和水壓圖分析,以保證建築物熱力入口處具有足夠的資用壓差。
2.12 實施供熱計量改造的系統應對原系統涉及的管道、閥門和散熱器等進行檢查、清洗和必要的更換,並應清除腐蝕生成物,恆溫閥和熱量表安裝前應保證系統內無焊渣、銹皮及沙粒等雜物。改造後的系統水質應達到《低壓鍋爐水質標準》的要求。
2.13 改造系統若採用共用立管的分戶獨立系統,應按新建系統要求設計。
第三章 新建集中採暖住宅分戶熱計量室內系統設計
3.1 新建住宅熱水集中採暖,應設定分戶熱計量和室溫控制裝置。採用熱量表分戶計量時,應採用共用立管的分戶獨立系統形式;採用其它計量方式,系統形式不受此限制。
3.2 住宅樓內的公共用房和公用空間,應設定單獨採暖系統和熱量計量裝置。
3.3 熱水集中採暖分戶熱計量系統的熱負荷,應按《採暖通風與空氣調節設計規範》(修訂版)第3.2節的有關規定進行計算。實施分戶熱計量的住宅建築,其臥室、起居室(廳)和衛生間等主要居住空間的室內計算溫度,應按相應的設計標準提高2℃。戶間樓板和隔牆的熱阻值,宜通過綜合技術經濟比較確定。在確定戶內採暖設備容量時,應考慮戶間因室溫差異而的熱傳遞。但所附加的熱量不應統計在集中採暖系統的總熱負荷中。戶間傳熱負荷可參考如下計算方法:
3.3.1 應計算通過戶間樓板和隔牆的傳熱量;
3.3.2 與鄰戶的溫差,宜取5~6℃;
3.3.3 以戶內各房間傳熱量取適當比例的總和,作為戶間總傳熱負荷。該比例應根據住宅入住率情況、建築圍護結構狀況及其具體採暖方式等綜合考慮。建議對中間層房間取30%-50%,對頂層、底層和端部房間取50-80%;
3.3.4 按上述計算得出的戶間傳熱量,不宜大於按《採暖通風與空氣調節設計規範》第3.2節的有關規定計算出的設計採暖負荷的50%。
註: 多樣化採暖方式的採暖負荷計算也可參照本計算方法。
3.4 共用立管的分戶獨立系統的戶內採暖系統形式可採用水平雙管系統、水平單管跨越式、低溫地板輻射系統、放射式雙管系統等,不宜採用單管順流式系統。
3.5 共用立管的水平分環系統所供的層數根據系統水力平衡、散熱器承壓能力以及塑膠管材的壽命等因素確定,超過已確定的層數時應進行豎向壓力分區。一般不宜超過16層。
3.6 熱水集中採暖分戶熱計量系統的共用立管,宜設於管道井內。管道井宜鄰樓梯間或戶外公共空間。建築物內系統的共用立管應遵循下列設定原則:
3.6.1 應避免採用上分式系統,宜採用下分式系統;
3.6.2 一對共用立管所負擔的戶內系統數不宜過多。除每層設定熱媒集配裝置連線各戶的系統外,一對共用立管每層連線的戶數不宜大於三戶。
3.6.3 宜設於具備在分戶門外共用空間進行檢修條件的管道井內。
3.6.4 供、回水立管在管道井中的位置應保證與之相連的各分戶系統入口裝置安裝在管道井內,並具備查驗及檢修條件。
3.7 應根據散熱器的承壓能力、管材及管件的特性、提高工作壓力的成本等因素確定建築物內採暖系統最低點工作壓力,並可參考下列數據:
3.7.1 當戶內系統管道材質為金屬時,不宜大於0.8MPa;
3.7.2 當戶內系統管道採用塑膠管材時,不宜大於0.6MPa;
3.8 戶內採暖系統採用散熱器採暖時,根據住宅採暖形式及建築平面布局、住宅裝修標準、施工技術條件,可選擇以下管道布置方式:
3.8.1 採用下分式雙管系統,管道暗敷在本層地面下溝槽或墊層內及鑲嵌在踢腳板內布置,局部過門處暗敷在過門溝槽內。
3.8.2 採用上分式雙管系統,管道沿本層天花板下布置。
3.8.3 採用下分式單管跨越式系統,管道暗敷在本層地面下溝槽或墊層內及鑲嵌在踢腳板內布置,局部過門處暗敷在過門溝槽內。
3.8.4 採用放射式(章魚式)系統,管道暗敷在本層地面墊層內。
3.8.5 在條件許可時,戶內系統管道宜暗埋布置。當採用塑膠管材進行地面暗埋時,宜採用放射狀的暗埋敷設。
註: 各種戶內系統形式,可參見附錄B:圖B-2~B-5。
3.9 採用低溫熱水地板輻射採暖時,其系統設計應符合《採暖通風與空氣調節設計規範》中有關的要求。
3.10 供回水乾管、共用立管,宜採用熱鍍鋅鋼管螺紋連線。戶內採暖管道的明裝配管,宜採用熱鍍鋅鋼管螺紋連線或塑膠管材;暗裝管道宜採用塑膠管材或有色金屬管材。
3.11 目前可用於戶內採暖系統的塑膠管材如下:交聯鋁塑複合管(XPAP)、交聯聚乙烯管(PEX)、聚丁烯管(PB)和無規共聚聚丙烯管(PP-R)。所選用的塑膠管材應滿足設計水溫的要求,並參照《鋁塑複合壓力管(搭接焊)》、《鋁塑複合管用卡套式銅製管接頭》、《承接式管接頭》、《建築給水交聯聚乙烯(PEX)管材》、《冷熱水用聚丙烯管道系統》等有關標準執行。
註: 塑膠管材的性能和許用設計環應力及最小壁厚選擇詳見附錄D。
3.12 塑膠管材的安裝,應在有關技術規程及管材供應商提供的安裝說明指導下進行,並應注意以下問題:
3.12.1 應注意塑膠管材與金屬管材在剛度、熱伸長等方面的差異,其支、吊架間距一般較小;
3.12.2 塑膠管材的線性膨脹係數比金屬管材大十多倍,安裝時應充分注意熱膨脹問題;
3.12.3 塑膠管材安裝時,宜儘量利用其可彎曲性減少接頭數量,彎曲時應嚴格執行最小彎曲半徑的要求;
3.12.4 目前的工程實踐表明,銅質管道連線件與塑膠管材相連線並用於採暖系統時,常有滲漏現象發生,因此所選用的銅質管道連線件應有合理、可靠的密封方式;
3.12.5 塑膠管材安裝及運行試驗的要求不同於金屬管材,應嚴格按有關執行。
3.13 戶內採暖系統所採用的塑膠管材的類型應根據散熱器材質、系統工作溫度和壓力、水質(含氧量)、材料供應條件、施工技術條件等因素確定,並應保證在高於ISO/10508使用條件分級(詳見附錄C)5級的工作溫度下,暗埋敷設管材的壽命不低於50年。
3.14 採用鋼製散熱器時,若採用塑膠管材宜採用鋁塑複合管或帶有阻氧層的其它塑膠管材。
3.15 戶內管道暗埋敷設時應注意下述問題:
3.15.1 對於PP-R管和PB管除分支管連線件外,墊層內不宜設其它管件,且埋入墊層的管件應與管道同材質,熱熔連線,對於不能熱熔連線的PEX管、鋁塑複合管墊層內不應設有任何管件和接頭。
3.15.2 暗埋敷設在墊層內的管道宜採用適當的絕熱措施,以防止地面開裂。可採用在管道溝槽填充水泥珍珠等絕熱材料或外加塑膠套管等辦法。
3.15.3 暗埋敷設管道應避免隨意性,宜敷設在墊層預留溝槽內,用卡子妥善固定在地面上,並處理好管道脹縮。
3.16 散熱器不宜設散熱器罩,所採用的散熱器應滿足美觀要求。散熱器的選擇應與所採用的戶內熱計量方式適應,可參考以下原則:
3.16.1 宜選用非鑄鐵類散熱器,必須採用鑄鐵散熱器時,應選用樹脂砂芯鑄造工藝,並應對內壁清砂工藝提出嚴格要求;
3.16.2 鋼製散熱器、鋁合金散熱器應有可靠的內防腐處理;
3.16.3 強制對流式散熱器不適合熱分配表的安裝和計量。
3.17 分戶獨立系統戶內系統入口裝置參見本指南第2.5條。
3.18 室溫控制參見本指南第2.7條。
3.19 室內採暖系統應進行嚴格的水力平衡計算,共用立管的自然循環附加壓力應進入水力平衡計算,其值可取設計供、回水溫度下附加壓力值的1/2~2/3。並聯於共用立管上的各分戶採暖系統宜採用相同的採暖形式。
3.20 戶內系統包括調節閥和戶用熱量表在內的計算壓力損失,宜控制在15∽30kPa範圍內。
3.21 各種閥門、熱量表、恆溫閥的水力損失值,應根據實際設計流量在產品樣本上查取,不應直接套用額定流量下的水力損失數據。塑膠管材的水力損失數據,應採用塑膠管材供應商提供的數據,當無數據時,可採用《建築給排水設計手冊》中的塑膠管材的水力損失數據,並加以溫度和壁厚修正。
註: 塑膠管材的水力計算表及修正係數參見附錄E。
第四章 集中採暖住宅熱力入口、室外管網、熱源
-- 室外管網與熱力入口
4.1 室外管網應在充分了解熱源系統和各室內採暖系統特性的基礎上進行設計,以確保總體系統的水力平衡和有效調節控制。
4.1.1 新建系統的室外管網所服務的室內採暖系統形式宜一致;
4.1.2 既有採暖系統與新建外管網連線時,宜採用間接連結方式;若直接連線時應對新、舊系統的水力工況進行平衡校核。當熱力入口資用壓差不能滿足既有採暖系統時,應採取提高管網循環泵揚程或增設局部加壓泵等補償措施,以滿足既有室內系統資用壓差的需要。
4.2 供熱計量的改造工程應根據室外一、二次管網的分布特點,對於一次管網以熱力站為單元、對於二次管網以分支幹管為單元進行統一規劃,按規劃單元進行實施,應避免在一個分支幹管上同時存在新舊兩個系統而導致管網的水力失調。
4.3 室外管網應進行嚴格的水力平衡計算,必要時各分支環路應設靜態平衡裝置。
4.4 供熱管網進行水力計算時,為了考慮系統的水力平衡和水力穩定性,並聯支路的阻力應在總阻力中占有較大份額。二次管網最不利環路比摩阻宜為60~80Pa/m,二次管網最不利環路最不利點的資用壓差宜為40~50kPa。
4.5 新建系統在滿足室內各環路水力平衡和供熱計量的前提下,應儘量減少建築物的採暖管道熱力入口的數量。
4.6 集中熱水採暖分戶計量系統熱力入口,除常規做法外,還應符合下列要求:
4.6.1 在室外管網水力工況波動時,對建築物內系統不致產生水力和熱力失調。
4.6.2 應使所有控制閥門處於良好的水力工況下,並應將閥門水力噪聲控制在可接受的範圍內。
4.6.3 避免室外管網系統中雜質對建築物內系統的污染。
4.6.4 方便運行調試,利於維護管理。
4.6.5 可根據需要設定熱量計量裝置。
4.6.6 熱力入口的具體要求:
4.6.6.1 室內採暖為垂直單管跨越式系統,熱力入口應設自力式流量控制閥;室內採暖為雙管系統,熱力入口應設自力式壓差控制閥。自力式壓差控制閥或流量控制閥兩端壓差不宜大於100kPa,不應小於8.0KPa,具體規格應由計算確定。
4.6.6.2 設定計量裝置的熱力入口,其流量計宜設在回水管上,進入流量計前的回水管上應設過濾器,濾網規格不宜小於60目。
4.6.6.3 熱力入口供、回水管均應設過濾器。供水管應設兩級過濾器,順水流方向第一級為粗濾,濾網孔徑不宜大於φ3.0