分戶燃氣鍋爐采暖管理論文

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一、引言

分戶燃氣鍋爐采暖方式具有住戶可對室溫進行控制調節、使用清潔能源天然氣、方便地實現了分戶熱計量、開發商建設時可以逐步投資等特點，近年來在一些地區發展很快。為詳細了解其運行使用情況，筆者在2001-2002年的采暖季中對北京市使用該采暖方式的兩個小區進行了調研測試。

二、調研的基本情況

兩個小區的所有樓棟均為6層磚混結構，外維護結構有內保溫。戶內采暖系統為水平串聯方式，每組散熱器均帶跨越管，設有溫控閥。管道采用鋁塑復合管，敷設在地板中。頂層與一層的住戶采用壁掛快速式爐，強吸強排方式，排煙筒雙層設計，利用排出的煙氣預熱冷空氣；中間層住戶采用落地容積爐，也為強制排氣方式。

兩個小區中共選取98戶作為測試對象。調研工作分為兩部分，第一部分是問卷調查，詢問住戶相關問題：每二部分是測試住戶的耗量和室內溫度。此外，還利用煙氣分析儀測試了鍋爐排煙數據和效率。

三、燃氣耗量分析

1.平均燃氣耗量的計算

筆者在2001年11月17日和2002年3月16日分別記錄了住戶的燃氣表。由于每戶一塊燃氣表，調查時也同時詳細詢問了住戶在非采暖季生活用(做飯、洗澡)燃氣耗量，并在采暖季燃扡總耗量中減去，作為住戶的采耗報量。對于未回答生活用氣量的住戶，則按回答了的生活用氣平均0.6m3/戶.天扣除。

共得到76個有效樣本，計算得出其平均單位面積采暖耗氣量為5.85m3/m2.a(指建筑面積，下同)，其中有43戶的耗氣量小于平均值，有33戶的耗氣量大于平均值。同時用自記式溫度計測得住戶室溫平均值為18.01℃，這一溫度可以看作是住戶在采暖季中室內平均達到的溫度水平。

2.結合室外溫度的修正

2001至2002年的采暖季是北京罕見的暖冬，必然使得實際測得的單位面積燃氣耗量5.85m3/m2.a偏小，需要進行修正。修正時采用室內外平均溫差作為修正參數，室內設計溫度采用18℃，標準年采暖季室外平均溫度北京地區為-1.6℃。根據收集到的當年氣象數據計算2001得出年11月17日至2002年3月16日的119年天，室外平均溫度為+2.5℃，計算得出修正系數為1.2645。所以，折合標準年采暖季單位面積燃氣耗量為7.4m3/m2.a。折合采暖熱指標為23.3w/m2，接近北京市第二步節能住宅建筑20.6w/m2的目標。

3.燃氣耗量的分布規律

對76個有效樣本中耗氣量的分布規律未分選了統計，橫坐標軸括號內為該部分樣本的單位面積燃氣耗量平均值，具體見圖1。可見，大部分住戶的單位面積耗氣量位于平均耗氣量5.85m3/m2.a附近，耗氣低端住戶的要大于耗氣高端住戶的數量。

四、影響燃氣耗熱量的各因素分析

影響住戶燃氣耗量的因素歸納起來主要有：室內溫度、開窗換氣、房間位置(包括樓層、是否邊單元)、四鄰入住情況等。為考察以上各因素分別對住戶燃氣耗量的影響，筆者在保持其它影響因素基本不變的情況下，篩選一致樣本進行了分析。

1.室內溫度的影響

消除開窗、樓層、四鄰入住因素的影響，考察室內平均溫度對燃氣耗量的影響。篩選有效樣本31戶，分析結果見表1.可見，在其余影響因素基本相同的情況下，住戶室溫的高低明顯地影響著燃氣耗量的大小，特別是在室溫高于19℃時，室溫提高不到2℃，而耗氣量提高了將近45%。

2.開窗換氣的影響

調查時詢問了住戶的開窗習慣，分析發現即使是熱計量收費，也有一半的住戶愿意長時間開窗換氣，保證室內空氣品質，約1/3的住戶偶爾開窗。消除其余因素的影響，篩選有效28樣本戶，分析結果見表2。

可見，在其余因素基本相同的情況下，開窗時間長短明顯地影響著燃氣耗量。長時間開窗的住戶和短時間開窗住戶相比，燃氣耗量要高8.6%左右；相比不開窗的住戶，由要高23%左右；短時間開窗的住戶相比幾乎不開窗的住戶，燃氣耗量要高13.6%。

3.樓層的影響

消除其余因素的影響，篩選有效27樣本戶，分析結果見表3。缺少處于5層的樣本，幫只列出1-4層與頂層?？梢钥闯觯挥谥虚g層的住戶燃氣耗量明顯低于一層和頂層的住戶。位于一層和頂層的住戶平均值為7.2m3/m2.a。而位于中間層的住戶平均值為5.69m3/m2.a，約低22%左右。這一差異主要是相比中間層，頂、底層有較多的樓板和地面散熱。

4.四鄰入住情況的影響

消除其余因素影響，篩選有效樣本37戶，分析結果見表4。可以看出，四鄰的入住情況明顯的影響著住戶本身的燃氣耗量，這主要是由于內維護結構沒有保溫引起的?？梢?，在施行分戶熱計量收費時，建筑設計上應該采取措施盡量減少戶間傳熱。

五、室內溫度分析

在每個住戶內放置了一個溫度自計儀，每小時自動記錄一次住戶的室內溫度。筆者同時也詳細詢問了住戶的開啟、調節規律，下面對此進行一些分析。

1.住戶溫度設置偏好

在總共68個有效樣本中，有46戶設置一個固定溫度不變；在白天晚上(或家里有無人)分別設置不同溫度的有22戶。可見，絕大多數住戶主要靠鍋爐本身的自動調節來控制室溫，較少使用人為調節功能。

在使用容積式燃氣鍋爐(利用設定室溫調節鍋爐運行)的54戶中，分別對家里有人和無人的情況進行了統計，考察住戶室溫設定偏好，具體見表5?？梢?，家里無人時，將近一的住戶(25戶)把室溫設在16℃以下；有人時，較少的住戶(16戶)把室溫調在較高的20℃以上。

2.實測室溫分布

回收到的63個有效樣本中，住戶采暖季平均室溫的分布情況見表6?？梢?，絕大多住戶(約68%)實際的室內溫度在16～20℃之間比較適合的范圍之內。

3.住戶室溫設置與實測室溫的關系

在始終設定一個溫度不變，利用鍋爐自動調節的住戶中，筆者考察了住戶設值與實測室溫值之間的關系?？偣灿袠颖?4

戶，具體分析見表7?？梢姵嗽谳^高溫度時(>20℃)，住戶的實際室內溫度難以達到設定溫度范圍外，一般來說，這種采暖方式中住戶的實際室內可以達到設定值范圍之內。

六、住戶的主觀評價

1.熱舒適性的評價

給住戶4種選項：A，很舒適；B，比較舒適；C，不太舒適；D，很不舒適。調查得到82個有效樣本，選A的9戶，約占11%；選B的60戶，約占73%；選C的11戶，約占14%；選D的2戶，約占2%。可見，認為該種采暖方式由于溫度可調，感至舒適和比較舒適的比例高達84%。

2.調節方便的評價

給住戶4種選項：A，很方便；B，比較方便；C，不太方便；D，很不方便。調查得到的82個有效樣本，選A的54戶，約占66%；選B的23戶，約占28%；選C的有5戶，約占總數的6%；沒有住戶選D。可見，絕大多數住戶認為該種采暖方式易于操作。

3.安全感的評價

保證安全是對各種采暖系統都相當重要的問題，尤其是這種入戶的采暖方式。在調查問卷中，詢問住戶對安全感的看法。共設計了3種選項：A，很安全；B，一般；C，感到不安全。調查得到82個有效樣本中，選A的有33戶，約占40%；選B的42戶，約占51%；選C的4戶，約占5%；另有3戶回答感覺說不清楚?？梢妼Π踩械綋鷳n的住戶只占極少數，約為5%左右。

4.噪音問題的評價

調查問卷中設計了3種選項：A，沒感覺到；B，有一點，但無所謂；C，有噪音，感覺不舒服。調查得到82個有效樣本，選A的13，約占16%；選B的44戶，約占54%；選C的25戶，約占30%?？梢?，在所調查的住戶中，約70%的住戶對噪音問題是可以接受的。調查中發現，除多戶設備同時工作引起結構傳振，使得個別住戶感到噪音之外，主要是一些容積式采暖爐由于上部鐵皮罩固定不緊，在啟動時震動發聲。施工時，在管道與結構關聯處做好減震措施；確保鍋爐減震措施安裝到位，都可以很好地減小噪音影響。

5.分散排煙問題的評價

分戶燃氣鍋爐的排煙問題，也常常是大家關注的焦點。本次調查中，也詢問住戶對此問題的看法。共設計了3個選項，A，沒有影響；B，有一點影響，但無所謂；C，有影響，感覺不好。調查得到82個有效樣本，選A的50戶，約占61%；選B的27戶，約占33%；選C的3戶，約占4%；另有2戶沒有回答?？梢姡蠖鄶底?約61%)感覺分散排煙沒有什么影響，只有極少住戶(約4%)的對此感覺不好。

同時筆者也使用氣分析儀madurGA-40plus對小區中住戶的排煙情況進行了實際測試。得出了鍋爐在不同排煙溫度時的污染物排放數據和鍋爐的效率。

從以上測試的結果可以看出，壁掛快速式燃氣鍋爐比落地容積式燃氣鍋爐的效率要高一點，約高4-5%左右，主要是煙氣余熱回收的影響。上述測出的效率中包含了爐體向室內的散熱量(認為是采暖有效得熱)，所以該效率可以看成是鍋爐的采暖熱效率。

Henderson等人的研究表明，人在CO濃度高于200ppm時呆2至4小時，會出現頭疼、惡心等癥狀；在NOx濃度為80ppm時，在3～5分鐘內回引起胸痛。從實際測試的結果可見，在排煙口外，CO與NOx的排放濃度一般均小于幾十個ppm的水平?？梢?，鍋爐正常燃燒時，即使是排煙口處污染物的濃度也一般在對人體有害的范圍之內。

由于大氣的稀釋與擴散作用，小區內空氣的污染物濃度要遠遠低于鍋爐的排煙口處，一般要小于幾個ppm甚至更低。另外，北京地區采暖季中多風，風力也較大，更易于污染物的擴散?？梢姡瑥膶θ梭w健康的危害和環境的角度來看，該采暖方式是完全可以接受的。在以后的設計中，還可考慮采用單元集中煙囪的方式，使得煙氣在較高的位置集中排放，更易于污染物的擴散。

七、運行費用及與其它采暖方式的比較

1.運行費用的測算與比較

在分戶燃氣爐采暖方式中，運行費用(也即住戶負擔的熱價)主要包括燃氣費、電費兩部分。電能消耗分為燃燒器和水泵的消耗。調查中住戶內水泵功率一般為65w，燃燒器的功率一般為100w左右。每戶平均每天鍋爐開啟時間約為3.5小時左右，水泵按全天24小時運行計算，得到整個采暖季每戶電耗約為227kwh。按北京市現行燃氣1.7元/m3，居民電價0.43元/Kwh，計算得出燃氣費約1371元(指標準年采暖季)，電費約為95元?？梢姡\行費用中主要還是燃氣費，約占總費用的94%左右。所調查的住戶平均建筑面積為109m2，則折合單位面積運行費用為13.45元/m2，其中燃氣費為12.58元/m2。

可見，即使不考慮分戶燃氣鍋爐采暖具有的住戶可調、便于分戶計量、可同時供應生活熱水、促使住戶主動節能等優點，僅住戶負擔的熱價而言，也只有區域燃煤鍋爐采暖間供方式的71%，區域燃氣鍋爐采暖的45%，具體見表10。隨著人們對環境問題的日益重視，環境附加稅使得煤價上調等因素的影響，其經濟性和應用前景將更為廣闊。

注：*為標準年采暖季的運行費用；**為北京市現行的供熱價格

2.與區域燃氣鍋爐房采暖燃氣耗量的比較

筆者同時也對幾個運行管理水平較高的區域燃氣鍋爐房采暖方式進行了調研，得到在2000至2001年采暖季其平均單位面積燃氣耗量為9.11m3/m2.a，按當年外溫折合標準年為10.65m3/m2.a。而分戶燃氣鍋爐采暖折合標準年只有7.4m3/m2.a。也就是說，分戶燃氣鍋爐由于運行時可調節、無外網熱損失、無水力失調、住戶主動節能等因素的影響，相比區域燃氣鍋爐采暖約可以節能31%，扣除維護結構和室內溫度水平的差異，約節能19.7%

八、結論

1.在2001年11月17日至2002年3月16日的采暖季119天中，測得住戶平均燃氣耗量為5.85m3/m2.a。通過對采暖季室外平均溫度的修正，折合標準年采暖季為7.4m3/m2.a。

2.測得的住戶室溫的平均值為18.01℃,可看作是住戶在采暖季室內平均達到的溫度水平。絕大多數住戶室內溫度在16～20℃之間比較適合的范圍之內。對住戶的溫度設定規律做了統計分析，發現絕大多數住戶主要依靠鍋爐的自動措施來調節室溫，較少使用人為調節功能。

3.對調查中得到的住戶對熱舒適性、操作的方便性、安全性、噪音、分散排煙的影響等主觀評價做了統計分析。發現住戶對這種采暖方式的接受程度較高。

4.計算了該采暖方式的運行費用(即住戶負擔的熱價)在標準年采暖季約折合13.45元/m2，其中燃氣費用約占94%左右。在北京只相當于區域燃煤鍋爐采暖間供方式住戶所負擔熱價的71%左右。

5.通過對調研結果的分析，筆者認為天然氣用于采暖時應該采用分戶利用的方式，一般不應采取集中利用的方式。根據我國能源資源的特點，在城市中難以利用集中大熱網(以燃煤熱電廠、大型燃煤集中鍋爐房為熱源)的地區，如有可以利用的天然氣資源時，應該優先發展分戶燃氣鍋爐采暖方式。