分户计量中的邻室传热问题

摘要 　本文分析了邻室传热对于不同位置用户的影响程度差异，入住率等因素对邻室传热问题的影响情况，以及邻室传热问题对用户设计采暖负荷、采暖设备设计选型的影响。 关键词 　邻室传热　热计量　入住率　概率平均

1、问题的提出 　　现在我国逐步推行集中供暖分户计量收费的供暖形式，该方式在节约能耗的同时，也带来了诸多问题。首先，不同用户在建筑中所处的位置不同，各房间的朝向、外墙、内墙数目各不相同，从而导致各用户由于与环境换热所引起的热负荷各不相同。其次，当一个房间的室温高于相邻房间时，该房间就会向相邻房间传热，导致该房间的热负荷增加，而这部分增加的热负荷并不是用户实际需要的。本文就是针对邻室传热这一问题展开的讨论。 2、以北京市一节能建筑为例进行分析 F6 611 612 621 622 631 632* 641 642 651 652 661 662* F5 511 512 521 522 531 532 541 542 551 552 561 562 F4 411 412 421 422 431 432* 441 442 451 452 461 462* F3 311 312 321 322 331 332 341 342 351 352 361 362 F2 211 212 221 222 231 232 241 242 251 252 261 262 F1 111 112 121 122 131 132* 141 142 151 152 161 162* 　 一单元 二单元 三单元 四单元 五单元 六单元 注：*表示研究对象 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1 建筑示意图 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2 建筑户型示意图 　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3 新户型示意图 　　该6层6单元的住宅楼(图1所示)，每层有两个用户，其中编号分别为#132、#162、#432、#462、#632、#662的用户是本文的研究对象。该建筑的围护结构热工性能如表1所示，该建筑符合95年建设部颁布的《民用建筑节能设计标准》。图2是该建筑户型的示意图。 　　围护结构热工性能 表1 名称 外墙 内墙 外窗 地面 屋顶 外门、阳台门、户门 传热系数(W/m2o℃) 0.61 1.77 3.0 0.4 0.2 3.0 分析比较各情况下邻室热所附加的热负荷 　　本文通过计算，得出了同一房间在周围用户不同使用情况下的采暖负荷，并与房间基本的设计负荷相比较，得出了一定的结论。对于本文中6种不同位置用户所需的供热量，可以通过采暖设备供热量、所研究用户与环境和周围用户换热量之间的能量平衡方程式进行求解。以#132用户为例说明计算过程，并考虑如下的假设条件： 　　不考虑太阳辐射、墙壁间的辐射换热对房间的影响。 　　假设用户在使用过程中室温维持在18℃，不考虑用户使用的个体差异：不使用时， 房间温度不低于值班温度(取为5℃)。 　　为考虑研究对象(例如#132住户)周围第二层用户(#122，#231，#332，#241，#142)对该研究对象的影响，计算中考虑两种前提条件：一是最有利情况，即第二层用户均使用，第二层用户的室温取为18℃；二是最不利情况，即第二层用户均未使用，室温取为5℃。

　　房间的传热按稳态过程进行。
　　 #132用户周围的第一层用户按使用情况可分成如下几种，具体分类可参见表2。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　针对用户#132的工况分析 　表2

编号	工况描述		入住率*为50%各工况出现概率	入住率为80%各工况出现概率
1	周围用户均使用	#131、#232、#141用户使用	0.125	0.512
2	周围只有一个用户未使用	仅#131(或#141)用户未使用	0.250	0.256
3		仅#232用户未使用	0.125	0.128
4	周围有两个用户未使用	仅#131(或#141)用户使用	0.250	0.064
5		仅#232用户使用	0.125	0.032
6	周围用户均未使用	#131、#232、#141未使用	0.125	0.008

注：入住率是指实际使用用户的数目占整个建筑的比例，而非购房用户的比例。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　计算结果列表　　　　　　 表3

工况编号		周围第二层用户均未使用时t=5		周围第二层用户均未使用时t=18
		目标房间供热量(W)	邻室传热量(W)	目标房间供热量(W)	邻室传热量(W)
1		2372	0	2372	0
2		3231	859	2885	512.8
3		3118	746	2660	287.8
4		3977	1605	3173	800.6
5		4090	1718	3398	1026
6		4836	2464	3686	1313
概率平均供热量(W)	50%	3604	1232	3029	657
	80%	2865	493	2635	2635

注：概率平均供热量是指在一定入住率条件下，各种工况所需供热量概率加权所得的结果。

(a) 一层中间：#132用户	(b)一层边：#162用户
(c) 六层中间：#662用户	(d)六层边：#632用户
(e) 四层中间：#462用户	(f)四层边：#432用户
图4 不同位置用户所需采暖供热量随入住率的变化关系图

　　 计算在不同入住率条件下，各种工况下的用户所需供热量，可以得到经过概率平均的供热量随入住率的变化曲线。图4为该幢建筑中处于不同位置用户的概率平均供热量随入住率的变化关系图。带"+"数据表示研究用户在其周围每二层用户均未投入使用的情况下，所需要的概率平均供热量。在考虑邻室传热的条件下，用户的实际采暖负荷与基本设计负荷(不考虑邻室传热)存在较大差异，而且其间并存在函数关系。本文选择了两个不同的户型进行计算，从中出了实际供暖负荷与基本设计负荷的大致比例关系，以供设计人员，具体计算结果见表4和表5。

　　　　　　　　　　　　　实际供暖负荷与基本设计负荷比例关系列表 　　　　表4

用户编号	设计供热量(W)	入住率50%	入住率60%	入住率70%	入住率80%	入住率90%
#132	2372	1.40	1.32	1.24	1.16	1.08
#162	2855	1.23	1.18	1.14	1.09	1.05
#662	2855	1.20	1.16	1.12	1.08	1.04
#632	2837	1.34	1.27	1.20	1.13	1.06.
#462	2011	1.16	1.37	1.27	1.18	1.09
#432	1528	1.70	1.56	1.42	1.28	1.14

4、比较不同户型的邻室传热情况

　　为了进一步分析邻室传热的影响，我们选择了另一种户型进行计算，其围护结构的传热系数与上一户型(见图2)是基本相同的。新户型的示意图见图3，计算结果见表5。

　　　　　　　　　　　新户型的实际供暖负荷与基本设计负荷比例关系列表 　　　　　　表5

用户编号	设计供热量(W)	入住率50%	入住率60%	入住率70%	入住率80%	入住率90%
#132	2501	1.56	1.33	1.24	1.14	1.09
#162	2743	1.25	1.26	1.19	1.11	1.07
#662	2743	1.2	1.25	1.18	1.11	1.07
#632	2735	1.38	1.31	1.22	1.13	1.08
#462	2302	1.41	1.36	1.26	1.16	1.10
#432	2007	1.61	1.45	1.33	1.20	1.12

5、结论

　　通过对上述计算结果的分析，可以得到如下几个结论。
　　1、各用户由于所处楼层、所在位置的不同，所需的设计供热量也存在着较大的差异。中间用户的设计供热量最小；而顶层、底层和山墙较多的用户设计供热量较大。
　　2、对于邻室传热问题，处于建筑中间的用户是最不利用户，而顶层、 底层和山墙较多的用户由于邻室传热带来的所需附加供热量较小。设计供热量越大，邻室所带来的附加供热量相对越小。
　　3、认为'当建筑达到节能标准后，可不考虑邻室问题'的观点是不正确的。本文的节能建筑实例中，由于邻室传热所带来的附加供热量，在总采暖耗能中占有较大的比重，显然不能忽略。节能建筑的推广，使设计供热量降低，但邻室现象依然存
在。
　　4、入住率低时邻室传热所引起的附加供热量数值很大，因此当入住率达不到一定要求时，售方应向用户提供补贴，或采取措施以保证其周围用户的室温达到某一温度要求。
　　5、入住率、维护结构的热工等指标是邻室传热的主要影响因素。入住率的提高，各用户间(户间墙和楼板)传热热阻的增大，可以在一定程度上降低邻室传热的影响。
　　6、在采暖设计中，就单个用户而言，不能采用基本设计负荷作为采暖设备选型的依据，应适当附加由邻室传热所带来的负荷。在保证的入住率条件不同时，该附加的数值也存在较大的差异。例如保证入住80%的情况下，民居类节能建筑的附加量大概为基本采暖设计负荷的10～30%；保证60%入住率情况下，附加量大致为原采暖设计负荷的20%～50%。