分户燃气锅炉采暖方式调研分析精.docx
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分户燃气锅炉采暖方式调研分析精
分户燃气锅炉采暖方式调研分析
一、引言
分户燃气锅炉采暖方式具有住户可对室温进行控制调节、使用清洁能源天然气、方便地实现了分户热计量、开发商建设时可以逐步投资等特点，近年来在一些地区发展很快。
为详细了解其运行使用情况，笔者在2001-2002年的采暖季中对北京市 使用该采暖方式的两个小区进行了调研测试。
二、调研的基本情况
两个小区的所有楼栋均为6层砖混结构，外维护结构有内保温。
户内采暖系统为水平串联方式，每组散热器均带跨越管，设有温控阀。
管道采用铝塑复合管，敷设在地板中。
顶层与一层的住户采用壁挂快速式炉，强吸强排方式，排烟筒双层设计，利用排出的烟气预热冷空气；中间层住户采用落地容积炉，也为强制排气方式。
两个小区中共选取98户作为测试对象。
调研工作分为两部分，第一部分是问卷调查，询问住户相关问题：
每二部分是测试住户的耗量和室内温度。
此外，还利用烟气分析仪测试了锅炉排烟数据和效率。
三、燃气耗量分析
1.平均燃气耗量的计算
笔者在2001年11月17日 和2002年3月16日 分别记录了住户的燃气表。
由于每户一块燃气表，调查时也同时详细询问了住户在非采暖季生活用（做饭、洗澡）燃气耗量，并在采暖季燃扡总耗量中减去，作为住户的采耗报量。
对于未回答生活用气量的住户，则按回答了的生活用气平均0.6m3/户.天扣除。
共得到76个有效样本，计算得出其平均单位面积采暖耗气量为5.85m3/m2.a（指建筑面积，下同），其中有43户的耗气量小于平均值，有33户的耗气量大于平均值。
同时用自记式温度计测得住户室温平均值为18.01℃，这一温度可以看作是住户在采暖季中室内平均达到的温度水平。
2.结合室外温度的修正
2001至2002年的采暖季是北京罕见的暖冬，必然使得实际测得的单位面积燃气耗量5.85m3/m2.a偏小，需要进行修正。
修正时采用室内外平均温差作为修正参数，室内设计温度采用18℃，标准年采暖季室外平均温度北京地区为-1.6℃。
根据收集到的当年气象数据计算2001得出年11月17日 至2002年3月16日的119年天，室外平均温度为+2.5℃，计算得出修正系数为1.2645。
所以，折合标准年采暖季单位面积燃气耗量为7.4 m3/m2.a。
折合采暖热指标为23.3 w/m2，接近北京市第二步节能住宅建筑20.6 w/m2的目标。
3.燃气耗量的分布规律
对76个有效样本中耗气量的分布规律未分选了统计，横坐标轴括号内为该部分样本的单位面积燃气耗量平均值，具体见图1。
可见，大部分住户的单位面积耗气量位于平均耗气量5.85m3/m2.a附近，耗气低端住户的要大于耗气高端住户的数量。
图1 住户耗气量的分布规律
四、影响燃气耗热量的各因素分析
影响住户燃气耗量的因素归纳起来主要有：
室内温度、开窗换气、房间位置（包括楼层、是否边单元）、四邻入住情况等。
为考察以上各因素分别对住户燃气耗量的影响，笔者在保持其它影响因素基本不变的情况下，筛选一致样本进行了分析。
1.室内温度的影响
消除开窗、楼层、四邻入住因素的影响，考察室内平均温度对燃气耗量的影响。
筛选有效样本31户，分析结果见表1.可见，在其余影响因素基本相同的情况下，住户室温的高低明显地影响着燃气耗量的大小，特别是在室温高于19℃时，室温提高不到2℃，而耗气量提高了将近45%。
表1 室内平均温度与燃气耗量分析
温度区间（℃）
<6.5
16.5～17.5
17.5～18.5
18.5～20.5
20.5～21.5
样本数（户）
5
9
7
4
6
温度平均值（℃）
14.42
17.04
17.97
19.26
21.05
燃气耗值（m3/m2.a）
4.58
5.32
6.27
6.13
8.84
2.开窗换气的影响
调查时询问了住户的开窗习惯，分析发现即使是热计量收费，也有一半的住户愿意长时间开窗换气，保证室内空气品质，约1/3的住户偶尔开窗。
消除其余因素的影响，筛选有效28样本户，分析结果见表2。
表2 室内平均温度与燃气耗量分析
开窗模式
长时间开窗
短时间开窗
很少开窗
所占百分比（%）
51
34
15
样本数（户）
14
5
9
燃气耗量（m3/m2.a）
6.7
6.17
5.43
可见，在其余因素基本相同的情况下，开窗时间长短明显地影响着燃气耗量。
长时间开窗的住户和短时间开窗住户相比，燃气耗量要高8.6%左右；相比不开窗的住户，由要高23%左右；短时间开窗的住户相比几乎不开窗的住户，燃气耗量要高13.6%。
3.楼层的影响
消除其余因素的影响，筛选有效27样本户，分析结果见表3。
缺少处于5层的样本，帮只列出1-4层与顶层。
可以看出，位于中间层的住户燃气耗量明显低于一层和顶层的住户。
位于一层和顶层的住户平均值为7.2 m3/m2.a。
而位于中间层的住户平均值为5.69 m3/m2.a，约低22%左右。
这一差异主要是相比中间层，顶、底层有较多的楼板和地面散热。
表3 楼层与燃气耗量分析
采光情况
1层
2层
3层
4层
顶层
样本数（户）
5
6
8
4
4
燃气耗量（m3/m2.a）
7.12
5.69
5.82
5.45
7.48
4.四邻入住情况的影响
消除其余因素影响，筛选有效样本37户，分析结果见表4。
可以看出，四邻的入住情况明显的影响着住户本身的燃气耗量，这主要是由于内维护结构没有保温引起的。
可见，在施行分户热计量收费时，建筑设计上应该采取措施尽量减少户间传热。
表4 楼层与燃气耗量分析
四邻入住情况
1户
2户
3户
4户
样本数（户）
5
12
14
6
燃气耗量（m3/m2.a）
6.51
6.41
5.81
3.32
五、室内温度分析
在每个住户内放置了一个温度自计仪，每小时自动记录一次住户的室内温度。
笔者同时也详细询问了住户的开启、调节规律，下面对此进行一些分析。
1.住户温度设置偏好
在总共68个有效样本中，有46户设置一个固定温度不变；在白天晚上（或家里有无人）分别设置不同温度的有22户。
可见，绝大多数住户主要靠锅炉本身的自动调节来控制室温，较少使用人为调节功能。
在使用容积式燃气锅炉（利用设定室温调节锅炉运行）的54户中，分别对家里有人和无人的情况进行了统计，考察住户室温设定偏好，具体见表5。
可见，家里无人时，将近一的住户（25户）把室温设在16℃以下；有人时，较少的住户（16户）把室温调在较高的20℃以上。
表5 住户室内温度设定偏好
温度设定区间（℃）
<15
15～16
16～17
17～18
18～19
19～20
20～21
>21
无人时（户）
16
9
5
6
3
3
9
3
有人时（户）
1
5
6
10
4
12
9
7
2.实测室温分布
回收到的63个有效样本中，住户采暖季平均室温的分布情况见表6。
可见，绝大多住户（约68%） 实际的室内温度在16～20℃之间比较适合的范围之内。
表6 住户室内实测温度分布
室内实测平均温度区间（℃）
<16
16～18
18～20
>20
样本数（户）
8
21
22
12
平均单位面积采暖燃气耗量（m3/m2.a）
501
5.48
6.01
8.23
3.住户室温设置与实测室温的关系
在始终设定一个温度不变，利用锅炉自动调节的住户中，笔者考察了住户设值与实测室温值之间的关系。
总共有样本34
户，具体分析见表7。
可见除了在较高温度时（>20℃），住户的实际室内温度难以达到设定温度范围外，一般来说，这种采暖方式中住户的实际室内 可以达到设定值范围之内。
表7 设定温度与实测温度的关系
住户温度设定区间（℃）
16～17
18～19
20～22
室内实测达到的平均温度（℃）
16.02
18.44
19.3
样本数（户）
17
10
7
六、住户的主观评价
1.热舒适性的评价
给住户4种选 项：
A，很舒适；B，比较舒适；C，不太舒适；D，很不舒适。
调查得到82个有效样本，选A的9户，约占11%；选B的60户，约占73%；选C的11户，约占14%；选D的2户，约占2%。
可见，认为该种采暖方式由于温度可调，感至舒适和比较舒适的比例高达84%。
2.调节方便的评价
给住户4种选 项：
A，很方便；B，比较方便；C，不太方便；D，很不方便。
调查得到的82个有效样本，选A的54户，约占66%；选B的23户，约占28%；选C的有5户，约占总数的6%；没有住户选D。
可见，绝大多数住户认为该种采暖方式易于操作。
3.安全感的评价
保证安全是对各种采暖系统都相当重要的问题，尤其是这种入户的采暖方式。
在调查问卷中，询问住户对安全感的看法。
共设计了3种选项：
A，很安全；B，一般；C，感到不安全。
调查得到82个有效样本中，选A的有33户，约占40%；选B的42户，约占51%；选C的4户，约占5%；另有3户回答感觉说不清楚。
可见对安全感到担忧的住户只占极少数，约为5%左右。
4.噪音问题的评价
调查问卷中设计了3种选项：
A，没感觉到；B，有一点，但无所谓；C，有噪音，感觉不舒服。
调查得到82个有效样本，选A的13，约占16%；选B的44户，约占54%；选C的25户，约占30%。
可见，在所调查的住户中，约70%的住户对噪音问题是可以接受的。
调查中发现，除多户设备同时工作引起结构传振，使得个别住户感到噪音之外，主要是一些容积式采暖炉由于上部铁皮罩固定不紧，在启动时震动发声。
施工时，在管道与结构关联处做好减震措施；确保锅炉减震措施安装到位，都可以很好地减小噪音影响。
5.分散排烟问题的评价
分户燃气锅炉的排烟问题，也常常是大家关注的焦点。
本次调查中，也询问住户对此问题的看法。
共设计了3个选项，A，没有影响；B，有一点影响，但无所谓；C，有影响，感觉不好。
调查得到82个有效样本，选A的50户，约占61%；选B的27户，约占33%；选C的3户，约占4%；另有2户没有回答。
可见，大多数住户（约61%）感觉分散排烟没有什么影响，只有极少住户（约4%）的对此感觉不好。
同时笔者也使用气分析仪madur GA-40plus对小区中住户的排烟情况进行了实际测试。
得出了锅炉在不同排烟温度时的污染物排放数据和锅炉的效率。
测试结果见表8和9。
表8 壁挂快速燃气锅炉排烟测试结果
排烟温度（℃）
44
57
65
83
90
O2 （体积）
14.42
12.81
10.6
7.02
6.78
CO2 （体积）
4.08
4.56
5.79
7.92
7.82
CO （ppm）
6
8
3
27
32
NOx （ppm）
10
4
7.3
24
34
效率 （%）
97.5
96.9
96.4
96
9.59
表9 荣誉称号地式容积式燃气锅炉排烟测试结果
排烟温度（℃）
55
73
132
O2 （体积）
15.95
16.57
16
CO2 （体积）
2.82
2.45
2.6
CO （ppm）
37
1.41
26
NOx （ppm）
58
4
16
效率 （%）
94.2
91.7
87.3
从以上测试的结果可以看出，壁挂快速式燃气锅炉比落地容积式燃气锅炉的效率要高一点，约高4-5%左右，主要是烟气余热回收的影响。
上述测出的效率中包含了炉体向室内的散热量（认为是采暖有效得热），所以该效率可以看成是锅炉的采暖热效率。
Henderson等人的研究表明，人在CO浓度高于200ppm时呆2至4小时，会出现头疼、恶心等症状；在NOx浓度为80ppm时，在3～5分钟内回引起胸痛。
从实际测试的结果可见，在排烟口外，CO与NOx的排放浓度一般均小于几十个ppm的水平。
可见，锅炉正常燃烧时， 即使是排烟口处污染物的浓度也一般在对人体有害的范围之内。
由于大气的稀释与扩散作用，小区内空气的污染物浓度要远远低于锅炉的排烟口处，一般要小于几个ppm甚至更低。
另外，北京地区采暖季中多风，风力也较大，更易于污染物的扩散。
可见，从对人体健康的危害和环境的角度来看， 该采暖方式是完全可以接受的。
在以后的设计中，还可考虑采用单元集中烟囱的方式，使得烟气在较高的位置集中排放，更易于污染物的扩散。
七、运行费用及与其它采暖方式的比较
1.运行费用的测算与比较
在分户燃气炉采暖方式中，运行费用（也即住户负担的热价）主要包括燃气费、电费两部分。
电能消耗分为燃烧器和水泵的消耗。
调查中住户内水泵功率一般为65w，燃烧器的功率一般为100w左右。
每户平均每天锅炉开启时间约为3.5小时左右，水泵按全天24小时运行计算，得到整个采暖季每户电耗约为227kwh。
按北京市现行燃气1.7元/m3，居民电价0.43元/Kwh，计算得出燃气费约1371元（指标准年采暖季），电费约为95元。
可见，运行费用中主要还是燃气费，约占总费用的94%左右。
所调查的住户平均建筑面积为109m2，则折合单位面积运行费用为13.45元/m2，其中燃气费为12.58元/m2。
可见，即使不考虑分户燃气锅炉采暖具有的住户可调、便于分户计量、可同时供应生活热水、促使住户主动节能等优点，仅住户负担的热价而言，也只有区域燃煤锅炉采暖间供方式的71%，区域燃气锅炉采暖的45%，具体见表10。
随着人们对环境问题的日益重视，环境附加税使得煤价上调等因素的影响，其经济性和应用前景将更为广阔。
表10 与其它采暖方式的比较
采暖方式
分户燃气炉采暖
区域燃煤锅炉房（间供）
区域燃气锅炉房
住户负担的热价（元/m2）
13.45*
19**
30**
注：
*为标准年采暖季的运行费用；**为北京市现行的供热价格
2.与区域燃气锅炉房采暖燃气耗量的比较
笔者同时也对几个运行管理水平较高的区域燃气锅炉房采暖方式进行了调研，得到在2000至2001年采暖季其平均单位面积燃气耗量为9.11m3/m2.a，按当年外温折合标准年为10.65 m3/m2.a。
而分户燃气锅炉采暖折合标准年只有7.4 m3/m2.a。
也就是说，分户燃气锅炉由于运行时可调节、无外网热损失、无水力失调、住户主动节能等因素的影响，相比区域燃气锅炉采暖约可以节能31%，扣除维护结构和室内温度水平的差异，约节能19.7%
八、结论
1.在2001年11月17日至2002年3月16日的采暖季119天中，测得住户平均燃气耗量为5.85 m3/m2.a。
通过对采暖季室外平均温度的修正，折合标准年采暖季为7.4 m3/m2.a。
2.测得的住户室温的平均值为18.01℃,可看作是住户在采暖季室内平均达到的温度水平。
绝大多数住户室内温度在16～20℃之间比较适合的范围之内。
对住户的温度设定规律做了统计分析，发现绝大多数住户主要依靠锅炉的自动措施来调节室温，较少使用人为调节功能。
3.对调查中得到的住户对热舒适性、操作的方便性、安全性、噪音、分散排烟的影响等主观评价做了统计分析。
发现住户对这种采暖方式的接受程度较高。
4.计算了该采暖方式的运行费用（即住户负担的热价）在标准年采暖季约折合13.45元/m2，其中燃气费用约占94%左右。
在北京只相当于区域燃煤锅炉采暖间供方式住户所负担热价的71%左右。
5.通过对调研结果的分析，笔者认为天然气用于采暖时应该采用分户利用的方式，一般不应采取集中利用的方式。
根据我国能源资源的特点，在城市中难以利用集中大热网（以燃煤热电厂、大型燃煤集中锅炉房为热源）的地区，如有可以利用的天然气资源时，应该优先发展分户燃气锅炉采暖方式。
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