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对集中供暖终端调控及热计量的探讨与深度思考

水、电、燃气、热水等的使用,在终端完全是由用户自主调控,用户可以自主选择节能器具和节能方法,消耗多少完全由用户自主控制,有单位统一、量值准确可靠的计量[1]作保障,用户的消耗量与系统供给量等值,按供给量缴费,具有毋庸置疑的公平性、合法性和可操作性等,倒逼用户以省钱为目的可能产生控制消耗的愿望和行为,从而产生节能效应。

在这个过程中,节能并不是由计量本身产生的,应该是计量学常识,“计量的本身能节能”是伪命题,对热改的导向作用不容小觑。

多年来国内外有许多人试图采暖用热也效仿用水、用电等按热的消耗量收费,自以为也可以实现采暖用热的公平和节能。然而几十年过去了结果并不理想。

采暖用热属于建筑能耗,“热”具有特殊性。建筑及与其相关环境的复杂性和不确定性,决定了用户采暖耗热量的不确定性。

因此,采暖用热消耗的方式、性质和节能的方式方法与用水、用电等都有本质的区别。多年的实践证明,供暖按用热量收费并不像人们想象的安上热计量表就能实现,一是难以通过计量获得用户准确可靠的耗热量,所谓的计量得到的是供热系统的供热量而非用户的实际用热量,将其作为贸易结算的依据有悖于计量学常识;二是即使获得了用户准确的耗热量,一样的热量得不到一样的温度,又难以满足公平性的要求。采暖按热计量收费实际已成为一个世界性的难题,不难证明无论是国内还是国外都没有成熟的方法。

终端由用户自主调控是供水、供电等计量收费关键的一环,具有毋庸置疑的可行性、合法性、可操作性和节能效应。但是,供暖终端由用户自主调节是否具有可行性、合法性和可操作性?是否一定能节能?就成为供暖按热计量收费是否可行的关键,需要进一步论证和验证。本文将重点讨论公寓式住宅楼。

一、采暖用热由用户自主调节的可行性。

水、电、热水、燃气等的使用只调节流量,技术简单,反应即时。系统是封闭的,不受建筑及其相关环境的影响,用户的计量活动各自独立运作互不影响,单位统一、量值准确可靠的计量足以保证用户自主调节的可行性、合法性、公平性和可操作性,并倒逼用户产生节能的愿望和行为,效果显著。

采暖用热是由建筑外围护结构或者内、外围护结构及其围成的空间和热源等组成的采暖用热系统(即用户)由吸热、蓄热、放热、保温等并通过热的传导、对流、辐射实现热平衡等复杂因素综合作用的过程和结果,同时受到建筑保温隔热性能及与建筑相关环境的制约和影响。调节流量只不过是供暖调控技术的一部分,重要的是还要通过流量调节实现系统的水(热)力平衡,使所有的用户都能获得舒适的热环境又要做到节能的目的,比用水、用电等的终端调控要复杂得多难度大得多。

在正常采暖的过程中,在终端根据需要既能把室温调低又能调到舒适的双向调节还要做到节能才算是自主调节,还需要全系统的水力平衡支持,连专业技术人员做起来都很难。

采暖用热调控温度的反应不是即时的,具有时滞效应。且受到建筑围护结构的保温隔热性能、室外温度、邻户的温度、日照时间、建筑朝向、地面植被和风等多变量、时变、非线性等诸多不确定性因素的影响,比水、电、燃气等单纯的流量调节要复杂得多,是一项专业性很强的技术工作。需要有专业的设备如供热量自动控制装置、气候补偿器等,还需要专业技术人员经验的积累。所以说采暖温度的调控决不是像用水等一样把阀门调大调小或一开一闭那么简单,缺乏专业知识的用户做不好也做不了。

所以,理论与实践都可以证明,采暖用热像用水、用电一样终端由用户自主调节在技术上不具有可行性,脱离供暖采暖的实际。

二、采暖用热用户自主调节的节能作用及其合法性

(一)水、电等用户自主调节的过程中用户之间绝水、绝电,没有水、电等的交换,互不影响,所有的消耗都是通过计量获得,准确性、可靠性、合法性毋庸置疑。

采暖用热是建筑能耗。采暖用热系统(用户)从建筑学的角度看是封闭的,而从热力学和热计量的角度看是开放的。根据热力学定律和热平衡原理,公寓式住宅楼用户之间由于不绝热,当产生温差时,就会导致热自发地由温度高的用户向温度低的用户传递[2],产生户间传热,用户间热交换是客观存在的、不确定的、无法控制的,说明采暖用热并不一定都是通过计量获得的,通过计量获得的热又不一定都为自己所用,因此无法保证准确性、可靠性的计量是毫无意义的,进入市场是违法的[3],无论是个人还是企业,也不管是什么人主张的。

用户在终端的调节,无论是手动、自动还是智能的,必然破坏用户间的相对热平衡,使用户间产生温差,产生户间传热,必然对彼此的用热量产生影响。按面积收费热交换可以在用户间起到平衡温度的作用而被忽略。但是按热计量收费问题的性质就发生了质变,温度低的用户可以“自发地”吸收温度高的用户的热量,自己少用了热、少花了钱,照样可保证室内一定的温度;但是,温度高的邻户却要多用热、多花钱,采暖费用、质量都受到影响,且无法克服,户间传热是按热计量收费不能忽略的因素。

用户通过户间传热失去的或得到的热量是不确定的是无法计量的,户间传热的不确定性导致热量表的量值对于系统的供热量而言是准确可靠的,但是,对于用户的实际用热量来说是不准确不可靠的,用户的消耗量与系统的供给量不等值,而无准确性和可靠性的结果,严格来说不是计量结果。因此,根据我国《计量法》[3]和计量学常识,系统的供给量不能作为交易结算的依据。

地面辐射供暖这个问题比散热器采暖暴露的更为明显,楼板事实上是起到散热器的作用,是向上、向下双向散热[4],实测证明,一个上下都停供关栓的用户,耗热量比正常采暖多一倍左右,温度还要下降5℃左右;反过来,上下左右都正常采暖的停供户,失去了人工热源,理论上室温应该与室外温度相同,但实际上即使在东北零下30℃的气温下,停供户室温也能达到18℃甚至更高,大量消耗从邻户获得的热是不争的事实,但热计量表显示为零,计量不能真实的反映用户的耗热信息,失去了计量的意义、作用成为摆设,使耗热和节能减排的数据严重失真。由于没有准确可靠的量值作依据,收费全凭人为干预,出现“多退少不补”、“多退少补”一费两制的混乱现象,造成供暖市场的混乱,扰乱了供暖市场的秩序,给国家、供热企业和用户造成了重大损失,更为严重的是在住宅楼里事实上做不到的“停止供热”——一个伪命题当成重要的节能技术和手段,对实际的排放视而不见甚至认为是节能,贻害无穷。散热器采暖与其本质一样,只不过是传热速率有所差异。

(二)户间传热和楼板向上、下散热的过程只是两个用户之间的耗热量发生变化,是一户失去热另一户得到热的动态不稳定传热过程,且单向不可逆,代数和为零。在这个过程中,建筑物整体的耗热量并没有因此发生变化,没有节能的事实发生,在供暖系统看不到节能。业内早有共识,计算围护结构基本耗热量附加是不考虑户间传热的。

试点企业在实践中也认识到存在这一事实:用户自主调节,获得退费不少,企业总耗热量并没有减少,在供热系统和换热站看不到节能,但是这一重要信息或被忽略或给出所谓“节能”被其他用户和管网吸收了的不专业解读,而事实却恰恰相反,是那些所谓“节能”的用户大量地吸收、消耗了不通过热计量表获得的热量,实际就是管网的热量。

(三)在按热计量收费的前提下,不清楚这些道理,宣传鼓动用户用这种方法省钱,是误导;知道或应该知道这个道理还宣传鼓动用户用这种方法省钱,客观上是起到了教唆违法、教唆犯罪的作用。不清楚这些道理,被误导,通过所谓的“自主调节”获得不当利益业内叫蹭热,应该是违法的,决不应该提倡;如果是知道这些道理还故意而为,就是窃热,是犯罪。

因此,在按热计量收费的前提下,用户自主调节改变的不只是自身的耗热量,同时也改变邻户的耗热量,其节能作用和合法性遭置疑。即使新建建筑也不能回避这些问题。

(四)要实现采暖用热商品化,保证交易的公平性是不可或缺的必要条件。

按户分环的主要目的是保证所有的用户的室温可调可控,解决竖直单管顺流式供暖系统无法解决的冷热不均问题,实现温度公平是企业必须做到且必须做好的最终目标,在按户分环的新常态下,再出现冷热不均就是企业不作为,企业“有病”不能花巨资“安计量表”让用户“吃药”。

因此,在按户分环的新常态下,解决供暖冷热不均开窗散热问题的关键应该是企业,通俗的解读就是用户采暖冷了、热了都找企业,是供暖与供水等在使用方法和节能原理上的本质区别。建立和完善现代企业制度,采取有效措施提高企业的经营管理水平和促进企业的技术进步,变“粗放式”为“精细化”管理,一个合格的供暖企业应该具有让所有的用户都能获得舒适热环境的能力,是实现采暖用热商品化的必要条件,否则企业就应退出。在舒适的热环境中就没有人开窗散热。要比片面地强调用户自主调节要科学、有效、经济得多,重要的是合法可操作。

(五)供暖、采暖的保温有两个含义,一是指建筑保温,即用新技术、新材料、新工艺、新方法等提高建筑围护结构的保温隔热性能,二是让采暖用热系统处于失热量等于得热量的平衡状态,即系统保温。实践证明供热系统的节能效果主要取决于系统平衡,即供热、采暖系统的平衡是改善用户舒适度和节能的要素和必要手段,单纯的考虑计量尤其是片面强调用户自主调节恰恰是破坏了系统平衡。

实践证明,使采暖用热系统(用户)在一定条件下在合适的温度处于保温状态是采暖常态,是最佳节能状态和最佳节能措施,是供暖企业在长期的实践中总结出的并得到充分验证的行之有效的节能原理和方法,与电冰箱、电热水器的节能原理、方法相似。与水、电等人走灯灭的“通断式”节能原理方法有本质区别。宣传上班时关闭家中的暖气能节能很不专业,是误导。

(六)二十多年来,很多人出国学习考察,其中不乏有业内专家,但是学习国外按热计量收费经验的结果却是《人民日报》在2013年就披露出的《供暖计量收费遇尴尬:30亿智能装置无奈沉睡》,事实上是百亿的智能装置都是摆设,至今都拿不出解决办法,说明国内没有、国外也没有成熟的供暖按热计量收费的方法技术。否则,要么是学习考察有问题,要么就是中国人的智商有问题。实际上即使是欧洲发达国家“一户一表”按热计量收费也是有条件的。

 综上所述,采暖属于建筑能耗,用户作为一个采暖用热系统是开放的,载热介质是气体,热的消耗不可能与建筑以及和建筑相关的环境无关。对于我国单一供暖服务的企业,分户计量,按用热量收费理论上应该是难以实现的。

在供暖按热计量收费的前提下,用户自主调节的可行性、合法性及节能作用遭质疑,即所谓“行为节能”的可行性、合法性及节能作用需要进一步地论证。

事实证明我国的供暖企业,不宜像供水、供电等企业一样以户作为热计量单位。按楼计量也应是有条件的,应充分考虑热计量的准确性和采暖用热的公平性,否则,就不可能真正实现采暖用热商品化,除非是靠垄断强买强卖或权力过度介入。

三、对我国供暖计量收费模式的思考

基于建筑能耗、采暖热计量与供暖技术的特殊性,笔者认为我国供暖计量收费的模式不可能是单一的,尤其是不可能全部采用“一户一表,按热计量收费”模式。

(一)分户按热计量收费只能应用于特定的用户。

1 由财政负担采暖费的机关、企事业单位;2 有完整外围护结构的,如类似住别墅的用户和自行负担采暖费用的企事业单位。因为第1类用户计量量值的准确性可以保证,公平性问题可以忽略。通过准确地掌握用户每个采暖季的耗热量,进行纵向比较,便于主管部门、单位对节能减排工作的监督管理,倒逼单位产生节能的愿望和行为。对于第2类用户采用这种缴费方式则需要用户认可,因为收费模式不唯一,公平性不能忽略,用户应该有选择权。

(二)按楼计量用热量按面积(或容积)分摊。 可以保证计量的准确性,但不能保证楼与楼之间的公平性,因此,需要楼内用户的认可。这种方法类似于大杂院里安一块水表、电表,综合节能作用需要进一步论证验证。

(三)按面积(容积)计量收费,规则需要进一步改进、完善和创新。

四、实现采暖公平与节能应是今后热改重要课题

(一)逐步实现按容积计量收费。

“面积”实际是建筑企业的经济技术指标,作为供暖企业的经济技术指标是福利供暖的产物,计量掺杂了人为干预因素,如因层高不同,利用投影理论对准确的长度测量导出的面积进行模糊的人为修正调整,形成悖论,与对准确的热计量进行模糊的修正调整属于同样的问题,与计量理论和计量学常识相悖。已经不适应计量收费和采暖用热商品化的需要。

建筑能耗是由围护结构的基本耗热量q=aK.F(Tn-Tw)=K.F(Tn-Th)(公式中:K-围护结构传热系数,F-围护结构面积,Tn-室内计算温度,T w-供暖室外计算温度,a-温度修正系数)决定的,因此,根据公式不难看出,采暖用热消耗多少与建筑围护结构的传热系数和围护结构的面积大小密切相关。

上述事实证明,采暖用热发生、存在于三维空间,其性质不能用一个平面准确清晰的描述。与耗热密切相关的围护结构的面积、建筑保温隔热性能、用户的蓄热量和“比热容”等用建筑容积比用面积来描述更为准确、清晰。

因此,要逐步将按面积收费调整为按容积收费,真正实现用计量数据说话,能更准确的描述采暖是建筑能耗的性质、本质,使耗热及节能减排的数据更准确可靠,与客观实际相符,保证计量数据的原始性,消除人为因素的干预。

在相同的条件下,用户容积越大,消耗的蓄热量越多;围护结构的面积越大,消耗热量越多。对于采暖耗热量的描述更为准确清晰,应该是按容积计量收费的依据。

因此,笼统地谈“计量收费”对于采暖用热来说概念是模糊的;认为按面积(容积)收费与热的消耗无关是误区;认为按面积(容积)收费不是计量收费是对计量学常识的缺失;测量长度导出面积或容积要比测量温度导出热量要容易经济、准确可靠,更具有公平性、可行性和可操作性。

(二)把“热舒适”作为供暖达标的技术指标。

热舒适是采暖的合理需求,是小康生活的标志性指标,采暖热舒适的概念越来越被专家认可,但是,现在只停留在专家的口头表述层面,如何真正落实在供暖的实践中,落实到所有的用户的家中,应该是提高按面积(容积)计量收费科技含量的一个重要课题,是供暖理论与实践的创新。

一样的温度花一样的钱在理论上是公平的,但难以落实在采暖的实践中。而节能建筑的设施、智能化的供暖技术、设备和先进的现代企业管理等,应该是可以实现让每个用户都享受到舒适的热环境,且是必须要实现的技术指标。在舒适的热环境中,虽然室温略有差异,但在人们可理解和心理可承受的范围内,同样可以感受到采暖用热的公平,更符合采暖的自然规律。在舒适的热环境中,就没有人开窗散热就不存在热浪费,在舒适的热环境中,用户就没有欠费的理由,只有让所有的用户都获得舒适的热环境,才能真正实现采暖公平,才能从根本上解决长期困扰企业的用户欠费问题。

通过二十多年的热改实践暴露出的问题,应该使我们认识到一个事实,供暖相对于供水、供电等有其特殊性,在理论上和实践上有很多问题需要进一步探讨,重要的是大家要用同一个计量学理论来讨论采暖热计量问题才能得到共识。盲目地、简单地效仿供水、供电等的计量理论和实践事实上已经使热改深陷误区并造成重大损失。尤其是将理论建构悖论化,用伪命题主导政策走向,表现出对科学的任性,造成计量理论与实践的混乱,造成供暖理论与实践的混乱,同时也暴露出科技管理和市场管理的漏洞,造成技术市场和供暖市场的混乱,扰乱了两个市场的秩序,严重干扰了热改的健康发展,为害当今,后患无穷,应该引起高度重视。 

参考文献

[1] 中华人民共和国国家计量技术规范JJF1001-2011《通用计量术语及定义》 4.2 计量

[2] 热力学第二定律克劳修斯表述

[3] 中华人民共和国计量法 (2017版 第一章 总 则 第一条)

[4] JGJ142-2012辐射供暖供冷技术规程.3.4.2.

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