河北工业大学城市学院
毕业设计论文
作 者： 黄金玉 学 号： 095752
系 ： 能源与环境工程系 专 业： 建筑环境与设备工程 题 目： 邢台地区地板采暖分户计量建筑不同用
热模式室温与耗热量试验研究
指导者： 孙春华 讲师
评阅者： 孙春华 讲师
2013年 5月 29日
毕业设计论文中文摘要
毕业设计论文外文摘要
第一章 绪论 .............................................................................................................................................................. 6
§1-1 国内外分户热计量的发展现状 ............................................................................................................ 6
1-1-1国内的分户热计量与建筑节能 ..................................................................................................... 6
1-1-2国外的分户热计量与建筑节能 ..................................................................................................... 7
§1-2研究内容与技术路线 ............................................................................................................................. 8
§1-3课题的研究目的和意义 ......................................................................................................................... 8
第二章 邢台地区现场试验方案 .............................................................................................................................. 9
§2-1 引言 ........................................................................................................................................................ 9
§2-2 试验方案 ................................................................................................................................................ 9
2-2-1邢台地区建筑概况 ....................................................................................................................... 10
2-2-2邢台地区热用户家庭情况 ........................................................................................................... 10
2-2-3邢台地区热用户热计量情况 ....................................................................................................... 12
§2-3 本章小结 ............................................................................................................................................ 14
第三章 建筑不用用热模式与耗热量的试验研究 ................................................................................................ 14
§3-1 引言 .................................................................................................................................................... 14
§3-2锦绣中华园小区典型用户三种用热模式具体试验方案 ................................................................... 14
3-2-1试验仪器 ....................................................................................................................................... 14
3-2-2固定模式的试验过程 ................................................................................................................... 15
3-2-3工作模式的试验过程 ................................................................................................................... 15
3-2-4随机模式的试验过程 ................................................................................................................... 16
§3-3锦绣中华园小区典型用户不同用热模式下的热负荷 ....................................................................... 17
3-3-1典型位置的确定 ........................................................................................................................... 17
3-3-2典型用户固定模式日热负荷 ....................................................................................................... 18
3-3-3典型用户工作模式日热负荷 ....................................................................................................... 18
3-3-4典型用户随机模式日热负荷 ....................................................................................................... 19
§3-4 本章小结 .......................................................................................................................................... 20
第四章 典型用户通断时间面积法热计量建筑负荷规律分析 ............................................................................ 20
§4-1 引言 .................................................................................................................................................. 20
4-1-1热负荷换算成室内设计温度原理 ............................................................................................... 20
4-1-2 热负荷换算成室外设计温度原理 .............................................................................................. 20
§4-2 室内外平均温度变化影响日热负荷变化规律分析 ........................................................................ 21
4-2-1固定模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律 ....................................................... 21
4-2-2工作模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律 ....................................................... 22
4-2-3 随机模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律 ...................................................... 23
§4-3 热用户调节室内温控阀前后的调查 ................................................................................................ 24
4-3-1邢台地区热用户装热量表前后热舒适感觉 ............................................................................... 24
§4-4 本章小结 ............................................................................................................................................ 24
第五章 结论和展望 ................................................................................................................................................ 25
§5-1 结论 .................................................................................................................................................... 25
§5-2 展望 .................................................................................................................................................... 25
参考文献 .................................................................................................................................................................. 26
第一章 绪论
§1-1 国内外分户热计量的发展现状
1-1-1 国内的分户热计量与建筑节能
众所周知，能源是一个国家经济发展和社会进步的的重要物质基础和保障，经济发展的速度受能源开发和利用的效率的制约，能源的短缺和浪费势必将会严重制约经济的发展速度，而且目前人类使用的绝大多数多能源都是不可再生能源，所以，想方设法降低建筑能耗、科学合理的开发和利用能源、提高能源的使用效率、大力开发可再生能源等是解决能源短缺问题的根本。建筑节能主要包括两个方面的内容：一是建筑围护结构的节能，即改善房间的墙体、地面、屋顶、窗体，加强其保温隔热性能，减少通房间外围围护结构的热量损失。二是系统自身的节能，即提高集中供热系统的供热效率，减少在管道中流动过程中的能量耗散损失。针对我国华北地区而言，建筑集中供热系统主要指集中供热系统。
据有关部门的初步统计，我国2002年的建筑物使用能耗为1.79亿吨标准煤，占全国商品能源消费总量的15％，其中采暖能耗占得比例最大。因为分户热计量技术具有高效节能、提高热用户用热舒适感等特点，而且有节能减排的需求，所以，分户热计量在全国范围内得到了广泛的重视和发展应用。分户热计量系统在全国范围内被推广是解决降低建筑能耗的重要手段和方法，但是，目前分户热计量还有许多问题有待进一步研究和商榷。首先，是实现分户热计量后收费制度改革问题和集中供热系统的运行调节以及控制技术尚待解决。分户计量收费后，热用户能够实现自动调节供热量，集中供热系统由定流量运行模式转变为变流量运行的模式，系统的控制模式、供热参数、调节机制将发生很大的变化。其次，是分户热计量中热费计算还没有一个明确的、科学的、合理的理论计算方法。目前，国内对热费的构成因素和各因素的比例范围还没有统一的规定，不同地区、不同朝向、不同户型、不同楼层的热费修正系数等都还没有一个明确的研究结果，各地政府制定政策还没有现实可靠的依据。在此背景下，2002年河北工业大学提出了一种Q式通断时间面积法的供热模式，该系统适合我国集中供热系统的需要，成本较低，易于操作。通断时间面积法调控的供热系统的室内温度变化以及对热用户热舒适性的影响开展了研究，可知在该调节模式下，试验用户的采暖房间均对该模式下的热舒适性比较满足。给出了根据设定的室内温度控制阀门关闭或者开启状态的控制系统。通断式供热模式的热分摊技术进行了较为全面的试验研究，证明了通过控制阀门的开启时间（比）来对采暖费用进行分摊的技术是可行的。如图1.1为河北工业大学热计量研究通断时间面积法供热系统示意图。
图1.1通断调控供热系统示意图
1-1-2国外的分户热计量与建筑节能
美国、俄罗斯(包括前苏联)、日本、瑞典、丹麦、德国等国是供热发展很快的国家，无论是供热设备、供热技术等方面，还是供热系统运行调节与管理方面都居世界领先的水平。其中，丹麦和德国是分户热计量较先进的国家。
70年代，随着世界能源危机的出现，更加提高了人们节约能源的意识并投入了更多的精力提高能源的利用效率，因此节能技术和设备也随之得到迅猛发展；80年代初，欧洲一些供热发达国家已经开始全面实行集中供热分户热计量。
德国是分户热计量收费较先进的国家，煤炭在能耗中所占的比重仅为29%，在德国市场自发的分户热计量收费有悠久历史，目前德国约95%的公寓热用户能够根据计量的耗热量支付热费。德国在1976年通过了《节能法》，1981年公布了热水计量和暖气收费条例，1984年和1989年两次对该条例进行了修改。在1995年12月31日前，此条例的补充条款又规定前东德地区强制实施热计量收费条例。此条例作为分户热计量收费制度在德国强制推行的重要法律依据。由于此条例是德国政府强制推行的，违反该条例的热用户会受到相应惩罚，所以分户热计量收费制度在德国实现大面积的推广和应用。
早就1924年丹麦人就发明了蒸发式热分配表，但是80年代才开始按照热量收费，在丹麦分户热计量收费同样拥有悠久的历史。分户热计量收费委员会于1992年12月在丹麦成立，并且制订了分户热计量的基本规定，开始研究按热量收费的可能性。在1994年丹麦政府实行了多项鼓励使用分户热计量收费的惠民政策，即由政府补贴设备所需款的60%。随后，1996年10月9日，丹麦住房与建设委员会颁布了第892号令规定，热费总成本须根据耗热量计量结果分摊到各个用户，至少50%的成本应按使用热量多少进行分摊。德国政府强制实行采暖的分户计量后节能约15%～20%，丹麦节能约15%～35%。集中供热系统按热量计费是全世界发展的趋势和潮流，也是世界各个国家实现节能减排的一项重要措施，目前分户热计量技术不仅在西方发达国家已被采用，而且在东欧各国和原苏联地区国家等得到广泛推广和应用。与此同时，
集中供热系统的分户热计量相应技术也得到进一步发展，供热的动态调节更加先进，计费技术和制度更加可信和准确，整个供热分户热计量计费装置正在向自动化、小型化发展。
§1-2 研究内容与技术路线
本论文主要是对通断时间面积法产生的不同用热模式下耗热量与室内温度的关系的研究以及研究针对分户热计量下的节热率，没有将通断节能中涉及到的各方面的影响因素以及带来的效果与热用户的热舒适性相结合起来，只是片面的考虑增加节能率和节省经济支出的程度。为了对通断时间面积法衍生的行为节能产生的实际效果有更准备的了解，依据课题的研究内容和目标，建立如下技术路线，如图1.2所示。
图1.2 论文技术路线图 §1-3 课题的研究目的和意义
为了促进国家热计量工作的发展和提高用户的热舒适感，提倡节约能源，更好地实现建筑节能是人类节能减排的一个基础环节。分户热计量是一种能够通过促使用户改变用热模式而达到促进节能减排目的有效方法，但是由于我国供热水质差，分户热计量的仪表易受供热水中的杂质堵塞损坏系统设备、故障率高等问题，影响了我国分户热计量技术的大面积推广。如何让更多的不同居住环境、不同家庭组成、不同工用热模式下的用户在整个采暖季节对室内温度的调节满意，并且能较为准确的对不同用热模式下大型热网覆盖下条件不同的热用户耗热量进行分析和预测，从而为集中供热热源的规划布局、热网的构成、热网运行效果和供热系统的运行策略提供相应的技术支持，已经成为集中供热系统发展所要面临的重点问题。因此，了解不同用热模式下用户的耗热量和室内设定温度对热负荷的影响是本文所要研究的主要本方向。通过研究掌握集中邢台地区不同用热模式下耗热量和室内温度的变化规律，使人们更全面的了解行为节能产生的实际效果，更清晰的认识行为节能创造的实际经济意义，从而探究合理的用热模式满足热用户的需要。
第二章 邢台地区现场试验方案
§2-1 引言
通过对邢台地区典型通断时间面积法热计量建筑五个典型位置热用户在不同用热模式下的热负荷试验，得到三种模式下五个典型位置热用户的热负荷指标，并根据这些值对建筑整个采暖季以及整个地区热用户的热负荷值进行了分析和预测，结果说明热用户工作模式用热越少，相应的热负荷越低，并且整个采暖季热负荷值的分布曲线趋于直线,峰值也越低。此热负荷分布规律有利于提高热源的热效率和供热系统的稳定性。在实行分户热计量以前，建筑物热负荷指标是根据外扰并结合建筑物年龄、使用功能和类型来确定。而实行了分户热计量后，热用户可以根据自身的用热需求和热舒适感自行设定室内温度，在外扰和建筑使用功能基本等相同的情况下，建筑热负荷值则随着室内设定温度的变化而变化。尽管分户热计量建筑热负荷具有了这样随机变化的特点，但是对于某些特定地区的特定建筑，仍是具有相对准确和稳定的变化规律。在众多因素影响下寻求这种相对准确和稳定的变化规律是进行集中供热系统运行调节方案和决定热源运行模式的重要条件。
§2-2 试验方案
实验组多年来一直进行通断时间面积法热计量技术的研究，并在邢台地区建立了示范工程。本次现场试验选定邢台地区锦绣中华园小区内的典型建筑。由于热用户所处建筑位置和用热规律决定着用户热需求的大小，所以对不同典型位置的用户在不同用热规律情况下，开展现场试验研究。虽然用户用热规律随机多变，但是用户位置以及家庭成员相似的用户热用规律基本一致，根据实验组2012/2013采暖季对邢台地区实行通断时间面积法热计量用户用热模式的调查,总结出用户基础用热模式主要有三种: 即随机模式、工作模式和固定模式。随机模式的热用户根据自身热舒适性的需求自行设置室内温度，一天可能设置多次，这类用户较少。工作模式的热用户主要居家时间为晚上和周末，热用户不在家时将温控阀温度调低，待晚上下班后再调高，上班时间约为9:00至17:00。由于试验期间天气的影响，能够配合试验的可选取用户太少，所以建筑的不同典型位置只确定五种，即顶层端部位置、顶层中间位置、首层端部位置、其它层端部位置及其它层中部位置。对以上五种典型位置的热用户进行热负荷试验分析。
实验组调在邢台地区共发放调查问卷50份，回收问卷50份，有效问卷50份。向实际热用户了解的内容主要分为三大方面，建筑概况、热用户家庭情况、热计量情况。热用户针对这三项主要内容反馈的具体
内容如下：
2-2-1邢台地区建筑概况
如下图1.3是根据邢台地区问查调卷总结归纳的数据并做成了柱状图，从图中显而易见邢台地区的建筑层数大部分是4-6层，7-9层稍次之，10层以上的建筑很少，这与邢台是中等城市，经济发展较落的现状相吻合。图1.4是根据问卷的数据总结归纳的数据做成的柱状图，从图中很明显的看出邢台地区居民居住的位置分为六种即一层端部、一层中部、顶层中部、顶层端部、其它层端部、其它层中部等位置，其中住在其它层中部的占得比重最大，其它层端部和一层中部的所占比例此致，其他位置的用户基本相。图
1.5是根据问卷调查总结归纳的数据并做成了柱状图，从图中可以看出，邢台地区居民居住面积主要集中在120-150m,其次是居住面积在150-180m较多,居住面积为90-120m和90m以下的用户相对较少。
2222
图1.3 邢台地区的建筑层数 图1.4 邢台地区居民居住位置
图1.5 邢台地区居民居住面积
2-2-2邢台地区热用户家庭情况
热用户的工作时间和生活对热用户用热规律有着重要的影响，热用户家庭结构和在工作日居家时间段如表1.6、图1.7所示。
表1.6 热用户家庭结构
家庭类型
家庭成员结构
上班2人家庭 夫妻二人在工作日外出工作 退休家庭 基本家庭 复合家庭 单人家庭
家中长时间有一位或是多位老人居住
夫妻及子女一起居住，夫妻工作，子女上学（居多）或是工作 三代同堂或是多人居住 一人独居，工作日外出工作
图1.7邢台地区热用户居家情况
由图1.7可知，工作日期间热用户居家时间主情况要分为两类，晚上在家和全天在家，全天在家的情况最多，主要是因为开展调研期间，将近春节，很多家庭老人搬来和子女一起生活，增加了家中一直有人的概率，并且很多家庭的孩童处于寒假假期，一般都会留在家中，因此在邢台地区家中全天有人的概率达到50%，还有15%的用户上午在家。由此通过对热用户生活工作习惯的调查，总结出热用户用热的基本模式。家中长期有人停留的热用户的用热模式可视为固定模式，当室内有人时，如果不是室温有明显冷热变化，热用户并不会主动去调节温控阀来改变室内温度，相反会一直保持温控阀接通的状态。另一种情况热用户家中晚上有人所占比例较高，这种情况可视为工作模式，即白天热用户家中人员出去工作，家中无人，晚上回家后重新设定温控阀温度。其他的情况，对于室内温度阀的调节，可以称之为随机模式，即室内热用户根据自身对于环境热舒适性的要求和室内温度来调室内温度，这种调节无任何规律性，没有时间限制，热用户自身完全根据自己用热需求来调节用热。
热用户的家庭月经济收入对热用户用热模式有着重要的影响，热用户家庭月经济收入如图1.8所示。
图1.8邢台地区热用户家庭月经济收入
图1.8是根据问查调卷总结归纳的数据会支撑的柱状图，从图中可以看出邢台地区月经济收入大部分家庭集中在2000-5000，月经济收入在5000-10000的家庭占20%的比例，月经济收入在10000-15000的 家庭所占比例不足10%。
2-2-3邢台地区热用户热计量情况
热用户室内温控阀的调节对用户用热模式有着做决定性作用，热用户室内温控阀的调节情况如图1.8所示。
图1.9邢台地区热用户室内温控阀调节情况
如图1.9所示，邢台地区热用户调节室内温控阀的占65%，不调节室内温控阀的占35%，室内温控阀的调节决定了热用户的用热模式，同时对我们的试验有至关重要的影响。
热用户对室内温度控制阀进行调节的模式有两类：一是工作模式，另一个是随机模式，这两种模式下邢台地区锦绣中华园小区热用户调节时间段如表2.0所示.
表2.0 工作模式和随机模式下室内温控阀调节
如表2.0所示，当温控阀设定温度为12℃时，阀门断开，供热系统停止供热；当温控阀设定温度为25，阀门接通，供热系统继续供热。由于邻间传热和自由热的影响，短时间内热用户室内温度很难降到12℃以下，如果温控阀设定温度为12℃，可视为温控阀处于断开状态。在设计供热系统时，考虑热舒适性、房间围护结构的蓄热性能、经济性指标等，在无其它特殊要求的情况下，我国采暖室内温度一般约为18～22℃，因此即使温控阀设定温度为25℃，一般实际情况也很难达到25℃，在此设定温度下，温控阀始终处于接通状态。
§2-3 本章小结
本章通过对邢台地区现场调研主要得到了以下三方面的统计结果，建筑概况：建筑层数概况方面、居民居住面积概况、居民居住位置概况，家庭情况方面：家庭成员的居家情况、家庭月经济收入，热计量情况方面：用户室内温控阀是否调节、用户室内温控阀调节时间段等。这三方面的统计为下章探究热负荷指标的影响因素做了很好的准备工作。
第三章 建筑不用用热模式与耗热量的试验研究
§3-1 引言
本次现场试验选定邢台地区锦绣中华园小区内的典型建筑。由于热用户房间在建筑中所处位置和用热模式决定着用户热负荷指标的大小，所以选取不同典型位置、不同用热模式的热用户，展开现场试验研究。由于试验期间天气的影响，能够配合试验的可选取用户太少，所以建筑的不同典型位置只确定五种，即顶层端部位置、顶层中间位置、首层端部位置、其它层端部位置及其它层中部位置。在通过现场调研以后确定了4-1-101、4-1-201、4-1-601、4-2-102、4-2-402等五种典型位置的热用户进行试验分析不同用热模式下热负荷指标的影响因素。
§3-2锦绣中华园小区典型用户三种用热模式具体试验方案
3-2-1 试验仪器
（1）温度记录仪
电子温度记录仪可以自行连续记录数据，记录时间间隔可以根据需要自行设定。在五个典型用户家中放置温度记录仪时，考虑其值的代表性和准确性，在各用户放置位置大致相同，并尽量避免阳光直射、散热设备等的干扰，其外形如图2.1所示。
图2.1电子温度记录仪 图2.2室内温度控制阀 （2）室内温度控制阀
室内温度控制阀，简称温控阀。其外形如图2.2所示。温控阀上温度刻度的范围为10～30℃。将温控器放在房间内家庭成员的主要活动区域温度的位置，通过导线与新型热量表相连接，温控阀通过其内部的感温装置感应周围空气的温度值，并记录为室内的平均温度，将房间温控器设定所需要维持的温度值，当室内温度高于设定温度时，温控阀关断，将与之相连接的热计量表球阀关闭，供热系统停止供热；当室内温度低于设定温度时，温控阀开启，热计量表球阀开启，供热系统开始供热。 3-2-2 固定模式的试验过程
根据对锦绣中华园实际热用户的走访，确定对锦绣中华园小区4号楼几个不同典型位置的热用户进行固定用热模式试验，具体情况见表2.3。
表2.3热用户固定用热模式试验过程
3-2-3 工作模式的试验过程
对于工作模式用热的试验，以4-1-601、4-1-201、4-1-101和4-2-402、4-2-102为对象进行，具体情况见表2.4。
表2.4热用户工作模式试验过程
3-2-4 随机模式的试验过程
对于工作模式用热的试验，以4-1-601、4-1-201、4-1-101和4-2-402、4-2-102为对象进行，具体情况见表2.5。
表2.5热用户随机模式试验过程
在表2.3、表2.4、表2.5的试验时间内，进行热计量仪表热值的记录。数据分析取完整的一天24小
时的数据。
§3-3锦绣中华园小区典型用户不同用热模式下的热负荷
3-3-1 典型位置的确定
锦绣中华园小区位于河北省邢台市桥西区中华大街，处于市区中心。 锦绣中华园4号楼共3梯，一梯两户小区内，为6层建筑，于07年竣工，属于国家“二步节能”建筑。小区采取低温地板辐射采暖的方式集体供暖，由于小区建筑年龄较小，供暖管道相对较新，用户基本不会出现管道堵塞的情况。试验时间为2013年2月25日至2013年3月10日。开展温度记录试验的用户共计35户，锦绣中华园小区4号楼如图2.6所示。
图2.6锦绣中华园小区4号楼
考虑到各锦绣中华园小区各楼用户众多，户型也不同，热用户的用热模式各不相同，受到现场试验条件的限制，不能对小区内所有用户开展试验。在外界气象条件相同和供热管网及设备正常工作的情况下，影响热用户耗热量的主要因素是房屋在建筑中的位置，这种观点广为人知的。究其根本原因，房屋整体围护结构中外围护结构与所占比例多少导致的。笔者根据用户房屋整体围护结构种外围护结构与所占比例不同的特点，将建筑划分成五类典型位置，即首层端部位置、顶层中间位置、顶层端部位置、其它层中部位置及其它层端部位置。
确定典型位置后，在典型位置用户家中安放电子温度记录仪和温控阀，锦绣中华园小区4号楼安放仪器的具体热用户为4-1-101、4-1-201、4-1-601、4-2-102、4-2-402共计五户，开始记记录数据。然后用采暖耗热量管理软件得到累计耗热量。采暖耗热量管理软件系统运行主界面主要由功能导航条、窗口切换、状态栏和主操作区组成。采暖耗热量管理软件系统结构图如图2.7，软件主界面如图2.8所示。
图2.7 采暖耗热量管理软件系统结构图 图2.8系统主界面
3-3-2 典型用户固定模式日热负荷
根据对建筑不同典型位置热用户固定模式的试验，得出日耗热量，根据各户建筑面积计和日耗热量算得试验期内固定模式下各典型用户的热负荷，具体见表2.9。
表2.9固定模式典型用户热负荷
从表2.9可以看出，中间部位置4-1-201用户不仅室内温度稍低，而且热耗相对也小。中间层中间位置的4-2-402用户，因为室内温度高，所以热耗相对也大。 3-3-3典型用户工作模式日热负荷
根据对建筑不同典型位置热用户工作模式的试验，得出日耗热量，根据各户建筑面积计和日耗热量算得试验期内工作模式下各典型用户的热负荷，具体见表3.0。
表
3.0 工作模式典型用户热负荷
从表3.0可以看出，在室外温度稍低时，工作模式下用户热耗仍比固定模式的热耗要小，但五个典型用户室内温度和热耗的规律基本与固定模式相同。 3-3-4 典型用户随机模式日热负荷
根据对建筑不同典型位置热用户随机模式的试验，得出日耗热量，根据各户建筑面积计和日耗热量算得试验期内随机模式下各典型用户的热负荷，具体见表3.1。
表3.1随机模式下各用户热负荷值
从表3.1可知锦绣中华园从3月4日到3月8日由于随机设定室内温度，因此热负荷也是随机变化。将随机模式下用户与工作模式下及固定模式下位置基本相同的热用户比较，在室外温度和居住位置相差不多的情况下，随机模式的热负荷一定比工作模式热负荷大，但与固定模式相比没有明显的关系。
图3.2典型用户不同用热摸下的热负荷
从图3.2可以很直观的比较五个典型用户在不同用热模式下的热负荷指标和同一模式下典型用户的热负荷指标变化。在室外温度和居住位置相差不多的情况下，同一热用户工作模式热负荷指标一定比固定模式和随机模式的热负荷小，随机模式和固定模式相比有时大有时小。同一模式下典型用户热负荷受住户位置的影响，无论是固定模式、工作模式还是随机模式，处于楼顶和楼端的用户比其他用户热负荷指标要大，处于中间位置的用户热负荷指标是最小的，与此同时，用户的周边用户也对其热负荷指标有很大影响如图3.1中4-2-402因4-2-602房间无人居住未采暖，所以造成了它比其他用户的热负荷指标要高。
§3-4 本章小结
本章主要对建筑不用用热模式与耗热量的试验研究，以五种不同位置的典型热用户的不同用热模式下
的用热情况和室内温度的变化为研究对象，分析得到了五种典型位置热用户在典型日的室内外平均温度、室内日耗热量及换算成室内设计温度为18℃时的热负荷指标，该指标也是对整个锦绣中华园小区开展热负荷分析研究的基础。通过现场试验得出五种典型位置热用户室内温度和耗热量变化的特点，总结出对热负荷指标的影响因素，包括房间围护结构在整体围护结构中所占比例、室内平均温度、室外平均温度、住户居住位置和周边用户用热行为等。
第四章 典型用户通断时间面积法热计量建筑负荷规律分析
§4-1 引言
4-1-1 热负荷换算成室内设计温度原理
为了使热用户热负荷指标具有科学的可比性，于是把典型用户三种模式即固定模式、工作模式以及随
机模式下的热负荷利用公式(1)均换算到邢台地区室内设计温度18℃下的热负荷。具体见公式（1）。
QQ'
tntw
（1）
18tw
式中 Q'——试验日热用户平均负荷指标，w/m ；
2
Q——室内设计温度为18℃时的负荷指标，w/m2；
tw ——试验日室外日平均温度，℃； tn ——试验日室内日平均温度，℃。 4-1-2 热负荷换算成室外设计温度原理
为了更加准确的研究不同用热模式热负荷的影响因素、排除偶然因素的影响于是把典型用户三种模式即固定模式、工作模式以及随机模式下的热负荷利用公式(2)均换算到邢台地区室外设计温度-8℃下的热负荷以方便与换算成室内设计温度18℃下的热负荷指标对比，从而总结归纳出科学合理的热负荷变化规律。具体见公式（2）。
21 河北工业大学城市学院毕业设计论文初稿
QQ'
tn(8)
（2）
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2
式中 Q'——试验日热用户平均负荷指标，w/m ；
Q——室外设计温度为-8℃时的负荷指标，w/m2；
tw ——试验日室外日平均温度，℃； tn ——试验日室内日平均温度，℃。
§4-2 室内外平均温度变化影响日热负荷变化规律分析
4-2-1 固定模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律
图3.3 4-1-201 热负荷指标随室内温度的变化曲线 图3.4 4-1-201热负荷指标随室内温度的变化曲线
图3.5 4-1-601热负荷指标随室内温度的变化曲线 图3.6 4-2-102热负荷指标随室内温度的变化曲线
图3.7 4-2-402热负荷指标随室内温度的变化曲线
如图3.3、图3.4、图3.5、图3.6、图3.7所示为五个典型用户在固定用热模式下分别换成室内设计温度18℃和室外设计温度-8℃情况下从2013年2月21日-2013年2月25日五天的热负荷指标。固定模式因为用户对室内温控阀不进行调节，所以室内温度仅受到室外平均温度的影响，室外平均温度越低，用户的耗热量越大，反之室外温度越高，用户的耗热量越小。五个图均能说明在其他条件基本相同的情况下，设定室内温度高低与热负荷指标的大小成正比即室内设定温度越高热负荷指标越大。在热用户其他条件相同的情况下，室外平均温度变化与热负荷指标的大小成反比即室外温度越高热负荷指标越小。固定模式不对温控阀进行调节就会出现用户在室外温度高的情况开窗散热的现象，这样造成了热量的大量浪费，不利于国家提倡节能减排战略。
4-2-2 工作模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律
w/m2w/m2
图3.7 4-1-101热负荷指标随室内温度的变化曲线 图3.8 4-1-201热负荷指标随室内温度的变化曲线
w/m2w/m2
图3.9 4-1-601热负荷指标随室内温度的变化曲线 图4.0 4-2-102热负荷指标随室内温度的变化曲线
图4.1 4-2-402热负荷指标随室内温度的变化曲线
如图3.7、图3.8、图3.9、图4.0、图4.1所示为五个典型用户在工作用热模式下分别换成室内设计温度18℃和室外设计温度-8℃情况下从2013年2月26日-2013年3月2日五天的热负荷指标。工作模式用户对室内温控阀白天热用户家中人员出去工作，家中无人，晚上回家后重新设定温控阀温度调节。所以室内温度仅受到室外平均温度的影响，室外平均温度越低，用户的耗热量越大，反之室外温度越高，用户的耗热量越小。五个图均能说明在其他条件基本相同的情况下，设定室内温度高低与热负荷指标的大小成正比即室内设定温度越高热负荷指标越大。在热用户其他条件相同的情况下，室外平均温度变化与热负荷指标的大小成反比即室外温度越高热负荷指标越小。工作模式对温控阀进行调节，室外平均温度高的时候调低节温控阀温度，室外温度低的时候调高温控阀温度，就不会出现用户在室外温度高的情况开窗散热的现象，有利于国家提倡节能减排战略。
4-2-3 随机模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律
w/m2w/m2
图4.2 4-1-101热负荷指标随室内温度的变化曲线 图4.3 4-1-201热负荷指标随室内温度的变化曲线
图4.4 4-1-601热负荷指标随室内温度的变化曲线 图4.5 4-2-102热负荷指标随室内温度的变化曲线
w/m2w/m2
图4.6 4-2-402热负荷指标随室内温度的变化曲线
如图4.2、图4.3、图4.4、图4.5、图4.6所示为五个典型用户在随即用热模式下分别换成室内设计温度18℃和室外设计温度-8℃情况下从2013年3月4日-2013年3月8日五天的热负荷指标。随机模式的热用户依据自身热舒适性的要求自行调节室内温控阀温度，每天随即进行调节，没有规律可言。这类用户是较少。室内温度仅受到室外平均温度的影响，室外平均温度越低，用户的耗热量越大，反之室外温度越高，用户的耗热量越小。五个图均能说明在其他条件基本相同的情况下，设定室内温度高低与热负荷指标的大小成正比即室内设定温度越高热负荷指标越大。在热用户其他条件相同的情况下，室外平均温度变化与热负荷指标的大小成反比即室外温度越高热负荷指标越小。随即模式对温控阀进行调节，室外平均温度高的时候调低节温控阀温度，室外温度低的时候调高温控阀温度，就不会出现用户在室外温度高的情况开窗散热的现象，有利于国家提倡节能减排战略。
§4-3 热用户调节室内温控阀前后的调查
4-3-1 邢台地区热用户装热量表前后热舒适感觉
图4.7热用户装热量表前后热舒适性 图4.8热用户装热量表前后满意度程度
实验期间通过问卷调查数据绘制了图4.7、图4.8，从图中可得，大部分热用户表示不冷不热对温控阀的调节表示满意，用户觉得和预期结果一样；还有较多的用户感觉稍暖表示对温控阀的调节感到十分满意，用户表示比预期效果要好；仅有很小一部分用户感觉热或者是稍凉，并表示温控阀的调节没有达到预想效果，可能和这些用户自己特点有关。
§4-4 本章小结
通过对五种典型用户基于通断时间面积法的三种用热模式下室内外平均温度和热负荷指标的变化规律
的试验研究，充分说明三种模式下室内外平均温度是影响热负荷指标的决定性因素，与此同时，也表明基于通断时间面积法的工作模式下居住位置、居住面积、家庭架构相同的用户，用户的热负荷指标最小。通断时间面积法符合国家建筑节能的要求，在未来一段时间内能得到会得到大范围的推广和应用。通过对热用户装热量表前后热舒适性和满意程度的调查，得到了大部分用户的认可，我们这次试验是成功的。
第五章 结论和展望
§5-1 结论
本次现场试验选定邢台地区锦绣中华园小区内的典型建筑。由于热用户所处建筑位置和用热规律决定着用户热需求的大小，所以对不同典型位置的用户在不同用热规律情况下，开展现场试验研究。虽然用户用热规律随机多变，但是用户位置以及家庭成员相似的用户热用规律基本一致，根据实验组2012/2013采暖季对邢台地区实行通断时间面积法热计量用户用热模式的调查,总结出了用户基础用热模式主要有三种: 即随机模式、工作模式和固定模式。
分户热计量设备和通断时间面积法的应用给了热用户自主调节室内温度的可能，由于室内热舒适性、经济条件、节能减排、家庭结构等因素热用户自主设定室内温度，因而衍生出不同的用热模式，进而使各热用户以及整个建筑的耗热量均与未分户计量前发生明显的变化。不同的用热模式室内外平均温度和热负荷的影响，建筑情况、用户家庭情况等基本相同的情况下，工作模式热负荷最小，固定模式的热负荷最小，有很大节能空间，虽然影响热用户的室内热舒适性，但是还是有大部分用户表示满意。这些均是我们在这次试验中已经明确的问题。地板地板辐射采暖建筑其蓄热性不同于散热器辐射采暖建筑，由于其舒适节能特性使该种采暖方式得到广泛应用，本文主要研究邢台地区低温地板辐射采暖分户计量建筑热用户不同用热模式室温和耗热量的规律进行试验研究，并根据试验结果归纳总结邢台地区室温变化规律和耗热量特性。
§5-2 展望
为了促进国家热计量工作的发展和提高用户的热舒适感，提倡节约能源，更好地实现建筑节能是人类节能减排的一个基础环节。分户热计量是一种能够通过促使用户改变用热模式而达到促进节能减排目的有效方法，但是由于我国供热水质差，分户热计量的仪表易受供热水中的杂质堵塞损坏系统设备、故障率高等问题，影响了我国分户热计量技术的大面积推广。如何让更多的不同居住环境、不同家庭组成、不同工用热模式下的用户在整个采暖季节对室内温度的调节满意，并且能较为准确的对不同用热模式下大型热网
覆盖下条件不同的热用户耗热量进行分析和预测，从而为集中供热热源的规划布局、热网的构成、热网运行效果和供热系统的运行策略提供相应的技术支持，已经成为集中供热系统发展所要面临的重点问题。因此，了解不同用热模式下用户的耗热量和室内设定温度对热负荷的影响是本文所要研究的主要本方向。通过研究掌握集中邢台地区不同用热模式下耗热量和室内温度的变化规律，使人们更全面的了解行为节能产生的实际效果，更清晰的认识行为节能创造的实际经济意义，从而探究合理的用热模式满足热用户的需要。
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调,2007,37(9):70~73
致 谢
本论文的研究是本孙春华老师和陈彩岺学姐的指导下完成，孙老师和彩岺学姐对我论文的完成付出了大量的精力和心血。孙老师的用自己严谨治学的精神影响着我，让我在此次实验研究端正了学习态度，有很大收获。在毕业设期间孙老师尽职尽责耐心教导，我没有辜负老师的一片苦心，我顺利完成了毕业设计。在此我对孙老师和彩学姐衷心的的感谢。
河北工业大学城市学院
毕业设计论文
作 者： 黄金玉 学 号： 095752
系 ： 能源与环境工程系 专 业： 建筑环境与设备工程 题 目： 邢台地区地板采暖分户计量建筑不同用
热模式室温与耗热量试验研究
指导者： 孙春华 讲师
评阅者： 孙春华 讲师
2013年 5月 29日
毕业设计论文中文摘要
毕业设计论文外文摘要
第一章 绪论 .............................................................................................................................................................. 6
§1-1 国内外分户热计量的发展现状 ............................................................................................................ 6
1-1-1国内的分户热计量与建筑节能 ..................................................................................................... 6
1-1-2国外的分户热计量与建筑节能 ..................................................................................................... 7
§1-2研究内容与技术路线 ............................................................................................................................. 8
§1-3课题的研究目的和意义 ......................................................................................................................... 8
第二章 邢台地区现场试验方案 .............................................................................................................................. 9
§2-1 引言 ........................................................................................................................................................ 9
§2-2 试验方案 ................................................................................................................................................ 9
2-2-1邢台地区建筑概况 ....................................................................................................................... 10
2-2-2邢台地区热用户家庭情况 ........................................................................................................... 10
2-2-3邢台地区热用户热计量情况 ....................................................................................................... 12
§2-3 本章小结 ............................................................................................................................................ 14
第三章 建筑不用用热模式与耗热量的试验研究 ................................................................................................ 14
§3-1 引言 .................................................................................................................................................... 14
§3-2锦绣中华园小区典型用户三种用热模式具体试验方案 ................................................................... 14
3-2-1试验仪器 ....................................................................................................................................... 14
3-2-2固定模式的试验过程 ................................................................................................................... 15
3-2-3工作模式的试验过程 ................................................................................................................... 15
3-2-4随机模式的试验过程 ................................................................................................................... 16
§3-3锦绣中华园小区典型用户不同用热模式下的热负荷 ....................................................................... 17
3-3-1典型位置的确定 ........................................................................................................................... 17
3-3-2典型用户固定模式日热负荷 ....................................................................................................... 18
3-3-3典型用户工作模式日热负荷 ....................................................................................................... 18
3-3-4典型用户随机模式日热负荷 ....................................................................................................... 19
§3-4 本章小结 .......................................................................................................................................... 20
第四章 典型用户通断时间面积法热计量建筑负荷规律分析 ............................................................................ 20
§4-1 引言 .................................................................................................................................................. 20
4-1-1热负荷换算成室内设计温度原理 ............................................................................................... 20
4-1-2 热负荷换算成室外设计温度原理 .............................................................................................. 20
§4-2 室内外平均温度变化影响日热负荷变化规律分析 ........................................................................ 21
4-2-1固定模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律 ....................................................... 21
4-2-2工作模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律 ....................................................... 22
4-2-3 随机模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律 ...................................................... 23
§4-3 热用户调节室内温控阀前后的调查 ................................................................................................ 24
4-3-1邢台地区热用户装热量表前后热舒适感觉 ............................................................................... 24
§4-4 本章小结 ............................................................................................................................................ 24
第五章 结论和展望 ................................................................................................................................................ 25
§5-1 结论 .................................................................................................................................................... 25
§5-2 展望 .................................................................................................................................................... 25
参考文献 .................................................................................................................................................................. 26
第一章 绪论
§1-1 国内外分户热计量的发展现状
1-1-1 国内的分户热计量与建筑节能
众所周知，能源是一个国家经济发展和社会进步的的重要物质基础和保障，经济发展的速度受能源开发和利用的效率的制约，能源的短缺和浪费势必将会严重制约经济的发展速度，而且目前人类使用的绝大多数多能源都是不可再生能源，所以，想方设法降低建筑能耗、科学合理的开发和利用能源、提高能源的使用效率、大力开发可再生能源等是解决能源短缺问题的根本。建筑节能主要包括两个方面的内容：一是建筑围护结构的节能，即改善房间的墙体、地面、屋顶、窗体，加强其保温隔热性能，减少通房间外围围护结构的热量损失。二是系统自身的节能，即提高集中供热系统的供热效率，减少在管道中流动过程中的能量耗散损失。针对我国华北地区而言，建筑集中供热系统主要指集中供热系统。
据有关部门的初步统计，我国2002年的建筑物使用能耗为1.79亿吨标准煤，占全国商品能源消费总量的15％，其中采暖能耗占得比例最大。因为分户热计量技术具有高效节能、提高热用户用热舒适感等特点，而且有节能减排的需求，所以，分户热计量在全国范围内得到了广泛的重视和发展应用。分户热计量系统在全国范围内被推广是解决降低建筑能耗的重要手段和方法，但是，目前分户热计量还有许多问题有待进一步研究和商榷。首先，是实现分户热计量后收费制度改革问题和集中供热系统的运行调节以及控制技术尚待解决。分户计量收费后，热用户能够实现自动调节供热量，集中供热系统由定流量运行模式转变为变流量运行的模式，系统的控制模式、供热参数、调节机制将发生很大的变化。其次，是分户热计量中热费计算还没有一个明确的、科学的、合理的理论计算方法。目前，国内对热费的构成因素和各因素的比例范围还没有统一的规定，不同地区、不同朝向、不同户型、不同楼层的热费修正系数等都还没有一个明确的研究结果，各地政府制定政策还没有现实可靠的依据。在此背景下，2002年河北工业大学提出了一种Q式通断时间面积法的供热模式，该系统适合我国集中供热系统的需要，成本较低，易于操作。通断时间面积法调控的供热系统的室内温度变化以及对热用户热舒适性的影响开展了研究，可知在该调节模式下，试验用户的采暖房间均对该模式下的热舒适性比较满足。给出了根据设定的室内温度控制阀门关闭或者开启状态的控制系统。通断式供热模式的热分摊技术进行了较为全面的试验研究，证明了通过控制阀门的开启时间（比）来对采暖费用进行分摊的技术是可行的。如图1.1为河北工业大学热计量研究通断时间面积法供热系统示意图。
图1.1通断调控供热系统示意图
1-1-2国外的分户热计量与建筑节能
美国、俄罗斯(包括前苏联)、日本、瑞典、丹麦、德国等国是供热发展很快的国家，无论是供热设备、供热技术等方面，还是供热系统运行调节与管理方面都居世界领先的水平。其中，丹麦和德国是分户热计量较先进的国家。
70年代，随着世界能源危机的出现，更加提高了人们节约能源的意识并投入了更多的精力提高能源的利用效率，因此节能技术和设备也随之得到迅猛发展；80年代初，欧洲一些供热发达国家已经开始全面实行集中供热分户热计量。
德国是分户热计量收费较先进的国家，煤炭在能耗中所占的比重仅为29%，在德国市场自发的分户热计量收费有悠久历史，目前德国约95%的公寓热用户能够根据计量的耗热量支付热费。德国在1976年通过了《节能法》，1981年公布了热水计量和暖气收费条例，1984年和1989年两次对该条例进行了修改。在1995年12月31日前，此条例的补充条款又规定前东德地区强制实施热计量收费条例。此条例作为分户热计量收费制度在德国强制推行的重要法律依据。由于此条例是德国政府强制推行的，违反该条例的热用户会受到相应惩罚，所以分户热计量收费制度在德国实现大面积的推广和应用。
早就1924年丹麦人就发明了蒸发式热分配表，但是80年代才开始按照热量收费，在丹麦分户热计量收费同样拥有悠久的历史。分户热计量收费委员会于1992年12月在丹麦成立，并且制订了分户热计量的基本规定，开始研究按热量收费的可能性。在1994年丹麦政府实行了多项鼓励使用分户热计量收费的惠民政策，即由政府补贴设备所需款的60%。随后，1996年10月9日，丹麦住房与建设委员会颁布了第892号令规定，热费总成本须根据耗热量计量结果分摊到各个用户，至少50%的成本应按使用热量多少进行分摊。德国政府强制实行采暖的分户计量后节能约15%～20%，丹麦节能约15%～35%。集中供热系统按热量计费是全世界发展的趋势和潮流，也是世界各个国家实现节能减排的一项重要措施，目前分户热计量技术不仅在西方发达国家已被采用，而且在东欧各国和原苏联地区国家等得到广泛推广和应用。与此同时，
集中供热系统的分户热计量相应技术也得到进一步发展，供热的动态调节更加先进，计费技术和制度更加可信和准确，整个供热分户热计量计费装置正在向自动化、小型化发展。
§1-2 研究内容与技术路线
本论文主要是对通断时间面积法产生的不同用热模式下耗热量与室内温度的关系的研究以及研究针对分户热计量下的节热率，没有将通断节能中涉及到的各方面的影响因素以及带来的效果与热用户的热舒适性相结合起来，只是片面的考虑增加节能率和节省经济支出的程度。为了对通断时间面积法衍生的行为节能产生的实际效果有更准备的了解，依据课题的研究内容和目标，建立如下技术路线，如图1.2所示。
图1.2 论文技术路线图 §1-3 课题的研究目的和意义
为了促进国家热计量工作的发展和提高用户的热舒适感，提倡节约能源，更好地实现建筑节能是人类节能减排的一个基础环节。分户热计量是一种能够通过促使用户改变用热模式而达到促进节能减排目的有效方法，但是由于我国供热水质差，分户热计量的仪表易受供热水中的杂质堵塞损坏系统设备、故障率高等问题，影响了我国分户热计量技术的大面积推广。如何让更多的不同居住环境、不同家庭组成、不同工用热模式下的用户在整个采暖季节对室内温度的调节满意，并且能较为准确的对不同用热模式下大型热网覆盖下条件不同的热用户耗热量进行分析和预测，从而为集中供热热源的规划布局、热网的构成、热网运行效果和供热系统的运行策略提供相应的技术支持，已经成为集中供热系统发展所要面临的重点问题。因此，了解不同用热模式下用户的耗热量和室内设定温度对热负荷的影响是本文所要研究的主要本方向。通过研究掌握集中邢台地区不同用热模式下耗热量和室内温度的变化规律，使人们更全面的了解行为节能产生的实际效果，更清晰的认识行为节能创造的实际经济意义，从而探究合理的用热模式满足热用户的需要。
第二章 邢台地区现场试验方案
§2-1 引言
通过对邢台地区典型通断时间面积法热计量建筑五个典型位置热用户在不同用热模式下的热负荷试验，得到三种模式下五个典型位置热用户的热负荷指标，并根据这些值对建筑整个采暖季以及整个地区热用户的热负荷值进行了分析和预测，结果说明热用户工作模式用热越少，相应的热负荷越低，并且整个采暖季热负荷值的分布曲线趋于直线,峰值也越低。此热负荷分布规律有利于提高热源的热效率和供热系统的稳定性。在实行分户热计量以前，建筑物热负荷指标是根据外扰并结合建筑物年龄、使用功能和类型来确定。而实行了分户热计量后，热用户可以根据自身的用热需求和热舒适感自行设定室内温度，在外扰和建筑使用功能基本等相同的情况下，建筑热负荷值则随着室内设定温度的变化而变化。尽管分户热计量建筑热负荷具有了这样随机变化的特点，但是对于某些特定地区的特定建筑，仍是具有相对准确和稳定的变化规律。在众多因素影响下寻求这种相对准确和稳定的变化规律是进行集中供热系统运行调节方案和决定热源运行模式的重要条件。
§2-2 试验方案
实验组多年来一直进行通断时间面积法热计量技术的研究，并在邢台地区建立了示范工程。本次现场试验选定邢台地区锦绣中华园小区内的典型建筑。由于热用户所处建筑位置和用热规律决定着用户热需求的大小，所以对不同典型位置的用户在不同用热规律情况下，开展现场试验研究。虽然用户用热规律随机多变，但是用户位置以及家庭成员相似的用户热用规律基本一致，根据实验组2012/2013采暖季对邢台地区实行通断时间面积法热计量用户用热模式的调查,总结出用户基础用热模式主要有三种: 即随机模式、工作模式和固定模式。随机模式的热用户根据自身热舒适性的需求自行设置室内温度，一天可能设置多次，这类用户较少。工作模式的热用户主要居家时间为晚上和周末，热用户不在家时将温控阀温度调低，待晚上下班后再调高，上班时间约为9:00至17:00。由于试验期间天气的影响，能够配合试验的可选取用户太少，所以建筑的不同典型位置只确定五种，即顶层端部位置、顶层中间位置、首层端部位置、其它层端部位置及其它层中部位置。对以上五种典型位置的热用户进行热负荷试验分析。
实验组调在邢台地区共发放调查问卷50份，回收问卷50份，有效问卷50份。向实际热用户了解的内容主要分为三大方面，建筑概况、热用户家庭情况、热计量情况。热用户针对这三项主要内容反馈的具体
内容如下：
2-2-1邢台地区建筑概况
如下图1.3是根据邢台地区问查调卷总结归纳的数据并做成了柱状图，从图中显而易见邢台地区的建筑层数大部分是4-6层，7-9层稍次之，10层以上的建筑很少，这与邢台是中等城市，经济发展较落的现状相吻合。图1.4是根据问卷的数据总结归纳的数据做成的柱状图，从图中很明显的看出邢台地区居民居住的位置分为六种即一层端部、一层中部、顶层中部、顶层端部、其它层端部、其它层中部等位置，其中住在其它层中部的占得比重最大，其它层端部和一层中部的所占比例此致，其他位置的用户基本相。图
1.5是根据问卷调查总结归纳的数据并做成了柱状图，从图中可以看出，邢台地区居民居住面积主要集中在120-150m,其次是居住面积在150-180m较多,居住面积为90-120m和90m以下的用户相对较少。
2222
图1.3 邢台地区的建筑层数 图1.4 邢台地区居民居住位置
图1.5 邢台地区居民居住面积
2-2-2邢台地区热用户家庭情况
热用户的工作时间和生活对热用户用热规律有着重要的影响，热用户家庭结构和在工作日居家时间段如表1.6、图1.7所示。
表1.6 热用户家庭结构
家庭类型
家庭成员结构
上班2人家庭 夫妻二人在工作日外出工作 退休家庭 基本家庭 复合家庭 单人家庭
家中长时间有一位或是多位老人居住
夫妻及子女一起居住，夫妻工作，子女上学（居多）或是工作 三代同堂或是多人居住 一人独居，工作日外出工作
图1.7邢台地区热用户居家情况
由图1.7可知，工作日期间热用户居家时间主情况要分为两类，晚上在家和全天在家，全天在家的情况最多，主要是因为开展调研期间，将近春节，很多家庭老人搬来和子女一起生活，增加了家中一直有人的概率，并且很多家庭的孩童处于寒假假期，一般都会留在家中，因此在邢台地区家中全天有人的概率达到50%，还有15%的用户上午在家。由此通过对热用户生活工作习惯的调查，总结出热用户用热的基本模式。家中长期有人停留的热用户的用热模式可视为固定模式，当室内有人时，如果不是室温有明显冷热变化，热用户并不会主动去调节温控阀来改变室内温度，相反会一直保持温控阀接通的状态。另一种情况热用户家中晚上有人所占比例较高，这种情况可视为工作模式，即白天热用户家中人员出去工作，家中无人，晚上回家后重新设定温控阀温度。其他的情况，对于室内温度阀的调节，可以称之为随机模式，即室内热用户根据自身对于环境热舒适性的要求和室内温度来调室内温度，这种调节无任何规律性，没有时间限制，热用户自身完全根据自己用热需求来调节用热。
热用户的家庭月经济收入对热用户用热模式有着重要的影响，热用户家庭月经济收入如图1.8所示。
图1.8邢台地区热用户家庭月经济收入
图1.8是根据问查调卷总结归纳的数据会支撑的柱状图，从图中可以看出邢台地区月经济收入大部分家庭集中在2000-5000，月经济收入在5000-10000的家庭占20%的比例，月经济收入在10000-15000的 家庭所占比例不足10%。
2-2-3邢台地区热用户热计量情况
热用户室内温控阀的调节对用户用热模式有着做决定性作用，热用户室内温控阀的调节情况如图1.8所示。
图1.9邢台地区热用户室内温控阀调节情况
如图1.9所示，邢台地区热用户调节室内温控阀的占65%，不调节室内温控阀的占35%，室内温控阀的调节决定了热用户的用热模式，同时对我们的试验有至关重要的影响。
热用户对室内温度控制阀进行调节的模式有两类：一是工作模式，另一个是随机模式，这两种模式下邢台地区锦绣中华园小区热用户调节时间段如表2.0所示.
表2.0 工作模式和随机模式下室内温控阀调节
如表2.0所示，当温控阀设定温度为12℃时，阀门断开，供热系统停止供热；当温控阀设定温度为25，阀门接通，供热系统继续供热。由于邻间传热和自由热的影响，短时间内热用户室内温度很难降到12℃以下，如果温控阀设定温度为12℃，可视为温控阀处于断开状态。在设计供热系统时，考虑热舒适性、房间围护结构的蓄热性能、经济性指标等，在无其它特殊要求的情况下，我国采暖室内温度一般约为18～22℃，因此即使温控阀设定温度为25℃，一般实际情况也很难达到25℃，在此设定温度下，温控阀始终处于接通状态。
§2-3 本章小结
本章通过对邢台地区现场调研主要得到了以下三方面的统计结果，建筑概况：建筑层数概况方面、居民居住面积概况、居民居住位置概况，家庭情况方面：家庭成员的居家情况、家庭月经济收入，热计量情况方面：用户室内温控阀是否调节、用户室内温控阀调节时间段等。这三方面的统计为下章探究热负荷指标的影响因素做了很好的准备工作。
第三章 建筑不用用热模式与耗热量的试验研究
§3-1 引言
本次现场试验选定邢台地区锦绣中华园小区内的典型建筑。由于热用户房间在建筑中所处位置和用热模式决定着用户热负荷指标的大小，所以选取不同典型位置、不同用热模式的热用户，展开现场试验研究。由于试验期间天气的影响，能够配合试验的可选取用户太少，所以建筑的不同典型位置只确定五种，即顶层端部位置、顶层中间位置、首层端部位置、其它层端部位置及其它层中部位置。在通过现场调研以后确定了4-1-101、4-1-201、4-1-601、4-2-102、4-2-402等五种典型位置的热用户进行试验分析不同用热模式下热负荷指标的影响因素。
§3-2锦绣中华园小区典型用户三种用热模式具体试验方案
3-2-1 试验仪器
（1）温度记录仪
电子温度记录仪可以自行连续记录数据，记录时间间隔可以根据需要自行设定。在五个典型用户家中放置温度记录仪时，考虑其值的代表性和准确性，在各用户放置位置大致相同，并尽量避免阳光直射、散热设备等的干扰，其外形如图2.1所示。
图2.1电子温度记录仪 图2.2室内温度控制阀 （2）室内温度控制阀
室内温度控制阀，简称温控阀。其外形如图2.2所示。温控阀上温度刻度的范围为10～30℃。将温控器放在房间内家庭成员的主要活动区域温度的位置，通过导线与新型热量表相连接，温控阀通过其内部的感温装置感应周围空气的温度值，并记录为室内的平均温度，将房间温控器设定所需要维持的温度值，当室内温度高于设定温度时，温控阀关断，将与之相连接的热计量表球阀关闭，供热系统停止供热；当室内温度低于设定温度时，温控阀开启，热计量表球阀开启，供热系统开始供热。 3-2-2 固定模式的试验过程
根据对锦绣中华园实际热用户的走访，确定对锦绣中华园小区4号楼几个不同典型位置的热用户进行固定用热模式试验，具体情况见表2.3。
表2.3热用户固定用热模式试验过程
3-2-3 工作模式的试验过程
对于工作模式用热的试验，以4-1-601、4-1-201、4-1-101和4-2-402、4-2-102为对象进行，具体情况见表2.4。
表2.4热用户工作模式试验过程
3-2-4 随机模式的试验过程
对于工作模式用热的试验，以4-1-601、4-1-201、4-1-101和4-2-402、4-2-102为对象进行，具体情况见表2.5。
表2.5热用户随机模式试验过程
在表2.3、表2.4、表2.5的试验时间内，进行热计量仪表热值的记录。数据分析取完整的一天24小
时的数据。
§3-3锦绣中华园小区典型用户不同用热模式下的热负荷
3-3-1 典型位置的确定
锦绣中华园小区位于河北省邢台市桥西区中华大街，处于市区中心。 锦绣中华园4号楼共3梯，一梯两户小区内，为6层建筑，于07年竣工，属于国家“二步节能”建筑。小区采取低温地板辐射采暖的方式集体供暖，由于小区建筑年龄较小，供暖管道相对较新，用户基本不会出现管道堵塞的情况。试验时间为2013年2月25日至2013年3月10日。开展温度记录试验的用户共计35户，锦绣中华园小区4号楼如图2.6所示。
图2.6锦绣中华园小区4号楼
考虑到各锦绣中华园小区各楼用户众多，户型也不同，热用户的用热模式各不相同，受到现场试验条件的限制，不能对小区内所有用户开展试验。在外界气象条件相同和供热管网及设备正常工作的情况下，影响热用户耗热量的主要因素是房屋在建筑中的位置，这种观点广为人知的。究其根本原因，房屋整体围护结构中外围护结构与所占比例多少导致的。笔者根据用户房屋整体围护结构种外围护结构与所占比例不同的特点，将建筑划分成五类典型位置，即首层端部位置、顶层中间位置、顶层端部位置、其它层中部位置及其它层端部位置。
确定典型位置后，在典型位置用户家中安放电子温度记录仪和温控阀，锦绣中华园小区4号楼安放仪器的具体热用户为4-1-101、4-1-201、4-1-601、4-2-102、4-2-402共计五户，开始记记录数据。然后用采暖耗热量管理软件得到累计耗热量。采暖耗热量管理软件系统运行主界面主要由功能导航条、窗口切换、状态栏和主操作区组成。采暖耗热量管理软件系统结构图如图2.7，软件主界面如图2.8所示。
图2.7 采暖耗热量管理软件系统结构图 图2.8系统主界面
3-3-2 典型用户固定模式日热负荷
根据对建筑不同典型位置热用户固定模式的试验，得出日耗热量，根据各户建筑面积计和日耗热量算得试验期内固定模式下各典型用户的热负荷，具体见表2.9。
表2.9固定模式典型用户热负荷
从表2.9可以看出，中间部位置4-1-201用户不仅室内温度稍低，而且热耗相对也小。中间层中间位置的4-2-402用户，因为室内温度高，所以热耗相对也大。 3-3-3典型用户工作模式日热负荷
根据对建筑不同典型位置热用户工作模式的试验，得出日耗热量，根据各户建筑面积计和日耗热量算得试验期内工作模式下各典型用户的热负荷，具体见表3.0。
表
3.0 工作模式典型用户热负荷
从表3.0可以看出，在室外温度稍低时，工作模式下用户热耗仍比固定模式的热耗要小，但五个典型用户室内温度和热耗的规律基本与固定模式相同。 3-3-4 典型用户随机模式日热负荷
根据对建筑不同典型位置热用户随机模式的试验，得出日耗热量，根据各户建筑面积计和日耗热量算得试验期内随机模式下各典型用户的热负荷，具体见表3.1。
表3.1随机模式下各用户热负荷值
从表3.1可知锦绣中华园从3月4日到3月8日由于随机设定室内温度，因此热负荷也是随机变化。将随机模式下用户与工作模式下及固定模式下位置基本相同的热用户比较，在室外温度和居住位置相差不多的情况下，随机模式的热负荷一定比工作模式热负荷大，但与固定模式相比没有明显的关系。
图3.2典型用户不同用热摸下的热负荷
从图3.2可以很直观的比较五个典型用户在不同用热模式下的热负荷指标和同一模式下典型用户的热负荷指标变化。在室外温度和居住位置相差不多的情况下，同一热用户工作模式热负荷指标一定比固定模式和随机模式的热负荷小，随机模式和固定模式相比有时大有时小。同一模式下典型用户热负荷受住户位置的影响，无论是固定模式、工作模式还是随机模式，处于楼顶和楼端的用户比其他用户热负荷指标要大，处于中间位置的用户热负荷指标是最小的，与此同时，用户的周边用户也对其热负荷指标有很大影响如图3.1中4-2-402因4-2-602房间无人居住未采暖，所以造成了它比其他用户的热负荷指标要高。
§3-4 本章小结
本章主要对建筑不用用热模式与耗热量的试验研究，以五种不同位置的典型热用户的不同用热模式下
的用热情况和室内温度的变化为研究对象，分析得到了五种典型位置热用户在典型日的室内外平均温度、室内日耗热量及换算成室内设计温度为18℃时的热负荷指标，该指标也是对整个锦绣中华园小区开展热负荷分析研究的基础。通过现场试验得出五种典型位置热用户室内温度和耗热量变化的特点，总结出对热负荷指标的影响因素，包括房间围护结构在整体围护结构中所占比例、室内平均温度、室外平均温度、住户居住位置和周边用户用热行为等。
第四章 典型用户通断时间面积法热计量建筑负荷规律分析
§4-1 引言
4-1-1 热负荷换算成室内设计温度原理
为了使热用户热负荷指标具有科学的可比性，于是把典型用户三种模式即固定模式、工作模式以及随
机模式下的热负荷利用公式(1)均换算到邢台地区室内设计温度18℃下的热负荷。具体见公式（1）。
QQ'
tntw
（1）
18tw
式中 Q'——试验日热用户平均负荷指标，w/m ；
2
Q——室内设计温度为18℃时的负荷指标，w/m2；
tw ——试验日室外日平均温度，℃； tn ——试验日室内日平均温度，℃。 4-1-2 热负荷换算成室外设计温度原理
为了更加准确的研究不同用热模式热负荷的影响因素、排除偶然因素的影响于是把典型用户三种模式即固定模式、工作模式以及随机模式下的热负荷利用公式(2)均换算到邢台地区室外设计温度-8℃下的热负荷以方便与换算成室内设计温度18℃下的热负荷指标对比，从而总结归纳出科学合理的热负荷变化规律。具体见公式（2）。
21 河北工业大学城市学院毕业设计论文初稿
QQ'
tn(8)
（2）
tntw
2
式中 Q'——试验日热用户平均负荷指标，w/m ；
Q——室外设计温度为-8℃时的负荷指标，w/m2；
tw ——试验日室外日平均温度，℃； tn ——试验日室内日平均温度，℃。
§4-2 室内外平均温度变化影响日热负荷变化规律分析
4-2-1 固定模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律
图3.3 4-1-201 热负荷指标随室内温度的变化曲线 图3.4 4-1-201热负荷指标随室内温度的变化曲线
图3.5 4-1-601热负荷指标随室内温度的变化曲线 图3.6 4-2-102热负荷指标随室内温度的变化曲线
图3.7 4-2-402热负荷指标随室内温度的变化曲线
如图3.3、图3.4、图3.5、图3.6、图3.7所示为五个典型用户在固定用热模式下分别换成室内设计温度18℃和室外设计温度-8℃情况下从2013年2月21日-2013年2月25日五天的热负荷指标。固定模式因为用户对室内温控阀不进行调节，所以室内温度仅受到室外平均温度的影响，室外平均温度越低，用户的耗热量越大，反之室外温度越高，用户的耗热量越小。五个图均能说明在其他条件基本相同的情况下，设定室内温度高低与热负荷指标的大小成正比即室内设定温度越高热负荷指标越大。在热用户其他条件相同的情况下，室外平均温度变化与热负荷指标的大小成反比即室外温度越高热负荷指标越小。固定模式不对温控阀进行调节就会出现用户在室外温度高的情况开窗散热的现象，这样造成了热量的大量浪费，不利于国家提倡节能减排战略。
4-2-2 工作模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律
w/m2w/m2
图3.7 4-1-101热负荷指标随室内温度的变化曲线 图3.8 4-1-201热负荷指标随室内温度的变化曲线
w/m2w/m2
图3.9 4-1-601热负荷指标随室内温度的变化曲线 图4.0 4-2-102热负荷指标随室内温度的变化曲线
图4.1 4-2-402热负荷指标随室内温度的变化曲线
如图3.7、图3.8、图3.9、图4.0、图4.1所示为五个典型用户在工作用热模式下分别换成室内设计温度18℃和室外设计温度-8℃情况下从2013年2月26日-2013年3月2日五天的热负荷指标。工作模式用户对室内温控阀白天热用户家中人员出去工作，家中无人，晚上回家后重新设定温控阀温度调节。所以室内温度仅受到室外平均温度的影响，室外平均温度越低，用户的耗热量越大，反之室外温度越高，用户的耗热量越小。五个图均能说明在其他条件基本相同的情况下，设定室内温度高低与热负荷指标的大小成正比即室内设定温度越高热负荷指标越大。在热用户其他条件相同的情况下，室外平均温度变化与热负荷指标的大小成反比即室外温度越高热负荷指标越小。工作模式对温控阀进行调节，室外平均温度高的时候调低节温控阀温度，室外温度低的时候调高温控阀温度，就不会出现用户在室外温度高的情况开窗散热的现象，有利于国家提倡节能减排战略。
4-2-3 随机模式下室内外平均温度变化影响热负荷的变化规律
w/m2w/m2
图4.2 4-1-101热负荷指标随室内温度的变化曲线 图4.3 4-1-201热负荷指标随室内温度的变化曲线
图4.4 4-1-601热负荷指标随室内温度的变化曲线 图4.5 4-2-102热负荷指标随室内温度的变化曲线
w/m2w/m2
图4.6 4-2-402热负荷指标随室内温度的变化曲线
如图4.2、图4.3、图4.4、图4.5、图4.6所示为五个典型用户在随即用热模式下分别换成室内设计温度18℃和室外设计温度-8℃情况下从2013年3月4日-2013年3月8日五天的热负荷指标。随机模式的热用户依据自身热舒适性的要求自行调节室内温控阀温度，每天随即进行调节，没有规律可言。这类用户是较少。室内温度仅受到室外平均温度的影响，室外平均温度越低，用户的耗热量越大，反之室外温度越高，用户的耗热量越小。五个图均能说明在其他条件基本相同的情况下，设定室内温度高低与热负荷指标的大小成正比即室内设定温度越高热负荷指标越大。在热用户其他条件相同的情况下，室外平均温度变化与热负荷指标的大小成反比即室外温度越高热负荷指标越小。随即模式对温控阀进行调节，室外平均温度高的时候调低节温控阀温度，室外温度低的时候调高温控阀温度，就不会出现用户在室外温度高的情况开窗散热的现象，有利于国家提倡节能减排战略。
§4-3 热用户调节室内温控阀前后的调查
4-3-1 邢台地区热用户装热量表前后热舒适感觉
图4.7热用户装热量表前后热舒适性 图4.8热用户装热量表前后满意度程度
实验期间通过问卷调查数据绘制了图4.7、图4.8，从图中可得，大部分热用户表示不冷不热对温控阀的调节表示满意，用户觉得和预期结果一样；还有较多的用户感觉稍暖表示对温控阀的调节感到十分满意，用户表示比预期效果要好；仅有很小一部分用户感觉热或者是稍凉，并表示温控阀的调节没有达到预想效果，可能和这些用户自己特点有关。
§4-4 本章小结
通过对五种典型用户基于通断时间面积法的三种用热模式下室内外平均温度和热负荷指标的变化规律
的试验研究，充分说明三种模式下室内外平均温度是影响热负荷指标的决定性因素，与此同时，也表明基于通断时间面积法的工作模式下居住位置、居住面积、家庭架构相同的用户，用户的热负荷指标最小。通断时间面积法符合国家建筑节能的要求，在未来一段时间内能得到会得到大范围的推广和应用。通过对热用户装热量表前后热舒适性和满意程度的调查，得到了大部分用户的认可，我们这次试验是成功的。
第五章 结论和展望
§5-1 结论
本次现场试验选定邢台地区锦绣中华园小区内的典型建筑。由于热用户所处建筑位置和用热规律决定着用户热需求的大小，所以对不同典型位置的用户在不同用热规律情况下，开展现场试验研究。虽然用户用热规律随机多变，但是用户位置以及家庭成员相似的用户热用规律基本一致，根据实验组2012/2013采暖季对邢台地区实行通断时间面积法热计量用户用热模式的调查,总结出了用户基础用热模式主要有三种: 即随机模式、工作模式和固定模式。
分户热计量设备和通断时间面积法的应用给了热用户自主调节室内温度的可能，由于室内热舒适性、经济条件、节能减排、家庭结构等因素热用户自主设定室内温度，因而衍生出不同的用热模式，进而使各热用户以及整个建筑的耗热量均与未分户计量前发生明显的变化。不同的用热模式室内外平均温度和热负荷的影响，建筑情况、用户家庭情况等基本相同的情况下，工作模式热负荷最小，固定模式的热负荷最小，有很大节能空间，虽然影响热用户的室内热舒适性，但是还是有大部分用户表示满意。这些均是我们在这次试验中已经明确的问题。地板地板辐射采暖建筑其蓄热性不同于散热器辐射采暖建筑，由于其舒适节能特性使该种采暖方式得到广泛应用，本文主要研究邢台地区低温地板辐射采暖分户计量建筑热用户不同用热模式室温和耗热量的规律进行试验研究，并根据试验结果归纳总结邢台地区室温变化规律和耗热量特性。
§5-2 展望
为了促进国家热计量工作的发展和提高用户的热舒适感，提倡节约能源，更好地实现建筑节能是人类节能减排的一个基础环节。分户热计量是一种能够通过促使用户改变用热模式而达到促进节能减排目的有效方法，但是由于我国供热水质差，分户热计量的仪表易受供热水中的杂质堵塞损坏系统设备、故障率高等问题，影响了我国分户热计量技术的大面积推广。如何让更多的不同居住环境、不同家庭组成、不同工用热模式下的用户在整个采暖季节对室内温度的调节满意，并且能较为准确的对不同用热模式下大型热网
覆盖下条件不同的热用户耗热量进行分析和预测，从而为集中供热热源的规划布局、热网的构成、热网运行效果和供热系统的运行策略提供相应的技术支持，已经成为集中供热系统发展所要面临的重点问题。因此，了解不同用热模式下用户的耗热量和室内设定温度对热负荷的影响是本文所要研究的主要本方向。通过研究掌握集中邢台地区不同用热模式下耗热量和室内温度的变化规律，使人们更全面的了解行为节能产生的实际效果，更清晰的认识行为节能创造的实际经济意义，从而探究合理的用热模式满足热用户的需要。
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致 谢
本论文的研究是本孙春华老师和陈彩岺学姐的指导下完成，孙老师和彩岺学姐对我论文的完成付出了大量的精力和心血。孙老师的用自己严谨治学的精神影响着我，让我在此次实验研究端正了学习态度，有很大收获。在毕业设期间孙老师尽职尽责耐心教导，我没有辜负老师的一片苦心，我顺利完成了毕业设计。在此我对孙老师和彩学姐衷心的的感谢。