板式住宅建筑户型修正系数的研究

    一、引言
   
    最初提出实行"分户计量，分室控温"，是以节能为主要目的，对节能住宅室内采暖系统提出的要求。由于供热体制的改革，对既有住宅建筑供暖系统实行分户计量的改造工作，也迅速发展起来。如果室内采暖系统做到了分户计量与分室调节，一方面，可以满足不同住户对室内温度的不同要求，这是采暖用"热"成为商品的必要条件；另一方面，采暖用热量的多少和住户负担的采暖费用直接挂钩，充分调动住户的节能积极性，其节能效益是非常可观的。[1]
   
    1.户式热表计量值修正方法研究
    我国的大部分住宅都是公寓式住宅，对这种类型的住宅实行户用热表计量，不能仅以每户热表计量的结果直接作为收费的依据，这一点经过近年来的研究已达成共识，在这方面的研究成果也很多。目前，主要修正方法有以下四种：
    （1）对不同集团的房价进行修正；
    （2）对不同住户采用不同的单位热量热价；
    （3）将屋顶、山墙、地面的传热损失作为公共热费，进行分摊；
    （4）户型修正系数。
    四种修正方法各有千秋，选择修正方法应遵循的原则是：
    （1）修正方法要简单，可操作性强
    （2）要准确，既将热消耗的先天不公正加以修正，又鼓励住户的节能积极性；
    （3）要简单、易于理解，不仅要业内人力认可，还要得到居民的认可。
    目前研究较多的是第三种方法，将建筑中的屋面、山墙、地面作为整栋建筑共有的，通过这部分围护结构的传热损失作为公共热费由整栋建筑的住户平均承担，而将每户的外墙（除山墙）作为该户的自己承担的热费，事实上有些建筑中，外墙的传热损失也是应该分摊的。本文作者在文献[2]提出根据户型体形系数确定户型修正系数的观点，并对试点建筑--哈尔滨人和名苑节能住宅的几户不同位置典型房间进行了理论计算和实测分析。户型修正是一种可行的方法，户型体形系数与整栋建筑体形系数的差异反映出各户围护结构的个性特征与整栋建筑围护结构共性特征的差异，且综合考虑了屋顶、地面、山墙、外墙及楼梯间隔墙的影响。
   
    2.公共费用分摊
    在采用户用热表计算的多层公寓式住宅建筑中，一般仍需要设置计量建筑用热总量的热量表，各户热表计量的热量之和，应小于总表计量的热量，二者之差应是楼梯间散热和管道的热损失，这部分也散失在建筑物内，直接或间接地提高了户内温度。因此其费用应由住户承担。
    （1）
    式中：Qg--各户所应负担的公共用热量，W；
    Ai--各户建筑面积，m2；
    Qb--整栋建筑热表计量的热量，W；
    Qi′--修正后的各户采暖用热量，W。
   
    3.户型修正系数的影响因素分析
    户型修正系数用来修正各户热表的计量结果
    （2）
    式中：Qi′--修正后的各户采暖用热量，W。
    ai--户型修正系数，按式（3）计算。
    （3）
    式中：Qi-c--建筑耗热量计算结果，W。
    总体上说，中间层靠山墙户型的体形系数接近于整栋建筑的体形系数，因此其户型修正系数接近1.0；中间层中间户型的体形系数小于整栋建筑的体形系数，因此其户型修正系数大于1.0；底层、顶层中间户型的体形系数大于整栋建筑的体形系数，因此，其户型修正系数小于1.0；底层顶层向山墙户型的体形系数最大，因此其户型修正系数最小。为进一步研究户型体系数与户型修正系数的关系并分析影响户型修正系数的其他因素，选取表1中的建筑进行计算。
   
    计算模型的主要参数 表1

    （1）按建筑耗热量指标比例分摊热费
    在确定户型修正系数时，应该按建筑实际耗热量，也就是计量时间段内消耗的热量比例确定，不能按热负荷比例确定，二者的主要区别是热负荷不包括生活得热，计算热负荷时将生活得热按供热量热裕量考虑。但在建筑实际的热平衡中，生活得热是不可忽视的，而且近年来，随着生活水平的提高，住宅中的生活得热有所增加[3]。尤其是具有调节功能的室内采暖系统的住宅，生活得热等免费能源的利用是降低采暖费用的有效手段，必须充分考虑。图1、图2给出了按热负荷比例和按耗热量指标比例来确定户型修正系数的计算结果。
   
    图1 泰海小区44号楼耗热量指标和按热负荷计算的户型修正系数对比
   
    图2 泰海小区39号楼按大批量指标和按热负荷计算的户型修正系数对比
   
    对于户型体形系数与建筑体形系数接近的房间一说，是否考虑生活得热对户型修正系数影响不大，但对于体形系数较小的房间来说，按热负荷比例确定的户型修正系数略小；对于体形系数较大的房间来说，按热负荷比例确定的户型修正系数略大。
    （2）围护结构传热系数的影响
    在文献[2]中定性一地分析了节能住宅与传统住宅，户型修正系数的没。户型体形系数越大，户型修正系数越大，对于节能建筑，变化的趋势较传统建筑平缓。但二者在数值上的差异通过几栋典型建筑计算的情况见图3、图4。
   
    图3 泰海小区39楼户型修正系数
   
    图4 泰海小区44楼户型修正系数
   
    无论是节能建筑还是传统建筑中，中间层靠山墙的户型修正系数均接近1.00；而对于中间层中间户型、底层、顶层中间户型、底层、顶层靠山墙户户型修正系数因建筑围护结构构造不同而不同，节能建筑与传统建筑相比约差20%。节能建筑中间层中间户型的户型修正系数约1.20；传统建筑中间层中间户型系数约为1.40。节能有建筑底层、顶导中间户型的户型修正系数约为0.80；传统建筑底层、顶层中间户型的户型修正系数约为0.65。节能建筑底层、面层靠山墙户型的户型修正系数约为0.70；传统建筑底层、顶层中间户型的户型修正系数约为0.50。
    （3）朝向的影响
    对于一梯三户的板式住宅建筑中，存在着所有围护结构均朝南向的中间户型，与既有南向围护结构、又有北向围护结构的房间相比，同样户型体形系数的情况下，其传热损失小，因此，户型修正系数应增大，中间层中间户型修正系数增加20%，顶层中间户型修正系数增加10%，见图3中点1、2、3、4。
    （4）户型修正系数影响因素的确定
    对于几何形状比较简单的板式住宅，户型修正系数相对变化不大，但对于几何形状复杂而且各对于几何形状、面积差异较大的建筑，其户型修正系数必须单独计算，户型修正系数受到室内外温度差、围护结构平均传热系数、户型体形系数等因素的影响。计算时应考虑式（4）给出的各因素。
    （4）
    式中：km--外围护结构平均传热系数W/m2K;
    si--户型体形系数；
    c--朝向修正；
    Δt--室内外温差，K。
   
    4.结论与建议
   
    通过理论分析与计算，本文给出了板式住宅中不同户型的户型修正系数，将板式多层住宅各户因为位置不同引起的热消费不公平以简单的、固定的系数加以修正，可操作性强易于理解。
    （1）中间层靠山墙的户型修正系数为1.00。
    （2）节能建筑中间层中间户型的户型修正系数约1.20；传统建筑中间层中间户型的户型修正系数约为1.40。所有外围护结构均为南向时，中间层中间户型修正系数增加20%。
    （3）节能建筑底层、顶层中间户型的户型修正系数约为0.80；传统建筑底层、顶层中间户型的户型修正系数约为0.65。所有垂直外围护结构均为南向时，中间层中间户型修正系数增加10%。
    （4）节能建筑底层、顶层靠山墙户型的户型修正系数约为0.70；传统建筑底层、顶层中间户型的户型修正系数约为0.50。
    （5）对于热计量中由于相邻房间温度不同，引起的传热损失如何修正等其他问题，本文未涉及。