xxxx小区热量表改造工程方案.docx

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xxxx小区热量表改造工程方案

Xxxxxx小区供热改造方案

Xxxxxxxxxxxx有限公司

2013年7月

目录

第一章勘察报告2

第二章楼栋热计量改造及远传功能的实现方案4

2.1楼栋热计量平衡压力改造方案4

2.1.1系统的目标4

2.1.2楼栋采暖入口系统架构4

2.1.3自力式流量控制阀工作原理6

2.1.4自力式平衡阀在供热系统内部调节方式下的应用8

2.1.5自力式平衡阀在供热系统中应用的总结9

2.1.6在供热系统中使用自力式平衡阀的好处10

2.2楼栋热量表远传抄表系统设计方案10

2.2.1热量表远传抄表系统的目标10

2.2.2系统设计的依据和原则11

2.2.3系统架构12

2.2.4方案设计15

2.2.3施工方案16

第三章2#、3#、4#、5#楼单管串联供热系统改造方案19

3.1方案设计目标19

3.2系统架构说明19

3.3系统配置表21

3.4温度法计量装置分摊原理22

3.5计算软件界面24

3.6网络传输构架（数据采集系统构架）24

3.7装置使用条件25

第一章勘察报告

根据xxxx小区的领导和物业提供的信息，我公司组织技术骨干对xxxx小区的供热系统进行全方位的考察，得到如下结论：

问题：

1、xxxx小区原供热系统，用户室内温度相对不等，部分用户室温过高（或过低），热流量不可调节，造成了热能资源的浪费和用户采暖的同价不同质问题。

2、xxxx小区管网为非一次性设计完成，经过多次改造，系统混乱，每年供暖前未进行水力平衡调节，楼栋管道虽部分安装压差阀，但压差控制失灵，不能控制压力，造成不同层用户、同层不同户的热流量存在差异、冷热不均。

3、原有压差阀压差设定后不可调控，无法根据需要对热量进行调控。

4、大部分用户供暖采用铸铁散热片，随着时间积累管道老化，供热水中会产生较多铁锈等杂质，影响热计量精度，应设置过滤装置。

5、xxxx西区2#、3#、4#、5#楼供热结构与其他楼不同，这种采用每户4管上下串联的系统结构，需单独设置供热改造方案。

解决方法：

1、改造管网结构，使用自立式流量控制阀（手自一体），根据液体的自身容量保持设定流量恒定的阀门，使管网流量按需分配，换除水系统冷热不均的阀门，同时节电20%—30%，节约热能15%—20%，对节能改造起到关键性作用。

2、加装压力表，显示控制阀前后压力，可通过前后压力表看出阀门控制效果，及时判断阀门工作情况是否正常。

3、加装过滤器，提高热计量精确度，保证热量计量准确无误。

4、热计量表只是起到测量流量和累计热能的作用，即起不到节能作用也起不到控制作用。

综合成本和效能因素，我们采用一栋一表的计量方式，每栋楼加装带远传功能的热量表，便于物业公司统计楼栋总热流量，实现抄表远传计量收费的目的。

5、对2#、3#、4#、5#楼设计单独的供热改造方案，采用室内房间平均温度和面积法。

第二章楼栋热计量改造及远传功能的实现方案

2.1楼栋热计量平衡压力改造方案

2.1.1系统的目标

根据我国现行多年的热暖系统的实践与研究，流量压力不均和压差失衡是造成不同用户流量不等、室温不同的重大技术性问题。

因此，通过加装自立式平衡阀可以解决大部分用户的热流量供应问题。

根据国家图集要求，按照《建筑与建筑群综合布线工程设计规范》《智能建筑设计标准》《民用建筑电气设计规范》等相关规范制定了本系统方案。

2.1.2楼栋采暖入口系统架构

图1.1带热计量表采暖入口装置

本设计为每个单元楼栋口采暖管网入口装置结构，45栋楼，每栋4单元，共180套装置。

1、阀门

设计采用蝶阀或闸阀，在主管道上主要起切断和节流作用。

供（回）水管两端的蝶阀主要用于截断水流，方便维修和更换过滤器、压力表、控制阀和热量表等着装置。

2、压力表

测量并指示控制阀前后管网压力，可通过前后压力表看出阀门控制效果，及时判断阀门工作情况是否正常。

3、温度计

供（回）水管温度计位置分别插入热计量表的进（回）水温度传感器，测量水温差变化，计算楼栋热流量使用情况。

4、闸板阀

主要起切断和节流作用。

5、粗过滤器

安装在供水管入口和回水管末端，用来消除介质中的大颗粒杂质，保护阀门及设备的正常使用。

当流体进入置有疏松滤网的滤筒后，其杂质被阻挡，而清洁的滤液则由过滤器出口排出，当需要清洗时，将可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可。

6、细过滤器

安装在供水管入口和热量表进水口前端，用来消除介质中的杂质，以保护热量表的正常使用。

当流体进入细密滤网的滤筒后，其杂质被阻挡，而清洁的滤液则由过滤器出口排出，当需要清洗时，只要将可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可。

7、热量表

采用带有远传抄表工程的高精度热量表，远程实时计量楼栋热流量使用情况，为物业准确计费提供依据。

（远传设计方案2.2章详述）

8、自立式流量控制阀

自立式流量控制阀（手自一体）根据实际需要来设定流量，阀门可在水压作用下，自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量偏差。

供水管D1、回水管D2都采用DN65管径，D3采用DN25管径，回水管蝶阀前加装泄水管D4，采用DN25管径，A端线长度2300mm，B端线长度600mm。

2.1.3自力式流量控制阀工作原理

自力式平衡阀就是一种具有自动调节功能，能使管网实现动态平衡的新型阀门。

我们常用的有自力式流量平衡阀和自力式压差平衡阀。

本系统采用自立流量平衡阀

现将它的结构和工作原理介绍如下：

自力式流量平衡阀的作用是在阀的进出口压差变化的情况下，维持通过阀门的流量恒定，从而维持与之串联的被控对象（如一个环路、一个用户、一台设备等，下同）的流量恒定。

图2.1自力式流量平衡阀结构示意图

自力式流量平衡阀从结构上说，是一个双阀组合，即由一个手动调节阀组和自动平衡阀组组成（见图2.1）。

手动调节阀组的作用是设定流量，自动平衡阀组的作用是维持流量恒定。

对于手动调节阀组来说，流量G＝KV√P2-P3，式中KV为手动调节阀阀口的流量系数，P2-P3为手动调节阀阀口两侧的压差。

KV的大小取决于开度，开度固定，KV即为常数，那么只要P2-P3不变，则流量G不变。

而P2-P3的恒定是由自动平衡阀组控制的。

比如进出口压差P1-P3增大，则通过感压膜和弹簧的作用使自动平衡阀组关小，使P1-P2增大，从而维持P2-P3的恒定；反之P1-P3减小，则自动平衡阀组开大，使P1-P2减小，维持P2-P3的恒定。

手动调节阀组的每一个开度对应一个流量，开度和流量的关系由试验台试验标定，并配有开度的显示和锁定装置。

2.1.4自力式平衡阀在供热系统内部调节方式下的应用

图2.2自力式平衡阀安装示意图

1、当被控对象有内部调节时（见图2.2），在一个环路入口处装设自力式流量平衡阀，则环路流量恒定，那么环路中的一个支路进行流量调解，其调节量必然全部转移到其他支路上去。

比如支路2关闭，则支路１和支路３的流量增大，两支路的流量增量即原支路2的流量。

显然，装设自力式流量平衡阀使各支路间出现较大的调节干扰，环路的水力稳定性很差。

如果环路中干管的阻力相对于支路的阻力可以忽略不计，则可把干管视为静压箱，各支路的调节互不干扰，即一个支路的流量调节对另外支路的流量不产生影响。

实际上，由于干管阻力的存在，使得各支路间的调节干扰不可避免，比如一个支路关小，其他支路的流量均将程度不同地有所增加。

但在设计合理的情况下，这种干扰是微弱的。

系统设计时对于被控环路的干管采用相对较大的管径，且在干管上不再装设其他阀门，尽可能减小干管的阻力，可以使各支路间的调节干扰降到最低程度，使环路具有较好的水力稳定性。

对于分户热计量的供暖系统，强调用热调节的自主性，而又必须从设计上考虑尽可能减轻各用户间的调节干扰，所以宜采用自力式压差平衡阀。

2、当被控对象无内部调节时，因为内部阻力不变，所以压差恒定必然流量恒定，因而装设自力式压差平衡阀和装设自力式流量平衡阀，具有同样的效果，都可以起到吸收网路的压力波动，保持被控对象流量恒定的作用。

这种情况下，二者可以互换。

对于采用集中质调节的供热系统，一个支路上连接多个用户，无疑在支路入口处可以装设自力式压差平衡阀。

但如果各用户的调节是不经常的、无规律的以及相对于支路的总流量来说调节所产生的影响是轻微的，则也可以把支路的流量视为恒定，采用自力式流量平衡阀。

对于二者均可采用的场合，推荐采用自力式流量平衡阀，因为流量平衡阀可以直接设定和显示流量，且无需连接导管。

2.1.5自力式平衡阀在供热系统中应用的总结

（１）对于质调节系统可根据恒定流量和恒定压差的需要，选用自力式流量平衡阀和自力式压差平衡阀。

（２）对于量调节系统，因运行调节时改变了系统的水力工况，所以不能采用自力式平衡阀和自力式压差平衡阀。

这时，若采用手动平衡阀，系统总流量变化时，各支路、各用户、各末端装置的流量同比例变化，即系统的集中调节可以传达至每个末端装置。

（３）当被控对象有内部调节时，装设自力式流量平衡阀，将使被控对象内部的各支路间出现较大的调节干扰。

而装设自力式压差平衡阀，既可吸收网路的压力波动、又可以使被控对象内部各支路间的调节干扰大大减弱。

因而被控对象有内部调节时，可装设自力式压差平衡阀，不可装设自力式流量平衡阀。

对于分户热计量的质调节供暖系统，在一个向多户供暖的支路入口处，宜装设自力式压差平衡阀。

（４）被控对象无内部调节时，装设自力式流量平衡阀和自力式压差平衡阀，具有相同的效果，二者可以互换。

当二者均可采用时，推荐采用自力式流量平衡阀。

2.1.6在供热系统中使用自力式平衡阀的好处

在目前我国供热系统以质调为主的前提下，安装使用自力式平衡阀是实现运行动态调节、降低运行成本、节约能源的有效措施，对推动集中供热事业的发展必然产生深远影响。

1、在管网系统中安装自力式平衡阀，实现动态调节后，管网中的阻力能自动调整，确保设计的水泵G-H特性曲线在最佳工况下运行，从而达到节电的目的。

2、在管网系统中安装自力式平衡阀实现管网运行动态调节，可以有效地克服系统中的“近热远冷”现象，真正达到热量按需分配到热用户的目的，既提高了供热质量，还能增加供热面积。

2.2楼栋热量表远传抄表系统设计方案

2.2.1热量表远传抄表系统的目标

传统的热表抄收需要抄表人员定期挨家挨户抄取数据，误差大、统计工作量大，人为的错误给管理部门和用户带来极大不便。

热量表远传抄表系统节省时间、人力、物力、提高工作效率，降低热力公司管理成本，准确及时地将住户所使用的热量数据显示出来，为实现科学、系统的管理提供了有效的解决方法。

热量表远传抄表系统的出现方便了住户，一方面杜绝了抄表扰民的问题；另一方面可以简化管理手段，减轻管理负担。

因此热量表远传抄表系统的应用是新型住宅发展的必然，合乎人们高品质生活的追求，符合国家小康型住宅产业的精神。

2.2.2系统设计的依据和原则

本方案的设计依照建设部行业产品标准JG/T162-2004《住宅远传抄表系统》,本系统可以实现热量数据的出户管理，数据传输稳定可靠。

1、设计原则

可靠性：

采用高品质的材料和组合安装的方式构成一套高标准的信息传输通道，从而保证了整个系统的可靠运行。

先进性：

采用MBUS总线制系统结合GPRS数据通讯，实现大批量数据的远距离通讯，保证热力公司实时了解用户的使用情况。

经济性：

虽然远传抄表系统初期投资比较高，但由于远传抄表将原来人工抄表改成为远传系统，可以对资源统一规划设计管理，省去大量的重复劳动和提高了能源的产销平衡管理水平。

2、设计依据

满足下列标准：

《住宅远传抄表系统》JG/T162-2004

《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16—92

《高层民用建筑防火规范》GB50045-95

《建筑与建筑群综合布线工程设计规范》GB/T50311-2000

《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000

《建筑及建筑群综合布线系统工程验收规范》GB/T50312-2000

《电子计算机房设计规范》GB50174-93

3、安装与设计规范

中国民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92；

智能建筑设计标准EBD-03-95；

工业企业通信设计规范CECS09：

89；

建筑与建筑群综合布线系统过程设计规范CECS72:

97；

建筑与建筑群综合布线系统工程施工及验收规范CEES72：

97；

电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-82。

2.2.3系统架构

在本方案中，45栋楼，每栋4单元，因此需要180个楼栋热量表计量点位，、具体计量点分布表。

（见附表一）

根据项目对抄表系统的要求，依照“物理网络一次到位，设备配置灵活”原则进行综合布线系统设计，将抄表传输网络系统分为四个子系统：

1、表具子系统

表具子系统即指由远传热量表具连接到干线的过程，完成了表具远传信号与传输网络的接入。

（如图1所示）

图1表具子系统

2、干线子系统

楼栋子系统，它提供建筑物楼层干线电缆的路由。

该系统由MBUS总线电缆组成，相当于传输网络系统中干线电缆。

布线可以走弱电井（弱电桥架）或者单独配管（如图2所示）

图2干线子系统示意图

3、楼宇子系统

楼宇子系统由一个楼宇主控站，通过MBUS总线电缆延伸到建筑群中的多个干线子系统，它是提供楼宇门栋之间与网络中心的通信设施所需的硬件。

楼宇主控站应按实际楼栋单元用户数量进行布置，为确保通信稳定通畅，建议每个楼宇主控站下带载数量不超出64户。

图3楼宇子系统示意图

4、GPRS子系统

由GPRS主控站通过470M近程无线方式将此GPRS主控站管辖范围下的楼宇主控站集中连接起来。

GPRS主控站可连接管辖的楼宇主控站最多可达128台。

为确保抄表速率，每台GPRS主控站下辖用户总量不超过900户。

（每块表抄表时常约4秒）

图4GPRS子系统示意图

2.2.4方案设计

本方案将GPRS主控站一般设计在小区中心楼栋顶层，若楼层不多，总线距离不长，楼宇主控站也推荐放置在这些地方，便于统一管理和电源接入。

整个网络结构采用星型拓扑结构。

本方案涉及到表具子系统、表具信号线子系统、干线（垂直）子系统、设备间子系统、建筑群子系统子系统。

现将各个子系统的设计分述如下：

1、表具子系统

表具子系统是指每个楼栋安装的具有远传信号输出功能的热量表输出的数据信号与远传线进行物理连接。

在本项目中，表具子系统设计选用材料如表1所示。

表具子系统材料配置表表1

序号

产品名称

说明

1

塑料接线盒

暗装（适用于配管）

2

热缩套管

接线端的绝缘保护

3

远传热量表

MBUS远传通讯

4

RVVP（4X1）电缆线

用于远程数据传输

5

护线管

用于线路保护

注：

采用4芯线主要是考虑为了预防以后线路问题，预留两芯备用，以下皆同。

2、干线子系统

单楼栋子系统材料配置表表3

序号

产品名称

说明

1

RVVP（4X1）电缆线

用于远程数据传输

2

护线管

用于线路保护

3、楼宇子系统

楼宇子系统材料配置表表4

序号

产品名称

说明

1

楼宇主控站

2

RVVP（4X1）电缆线

用于远程数据传输

3

护线管

用于线路保护

4

AC220V电源

用于提供楼宇主控站电源

4、GPRS子系统

GPRS子系统材料配置表表4

序号

产品名称

说明

1

GPRS主控站

2

AC220V电源

用于提供GPRS主控站电源

GPRS系统需要使用单位有静态IP地址。

2.2.3施工方案

1、施工布线方案说明

远程抄表系统的整体性能由两个因素决定，一是抄表设备稳定可靠性，如表具的发讯准确性、数据采集器的稳定性等，这些因素可以通过工艺技术改进使性能达到设计要求；另一因素是物理传输网络的构建好坏很大程度上决定了系统稳定性，而且物理网络的应用具有较长的时间性，使用周期一般在10至15年以上，建成后短期内不会重复投入。

从整体进行分析抄表传输网络的性能决定于布线系统，经过多年的工程实践我们参照综合布线的要求，实行类结构化综合布线方式，以达到高度智能化及节省投资目的。

在进行综合布线系统施工安装中，要注意强电缆和弱电缆的隔离，两类电缆不能在一起安放，避免两类线缆间信号的干扰。

对于线缆的敷设、设备的安装，要结合建筑物的装修情况来定。

本方案的施工设计主要作为对一些布线子系统的安装设计建议，对于工程的实际施工，还要结合建筑物的最终设计概况来定。

2施工具体说明

以下将按照类综合布线系统的各个子系统之间顺序描述各个部分的施工设计：

（1）表具子系统

本方案中表具子系统的施工是进行表具接线及接线盒固定安装。

接线时要根据线缆的颜色对应接入，同时接线端做好标识。

敷设RVVP4x1.0屏蔽软线时，要结合房间的装修设计进行施工，房间内线缆的布放一般通过建筑预埋管道进行敷设。

房间外的布线，一般沿着走廊天花板安装桥架进行敷设。

水平线缆通过各种规格的PVC管或钢管或线槽进行保护，能有效的防水和防鼠灾。

而且达到布线的线缆能集中管理。

每根水平系统的线缆上都标识上标签，易于线缆的接续和管理。

（2）干线子系统

垂直干线子系统的安装是敷设楼层之间到楼出口数据电缆。

干线电缆一般通过每栋楼弱电井进行楼层间的穿放。

干线电缆也要过PVC管或钢管或网络线槽进行保护。

每根水平系统的线缆上都标识上标签，易于线缆的接续和管理。

3施工布线的原则

1管道线槽配线前应清楚槽内污物和积水；

2缆线布线前应核对型号规格、路由及位置与设计规定相符；

3同一管道线槽内包括绝缘在内的导线截面积总和应不超过内部截面积的40%；

4线缆的布放应平直、不得产生扭绞，打圈等现象，不应受外力的挤压和损伤；

5缆线在布置前应贴有标签，以表明起始和终端位置，标签书写应清晰，端正和正确；

6电源线、信号电缆、总线电缆及建筑物内其它布线系统的线缆应分离布放。

各线缆间的最小净距离应符合设计要求（弱点和强电之间并行距离不能小于50公分）；

7线缆布放时应有容余。

设备间电缆预留长度，一般2米；在过线盒，工作区为0.3~0.6米；

8布放线缆的牵引力，小于电缆允许张力的80%；

9竖直安装PVC线管、线槽时必须用吊锤测量、用墨斗打线后以墨线为准安装线槽，水平安装PVC线管、线槽时必须用水平尺测量、用墨斗打线后以墨线为准安装线槽。

整个过程按照规范施工，做到美观、自然。

第三章2#、3#、4#、5#楼单管串联供热系统改造方案

3.1方案设计目标

本方案结合2#、3#、4#、5#楼单管串联供热结构的现场情况，以室内房间平均温度和面积作为分摊计算依据，根据现行国家规范JG/T362-2012《温度法热计量分摊装置》标准制定而成。

满足了用户对室温流量的自主控制，实现了用户对楼栋表总热量的合理分摊和计量收费的目的。

3.2系统架构说明

图3.1室内房间平均温度和面积法系统结构图

系统结构如图，我们将为用户添加如下装置：

①散热器恒温控制阀

该阀门是两通阀，安装在跨越管上，配备自力式执行器，该执行器可以通过手动设定温度（与散热器恒温控制阀类似），当室温温度大于（或小于）设定温度时，温包感应后自动调节阀门的开启度，增加（或减少）跨越管的流量，从而降低（或增加）由主立管进入到室内散热器中的水流量，进而调节房间温度。

②主温度采集器

每户设置一个室温采集面板，用于采集并显示该户内室温传感器之温度，并负责将该户所采集的资料上传至单元楼层中继器。

室温控制面板与室温传感器之间采用无线传输，室温控制器与单元楼层中继器之间采用无线传输,室温采集面板采用干电池供电。

③负温度采集器

设置在厨房、卫生间、储藏室、室外等每个房间内，每户最多可以设置3-6个室温传感器。

室温传感器与温控器采用无线通讯，传感器采用电池供电。

④楼栋热量表

采用带有远传抄表工程的高精度热量表，远程实时计量楼栋热流量使用情况，为物业准确计费提供依据。

⑤热表适配器

在每个单元的每层安装一个单元楼层中继器，该中继器负责将本单元中的各住户信息上传至数据采集器。

单元楼栋中继续具有路由功能，采用24V交流电源供电。

⑥平衡阀

自立式流量控制阀（手自一体）根据实际需要来设定流量，阀门可在水压作用下，自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量偏差。

⑦网关

用于将楼栋表的M-BUS协议或其他协议转换为Zigbee协议，从而将楼栋表并入自组网系统中，实现实时在线读取楼栋表的各项参数和数据。

⑧云服务器

热流量统计与计费一体化操作软件具有操作权限设置、资料录入、数据加密保存、消耗热量分摊计算及室温骤降识别及处理功能。

3.3系统配置表

序号

设备名称

安装位置

主要功能

备注

1

温度采集面板

客厅

采集和收集温度参数，数据传输、数据存储

2节五号碱性干电池供电，电池寿命2年

2

室温传感器

每个房间

采集和显示房间内温度、数据存储、数据传输

2节五号碱性干电池供电，电池寿命2年

3

单元楼层中继器

每单元每层的管道井内或楼梯间中

数据传输、路由

24V电源供电

4

数据采集器

顶楼或合适位置

数据存储、数据计算、数据传输

24V电源供电

5

感温阀门

跨越管

通过感应房间内温度，自动调节阀门的开启度，从而调节室温

自力式，无需外接电源

6

楼栋表适配器

地面以上自组网信号可连接的地方

将楼栋表的协议转换为Zigbee协议，并进行组网，将楼栋表的数据实时采集并传输

24V电源

7

软件

云服务器

远程控制、在线监测、数据存储、数据计算、数据输出

采用B/S构架，即浏览器和服务器构架，在有网络的地方，通过任意上网设备均可以实现在线操作和管理

3.4温度法计量装置分摊原理

温度法计量装置分摊装置是由楼栋热量表、安装在居住空间的若干室温传感器、单元楼层中继器、数据采集器、散热器恒温控制阀、GPRS无线网关（楼栋采集器）及软件组成。

室温传感器测量室内的温度及楼栋表测量的建筑物供热量通过无线通讯送到采集器，采集器将接收的数据进行存储，计算处理后，通过无线网络送到计算机，在计算机进行存储、显示及查询如图3.2。

图3.2系统信号通信示意图

3.5计算软件界面

根据以上装置采集的温度值及相对应用户的面积作为参数计算分摊楼栋表的热量（界面如图3.3）：

图3.3热量采集与计费软件

3.6网络传输构架（数据采集系统构架）

本系统装置采用2.4G无线通讯模式，整个系统采用Zigbee协议实现数据的采集、计算、传输。

该无线通讯方式具有以下特点：

1、无线传输模式，大大简化了施工布线的工作，施工简便。

2、2.4G无线自组网采用双向双轨传输，系统中各个节点自动入网、自动路由、自动断点续传、自动修复路径，数据传输稳定可靠，抗干扰能力极强。

3、2.4G无线自组网属于微功耗传输模式，系统节能性显著。

3.7装置使用条件

1、工作环境温度：

-5℃~45℃

2、工作相对湿度：

小于80%

3、工作电源：

数据采集器、室温控制面板采用220V外接电源供电，室温传感器则采用电池供电，使用寿命大于5年。

Xxxxxxx有限公司

2013年7月6日