（环境工程专业论文）西安市住宅建筑分户热计量收费方法研究.pdf

摘要 随着我国供热体制的改革，住宅集中供暖分户计量控制系统已逐步得到推广。如何 科学的计量收费是摆在我们面前的一个课题。若单一的按计量热量收费会产生一系列问 题，因此提出了一部分由热用户供暖面积的基本收费，一部分按照热用户计量收费的两 部制收费方法。基本收费主要包括建设费用等，计量收费主要包括运行费用等。 由于分户计量控制系统的运行特点，供暖负荷的大小应考虑户间传热及房间位置的 影响，所以对住宅集中供暖分户计量控制系统中各热用户基本热费和计量热费比例的调 整和对计量热量的位置修正就是一个值得重点关注的问题。这个问题直接关系到供暖用 户和供热公司的经济利益及供暖用户的节能行为，关系到供暖房间的供暖效果、投资的 经济性和能源的有效利用。 本课题采用成本效益结构、计算流体力学数值模拟计算、理论计算和建筑能耗模拟 计算的分析方法。 本课题的研究内容：用成本效益结构分析的方法，对西安地区供热企业的成本进 行分析，确定供暖的基本热价和计量热价，得到基本热费和计量热费占总热费的比例。 用f l u e n t 计算软件对西安地区三层相邻供暖房间进行流场、温度场的模拟计算， 根据户间传热的因素对基本热费占总热费的比例进行合理的调整。从理论的角度分析 西安地区某建筑的公共耗热量提取系数，并将提取出的公共耗热量在热用户间进行分 摊，考虑热用户的建筑位置的不同对计量热量值进行修正。 本文分析得出的西安地区两部制收费方式中，基本热费和计量热费占总热费的比例 的确定方法，以及按公共面积部分的耗热量对计量热量的修正方法，对实行供热体制改 革指导计量收费，具有一定的参考价值。 关键词：分户计量，基本热费，计量热费，公平性 a b s t r a c t w i t ht h ei n n o v a t i o no fh e a ts u p p l yi no u rc o u n t r y , t h eh o u s e h o l dh e a tm e t e r i n go f c e n t r a l i z e dh e a t s u p p l y i s b e c o m i n gm o r ea n dm o r ep o p u l a r b u t o n l yb y as i m p l e m e a s u r e m e n to fh e a tc h a r g e so nas y s t e mo ff e e si sf a i rl o s e t h e np r o d u c e dap a r to ft h e h e a t i n gc h a r g ef r o mt h eu s e r sh e a t i n ga r e a ，ap a r to fh e a t i n gc h a r g ef r o mt h eu s e r sh e a t i n g m e a s u r e m e n t 。 d u et ot h eo p e r a t i n gc h a r a c t e r i s t i c so ft h es y s t e m ，t h ei n f l u e n c eo fh e a tt r a n s f e rb e t w e e n h o u s e h o l da n di n t e r m i t t e n th e a t i n gs h o u l db ec o n s i d e r e dc a l c u l a t i n gt h eh e a tl o a do fh o u s e a b o u th o u s e h o l dh e a tm e t e r i n g 。s oi t i saf o c u sf o rt h ec a l c u l a t i o no fb a s i ch e a tf e ea n d m e a s u r e m e n th e a tf e e sp r o p o r t i o n ，a n da c c o r d a n c ew i t hp u b l i cc o n s u m p t i o no fe n e r g yi n a c c o r d a n c ew i t ht h em e a s u r e m e n to fh e a ta m e n d m e n t a n dt h ep r o b l e mh a sad i r e c te f f e c to n h e a t i n gs u p p l yr e s u l t s ，i n v e s t m e n te c o n o m i c sa n de f f e c t i v eu s eo fe n e r g y t h es u b j e c tu s e dc o s t e f f e c t i v es t r u c t u r e ，c f d ，t h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n sa n db u i l d i n g e n e r g ys i m u l a t i o no ft h ea n a l y s i s t h er e s e a r c hp r o c e s so ft h es u b j e c t ：q u s et h ec o s t - e f f e c t i v e n e s sa n a l y s i sm e t h o d s ， a n a l y z e d o nt h ec o s to fh e a t i n ge n t e r p r i s e si nx i a n ，d e t e r m i n et h eb a s i c p r i c e a n d m e a s u r e m e n tp r i c e s ，d e t e r m i n et h ep r o p o r t i o no ft h eb a s i cm e a s u r e m e n ta n dc o s t se x p e n s e so f t h e r m a lf e e s u s ef l u e n ts i m u l a t i o n g e do na d j a c e n tt h r e e t i e rh e a t i n gr o o mi nx i a n ， a c c o r d i n gt ot h eh e a tt r a n s f e rb e t w e e nt h eh o u s e h o l do ft h eb a s i cf e ea n dt n em e a s u r e m e n t h e a tf e e sp r o p o r t i o nf o rr e a s o n a b l ea d j u s t m e n t s ( ) f r o mt h et h e o r e t i c a lp o i n to f v i e wo f p u b l i cc o n s u m p t i o ni nx i a nh e a te x t r a c t i o nc o e f f i c i e n t ，e x t r a c t e df r o mt h ep u b l i ca n dh e a t c o n s u m p t i o ni nt h eh o t s h a r i n ga m o n gu s e r s ，c o n s i d e rt h ec o n s t r u c t i o no ft h eu s e r sp o s i t i o n o nt h em e a s u r e m e n to ft h eh e a tv a l u eo fd i f f e r e n ta m e n d m e n t s t h i sp a p e ra n a l y s e sc o m et ot h ex i a l la r e ai nt h et w o p a r t sc h a r g e s ，t h em e t h o do ft h e p r o p o r t i o no nb a s i cm e a s u r e m e n tf e e sa n dt o t a lf e e s ，a n dt h ea m e n d m e n tm e t h o do fm e a s u r i n g h e a ta c c o r d a n c ew i t ht h ep u b l i ca r e ao fh e a tl o s s ，g u i d a n c eo nt h ei m p l e m e n t a t i o no fr e f o r m m e a s u r e sh e a t i n gc h a r g e s ，w i t hs o m er e f e r e n c ev a l u e k e y w o r d s ：h o u s e h o l dh e a tm e t e r i n g ，b a s i cc o s t s ，m e a s u r e m e n tc o s t s ，f a i m e s s 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：挈蛛 西口g 年多月2 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 彩求 镪跨 i 乃口孑年么月2 日 锄g 年衫月2 日 长安大学硕j 二学位论文 第一章绪论 1 1 课题的提出 随着能源问题的日益严峻，如何能够节约能源和充分利用能源已经成为世人瞩目的 焦点。我国采暖能耗高，单位建筑面积的采暖能耗大约是相近气候条件的国家的3 5 倍， 供暖能耗占全国建筑总能耗的5 5 以上，为供暖地区社会能耗的2 1 4 t 。由此可见， 供暖能耗是建筑能耗中最主要的部分，也是节约潜力最大的部分。 对集中供暖系统来说，建筑节能的技术途径有两个方面，一是提高建筑外围护结构 的保温，另一个是提高热利用效率，提高人们的行为节能意识。 1 9 9 5 年建设部制定的建筑节能“九五 计划和2 0 1 0 年规划规定：对集中采暖 的民用建筑安设热量表及有关调节设备、并按户计量收费的工作，1 9 9 8 年通过试点取得 成效，2 0 0 0 年在重点城市新建小区中推广，2 0 1 0 年基本完成。国家标准采暖通风与 空调设计规范( g b j l 9 8 7 ) 对热水采暖分户计量做出了规定：对新建居住建筑的集中 热水采暖系统应当设置室内温度调节和户用热计量装置。2 0 0 3 年7 月2 1 同，建设部、 国家发展和改革委员会、财政部、人事部、民政部、劳动和社会保障部、国家税务总局、 国家环境保护总局联合下发了关于城镇供热体制改革试点工作的指导意见中要求， 改革单位统包的用热制度，停止福利供暖，实行用热商品化、货币化。2 0 0 5 年1 2 月6 同，上述八个部委又联合下发了关于进一步推进城镇供热体制改革的意见，进一步 提出了完善供热价格形成机制，逐步推行供热商品化、货币化，稳步推行按用热量计量 收费制度，促进供、用热双方节能。 建筑物自身的特点决定了供暖耗热不同于电、水、煤气，可以完全按实际计量结果 进行收费。热量消耗的多少不仅取决于用户本身的消耗的热量，它与户问传热情况、管 道热损失和公共耗热量的关系很大。因此，国内外根据供暖耗热特点提出了两部制收费， 两部制收费即热用户应向供热公司支付一定数量的基本费用以取得供热服务的使用权， 还应根据热用户的具体耗热量向热用户收取计量费用，即在热收费中分为两部分：一部 分为基本热费可按供暖面积计算，另一部分按热用户的热计量值收费。目前大家最为关 注的是基本热费和计量热费的比例分配问题，这一点关系到供热单位的可持续发展，也 关系到热用户的利益和节能意识的培养。 两部制收费既可以促使供热企业提高供热服务的质量和水平，使用户掏钱买热，提 高用户的节能意识，迫使供热企业进行成本核算，减少能耗，提高运行管理水平和推动 第一章绪论 技术进步；还能解决因户间传热引起的热费差距很大和“偷热”的问题。 关于户问传热，由于热商品的特殊性，如果临层用户把室内温度调低1 ，用户将 有1 0 的热量损失，若发生部分用户不采暖或者用户降低采暖标准或者间歇供暖等几种 情况时，用户间的温差绝不仅是1 。直接按照计量所得的热量收费就不符合热量在户 间转移的客观情况。为此曾出现过要对户间围护结构( 楼板和户间墙) 进行保温的意见。 这种做法需增加投资和占用建筑空间，对照十多年来建筑节能和墙体改革的艰难历程， 可能难以实施，而且这并不能从根本上解决问题，例如：即使将楼板的热阻增加一倍， 户与户之间每1 的温差，传热量仍可占耗热量指标的6 以上，问题显然会依然存在。 对住宅建筑来言，较好的出路是通过大幅度地降低整个住宅建筑的总能耗、合理确定按 计量因素分配采暖费的比例【射，将户间传热的因素调整到基本收费的部分。 关于热用户在建筑中的不同位置，由于屋顶、地面、山墙的传热( 客观造成的围护 结构面积增大) ，使得一些用户要想达到与中间用户一样的室温( 或舒适度) ，就必须多 消耗一些热量来弥补由于边角围护结构所耗的热量，而这部分热量并没有提高用户的舒 适度。对于这部分用户多消耗的热量怎么对待，侧重点有两个：一是房地产开发商在确 定一栋建筑物不同部位的房间售价时就把热消费因素考虑进去，对能耗较大的套型给予 “一次性补偿 。即对单位建筑面积或使用面积采暖能耗较大的套型，适当降低房价【2 】； 二是在计量收费时，从各热用户的热量计量值中提取出公共耗热量，再在各热用户间进 行分摊。 由售房价格来平衡热费的不同，在现阶段是比较困难的。这是因为其经济平衡点的 期限是一项涉及面很广泛的市场经济问题和市场管理问题；而且，大多数房地产开发商 在销售新房定价时，只考虑了房子所在的地理位置、房间的使用价值、居住的最佳楼层 和朝向等与舒适度相关的一些因素，着眼点不在房子节能上，买房人也不注意房间耗热 的情况，所以在房价上考虑对热负荷的修正本身具有许多不确定性。与此相比，建筑物 参数是相对稳定的因素，位置修正具有某些共性和普遍存在的客观规律，因此，在计量 时将公共耗热量提取出来进行分摊是比较可行的方式。 本人认为，在我国热费分摊应遵循公平原则，即在同一栋住宅建筑中，户型相同且 建筑面积( 体积) 相同的热用户在仅通过热水供暖系统而获得相同室温的情况下( 此时 可简单理解为各用户拥有相同的热舒适度) ，应该支付相同数额的热费。 因此，采用合理的热收费方法使得热计量收费更加公正、合理，关系到整个计量收 费体制是否深入人心，是否为广大居民所接受。确定合理的分户计量收费工作势在必行， 2 k 安大学硕上学位论文 是一项利国利民的系统工程。 本课题将对两部制收费问题中基本热费占总热费的比例和位置不同引起耗热量不 同的问题展开研究。 1 2 研究现状 1 2 1 我国供热现状及热收费现状 ( 1 ) 我国的供热现状 煤炭是我国供热的基本能源，世界能源资源中，煤炭储量丰富，石油天然气相对不 足，而我国更是一个富煤国家。其中1 9 9 8 年中国能源生产中原煤产量占7 2 ，原油占 1 8 5 ，天然气占2 4 。其中仅1 9 9 7 年，全国供热用煤就达3 8 7 6 万吨【3 1 。由于我国能 源结构以燃煤为主，决定了我国应以集中供热为主要供热方式。 我国的供暖系统型式，在2 0 0 0 年以前，从技术到设备大多沿用前苏联的供暖模式， 绝大多数住宅采用单管顺流式供暖系统。这种系统型式以其造价低廉、系统简单的特性 在我国普遍应用，供热都是福利性的，不存在计量问题。但是随着社会主义市场经济的 发展，改革开放的深入和人民生活水平的提高，单管顺流式供暖系统形式越来越表现出 其不适应性。具体表现为室内供热系统水力失调严重。不能按需用热，室内温度不 能够调控。不能分户控制和计量。自2 0 0 0 年以来，我国逐渐对新建建筑采用了分户 计量供暖系统形式。 ( 2 ) 我国供热收费现状 热费是集中供热企业主要产品的销售收入，也是集中供热企业经营成果的必然反 映，更是保证集中供热事业持续、健康、快速发展的主要收入来源。热费收缴工作，是 集中供热企业实现自身产品价值、维持企业生存、扩大企业再生产的一项极其重要的基 础工作。 我国在计划经济时代，供热是作为一项福利由国家提供的。在此体制下，社会福利 和企业福利合为一体，均由供热企业来完成。供暖交费的主体为各个企事业单位。在这 种体制下，供暖热费的收缴是按面积来计算的( 属于一级分摊) 。实行市场经济以后，人 们对计划经济时期实行的供暖收费方式提出了质疑，逐步认识到了“热”是一种带有公 用事业性质的特殊商品。 我围现行的供暖收费体制目前有四种情况并存，但收费的依据以面积为单位进行计 算：一是企事业办公用户按面积向供热单位交纳热费；二是居民供热费按住宅面积由用 3 第一章绪论 热用户所在单位承担大部分，用户个人仅负担一部分；三是商品房个体住户自己按面积 交纳热费；四是热用户按照分户热计量所计量的热量值缴纳热费。 在市场经济条件下，热作为商品出售是供热企业的生产得以再继续和企业福利得以 获得的保证，此时供热的社会福利属性将由政府通过建立社会福利体系或社会保障体系 来实现。经过多年的探索和改革，目前供暖地区的供暖费虽然尚未全部由个人承担，但 己经实现了部分由个人承担。特别是在近几年，由于政府相关条例的出台，促使各供暖 城市以较快的速度实现按计量收费的供热运营模式。 1 2 2 国外供热及热收费现状 目前国外的热计量设备种类齐全，从1 9 2 5 年欧洲安装了第一块热分配表，到4 0 年 代中期，这种供热计量方式己在欧洲得到普遍应用，7 0 年代初期世界性能源危机更使西 方各国积极投入到节能研究中。由文献 3 、4 可知，1 9 7 6 年欧洲经济委员会正式提出全 面实行集中供热按户计量，此举得到各国的积极响应，到8 0 年代末，全欧使用的热表 超过4 0 0 0 万台。欧洲实行供暖热计量已有7 0 余年的历史，各项按表计费的管理制度和 法规比较健全，同时节能效果也是显著的，保护了环境，提高了人民的生活品质。在实 际计量收费过程中，德国和欧洲一些国家的现行办法是将每个单体建筑物总耗热量的 7 0 - 8 0 按计量值分摊计算，其余的3 0 - 2 0 按用户的面积分摊计算。固定热费占 总热费的比例m 各国不同：欧共体国家，m e 5 0 ；丹麦，m = 2 0 一3 0 ；波兰，m 至3 0 f 2 9 1 。 这些措施是在考虑边角用户和公共建筑的能耗基础之上建立的，瑞士、丹麦等一些福利 较好的发达国家，在一些试验基础上制定了相应的修正系数，如针对边角用户的耗热量 折减1 0 等。 1 3 分户热计量对节能减排的重要性 ( 1 ) 实行用热分户计量收费，可以节省大量能源。利益是驱使人们行为的原动力， 用户的热费一旦按计量热量收缴，用户的主动节能积极性将大大提高。欧洲的一些国家 经验表明，对集中供热的多层住宅楼，实现供暖用热的按户计量，用热量可节约1 0 - - - 2 5 。法国9 0 年代初对采用集中供热的己有建筑的用户加装流量计，以便按供暖和热水 用量分摊费用，实现这一措施后，每年可节能数百力吨石油当量，而法国的全国民用建 筑年供暖能耗为2 6 0 0 吨石油当量【3 1 。 ( 2 ) 极大促进环境保护。 我围是一个燃煤国家，污染源主要是燃煤锅炉，作为一个能源消耗大国，如果北方 4 长安人学硕十学位论文 冬季供热节省3 0 9 6 的煤炭消耗，那么仅北京一年可节约9 0 万吨左右的标煤，这意味着每 年可以减少排放粉尘8 9 7 0 吨，二氧化碳2 1 5 2 8 吨，二氧化硫1 2 5 5 8 吨，氮氧化物3 5 8 8 吨。所以，我国热计量收费的实施不仅对我国，对世界环境保护也具有重要而深远的意 义【2 4 1 。 1 4 本课题的主要任务 本课题针对西安地区，先用成本效益分析确定两部制热费中供热企业成本的构成， 确定两部制热价的计算方法，计算了区域燃煤锅炉房的基本热价和计量热价，初步确定 西安地区固定热费占总热费的比例；然后采用数值计算软件对西安地区分户计量控制供 暖房间室内热环境进行模拟计算，根据户间传热情况调整基本热费占总热费的比例；探 讨供暖房间位置不同对供暖房间热负荷的影响，再通过对一栋典型住宅建筑理论计算确 定公共耗热量提取系数，对全楼的公共耗热量进行提取并在各个热用户间进行分摊，修 正了计量热量的值，进而提出一套完整的收费模式。本文为西安地区正确、公正、合理 的计量收费体制的建立及相关法规的制定提供理论依据，对我国供热体制改革的推进具 有一定的意义。 5 第_ 二章热价构成分析 第二章热价构成分析 2 1 热价确定的基本原则 供热是一种商品，商品就有价格。城市供热价格是城市供热企业通过一定的供热设 施，将热量供给用户，并提供法律法规规定的室内温度的商品热价格。合理的热价格， 应能反映提供供热服务的成本加合理的利润；应能鼓励供热公司的经济投资和高效运 营；应能鼓励用户高效使用热能；必要的供热补贴应透明公开；并明确相关的政策和资 金来源；热价应易于管理，容易为用户理解【6 1 。 建设部“城市供热价格管理办法”征求意见稿中提出：城市供热价格应遵循补偿成 本、收支平衡、合理赢利、公平负担和依据社会供热企业平均成本的原则确定。 ( 1 ) 社会稳定的原则 供热事业应定位于社会公益事业，以建立当地居民的基本生活保障。供暖费价格应 由各地区政府根据当地的气候条件、供暖所需原料价格、运行管理水平和用户经济承受 能力来制定。因此，供热价格的制定应以城市居民群众的j 下常取暖和社会秩序的稳定为 基本原则。 ( 2 ) 兼顾国家、供热单位和热用户三方利益的原则 我们制定计量供热热价必须要按照市场经济规律的要求和国家能源价格水平，合理 确定供热的成本、费用和利润，保证供热单位能够正常进行生产、正常的扩大再生产， 积累资金，进入良性循环状态。通过市场经济杠杆，促进供热单位改善运行管理，降低 运营成本，同时树立“服务意识”提高收费率，使供热单位能够获得稳定的收益。同时 通过节能降耗，挖掘供热潜力，扩大供热面积，提高经济效益。 如果给用户很大的节能积极性减少他们的热耗，热的销售量显著下降，而供热单位 又不可能在短时间的运营内同样幅度地降低成本，这就可能造成一些供热单位亏损或破 产。如果热价和热费的制定不能给用户一定的节能积极性，用户也不会有动力减少他们 的热耗，系统能耗也不会有大的降低，供热单位不能扩大供热面积，也会降低供热单位 的经济效益。 ( 3 ) “公平、公开、公正”的原则 供热面积相同的热用户在仅通过热水供热系统采暖而获取相同室温的情况下( 此时 可简单理解为各用户拥有相同的舒适度) ，各用户应支付相同数额的热费。 热价的确定还应能够真实反映供热的实际成本费用，且简单明了易于计算1 3 1 1 。 6 长安人学硕士学位论义 2 2 热价的结构 热量生产过程中所消耗的燃料费、水电费、人员工资、固定资产的折旧及维护、管 理费及其他费用构成了热量这个产品的生产成本c ( 元依肌) 。将生产成本中的与热量 生产无关的部分分解出来，称为固定成本c g ( 元k w h ) ，而将生产中与热量生产有关的 部分分解出来，称为可变成本c b ( 元k w h ) 【5 】，如图2 1 所示。在生产成本的基础上， 考虑为保证供热企业的可持续发展所需的合理利润及国家的有关税收等因素，形成了热 量的价格，也就是所说的热价。城市供热的价格分为热源出厂价格、管网输送价格和用 户销售价格。其中热源出厂价格是指热源生产企业向热力输送企业销售热力的价格；管 网输送价格是指热力输送企业输送热力的价格；用户销售价格是指向终端用户销售的价 格。 为了降低供热企业在实行按照计量值收费后的运营风险，避免由于热用户使用热量 过少而导致供热企业亏损的现象发生，将热价分成两部分：一部分成为固定价格，另一 部分成为计量价格。固定价格乘供热面积构成了基本热费，可变价格乘用热量构成了计 量热费。 税金和治理污染费、排污费有的地区计入热价，有的地区没有计入热价。 图2 1 成本构成 7 第二章热价构成分析 2 3 两部制热费热价的确定 两部制热费法，即热费收缴时一部分按照基本热价乘面积构成基本热费，一部分由 计量热价乘累积用热量构成计量热费，这种收费方式是最有成本效益的，它反映了所提 供的供热服务的成本结构，这种收费方式既保证了供热单位的可持续发展，又给热用户 提供了一个可以通过提高用热效率而节约热费的条件，从而推动供热事业的健康发展。 两部制热费的确定需要先计算固定成本、可变成本，进而得到基本热价和计量热价，得 出基本热费和计量热费分别占总热费的比例。 2 3 1 热价的固定成本 热价的固定成本指生产成本中的与热量生产无关的部分，包括折旧费、维修费、管 理及人工工资和福利费、热量表抄表及维护费、税金和利润。 ( 1 ) 折旧费 折旧是指固定资产在使用过程中因磨损而逐年转移到产品中的成本。通过折旧的方 式计入成本的那部分固定资产价值称为折旧费。集中供热系统的折旧费包括热源折旧费 和热网折旧费。 ( 2 ) 维修费 固定资产在使用过程中，由于各组成部分耐用程度不同，或使用条件不同，往往发 生局部损坏。为了保证其正常的运转使用，就必须进行修理，修理产生的费用称为修理 费。 ( 3 ) 管理及人工费工资、福利费 在热的生产，输送过程中需要很多生产和管理人员以保证整个系统安全正常的运 行，这些生产和管理人员要给予以工资和福利。 ( 4 ) 热量表维护、维修及抄表费 在以往的费用组成中，没有这一项费用。采用热计量收费后，将发生仪表的维护、 维修费用，要支付读表工作人员的劳务费用等。这项费用也可分别计入维修费和管理及 人工费工资、福利费中。 ( 5 ) 税金 税金是指产品销售税金及附加、所得税等。产品销售税金及附加包括增值税、营业 税、特别消费税、资源税、城市维护建设税及教育税附加。在供热中，除所得税外，其 他税应包括应纳增值税和地方税。 8 长安大学硕士学位论文 ( 6 ) 利润 供热企业中，利润主要是热量的全部销售收入扣除总成本和税金的剩余部分。 2 3 2 热价的可变成本 热价的可变成本指生产成本中的与热量生产有关的部分，包括燃料费、水费、电费 及运输费。 ( 1 ) 燃料费 热作为热电厂或区域锅炉房生产的产品，是由燃料的化学能转化而来的，燃料费是 总成本中最主要的部分，燃料费= 燃料价格燃料消耗量。 燃料消耗量的计算公式如下： b ：卫1 0 ，t ：( 2 1 ) 跏r l r 2 式中：b 燃料的消耗量，t ； q 总供热量，g j ； q a 燃料的低位发热值，k j k g ； 7 7 - 热源的热效率，； 珑热网的热效率，。 ( 2 ) 水费 在热的生产和运输过程中用于购买所消耗的水的费用。单纯供暖的水的消耗主要是 指系统的补水，水费= 水价水消耗。其中还应包括水处理费用。 ( 3 ) 电费 在热的生产、输送过程中，各种用电设备要消耗电能，用于所有用电设备消耗的电 能费用即是电费。电费= 电价实际消耗量。 2 3 3 基本热价和计量热价的确定 基本热价就是固定成本除以总供热面积，计量热价就是可变成本除以总的销售热 量。确定基本热价的固定成本中的各项费用都是与热用户使用热量的量无关的部分，无 论热用户用热与否，用热多少，供热公司都要付出的部分；确定计量热价的可变成本是 与热用户使用热量的量有关的部分，若热用户不用热或者热用户少用热，供热公司就可 以少消耗的部分。 销售的基本热价和计量热价利用下述公式计算： 9 第二章热价构成分析 乃= = 鲁 ( 2 2 ) 厶= 掣 式中：正基本热价，元m 2 ； s ；供热公司的固定成本，元； ，所有相关建筑的建筑面积，1 2 计量热价，元g j ； 疋供热公司的可变成本，元； q 供热公司的年总销售热量，g j ： 厶面积热价，元m 2 。 2 4 热价计算举例 热价计算实例，以西安地区5 6 m w 的热水区域燃煤锅炉房为例进行分析。 2 4 1 西安地区基本情况 西安地区采暖期从1 1 月1 5 同到3 月1 5 同，采暖期为1 2 2 天，室内设计温度为 1 8 。c ，供暖季室外平均温度为1 ，节能5 0 的住宅建筑能耗指标为2 0 2w 1 9 1 。 2 4 2 西安地区供热运营基本情况 西安地区五月份，发热量为2 2 3 万1 ( j k 的煤价为3 6 0 元每吨( 含税和运费) 3 2 1 o 西安地区水价为2 9 元吨( 含税) 【3 3 1 ，供暖建筑面积每平方米用水量为0 1 1 3 立方米，水处理费用与水费相同1 6 1 。 西安地区工业电价为o 7 1 9 6 元( k w h ) ( 含税) 【3 4 】，根据民用建筑节能设计 标准输送单位热量的耗电量为0 0 0 9 3k w h1 3 5 。 西安地区的供热工程投资均根据供热工程概算指标按照热水燃煤区域锅炉房 6 0 元每平方米供热面积，其中热源2 0 元m 2 ，热网4 0 元m 2 。热网寿命为1 5 年， 热源寿命为2 0 年6 1 。考虑价格上涨因素本文热源取2 5 元每平方米，热网4 5 元每平 l o 长安人学硕：f ：学位论文 方米。 西安地区2 0 0 8 年第一季度人均工资水平按1 7 0 9 元人每月( 陕西省统计局) 【3 6 1 ， 区域燃煤锅炉房人员编制为4 5 人【3 7 1 ，福利费按工资总额的1 4 估算，劳保统筹费 率取1 7 ，费率基数仍为工资额，加入福利费中计入成本【3 8 】。 供热公司税金按照纳税地点在市区的企业综合税率计算为总成本3 4 。管理费 率为总成本1 0 1 5 ，也可以和利润率算在一起取3 0 左右【3 9 】。 国家对供热行业实行的产业政策是保本微利利润率一般为总成本1 0 t 2 3 1 。 大修理费率按区域锅炉房投资的2 5 计算3 8 1 。 2 4 3 西安地区热价的计算 参照2 3 计算方法与2 4 1 及2 4 2 中的计算参数可以得到如下计算结果。热负 荷计算见表2 1 ，费用计算见表2 2 ，热价计算见表2 3 。 表2 1 热负荷计算表 计算项目单位数值 采暖用户面积 m 21 6 9 7 万 ， 建筑的耗热量指标 w m 22 0 2 网路热损失率 1 0 网路热损失热晕 g j4 0 3 9 4 销售热量 g j3 6 1 2 5 4 3 网路供出热量 g j4 0 1 3 9 3 7 热源的供热能力 g j5 9 0 2 8 4 8 表2 2 费用计算表 成本 单位 数值 可变成本元年1 1 7 5 5 万 燃料费元年9 5 4 6 万 电费元年1 0 9 7 万 水费元年1 1 1 2 万 固定成本元年1 7 2 0 3 万 收益元年2 5 4 6 万 折旧费元年7 2 1 2 万 第二章热价构成分析 修理费元年 2 9 7 万 行政办公( 管理) 费元年2 3 1 4 万 人员公资福利基金元年1 2 0 9 万 税费元年 9 5 2 固定热费所占比例 5 9 4 1 总费用元年 2 8 9 5 8 万 表2 3 热价计算表 计算项目单位 数值 总热费兀2 8 9 5 8 万 _ 热量费用兀1 1 7 5 5 万 _ 基本费用兀1 7 2 0 3 万 计量热价元f g 】 3 2 5 基本热价元m 2 1 0 1 面积热价 元 碾1 7 0 6 从以上计算表可以得到西安直供区域燃煤锅炉房的计量热价为3 2 5 元g j ，基本热 价为1 0 1 元m 2 ，面积热价为1 7 0 6 元m 2 。基本热费占总热费的比例为5 9 4 1 。 1 2 长安人学硕士学位论文 第三章户间传热对计量收费的影响分析 如第二章所述，将计量控制供暖住宅建筑中各热用户的热费分为基本热费和计量热 费两个部分。基本热费以热用户的建筑面积收费，计量热费是按照热用户的实际用热量 来收费。由于计量控制供暖住宅建筑的各热用户可以自行调节房间的温度。因此，会出 现供暖不同步问题，供暖热用户可能有部分热量通过户间传热传向其他不供暖热用户或 温度较低的热用户。因此为了考虑热收费的合理性，本章通过数值计算对户间传热进行 分析，调整基本热费占总热费的比例。 本文首先对一个典型的点式住宅建筑通过数值计算的方法，计算分析西安地区户间 传热量，从而根据该值确定因考虑户间传热而将计量热费中的一部分加入到基本热费的 量。 3 1 物理问题及其简化 3 1 1 研究过程 ( 1 ) 先以三层相邻供暖房间为研究对象，在计算方法上进行探讨。 ( 2 ) 对三层相邻供暖房间各工况进行模拟计算，并对户间传热情况进行分析。 ( 3 ) 提出因户间传热对计量收费的修正方法。 3 1 2 物理模型的建立 ( 1 ) 根据2 0 0 4 年2 月为本课题的研究用于实测的建筑特点，户与户隔墙相对楼 板面积很小，所以忽略了隔墙的传热。户间传热仅考虑通过楼板传热。 ( 2 ) 由于一户内各个房间的温差很小，并且考虑各房间门打开，所以把一户多个 房间简化为单个房间。 ( 3 ) 考虑外窗的密闭性很好，忽略冷风渗透，供暖房问作为一个封闭空间来模拟 计算。 ( 4 ) 根据研究的主要问题，忽略太阳辐射对房间热环境的作用。 ( 5 ) 房| 、日j 内散热器简化为多立柱组合模型【7 1 。 ( 6 ) 户门视为与内墙相同，不单独计算；因为窗框面积很小，忽略窗框传热，仅 考虑玻璃的传热作用。 ( 7 ) 供暖房问传热过程为：散热器以对流和辐射的方式向供暖房间散热，房间温 度升高，达到供暖房间室内热环境的要求；同时该房问通过外围护结构向室外传热。 第三章户问传热对计量收赞的影响分析 本课题中供暖房间室内计算温度取1 8 * c ，室外计算温度取西安地区供暖室外计算温 度5 。c ，供暖期室外平均温度为1 ，供暖期室外最高温度为5 【8 1 。 根据以上对物理问题的简化处理可以建立物理模型： 供暖房间散热器为多立柱组合，安装在南外墙的窗户下面，相关尺寸见3 1 3 ；屋 顶、地板为绝热墙体，房间通过外墙和窗户向室外传热。 三层相邻供暖房间从上到下依次为顶层、中间层、底层；底层地板和顶层顶篷均 为绝热；底层和中间层的楼板命名为1 2 楼板，中间层和顶层楼板命名为2 3 楼板，相 邻供暖房间通过楼板传热。 根据文献 9 选取节能外墙得到外围护结构的材料、组成如下； 保温外墙：2 0 m m 水泥砂浆+ 1 8 0 m m 钢筋混凝土+ 1 0 m m 水泥砂浆+ 4 0 m m 聚苯乙 烯泡沫塑料板+ 2 0 m m 水泥砂浆。k = 0 8 2 1 w ( m 2 k ) 。 楼板：2 0 m m 水泥砂浆+ 1 0 m m 聚苯乙烯泡沫塑料板+ 1 2 0 m m 钢筋混凝土。k = 0 6 w ( 珑2 k ) 。 外窗：塑料单框单层窗。k - - - 4 7w ( m 2 目。 散热器：在本课题中采用的是恒热流，所以除内部发射率以外的其它物性参数均不 予考虑。 相关辐射参数参阅文献 1 0 】，热工参数参阅文献 9 ，围护结构的热工参数见表3 1 ： 表3 1 围护结构热工参数 瀑 平均密度平均导热系数平均比热内部发射率 围护结构k g m 3w ( m ) j ( k g ) n 外墙2 0 0 30 2 5 4 71 5 7 l0 9 0 楼板 2 2 2 90 0 9 9 21 0 0 90 9 0 窗户 2 5 0 0 0 1 1 3 5 8 4 00 9 4 散热器0 6 0 3 1 3 几何模型的建立 ( 1 ) 房间几何模型的建立 在物理模型基础上建立用于模拟计算的几何模型。供暖房间高为3 米( y 方向) ， 宽4 米( z 方向，由东指向西) ，长为6 米( x 方向，由南指向北) ，房间南墙开一个1 5 2 米的窗户，在窗户下面设置散热器。 1 4 长安人学硕士学位论文 三层相邻供暖房问的几何模型见图3 1 。 1 l i f ， 图3 1 三层相邻供暖房间几何模型 ( 2 ) 散热器散热面积计算 散热器的散热面积是根据供暖房间热负荷确定的，散热器面积计算如下： 室外供暖计算温度为一5 ，供暖室内计算温度为1 8 ，外墙的传热系数为 k = 0 8 2 1 w m 2 ，窗户的传热系数为k = 4 7w m 2 。 根据外围护结构面积，计算各自基本耗热量，求和得到供暖房间热负荷，忽略冷风 渗透与太阳辐射，结果为6 5 5 w ( 不考虑户间传热) 。 选取m 一1 3 2 型散热器，散热器明装，供回水温度为9 5 7 0 。c ，则可以得到散热器 导热系数，计算式如下： k = 2 2 4 6 a t o 2 8 6 ( 3 1 ) 其中k 散热器的传热系数，w m 2 ； 垃散热器热媒与室内空气的平均温差， 代入数据计算得到散热器传热系数为7 9 9w m 2 。散热器面积计算公式如下： 肚南p , p z 屈 ( 3 2 ) 其中，散热器散热面积，m 2 ； k 散热器传热系数，w m 2 ； n 供暖室内计算温度，； 第三章户问传热对计量收费的影响分析 q 散热器散热量，w ； 屈、z 屈依次为散热器组装片数修正系数，连接形式修正系数，安 装形式修正系数，计算中可以参阅文献 1 1 】。 散热器内热媒平均温度，。 散热器内热媒平均温度计算如下： r = 丁( t s g + t s h ) ( 3 3 ) 其中路、曲分别为散热器进水温度和出水温度，取为9 5 7 0 。c 。 代入数据计算得到每户散热器散热面积为1 2 7m z ，散热器几何模型见。图3 2 。 l 3 2 数学模型的建立 图3 2 散热器几何模型 3 2 1 流态的判断 在纯自然对流中，浮力导致的流动强度可以采用瑞利数来判断【1 0 】： 尺口：g f l a t f f p “o c 其中， 热膨胀系数：= ； 口热扩散率( 导温系数) ：a ：j l p c p 丁散热器表面平均温度丁w 与空气温度再温差 散热器高度。 1 6 ( 3 4 ) 长安大学硕上学位论文 、口、p 、j 均取空气温度为+ 瓦) 2 时的值 代入数据计算得到r a = 4 5 9 1 0 8 ，在f l u e n t 中规定：若瑞利数小于1 0 8 ，浮力驱 动的对流为层流，若瑞利数大于1 0 8 则向湍流过渡。由此判断室内流场为高瑞利数自然 对流，流态处于由层流向湍流过渡并最终形成湍流。 3 2 2 湍流及其数学描述 湍流流动是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动，是自然界最常见的 流动现象，在多数工程问题中流体流动往往处于湍流状态，本课题研究的流场属于封闭 区间内高瑞利数自然对流的湍流流场。从物理结构上可以把湍流看作由不同尺度的涡叠 合而成的流动。这些涡一般都是三维的，大小、旋转轴方向的分布、强度等特性都是随 机的。大尺度的涡主要由流动的边界条件决定，其尺寸可以与流场的大小相比拟，它主 要受惯性影响而存在，是引起低频脉动的原因；小尺度的涡主要是由粘性力所决定，其 尺寸可能只有流场尺寸的千分之一量级，是引起高频脉动的原因。大尺度的涡破裂后形 成小尺度的涡，较小尺度涡破裂后形成更小尺度的涡。在充分发展的湍流区域中，流体 涡的尺寸可以在相当宽的范围内连续变化。大尺度的涡不断地从主流获得能量，通过涡 间的相互作用，能量逐渐向小尺度的涡传递。最后由于流体粘性作用，小尺度的涡不断 消失，机械能转化为流体的热能，也就是所说的粘性耗散。同时由于边界的作用、扰动 以及速度梯度的作用，新的涡又不断的产生，这就构成了湍流流动。流体内不同尺度涡 的随机运动造成了湍流的一个重要特点物理量的脉动。 试验观察发现，湍流中涡的尺寸远远超过分子平均自由程，推导控制方程时候使用 的连续性介质假设依然成立，可以应用于湍流。同时也可以看出分子和涡团的行为存在 着明显的差异，也j 下是因为这种差异使得统计法则用于分子行为十分成功，用于湍流的 涡团则不是非常合适。 综上所述，由于湍流的涡团尺寸比分子平均自由程大很多，湍流的速度脉动相对分 子间无规则碰撞的频率也算不上快，因此无论湍流多么复杂，动态连续方程和n s 方 程对湍流的瞬时运动仍然是适用的。根据本课题情况考虑不可压流动，使用笛卡儿坐标 系，速度矢量u 在x 、y 和z 方向的分量分别为u 、v 和w ，写出湍流瞬时控制方程为【1 2 】 d i v u = 0( 3 5 ) 祟+ d i v ( 1 d u ) ：一土罢+ 丝旃v ( g r a d u ) ( 3 6 ) 1 7 第三章户问传热对计量收赞的影响分析 瓦o v + 旃v u ) = 一万l 万o p + 箬坊v