热计量与温控专题

三．热计量方法与仪表
3．1热计量方法
目前，欧美国家按户计量热量使用的方法基本是以下三种：
　　（1） 直接测定用户从供暖系统中用热量。
　　该方法需对入户系统的流量及供回水温度进行测量。采用的仪表为热量表。该方法的特点是：原理上准确，但价格较贵，安装复杂，并且在小流量时，计量误差较大。目前在法国、瑞典等国应用较多。
　　（2） 通过测定用户散热设备的散热量来确定用户的用热量。
　　方法是利用散热器平均温度与室内温度差值的函数关系来确定散热器的散热量。该方法采用的仪表为热量分配表，常用的有蒸发式和电子式两种。其中蒸发式热分配表的特点是：价格较低，安装方便，但计量准确性较差。目前在丹麦、德国广泛采用。电子式热量分配表的特点是：计量较准确、方便，价格比热量计量表低，并且可在户外读值。目前在欧美受到欢迎。
　　（3） 通过测定用户的热负荷来确定用户的用热量。
该方法是测定室内外温度并对供暖季内的室内外温差累积求和，然后乘以房间常数（如体积热指标等）来确定收费。该方法采用的仪表为测温仪表。但有时将记忆散热器温控阀的设定温度作典型室内温度而将某一基准温度作室外温度。该方法的特点是：安装容易，价格较低。但由于遵循相同舒适度缴纳相同热费的原则，用户的热费只与设定的或测得的室温有关，而与实际用热量无关因此开窗等浪费能源的现象无法约束，不利于节能。目前德国不允许采用，美国、法国有使用。3．2热计量仪表
　　（1） 热量表
　　热量表由一个热水流量计、一对温度传感器和一个积算仪组成。仪表安装在系统的供水管上，并将温度传感器分别装在供、回水管路上。一段时间内用户所消耗的热量为所供热水的流量和供回水的焓差的乘积对时间的积分，热量表就是利用这个原理，用热水流量计测量逐时的流量并用温度传感器测量逐时的供回水温度，将这些数据输入积算仪积分计算就能得出用户所用的热量。
　　热量表依据流量计测量方式的不同可以分为电磁及超声波式、机械式和压差式。其中机械式有耗电少、抗干扰性好、安装维护方便和价格低廉的优点，因此现在应用的比较多，如法国和德国，机械式流量计的比例高达90％，但是机械式的表在水中杂质较多时精度会受到较大的影响。超声波式的特点是量程大、计量精度较高、压损较少，但是易受管壁锈蚀程度、水中泡沫或杂质含量、管道震动的影响，价格较机械式贵很多。
　　（2） 热量分配表
热量分配表是通过测定用户散热设备的散热量来确定用户的用热量的仪表。它的使用方法是：在集中供热系统中，在每个散热器上安装热量分配表，测量计算每个住户用热比例，通过总表来计算热量；在每个供暖季结束后，由工作人员来读表，根据计算，求得实际耗热量。根据测量原理的不同，热量分配表有蒸发式和电子式两种。
　　a. 蒸发式热分配表
　　蒸发式热分配表由导热板和测量液体两部分构成。导热板夹或焊在散热器上，盛有测量液体的玻璃管则放在密封容器内，比例尺刻在容器表面的防雾透明胶片上。测量液体的蒸发速度与散热器的表面温度密切相关，散热器表面温度越高液体蒸发越快。某一段时间内测量液体的蒸发量表征了散热器表面温度对时间的积分值，实际上也是反映了散热器的散热量。
　　b. 电子式热分配表
　　电子式热分配表是用传感器来获得散热器表面温度和房间温度的逐时值，然后测量装置通过A/D转换器数字化，然后由计算单元得到结果。
相对于电子式热分配表，蒸发式热分配表构造简单、成本低廉，也不用电。但是相对应的，它的测量准确性不如电子式。
　　以上两种计量装置相比较，热量表测量比较准确、管理方便，但是价格比较贵、维修量大，室内系统一定要分户成环，对旧有建筑多用的单管顺流式和双管式不适用，室内原有系统改造困难。热分配表价格便宜、对系统没有特殊要求，旧有系统改造比较适用，但是其结果受多种因素影响，试验工作量大，计算复杂。

四．温控设备
　　用户室内的温度控制是通过散热器恒温控制阀来实现的。散热器恒温控制阀是由恒温控制器、流量调节阀以及一对连接件组成，其中恒温控制器的核心部件是传感器单元，即温包。温包可以感应周围环境温度的变化而产生体积变化，带动调节阀阀芯产生位移，进而调节散热器的水量来改变散热器的散热量。恒温阀设定温度可以人为调节，恒温阀会按设定要求自动控制和调节散热器的水量，从而来达到控制室内温度的目的。

五．适合热计量的住宅供热系统形式
5.1适合热计量的供热采暖系统应该具备的条件
　　（1） 调节功能即系统必须具有可调性，用户可以根据需要分室控制温度。无论手动调节还是恒温调节，可调系统是热计量的前提。
　　（2）与调节功能相应的控制装置。这是保证调节功能实现的必要条件。由于室内系统的调节，原有的定流量系统成为变流量系统，系统工况变化较大。若不采取相应的控制措施，将无法满足用户需要。
　　（3） 每户按热计量功能。每户用热量应可计量，用户按用热量计量收费，调动用户自身的节能意识。
5．2适合热计量的供热采暖系统形式
　　符合以上几个条件，适合热计量的室内采暖系统形式大体分为两种：一种是沿用传统的垂直的上下贯通的所?quot;单管式"或"双管式"系统；另一种是适应按户设置热量表形成的共用的供回水立管和分户独立系统相结合的新形式
　　1． 垂直式单管系统
　　改造旧有顺流式单管系统为跨越式单管系统、带温控阀的可调节系统，是旧系统改造极易可行的一种方式。一般有两种形式：一种加两通温控阀，一种加三通温控阀。这种系统的热计量设备是在一栋楼或小区的总入口处设楼用热量表，在每个散热器上设蒸发式或电子式热分配表。
　　2． 垂直式双管系统
　　由于双管系统存在的垂直热力失调原因，过去往往只应用于4层及以下采暖系统。由于双管系统本身具有可调节性，因此只在每组散热器入口处安装温控阀就可以了。这种系统的热计量装置和垂直式单管系统的相同，即一栋楼或小区的总入口处设楼用热量表，在每个散热器上设蒸发式或电子式热分配表。需要指出的是，由于温控阀的阻力较大，因此在安装温控阀后可以很好的克服垂直热力失调，双管系统应用不再受层数的限制。
　　3． 适应按户设置热表的共用的供回水立管和分户独立系统相结合的形式
　　共用的供回水立管和分户独立系统相结合的形式是指每户是相对独立一个系统，每户的供回水管和共用的供回水立管相连，在每户入口的总供回水管处设一户用热量表来进行热计量。户内的采暖系统形式有地板辐射采暖、散热器采暖等形式，其中散热器采暖形式主要有水平并联式和水平串连式两种。

六．适合热计量的室外供热系统及其控制
　　由于按热量收费，主动调节温控阀以节省热量将成为热用户的自觉行为，由此产生的室内系统的变化，使采暖系统由原来的定流量系统成为了变流量系统。外网若仍采用原有的定流量控制方式，显然不能满足需要，必须进行相应改进。　　1．适合热计量的室外供热系统形式
　　由于我国以往供暖系统为定流量系统，所以传统常规室外供热系统多采用集中式热力站，有时一个小区只设一个热力站、小区热力站的规模从5～40万m2不等。而在集中供热发达的北欧，多采用建筑入口设小型组装式热力站的形式。两种形式相比较，集中式热力站初投资低、便于集中管理。但是当用户流量变化很大时，虽然用户间相互干扰可以通过入口加差压控制器消除，同时还可以通过对主循环泵的调速，控制*远端用户压差维持不变，但泵的工作点将在很大范围内变化，致使泵的效率大为降低。建筑入口设小型组装式热力站的形式初投资较高，但运行费用较低，调节灵活。同时增加了系统的稳定性，减小了用户间的相互影响，如末端漏水、相互干扰等问题。所以在确定供热方案时，应从投资、运行的经济性与其功能两方面综合考虑，选择*优方案。
　　2． 适合热计量的室外供热控制方式
　　由于不同系统形式的特点不同，所以采取什么样的控制方式要具体问题具体分析。在实施按热计量收费后，室内系统可以分两类：一类是有共用立管且户内为双管系统，另一类是带跨越管的垂直单管系统或者是有共用立管且户内为带跨越管的水平单管系统，在温控阀调节后，这两类系统对总流量的影响是不相同的。对于**类系统，在入口定压差的情况下，是理想的变流量系统，外网应采用相应变流量控制方式，即在采用质调节的同时，应采用控制水泵转速的方法，使供热系统实现无级变流量运行。控制水泵变频调速的方式有很多，较合适的方式有两种，一种是控制*不利环路供回水压差恒定；另一种是控制热力站进出口压差恒定。当流量变化很大时，前者调速节能效果较后者要好，而后者更易实现。**类系统，系统的总流量基本不变，因此要求定流量，只进行质调节。一般可以在用户入口加流量限制器，保证系统定流量，满足用户要求，而对于分散的小型热力站，由于系统小，所以只要二次循环泵定流量运行就可保证用户要求。

七．热计量收费方法
　　热量价格的确定，要考虑到多种方面，其中包括锅炉煤耗、水泵电耗、水的软化除氧、水耗，供热人员的工资收入，设备的投资、折旧等等很多项目。还要考虑一次换热、二次换热乃至三次换热品质定价问题。不同供热模式及燃料种类对热价的影响等等。　　城市供热是由热源、热网、热用户（室内采暖系统）组成的庞大、封闭、复杂的循环系统，只要进入供暖期投入运行后，就必须连续运行，不能间断；但是，按市场经济规律要求，又必须按用户的实际用热多少进行公平交易，保证供热。考虑到这两方面因素，热费计价办法应分为两个部分：固定开支与浮动开支。
　　固定开支为与能源产量没有直接的比例关系，即用户在完全没有使用的情况下也必须付出的费用，主要由用于热网正常运行的固定资产投资和供热企业管理费用等组成。如土地使用、设备投资、维修管理、职工工资等。这些固定开支提供了用户相应的使用功能，并不因为使用或停用、用的多少而变化。这部分投资应当按照用户所占建筑面积均分或是在房价上集中体现出来。　　浮动开支为热量热费，是随能源的产量而变化的部分，即能源产量越多，浮动开支越大。如燃料消耗、运行耗电、系统用水、废料处理、职工加班费等。这部分费用需按照各用户应通过冷热量表计量的实际用能量进行分配。