熱計量與溫控專題

三．熱計量方法與儀表
3．1熱計量方法
目前，歐美國家按戶計量熱量使用的方法基本是以下三種：
　　（1） 直接測定用戶從供暖系統中用熱量。
　　該方法需對入戶系統的流量及供回水溫度進行測量。采用的儀表為熱量表。該方法的特點是：原理上準確，但價格較貴，安裝復雜，并且在小流量時，計量誤差較大。目前在法國、瑞典等國應用較多。
　　（2） 通過測定用戶散熱設備的散熱量來確定用戶的用熱量。
　　方法是利用散熱器平均溫度與室內溫度差值的函數關系來確定散熱器的散熱量。該方法采用的儀表為熱量分配表，常用的有蒸發式和電子式兩種。其中蒸發式熱分配表的特點是：價格較低，安裝方便，但計量準確性較差。目前在丹麥、德國廣泛采用。電子式熱量分配表的特點是：計量較準確、方便，價格比熱量計量表低，并且可在戶外讀值。目前在歐美受到歡迎。
　　（3） 通過測定用戶的熱負荷來確定用戶的用熱量。
該方法是測定室內外溫度并對供暖季內的室內外溫差累積求和，然后乘以房間常數（如體積熱指標等）來確定收費。該方法采用的儀表為測溫儀表。但有時將記憶散熱器溫控閥的設定溫度作典型室內溫度而將某一基準溫度作室外溫度。該方法的特點是：安裝容易，價格較低。但由于遵循相同舒適度繳納相同熱費的原則，用戶的熱費只與設定的或測得的室溫有關，而與實際用熱量無關因此開窗等浪費能源的現象無法約束，不利于節能。目前德國不允許采用，美國、法國有使用。3．2熱計量儀表
　　（1） 熱量表
　　熱量表由一個熱水流量計、一對溫度傳感器和一個積算儀組成。儀表安裝在系統的供水管上，并將溫度傳感器分別裝在供、回水管路上。一段時間內用戶所消耗的熱量為所供熱水的流量和供回水的焓差的乘積對時間的積分，熱量表就是利用這個原理，用熱水流量計測量逐時的流量并用溫度傳感器測量逐時的供回水溫度，將這些數據輸入積算儀積分計算就能得出用戶所用的熱量。
　　熱量表依據流量計測量方式的不同可以分為電磁及超聲波式、機械式和壓差式。其中機械式有耗電少、抗干擾性好、安裝維護方便和價格低廉的優點，因此現在應用的比較多，如法國和德國，機械式流量計的比例高達90％，但是機械式的表在水中雜質較多時精度會受到較大的影響。超聲波式的特點是量程大、計量精度較高、壓損較少，但是易受管壁銹蝕程度、水中泡沫或雜質含量、管道震動的影響，價格較機械式貴很多。
　　（2） 熱量分配表
熱量分配表是通過測定用戶散熱設備的散熱量來確定用戶的用熱量的儀表。它的使用方法是：在集中供熱系統中，在每個散熱器上安裝熱量分配表，測量計算每個住戶用熱比例，通過總表來計算熱量；在每個供暖季結束后，由工作人員來讀表，根據計算，求得實際耗熱量。根據測量原理的不同，熱量分配表有蒸發式和電子式兩種。
　　a. 蒸發式熱分配表
　　蒸發式熱分配表由導熱板和測量液體兩部分構成。導熱板夾或焊在散熱器上，盛有測量液體的玻璃管則放在密封容器內，比例尺刻在容器表面的防霧透明膠片上。測量液體的蒸發速度與散熱器的表面溫度密切相關，散熱器表面溫度越高液體蒸發越快。某一段時間內測量液體的蒸發量表征了散熱器表面溫度對時間的積分值，實際上也是反映了散熱器的散熱量。
　　b. 電子式熱分配表
　　電子式熱分配表是用傳感器來獲得散熱器表面溫度和房間溫度的逐時值，然后測量裝置通過A/D轉換器數字化，然后由計算單元得到結果。
相對于電子式熱分配表，蒸發式熱分配表構造簡單、成本低廉，也不用電。但是相對應的，它的測量準確性不如電子式。
　　以上兩種計量裝置相比較，熱量表測量比較準確、管理方便，但是價格比較貴、維修量大，室內系統一定要分戶成環，對舊有建筑多用的單管順流式和雙管式不適用，室內原有系統改造困難。熱分配表價格便宜、對系統沒有特殊要求，舊有系統改造比較適用，但是其結果受多種因素影響，試驗工作量大，計算復雜。

四．溫控設備
　　用戶室內的溫度控制是通過散熱器恒溫控制閥來實現的。散熱器恒溫控制閥是由恒溫控制器、流量調節閥以及一對連接件組成，其中恒溫控制器的核心部件是傳感器單元，即溫包。溫包可以感應周圍環境溫度的變化而產生體積變化，帶動調節閥閥芯產生位移，進而調節散熱器的水量來改變散熱器的散熱量。恒溫閥設定溫度可以人為調節，恒溫閥會按設定要求自動控制和調節散熱器的水量，從而來達到控制室內溫度的目的。

五．適合熱計量的住宅供熱系統形式
5.1適合熱計量的供熱采暖系統應該具備的條件
　　（1） 調節功能即系統必須具有可調性，用戶可以根據需要分室控制溫度。無論手動調節還是恒溫調節，可調系統是熱計量的前提。
　　（2）與調節功能相應的控制裝置。這是保證調節功能實現的必要條件。由于室內系統的調節，原有的定流量系統成為變流量系統，系統工況變化較大。若不采取相應的控制措施，將無法滿足用戶需要。
　　（3） 每戶按熱計量功能。每戶用熱量應可計量，用戶按用熱量計量收費，調動用戶自身的節能意識。
5．2適合熱計量的供熱采暖系統形式
　　符合以上幾個條件，適合熱計量的室內采暖系統形式大體分為兩種：一種是沿用傳統的垂直的上下貫通的所?quot;單管式"或"雙管式"系統；另一種是適應按戶設置熱量表形成的共用的供回水立管和分戶獨立系統相結合的新形式
　　1． 垂直式單管系統
　　改造舊有順流式單管系統為跨越式單管系統、帶溫控閥的可調節系統，是舊系統改造極易可行的一種方式。一般有兩種形式：一種加兩通溫控閥，一種加三通溫控閥。這種系統的熱計量設備是在一棟樓或小區的總入口處設樓用熱量表，在每個散熱器上設蒸發式或電子式熱分配表。
　　2． 垂直式雙管系統
　　由于雙管系統存在的垂直熱力失調原因，過去往往只應用于4層及以下采暖系統。由于雙管系統本身具有可調節性，因此只在每組散熱器入口處安裝溫控閥就可以了。這種系統的熱計量裝置和垂直式單管系統的相同，即一棟樓或小區的總入口處設樓用熱量表，在每個散熱器上設蒸發式或電子式熱分配表。需要指出的是，由于溫控閥的阻力較大，因此在安裝溫控閥后可以很好的克服垂直熱力失調，雙管系統應用不再受層數的限制。
　　3． 適應按戶設置熱表的共用的供回水立管和分戶獨立系統相結合的形式
　　共用的供回水立管和分戶獨立系統相結合的形式是指每戶是相對獨立一個系統，每戶的供回水管和共用的供回水立管相連，在每戶入口的總供回水管處設一戶用熱量表來進行熱計量。戶內的采暖系統形式有地板輻射采暖、散熱器采暖等形式，其中散熱器采暖形式主要有水平并聯式和水平串連式兩種。

六．適合熱計量的室外供熱系統及其控制
　　由于按熱量收費，主動調節溫控閥以節省熱量將成為熱用戶的自覺行為，由此產生的室內系統的變化，使采暖系統由原來的定流量系統成為了變流量系統。外網若仍采用原有的定流量控制方式，顯然不能滿足需要，必須進行相應改進。　　1．適合熱計量的室外供熱系統形式
　　由于我國以往供暖系統為定流量系統，所以傳統常規室外供熱系統多采用集中式熱力站，有時一個小區只設一個熱力站、小區熱力站的規模從5～40萬m2不等。而在集中供熱發達的北歐，多采用建筑入口設小型組裝式熱力站的形式。兩種形式相比較，集中式熱力站初投資低、便于集中管理。但是當用戶流量變化很大時，雖然用戶間相互干擾可以通過入口加差壓控制器消除，同時還可以通過對主循環泵的調速，控制*遠端用戶壓差維持不變，但泵的工作點將在很大范圍內變化，致使泵的效率大為降低。建筑入口設小型組裝式熱力站的形式初投資較高，但運行費用較低，調節靈活。同時增加了系統的穩定性，減小了用戶間的相互影響，如末端漏水、相互干擾等問題。所以在確定供熱方案時，應從投資、運行的經濟性與其功能兩方面綜合考慮，選擇*優方案。
　　2． 適合熱計量的室外供熱控制方式
　　由于不同系統形式的特點不同，所以采取什么樣的控制方式要具體問題具體分析。在實施按熱計量收費后，室內系統可以分兩類：一類是有共用立管且戶內為雙管系統，另一類是帶跨越管的垂直單管系統或者是有共用立管且戶內為帶跨越管的水平單管系統，在溫控閥調節后，這兩類系統對總流量的影響是不相同的。對于**類系統，在入口定壓差的情況下，是理想的變流量系統，外網應采用相應變流量控制方式，即在采用質調節的同時，應采用控制水泵轉速的方法，使供熱系統實現無級變流量運行。控制水泵變頻調速的方式有很多，較合適的方式有兩種，一種是控制*不利環路供回水壓差恒定；另一種是控制熱力站進出口壓差恒定。當流量變化很大時，前者調速節能效果較后者要好，而后者更易實現。**類系統，系統的總流量基本不變，因此要求定流量，只進行質調節。一般可以在用戶入口加流量限制器，保證系統定流量，滿足用戶要求，而對于分散的小型熱力站，由于系統小，所以只要二次循環泵定流量運行就可保證用戶要求。

七．熱計量收費方法
　　熱量價格的確定，要考慮到多種方面，其中包括鍋爐煤耗、水泵電耗、水的軟化除氧、水耗，供熱人員的工資收入，設備的投資、折舊等等很多項目。還要考慮一次換熱、二次換熱乃至三次換熱品質定價問題。不同供熱模式及燃料種類對熱價的影響等等。　　城市供熱是由熱源、熱網、熱用戶（室內采暖系統）組成的龐大、封閉、復雜的循環系統，只要進入供暖期投入運行后，就必須連續運行，不能間斷；但是，按市場經濟規律要求，又必須按用戶的實際用熱多少進行公平交易，保證供熱。考慮到這兩方面因素，熱費計價辦法應分為兩個部分：固定開支與浮動開支。
　　固定開支為與能源產量沒有直接的比例關系，即用戶在完全沒有使用的情況下也必須付出的費用，主要由用于熱網正常運行的固定資產投資和供熱企業管理費用等組成。如土地使用、設備投資、維修管理、職工工資等。這些固定開支提供了用戶相應的使用功能，并不因為使用或停用、用的多少而變化。這部分投資應當按照用戶所占建筑面積均分或是在房價上集中體現出來。　　浮動開支為熱量熱費，是隨能源的產量而變化的部分，即能源產量越多，浮動開支越大。如燃料消耗、運行耗電、系統用水、廢料處理、職工加班費等。這部分費用需按照各用戶應通過冷熱量表計量的實際用能量進行分配。