热计量与温控

第二章热计量与温控一、热计量与温控的意义•当前由于我国建筑物的保温隔热和气密性能很差，供暖系统热效率低，单位住宅建筑面积采暖能耗为相同气候条件下发达国家的3倍。

到2000年，全国城市建筑耗能占能源生产总量的14％，这就说明，只有坚决采取节约能源的措施才能维持建筑的可持续发展。

采暖包费制，改为？•国外的热计量经验表明，按照热量收费的制度是促使用户自觉节能的最有效手段，据统计，把“大锅饭”式的采暖包费制，改为按实际使用热量向用户收费，可节能20％－30％。

而在我国长期以来实行福利制供暖，能耗多少与用户利益无关，这是大锅饭体制遗留下来的一大弊端，也是供热系统节能工作的一个最大障碍。

温控的意义---热计量的前提•实现供暖系统的按热量收费的最终目的是建筑节能，要作到这一点，除了加强建筑保温、降低设计能耗外，室内供暖系统必须有温控装置。

温控是实现热计量的前提条件之一，只有计量收费装置而没有室内系统的温控手段，实际上达不到节能的目的，而仅仅是为了收费，这实际上偏离了建筑节能的根本目的，因此热计量和温控往往是密不可分的。

虽然热计量的大面积推广一定要在有温控的前提下进行，但是温控除了节能、节资外，它的另一个作用是提高了室内舒适度，提高热网供热质量。

二．国外应用情况及我国发展现状国外，特别是在北欧国家，从20世纪70年代能源危机以来，十分重视建筑节能工作，并制定了有关政策、法规以及相配套的技术措施。

国外发达国家的集中供热系统均为动态的变流量系统，其调节与控制技术先进，控制手段完善，设备质量高。

国外•各国采暖燃料结构不同,付费按燃料的类别分别计量确定.•水电资源丰富的加拿大,核电规模巨大的法国,很大部分建筑用电取暖;以天然气为燃料主要来源的英国,千家万户烧天然气,德国着重各家烧燃料油.•这些国家上述方式的计量较简单,各家电表,煤气表,油表自动计量.国外应用情况及我国发展现状•集中采暖按热量计费是世界各国发展的趋势，也是各国家节能环保的一项基本措施。

目前除西方发达国家已采用这一措施外，东欧各国及原苏联地区国家正逐步推广。

与此同时，集中采暖按热量计费的相应技术也进一步发展，采暖系统的动态调节更加先进，计费技术更加可靠和准确，整个采暖热量计费装置向小型化、计算机化发展。

我国发展现状•由于我国热计量与温控方面的研究处于起步阶段，存在一定程度上的盲目性与试探性，研究中出现了一些问题与争议，比如国外的热计量方式与推广经验是否适合中国国情？国外的温度控制与热计量产品能否在中国完全适用？什么样的系统能够应用计量与温控？面对我国如此大的市场需求，开发什么产品、采用什么系统方式能够经济、简单、可靠，在达到节能目的的同时，满足舒适需要？等等，这些都需要我们进行更深入地研究和探讨。

国内有效工作•近几年来，国内许多部门做了大量有效地工作，在居住建筑建立适合热量计量的供热系统以及热量计量方法方面做了一些示范工程，进行了有益的探索，取得了一定的成效。

比如天津市凯丽花园热分配式的热计量、龙潭路节能住宅一户一表式热计量等，都为下一步的研究提供了宝贵的经验。

另外，在温控与热计量产品方面，一方面，国外大公司如Danfoss、Honeywell、西门子、斯伦贝谢等大举进入中国市场，另一方面，国内生产企业全面进入起步阶段，温控与热计量产品的研制开发工作发展很快，已经有多家企业开发出类似产品。

•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---•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。

•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。

606航发热计量表由流量计、温度传感器和计算器三部分组成，计量以水为媒介的热交换系统释放或吸收的热量，既可用于分户计量的采暖供热系统，又可用于空调制冷系统。

（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。

按热量分配表收费合理吗•每户居民在整栋建筑中所处位置不同,顶层有屋顶,比中间户多一散热面;•北向外墙住户比南向外墙住户保持同样室温时多耗热量.•要根据具体位置进行修正.•按热量收费,除技术问题,还有政策与管理问题,物业管理应发挥其功能.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。

获得自由热时•同时,更重要的是,当室内获得自由热(又称免费热)时,如阳关照射,室内热源---炊事,照明,电器及居民等散发的热量使室温有升高趋势时,温控阀会及时减少流经散热器的水量,不仅保持室温合适,同时达到节能目的.温控阀外形图温控阀•温控阀的恒温控制阀是一个带少量液体的充气(或充液体)波纹管膜盒,室温升高时,部分液体蒸发为蒸气,压缩波纹管膜盒,关小阀门开度,室温降低时,作用相反,部分蒸汽凝结为液体,波纹管被弹簧推开,使阀门开度便大.•温控阀原理图单管系统问题•当前我国室内采暖系统一般沿用单管顺流式,由于单管系统(不带跨越管)中热水一般自上顺流而下,如果安装了温控阀,上一层的室温变化而引起的热水流量变化会影响到下一层,所以,温控阀不能简单地直接用以单管系统.从合理应用温控阀来说,新设计的采暖系统宜用双管系统.•对相当数量的旧有建筑中的单管系统,可以加跨越管去改造.五．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，控制最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。

选择最优方案•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，选择最优方案。

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。

第一类系统•对于第一类系统，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。