熱計量與溫控專(zhuān)題
隨著(zhù)市場(chǎng)經(jīng)濟的發(fā)展，家庭采暖用熱能做為需要花錢(qián)購買(mǎi)的的消費品，已為廣大消費者認可。近年來(lái)，國家建設部、各地建委也相繼頒布了有關(guān)推廣政策，要求實(shí)行采暖分戶(hù)計量。但是，采暖分戶(hù)計量收費在我國還是一個(gè)全新的話(huà)題。它涉及到政策、管理、收費方式、相關(guān)產(chǎn)品、技術(shù)等諸多問(wèn)題。我們開(kāi)設這個(gè)話(huà)題與同行們進(jìn)行討論， 旨在推廣采暖分戶(hù)計量方面與大家進(jìn)行交流，共同提高。在這里我們首先介紹一些國外及國內各大相關(guān)網(wǎng)站上發(fā)表的名家的關(guān)于采暖分戶(hù)計量的文章(如果侵犯了您的著(zhù)作權請您來(lái)信指正，謝謝!)，以為拋磚引玉之意。  溫度計| 溫度表| 照度計|  溫濕度計| 紅外線(xiàn)測溫儀| 溫濕度儀| 紅外線(xiàn)溫度計| 露點(diǎn)儀| 溫度記錄儀
一．熱計量與溫控的意義 
　　我國地域廣闊，人口眾多，房屋建筑規模巨大，其中住宅建設約占居住建筑的92％，住宅建設量大而且面廣，至今仍呈上升趨勢，而且這個(gè)上升趨勢還將持續20－30年。但是我們必須清醒的看到，我國如此龐大的房屋建筑及住宅建設的快速增長(cháng)是以資源和能源的高消耗為代價(jià)換取的，除了利用最直接的資源--土地以外，住宅能源消耗的增長(cháng)是住宅建設發(fā)展的一大限制因素。當前由于我國建筑物的保溫隔熱和氣密性能很差，供暖系統熱效率低，單位住宅建筑面積采暖能耗為相同氣候條件下發(fā)達國家的3倍。到2000年，全國城市建筑耗能將占能源生產(chǎn)總量的14％，這就說(shuō)明，只有堅決采取節約能源的措施才能維持建筑的可持續發(fā)展。 
　　國外的熱計量經(jīng)驗表明，按照熱量收費的制度是促使用戶(hù)自覺(jué)節能的最有效手段，據統計，把"大鍋飯"式的采暖包費制，改為按實(shí)際使用熱量向用戶(hù)收費，可節能20％－30％。而在我國長(cháng)期以來(lái)實(shí)行福利制供暖，能耗多少與用戶(hù)利益無(wú)關(guān)，這是大鍋飯體制遺留下來(lái)的一大弊端，也是供熱系統節能工作的一個(gè)最大障礙。按照國家節能法的要求，生活用能必須計量向用戶(hù)收費。這是適應社會(huì )主義市場(chǎng)經(jīng)濟要求的一項重大改革，是供熱企業(yè)改變運行機制的重要舉措，是促進(jìn)建筑節能工作的一項根本措施。我們只有遵循市場(chǎng)經(jīng)濟規律，把熱作為商品，由用戶(hù)自行調節控制使用，并按實(shí)用熱量合理收費，才能調動(dòng)熱和供熱兩方面的積極性，進(jìn)而促進(jìn)節能。
　　實(shí)現供暖系統的按熱量收費的最終目的是建筑節能，要作到這一點(diǎn)，除了加強建筑保溫、降低設計能耗外，室內供暖系統必須有溫控裝置。溫控是實(shí)現熱計量的前提條件之一，只有計量收費裝置而沒(méi)有室內系統的溫控手段，實(shí)際上達不到節能的目的，而僅僅是為了收費，這實(shí)際上偏離了建筑節能的根本目的，因此熱計量和溫控往往是密不可分的。雖然熱計量的大面積推廣一定要在有溫控的前提下進(jìn)行，但是溫控除了節能、節資外，它的另一個(gè)作用是提高了室內舒適度，提高熱網(wǎng)供熱質(zhì)量。因此熱計量一定要和溫控配合使用，才能相輔相成，使兩者的效果達到最好。 
二．國外應用情況及我國發(fā)展現狀
　　國外，特別是在北歐國家，從20世紀70年代能源危機以來(lái)，十分重視建筑節能工作，并制定了有關(guān)政策、法規以及相配套的技術(shù)措施。國外發(fā)達國家的集中供熱系統均為動(dòng)態(tài)的變流量系統，其調節與控制技術(shù)先進(jìn)，控制手段完善，設備質(zhì)量高。通常一次管網(wǎng)所提供的熱量在熱力站交換成二次采暖熱水和民用生活熱水。在熱力站的二次水系統中均安裝有變頻調速的水泵、壓差控制器、電動(dòng)調節閥、氣溫補償器以及回水溫度限制器等設備。有了一整套成熟的供熱系統運行模式。集中采暖按熱量計費是世界各國發(fā)展的趨勢，也是各國家節能環(huán)保的一項基本措施。目前除西方發(fā)達國家已采用這一措施外，東歐各國及原蘇聯(lián)地區國家正逐步推廣。與此同時(shí)，集中采暖按熱量計費的相應技術(shù)也進(jìn)一步發(fā)展，采暖系統的動(dòng)態(tài)調節更加先進(jìn)，計費技術(shù)更加可靠和準確，整個(gè)采暖熱量計費裝置向小型化、計算機化發(fā)展。
 　　我國由于現行的供熱收費體制是按面積收費，所以抑制了供熱節能的實(shí)現，同時(shí)造成了熱費收繳困難等問(wèn)題。目前，隨著(zhù)對供熱節能研究的深入，熱計量與溫度控制已經(jīng)成為當前我國暖通行業(yè)關(guān)注與研究的熱點(diǎn)。由于我國熱計量與溫控方面的研究處于起步階段，存在一定程度上的盲目性與試探性，研究中出現了一些問(wèn)題與爭議，比如國外的熱計量方式與推廣經(jīng)驗是否適合中國國情？國外的溫度控制與熱計量產(chǎn)品能否在中國完全適用？什么樣的系統能夠應用計量與溫控？面對我國如此大的市場(chǎng)需求，開(kāi)發(fā)什么產(chǎn)品、采用什么系統方式能夠經(jīng)濟、簡(jiǎn)單、可靠，在達到節能目的的同時(shí)，滿(mǎn)足舒適需要？等等，這些都需要我們進(jìn)行更深入地研究和探討。近幾年來(lái)，國內許多部門(mén)做了大量有效地工作，在居住建筑建立適合熱量計量的供熱系統以及熱量計量方法方面做了一些示范工程，進(jìn)行了有益的探索，取得了一定的成效。比如天津市凱麗花園熱分配式的熱計量、龍潭路節能住宅一戶(hù)一表式熱計量等，都為下一步的研究提供了寶貴的經(jīng)驗。另外，在溫控與熱計量產(chǎn)品方面，一方面，國外大公司如Danfoss、Honeywell、西門(mén)子、斯倫貝謝等大舉進(jìn)入中國市場(chǎng)，另一方面，國內生產(chǎn)企業(yè)全面進(jìn)入起步階段，溫控與熱計量產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)工作發(fā)展很快，已經(jīng)有多家企業(yè)開(kāi)發(fā)出類(lèi)似產(chǎn)品。

三．熱計量方法與儀表 
3．1熱計量方法
目前，歐美國家按戶(hù)計量熱量使用的方法基本是以下三種：
　�。�1） 直接測定用戶(hù)從供暖系統中用熱量。
　　該方法需對入戶(hù)系統的流量及供回水溫度進(jìn)行測量。采用的儀表為熱量表。該方法的特點(diǎn)是：原理上準確，但價(jià)格較貴，安裝復雜，并且在小流量時(shí)，計量誤差較大。目前在法國、瑞典等國應用較多。
　�。�2） 通過(guò)測定用戶(hù)散熱設備的散熱量來(lái)確定用戶(hù)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(guān)系來(lái)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(fā)式和電子式兩種。其中蒸發(fā)式熱分配表的特點(diǎn)是：價(jià)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(diǎn)是：計量較準確、方便，價(jià)格比熱量計量表低，并且可在戶(hù)外讀值。目前在歐美受到歡迎。
　�。�3） 通過(guò)測定用戶(hù)的熱負荷來(lái)確定用戶(hù)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(lái)確定收費。該方法采用的儀表為測溫儀表。但有時(shí)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(diǎn)是：安裝容易，價(jià)格較低。但由于遵循相同舒適度繳納相同熱費的原則，用戶(hù)的熱費只與設定的或測得的室溫有關(guān)，而與實(shí)際用熱量無(wú)關(guān)因此開(kāi)窗等浪費能源的現象無(wú)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?jì)x表
　�。�1） 熱量表
　　熱量表由一個(gè)熱水流量計、一對溫度傳感器和一個(gè)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(shí)間內用戶(hù)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(shí)間的積分，熱量表就是利用這個(gè)原理，用熱水流量計測量逐時(shí)的流量并用溫度傳感器測量逐時(shí)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(hù)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(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，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(zhì)較多時(shí)精度會(huì )受到較大的影響。超聲波式的特點(diǎn)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(zhì)含量、管道震動(dòng)的影響，價(jià)格較機械式貴很多。
　�。�2） 熱量分配表
熱量分配表是通過(guò)測定用戶(hù)散熱設備的散熱量來(lái)確定用戶(hù)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(gè)散熱器上安裝熱量分配表，測量計算每個(gè)住戶(hù)用熱比例，通過(guò)總表來(lái)計算熱量；在每個(gè)供暖季結束后，由工作人員來(lái)讀表，根據計算，求得實(shí)際耗熱量。根據測量原理的不同，熱量分配表有蒸發(fā)式和電子式兩種。
　　a. 蒸發(fā)式熱分配表
　　蒸發(fā)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(fā)速度與散熱器的表面溫度密切相關(guān)，散熱器表面溫度越高液體蒸發(fā)越快。某一段時(shí)間內測量液體的蒸發(fā)量表征了散熱器表面溫度對時(shí)間的積分值，實(shí)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(lái)獲得散熱器表面溫度和房間溫度的逐時(shí)值，然后測量裝置通過(guò)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(fā)式熱分配表構造簡(jiǎn)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(jià)格比較貴、維修量大，室內系統一定要分戶(hù)成環(huán)，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(jià)格便宜、對系統沒(méi)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(hù)室內的溫度控制是通過(guò)散熱器恒溫控制閥來(lái)實(shí)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?chē)�環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生體積變化，帶動(dòng)調節閥閥芯產(chǎn)生位移，進(jìn)而調節散熱器的水量來(lái)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(huì )按設定要求自動(dòng)控制和調節散熱器的水量，從而來(lái)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(hù)可以根據需要分室控制溫度。無(wú)論手動(dòng)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(shí)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(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)需要。
　�。�3） 每戶(hù)按熱計量功能。每戶(hù)用熱量應可計量，用戶(hù)按用熱量計量收費，調動(dòng)用戶(hù)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(gè)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(hù)設置熱量表形成的共用的供回水立管和分戶(hù)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(gè)散熱器上設蒸發(fā)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(guò)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(gè)散熱器上設蒸發(fā)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(hù)設置熱表的共用的供回水立管和分戶(hù)獨立系統相結合的形式
　　共用的供回水立管和分戶(hù)獨立系統相結合的形式是指每戶(hù)是相對獨立一個(gè)系統，每戶(hù)的供回水管和共用的供回水立管相連，在每戶(hù)入口的總供回水管處設一戶(hù)用熱量表來(lái)進(jìn)行熱計量。戶(hù)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(lián)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(dòng)調節溫控閥以節省熱量將成為熱用戶(hù)的自覺(jué)行為，由此產(chǎn)生的室內系統的變化，使采暖系統由原來(lái)的定流量系統成為了變流量系統。外網(wǎng)若仍采用原有的定流量控制方式，顯然不能滿(mǎn)足需要，必須進(jìn)行相應改進(jìn)�！　�
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(shí)一個(gè)小區只設一個(gè)熱力站、小區熱力站的規模從5～40萬(wàn)m2不等。而在集中供熱發(fā)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(hù)流量變化很大時(shí)，雖然用戶(hù)間相互干擾可以通過(guò)入口加差壓控制器消除，同時(shí)還可以通過(guò)對主循環(huán)泵的調速，控制最遠端用戶(hù)壓差維持不變，但泵的工作點(diǎn)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(shí)增加了系統的穩定性，減小了用戶(hù)間的相互影響，如末端漏水、相互干擾等問(wèn)題。所以在確定供熱方案時(shí)，應從投資、運行的經(jīng)濟性與其功能兩方面綜合考慮，選擇最優(yōu)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(diǎn)不同，所以采取什么樣的控制方式要具體問(wèn)題具體分析。在實(shí)施按熱計量收費后，室內系統可以分兩類(lèi)：一類(lèi)是有共用立管且戶(hù)內為雙管系統，另一類(lèi)是帶跨越管的垂直單管系統或者是有共用立管且戶(hù)內為帶跨越管的水平單管系統，在溫控閥調節后，這兩類(lèi)系統對總流量的影響是不相同的。對于第一類(lèi)系統，在入口定壓差的情況下，是理想的變流量系統，外網(wǎng)應采用相應變流量控制方式，即在采用質(zhì)調節的同時(shí)，應采用控制水泵轉速的方法，使供熱系統實(shí)現無(wú)級變流量運行�？刂扑�泵變頻調速的方式有很多，較合適的方式有兩種，一種是控制最不利環(huán)路供回水壓差恒定；另一種是控制熱力站進(jìn)出口壓差恒定。當流量變化很大時(shí)，前者調速節能效果較后者要好，而后者更易實(shí)現。第二類(lèi)系統，系統的總流量基本不變，因此要求定流量，只進(jìn)行質(zhì)調節。一般可以在用戶(hù)入口加流量限制器，保證系統定流量，滿(mǎn)足用戶(hù)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(huán)泵定流量運行就可保證用戶(hù)要求。 

七．熱計量收費方法 
　　熱量?jì)r(jià)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(zhì)定價(jià)問(wèn)題。不同供熱模式及燃料種類(lèi)對熱價(jià)的影響等等。 　　城市供熱是由熱源、熱網(wǎng)、熱用戶(hù)（室內采暖系統）組成的龐大、封閉、復雜的循環(huán)系統，只要進(jìn)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(chǎng)經(jīng)濟規律要求，又必須按用戶(hù)的實(shí)際用熱多少進(jìn)行公平交易，保證供熱�？紤]到這兩方面因素，熱費計價(jià)辦法應分為兩個(gè)部分：固定開(kāi)支與浮動(dòng)開(kāi)支。
　　固定開(kāi)支為與能源產(chǎn)量沒(méi)有直接的比例關(guān)系，即用戶(hù)在完全沒(méi)有使用的情況下也必須付出的費用，主要由用于熱網(wǎng)正常運行的固定資產(chǎn)投資和供熱企業(yè)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(kāi)支提供了用戶(hù)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(hù)所占建筑面積均分或是在房?jì)r(jià)上集中體現出來(lái)。 　　浮動(dòng)開(kāi)支為熱量熱費，是隨能源的產(chǎn)量而變化的部分，即能源產(chǎn)量越多，浮動(dòng)開(kāi)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(hù)應通過(guò)冷熱量表計量的實(shí)際用能量進(jìn)行分配。