摘要 我國供暖收費體制由北方大部分地區現行的按面積收費改為按熱量收費已成為趨勢，我國有多方面部門已重視這項工作并作了相關研究，然而探索適合中國國情、測量準確的熱計量方法以及裝置是推行按熱量收費的非常關鍵的一步。采用蒸發式熱分配表進行熱計量的方式具備價格便宜、安裝方便、系統簡單等優點，本文將對蒸發式分配表的結構、工作原理等方面作詳細介紹。
關鍵詞 熱計量 熱分配表
一、研究背景
現有的收費體制為各種形式的按面積收費的方法，收費的多少和用熱的多少并沒有直接的聯系，并且當前的系統也不能對于不交供暖費的用戶采取強制措施。收費的不合理造成了一方面用戶的供暖費昂貴，另一方面供熱公司收費困難。據國外調查資料表明：實行集中供暖按戶計量后，將會節能10%-20%。因此供熱收費改為按熱量計費已成為趨勢。
比較成熟的熱計量方式主要有兩種：一種是用熱量表直接測量用戶從系統中用的熱量。熱量表是通過測量入戶系統的流量和進出用戶的供回水溫度，然后用積分儀計算出每個用戶用的熱量的，因此這種形式要求系統是共用的供回水立管和室內獨立系統相結合的系統形式，如圖1現有住宅的室內采暖系統大都是垂直單管順流式，如改造成如圖1所示的具有共用立管且分戶成環的系統，不僅改造較困難，而且改造造價高。我國采暖地區現有住宅約11億平方米，從目前改造的實例統計分析，每平方米的改造費用約為18元，如全部改造成共用立管且分戶成環的系統則需要約200億元的投資，這無論從投資的可能性還是從投資的經濟性分析都是不盡合理。這種系統的優點是便于收費管理，同時這種計量方式的優點是讀數明了。雖戶用熱量表價格略高，但共用立管分戶成環的系統對新建住宅還是比較適用的，而對于舊有樓房的改造則不甚適用。
另外一種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，所用的熱計量裝置是熱分配表加熱量表。既在一棟樓或一個小區的總入口處設一個樓用熱計量表(一般用超聲波式熱量表)，然后在每個散熱器上裝熱分配表，如圖2。其熱量計量的原理是根據樓用熱計量表計量整棟樓的熱量，然后再根據熱分配表的讀數確定每個散熱器的散熱量。這種形式對系統形式沒有特殊要求，傳統的順流式單管(需改造)和雙管式都可適用，這種形式特別適合舊有采暖系統的改造。這種形式不僅改造費用低，而且具有價格便宜、維護簡單等熱計量成本低的優點。熱分配表有蒸發式和電子式兩種，其中蒸發式結構簡單、價格便宜、無須電源，已在歐洲國家被廣泛使用，但熱量計量計算比較復雜。本文將對蒸發式熱分配表的工作原理、結構、計算方法等作一介紹。
二、蒸發式熱分配表
蒸發式熱分配表是依靠測量該玻璃管內液體的蒸發量來計算散熱量的，所以測量液體的蒸發速度應適中。液體的選擇必須保證在采暖期內該液體不蒸發完， 因此不能蒸發速度過快，但同時蒸發速度也不能過慢，否則會影響計量的精度；而且該液體還必須無毒、無味，對人體健康無害。鉛封是為了防止人為影響計量結果而設置的，它的設計是只要分配表被打開或卸下，鉛封就會被徹底的破壞。
2. 蒸發式熱分配表的工作原理及計算方法
蒸發式熱分配表固定在散熱器表面上，熱分配表內的測量液體由于散熱器表面的熱效應而蒸發。對于某一確定的測量液體，其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的相對大小，但是其讀數并不能直接得出散熱器的散熱量值。因此必須把樓用熱量表的熱量讀數和該樓用熱量表計量單元中的所有熱分配表的讀數聯系起來，才能得到每個散熱器的實際散熱量。
散熱器的散熱功率和散熱器表面的平均溫度關系如下式：
(1)
散熱器在一段時間的散熱量是(1)式該時間段內的積分，如散熱器1和散熱器2在一段時間內散熱量的比值為
(5)
從蒸發式熱分配表上的讀數大小是(4)式在該時間段的積分。則兩個散熱器上的蒸發式分配表的讀數之比為：
(6)
由于所選擇的測量液體的蒸發特性曲線和散熱器的散熱率曲線相似，即：
=常數，所以 ，即熱分配表讀數占總的讀數值的比例代表了它所測量的散熱器散熱量占整棟樓總的散熱量的比例。因此用樓用熱量表計量整棟樓的耗熱量，然后根據各個散熱器的熱分配表讀數就可以計算出各個散熱器的耗熱量，即：
(7)
式中，Q----樓用熱量表的讀數
Qi----第i散熱器的散熱量
Zi----第i散熱器上熱分配表的讀數
N----樓用熱量表計量單元中的熱分配表的個數
上式表明，由各個熱分配表的讀數和熱量表測得的熱量值可以計算出各個散熱器的散熱量，在一個計量單元中(一個熱量表所管轄的范圍)，熱分配表的讀數代表了所測的散熱量與其它散熱器散熱量的相對比例。由于蒸發式熱分配表的測量結果只和散熱器的溫度和時間有關，其它因素的不同并不能體現出來，因此要對熱分配表的讀數先進行修正才能參與最后計算。一般考慮的修正值包括以下幾種：散熱器功率修正系數、傳熱熱阻修正系數、房間設計溫度修正系數等。
散熱器功率修正系數是用來修正類型相同，但是額定散熱功率不同的散熱器上熱分配表讀數的，它一般為各個散熱器在標準狀況下的散熱量。對于不同形式的散熱器以及蒸發式熱分配表在散熱器上的不同安裝形式，會使得熱分配表中的測量液體和散熱器表面的傳熱熱阻情況不同。為了消除這種影響，就要用傳熱熱阻修正系數來修正。以上的計算都是在房間設計20℃時計算的，如果房間設計溫度超過20±2℃范圍，就要考慮房間設計溫度修正系數呼KT0。一般來說，房間溫度高于22℃的時候比較少，因此要考慮房間溫度過低時(即低于18℃)的影響。
另外還有考慮散熱器連接方式、每組散熱器片數多少及不同房間在整座樓的位置等修正系數，這些修正系數由于影響不大所以一般不被采用，主要考慮上面提到的三種修正系數。經以上修正系數正過的熱分配表的讀數用來參與最后的結算。
三、采暖費的計算
采暖費用一般分為兩部分：固定費用和消耗費用。消耗費用是用戶所消耗的熱量的費用，它是根據所用熱量的多少來劃分的，即是根據熱計量裝置所計量的來劃分的。消耗費用占總共費用的百分比為(1-Ф)。
如果一棟樓采用一塊樓用熱量表，每個散熱器上設蒸發式熱分配表的計量形式，則每個用戶所應交納的供暖費用占整個供暖費用為：
(8)
K=Dox
式中，Ki----第i個用戶所應交的供暖費用，元
K----整棟樓總的供暖費用，元
D----樓用熱量表的讀數，GJ
x----熱價，元/GJ
Ai----第i個用戶的面積，m2
Zi---第i個用戶所有散熱器熱分配表修正過的讀數之和
N----整棟樓的用戶總數
這種計算方法的好處是固定費用和消耗費用各占一部分，使得熱計量即使有誤差也不會使結果受到很大的誤差。另外按熱量計費比較合理，可以解決供熱長期以來的收費困難的問題。
四、相關問題探討
1.測量精度不高
熱分配表的精度受多個因素影響，但如果嚴格按照產品的要求使用，其測量精度應能滿足使用要求。之所以人們有這樣的看法，主要是和熱量表相比。熱量表的精度可以在試驗臺上進行較準確的標定，實際應用中如果水質達到要求，則其精度就有保證。但需要注意的是，如果水質不好，熱量表精度就無法得到保證。目前我國熱網的水質實際上根本無法達到這種要求，因此熱量表的實際精度很難達到所標稱的精度。同時隨著時間的延續，其精度也在不斷下降的。與其相反，熱分配表精度和水質無關，而且不隨時間而變化。另一方面，也只有消耗費用與熱計量精度有關，而固定費用與熱計量無關，因此精度高低的影響也是有限的。
2.人為干擾
人們擔心的另一問題是人為干擾，比如在散熱器和熱分配表之間加絕熱物質、設法密封蒸發式分配表的外殼或是用濕布裹住蒸發式熱分配表等等來干擾最后的計量結果。如果仔細研究熱分配表的結構就可以發現，實際上根本不可能加絕熱物質、或者密封蒸發式分配表的外殼。這種干擾只有破壞鉛封、打開熱分配表才能進行。實際上這已不是一般的干擾，而是破壞。如果要進行類似的破壞，任何熱計量方式本身無法防止，這要從管理上采取適當的措施才可以避免。至于用濕布裹住蒸發式熱分配表，從道理上講是有一定影響。但其影響量并不很大，與散熱器形式、熱分配表的安裝構造等因素有關，以后會詳細論證。需要指出的是，一旦濕布蒸干則由于局部過熱而計量值增大。因此這種干擾方法所獲得的一點好處也需要付出一定的代價。同時還可以通過改進蒸發式熱分配表的安裝方式，改進蒸發式熱分配表的內部結構的方法使得干擾的影響降到最小。另外由于熱計量的消耗費用只占總的供暖費用的30%-50%，可以使得干擾帶來的影響更小。
五、總結
從以上的分析來看，蒸發式熱分配表的最大的優點是對供暖系統的形式沒有特殊要求，不像戶用熱量表要求有分戶獨立的系統，所以對于我國舊有樓房采暖系統的改造特別適用。因為我國北方地區舊有建筑的采暖系統基本都是垂直單管順流式系統，如改造成共用供回水立管和分戶成環的獨立系統，改造起來困難，費用較高，因此蒸發式熱分配表就比較適合。同時蒸發式熱分配表的造價和運行費用比較低，比較適合我國國情，推廣起來也比較容易。由于蒸發式熱分配表進入我國市場時間較短，對于它的測量特性以及計算方面有待于進一步研究。蒸發式熱分配表在歐洲熱計量方面得到了廣泛應用，相信隨著時間的推移，我國供熱方案的改革，它也會在我國被廣泛應用的。
關鍵詞 熱計量 熱分配表
一、研究背景
現有的收費體制為各種形式的按面積收費的方法，收費的多少和用熱的多少并沒有直接的聯系，并且當前的系統也不能對于不交供暖費的用戶采取強制措施。收費的不合理造成了一方面用戶的供暖費昂貴，另一方面供熱公司收費困難。據國外調查資料表明：實行集中供暖按戶計量后，將會節能10%-20%。因此供熱收費改為按熱量計費已成為趨勢。
比較成熟的熱計量方式主要有兩種：一種是用熱量表直接測量用戶從系統中用的熱量。熱量表是通過測量入戶系統的流量和進出用戶的供回水溫度，然后用積分儀計算出每個用戶用的熱量的，因此這種形式要求系統是共用的供回水立管和室內獨立系統相結合的系統形式，如圖1現有住宅的室內采暖系統大都是垂直單管順流式，如改造成如圖1所示的具有共用立管且分戶成環的系統，不僅改造較困難，而且改造造價高。我國采暖地區現有住宅約11億平方米，從目前改造的實例統計分析，每平方米的改造費用約為18元，如全部改造成共用立管且分戶成環的系統則需要約200億元的投資，這無論從投資的可能性還是從投資的經濟性分析都是不盡合理。這種系統的優點是便于收費管理，同時這種計量方式的優點是讀數明了。雖戶用熱量表價格略高，但共用立管分戶成環的系統對新建住宅還是比較適用的，而對于舊有樓房的改造則不甚適用。
另外一種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，所用的熱計量裝置是熱分配表加熱量表。既在一棟樓或一個小區的總入口處設一個樓用熱計量表(一般用超聲波式熱量表)，然后在每個散熱器上裝熱分配表，如圖2。其熱量計量的原理是根據樓用熱計量表計量整棟樓的熱量，然后再根據熱分配表的讀數確定每個散熱器的散熱量。這種形式對系統形式沒有特殊要求，傳統的順流式單管(需改造)和雙管式都可適用，這種形式特別適合舊有采暖系統的改造。這種形式不僅改造費用低，而且具有價格便宜、維護簡單等熱計量成本低的優點。熱分配表有蒸發式和電子式兩種，其中蒸發式結構簡單、價格便宜、無須電源，已在歐洲國家被廣泛使用，但熱量計量計算比較復雜。本文將對蒸發式熱分配表的工作原理、結構、計算方法等作一介紹。
二、蒸發式熱分配表
蒸發式熱分配表是依靠測量該玻璃管內液體的蒸發量來計算散熱量的，所以測量液體的蒸發速度應適中。液體的選擇必須保證在采暖期內該液體不蒸發完， 因此不能蒸發速度過快，但同時蒸發速度也不能過慢，否則會影響計量的精度；而且該液體還必須無毒、無味，對人體健康無害。鉛封是為了防止人為影響計量結果而設置的，它的設計是只要分配表被打開或卸下，鉛封就會被徹底的破壞。
2. 蒸發式熱分配表的工作原理及計算方法
蒸發式熱分配表固定在散熱器表面上，熱分配表內的測量液體由于散熱器表面的熱效應而蒸發。對于某一確定的測量液體，其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的相對大小，但是其讀數并不能直接得出散熱器的散熱量值。因此必須把樓用熱量表的熱量讀數和該樓用熱量表計量單元中的所有熱分配表的讀數聯系起來，才能得到每個散熱器的實際散熱量。
散熱器的散熱功率和散熱器表面的平均溫度關系如下式：
(1)
散熱器在一段時間的散熱量是(1)式該時間段內的積分，如散熱器1和散熱器2在一段時間內散熱量的比值為
(5)
從蒸發式熱分配表上的讀數大小是(4)式在該時間段的積分。則兩個散熱器上的蒸發式分配表的讀數之比為：
(6)
由于所選擇的測量液體的蒸發特性曲線和散熱器的散熱率曲線相似，即：
=常數，所以 ，即熱分配表讀數占總的讀數值的比例代表了它所測量的散熱器散熱量占整棟樓總的散熱量的比例。因此用樓用熱量表計量整棟樓的耗熱量，然后根據各個散熱器的熱分配表讀數就可以計算出各個散熱器的耗熱量，即：
(7)
式中，Q----樓用熱量表的讀數
Qi----第i散熱器的散熱量
Zi----第i散熱器上熱分配表的讀數
N----樓用熱量表計量單元中的熱分配表的個數
上式表明，由各個熱分配表的讀數和熱量表測得的熱量值可以計算出各個散熱器的散熱量，在一個計量單元中(一個熱量表所管轄的范圍)，熱分配表的讀數代表了所測的散熱量與其它散熱器散熱量的相對比例。由于蒸發式熱分配表的測量結果只和散熱器的溫度和時間有關，其它因素的不同并不能體現出來，因此要對熱分配表的讀數先進行修正才能參與最后計算。一般考慮的修正值包括以下幾種：散熱器功率修正系數、傳熱熱阻修正系數、房間設計溫度修正系數等。
散熱器功率修正系數是用來修正類型相同，但是額定散熱功率不同的散熱器上熱分配表讀數的，它一般為各個散熱器在標準狀況下的散熱量。對于不同形式的散熱器以及蒸發式熱分配表在散熱器上的不同安裝形式，會使得熱分配表中的測量液體和散熱器表面的傳熱熱阻情況不同。為了消除這種影響，就要用傳熱熱阻修正系數來修正。以上的計算都是在房間設計20℃時計算的，如果房間設計溫度超過20±2℃范圍，就要考慮房間設計溫度修正系數呼KT0。一般來說，房間溫度高于22℃的時候比較少，因此要考慮房間溫度過低時(即低于18℃)的影響。
另外還有考慮散熱器連接方式、每組散熱器片數多少及不同房間在整座樓的位置等修正系數，這些修正系數由于影響不大所以一般不被采用，主要考慮上面提到的三種修正系數。經以上修正系數正過的熱分配表的讀數用來參與最后的結算。
三、采暖費的計算
采暖費用一般分為兩部分：固定費用和消耗費用。消耗費用是用戶所消耗的熱量的費用，它是根據所用熱量的多少來劃分的，即是根據熱計量裝置所計量的來劃分的。消耗費用占總共費用的百分比為(1-Ф)。
如果一棟樓采用一塊樓用熱量表，每個散熱器上設蒸發式熱分配表的計量形式，則每個用戶所應交納的供暖費用占整個供暖費用為：
(8)
K=Dox
式中，Ki----第i個用戶所應交的供暖費用，元
K----整棟樓總的供暖費用，元
D----樓用熱量表的讀數，GJ
x----熱價，元/GJ
Ai----第i個用戶的面積，m2
Zi---第i個用戶所有散熱器熱分配表修正過的讀數之和
N----整棟樓的用戶總數
這種計算方法的好處是固定費用和消耗費用各占一部分，使得熱計量即使有誤差也不會使結果受到很大的誤差。另外按熱量計費比較合理，可以解決供熱長期以來的收費困難的問題。
四、相關問題探討
1.測量精度不高
熱分配表的精度受多個因素影響，但如果嚴格按照產品的要求使用，其測量精度應能滿足使用要求。之所以人們有這樣的看法，主要是和熱量表相比。熱量表的精度可以在試驗臺上進行較準確的標定，實際應用中如果水質達到要求，則其精度就有保證。但需要注意的是，如果水質不好，熱量表精度就無法得到保證。目前我國熱網的水質實際上根本無法達到這種要求，因此熱量表的實際精度很難達到所標稱的精度。同時隨著時間的延續，其精度也在不斷下降的。與其相反，熱分配表精度和水質無關，而且不隨時間而變化。另一方面，也只有消耗費用與熱計量精度有關，而固定費用與熱計量無關，因此精度高低的影響也是有限的。
2.人為干擾
人們擔心的另一問題是人為干擾，比如在散熱器和熱分配表之間加絕熱物質、設法密封蒸發式分配表的外殼或是用濕布裹住蒸發式熱分配表等等來干擾最后的計量結果。如果仔細研究熱分配表的結構就可以發現，實際上根本不可能加絕熱物質、或者密封蒸發式分配表的外殼。這種干擾只有破壞鉛封、打開熱分配表才能進行。實際上這已不是一般的干擾，而是破壞。如果要進行類似的破壞，任何熱計量方式本身無法防止，這要從管理上采取適當的措施才可以避免。至于用濕布裹住蒸發式熱分配表，從道理上講是有一定影響。但其影響量并不很大，與散熱器形式、熱分配表的安裝構造等因素有關，以后會詳細論證。需要指出的是，一旦濕布蒸干則由于局部過熱而計量值增大。因此這種干擾方法所獲得的一點好處也需要付出一定的代價。同時還可以通過改進蒸發式熱分配表的安裝方式，改進蒸發式熱分配表的內部結構的方法使得干擾的影響降到最小。另外由于熱計量的消耗費用只占總的供暖費用的30%-50%，可以使得干擾帶來的影響更小。
五、總結
從以上的分析來看，蒸發式熱分配表的最大的優點是對供暖系統的形式沒有特殊要求，不像戶用熱量表要求有分戶獨立的系統，所以對于我國舊有樓房采暖系統的改造特別適用。因為我國北方地區舊有建筑的采暖系統基本都是垂直單管順流式系統，如改造成共用供回水立管和分戶成環的獨立系統，改造起來困難，費用較高，因此蒸發式熱分配表就比較適合。同時蒸發式熱分配表的造價和運行費用比較低，比較適合我國國情，推廣起來也比較容易。由于蒸發式熱分配表進入我國市場時間較短，對于它的測量特性以及計算方面有待于進一步研究。蒸發式熱分配表在歐洲熱計量方面得到了廣泛應用，相信隨著時間的推移，我國供熱方案的改革，它也會在我國被廣泛應用的。
