摘要：我國供暖收費(fèi)體制由北方大部分地區(qū)現(xiàn)行的按面積收費(fèi)改為按熱量收費(fèi)已成為趨勢，我國有多方面部門已重視這項(xiàng)工作并作了相關(guān)研究，然而探索適合中國國情、測量準(zhǔn)確的熱計(jì)量方法以及裝置是推行按熱量收費(fèi)的非常關(guān)鍵的一步。采用蒸發(fā)式熱分配表進(jìn)行熱計(jì)量的方式具備價(jià)格便宜、安裝方便、系統(tǒng)簡單等優(yōu)點(diǎn)，本文將對(duì)蒸發(fā)式分配表的結(jié)構(gòu)、工作原理等方面作詳細(xì)介紹。

    關(guān)鍵詞：熱計(jì)量   熱分配表 


一、研究背景

    現(xiàn)有的收費(fèi)體制為各種形式的按面積收費(fèi)的方法，收費(fèi)的多少和用熱的多少并沒有直接的聯(lián)系，并且當(dāng)前的系統(tǒng)也不能對(duì)于不交供暖費(fèi)的用戶采取強(qiáng)制措施。收費(fèi)的不合理造成了一方面用戶的供暖費(fèi)昂貴，另一方面供熱公司收費(fèi)困難。據(jù)國外調(diào)查資料表明：實(shí)行集中供暖按戶計(jì)量后，將會(huì)節(jié)能10%-20%。因此供熱收費(fèi)改為按熱量計(jì)費(fèi)已成為趨勢。 

 

圖一

                                                圖二

　 比較成熟的熱計(jì)量方式主要有兩種：一種是用熱量表直接測量用戶從系統(tǒng)中用的熱量。熱量表是通過測量入戶系統(tǒng)的流量和進(jìn)出用戶的供回水溫度，然后用積分儀計(jì)算出每個(gè)用戶用的熱量的，因此這種形式要求系統(tǒng)是共用的供回水立管和室內(nèi)獨(dú)立系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)形式，如圖1現(xiàn)有住宅的室內(nèi)采暖系統(tǒng)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(huán)的系統(tǒng)，不僅改造較困難，而且改造造價(jià)高。我國采暖地區(qū)現(xiàn)有住宅約11億平方米，從目前改造的實(shí)例統(tǒng)計(jì)分析，每平方米的改造費(fèi)用約為18元，如全部改造成共用立管且分戶成環(huán)的系統(tǒng)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(jīng)濟(jì)性分析都是不盡合理。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是便于收費(fèi)管理，同時(shí)這種計(jì)量方式的優(yōu)點(diǎn)是讀數(shù)明了。雖戶用熱量表價(jià)格略高，但共用立戶成環(huán)的系統(tǒng)對(duì)新建住宅還是比較適用的，而對(duì)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(shè)備的散熱量來確定用戶的用熱量的，所用的熱計(jì)量裝置是熱分配表加熱量表。既在一棟樓或一個(gè)小區(qū)的總?cè)肟谔幵O(shè)一個(gè)樓用熱計(jì)量表(一般用超聲波式熱量表)，然后在每個(gè)散熱器上裝熱分配表，如圖2。其熱量計(jì)量的原理是根據(jù)樓用熱計(jì)量表計(jì)量整棟樓的熱量，然后再根據(jù)熱分配表的讀數(shù)確定每個(gè)散熱器的散熱量。這種形式對(duì)系統(tǒng)形式?jīng)]有特殊要求，傳統(tǒng)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(tǒng)的改造。這種形式不僅改造費(fèi)用低，而且具有價(jià)格便宜、維護(hù)簡單等熱計(jì)量成本低的優(yōu)點(diǎn)。熱分配表有蒸發(fā)式和電子式兩種，其中蒸發(fā)式結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、無須電源，已在歐洲國家被廣泛使用，但熱量計(jì)量計(jì)算比較復(fù)雜。本文將對(duì)蒸發(fā)式熱分配表的工作原理、結(jié)構(gòu)、計(jì)算方法等作一介紹。

二、蒸發(fā)式熱分配表

　 蒸發(fā)式熱分配表是依靠測量該玻璃管內(nèi)液體的蒸發(fā)量來計(jì)算散熱量的，所以測量液體的蒸發(fā)速度應(yīng)適中。液體的選擇必須保證在采暖期內(nèi)該液體不蒸發(fā)完， 因此不能蒸發(fā)速度過快，但同時(shí)蒸發(fā)速度也不能過慢，否則會(huì)影響計(jì)量的精度；而且該液體還必須無毒、無味，對(duì)人體健康無害。鉛封是為了防止人為影響計(jì)量結(jié)果而設(shè)置的，它的設(shè)計(jì)是只要分配表被打開或卸下，鉛封就會(huì)被徹底的破壞。
    2. 蒸發(fā)式熱分配表的工作原理及計(jì)算方法
　 蒸發(fā)式熱分配表固定在散熱器表面上，熱分配表內(nèi)的測量液體由于散熱器表面的熱效應(yīng)而蒸發(fā)。對(duì)于某一確定的測量液體，其蒸發(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(nèi)測量液體的蒸發(fā)量表征了散熱器表面溫度對(duì)時(shí)間的積分值，實(shí)際上也是反映了散熱器的散熱量的相對(duì)大小，但是其讀數(shù)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(shù)和該樓用熱量表計(jì)量單元中的所有熱分配表的讀數(shù)聯(lián)系起來，才能得到每個(gè)散熱器的實(shí)際散熱量。
　  散熱器的散熱功率和散熱器表面的平均溫度關(guān)系如下式：
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 　

　                                                                            (3)
　 散熱器在一段時(shí)間的散熱量是(3)式該時(shí)間段內(nèi)的積分，如散熱器1和散熱器2在一段時(shí)間內(nèi)散熱量的比值為
　　　　　　 　　　　　　　　　　

　　　　　　                                                                  (4)
　 從蒸發(fā)式熱分配表上的讀數(shù)大小是(4)式在該時(shí)間段的積分。則兩個(gè)散熱器上的蒸發(fā)式分配表的讀數(shù)之比為：
　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　

　                                                                                 (5)
　 由于所選擇的測量液體的蒸發(fā)特性曲線和散熱器的散熱率曲線相似，即：
　　 =常數(shù)，所以 ，即熱分配表讀數(shù)占總的讀數(shù)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(jì)量整棟樓的耗熱量，然后根據(jù)各個(gè)散熱器的熱分配表讀數(shù)就可以計(jì)算出各個(gè)散熱器的耗熱量，即：
　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　                                                                                  (6)
    式中，Q----樓用熱量表的讀數(shù)
　　　　 Qi----第i散熱器的散熱量
　　　　 Zi----第i散熱器上熱分配表的讀數(shù)
　　　　 N----樓用熱量表計(jì)量單元中的熱分配表的個(gè)數(shù)
　 上式表明，由各個(gè)熱分配表的讀數(shù)和熱量表測得的熱量值可以計(jì)算出各個(gè)散熱器的散熱量，在一個(gè)計(jì)量單元中(一個(gè)熱量表所管轄的范圍)，熱分配表的讀數(shù)代表了所測的散熱量與其它散熱器散熱量的相對(duì)比例。由于蒸發(fā)式熱分配表的測量結(jié)果只和散熱器的溫度和時(shí)間有關(guān)，其它因素的不同并不能體現(xiàn)出來，因此要對(duì)熱分配表的讀數(shù)先進(jìn)行修正才能參與最后計(jì)算。一般考慮的修正值包括以下幾種：散熱器功率修正系數(shù)、傳熱熱阻修正系數(shù)、房間設(shè)計(jì)溫度修正系數(shù)等。
　 散熱器功率修正系數(shù)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(shù)的，它一般為各個(gè)散熱器在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的散熱量。對(duì)于不同形式的散熱器以及蒸發(fā)式熱分配表在散熱器上的不同安裝形式，會(huì)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(shù)來修正。以上的計(jì)算都是在房間設(shè)計(jì)20℃時(shí)計(jì)算的，如果房間設(shè)計(jì)溫度超過20±2℃范圍，就要考慮房間設(shè)計(jì)溫度修正系數(shù)呼KT0。一般來說，房間溫度高于22℃的時(shí)候比較少，因此要考慮房間溫度過低時(shí)(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(shù)多少及不同房間在整座樓的位置等修正系數(shù)，這些修正系數(shù)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(shù)。經(jīng)以上修正系數(shù)正過的熱分配表的讀數(shù)用來參與最后的結(jié)算。

三、采暖費(fèi)的計(jì)算

　 采暖費(fèi)用一般分為兩部分：固定費(fèi)用和消耗費(fèi)用。消耗費(fèi)用是用戶所消耗的熱量的費(fèi)用，它是根據(jù)所用熱量的多少來劃分的，即是根據(jù)熱計(jì)量裝置所計(jì)量的來劃分的。消耗費(fèi)用占總共費(fèi)用的百分比為(1-Ф)。
　 如果一棟樓采用一塊樓用熱量表，每個(gè)散熱器上設(shè)蒸發(fā)式熱分配表的計(jì)量形式，則每個(gè)用戶所應(yīng)交納的供暖費(fèi)用占整個(gè)供暖費(fèi)用為：
　　　　　　 　　　　　　　　　　　

　                                                                                   (7)
　　　　　　　K=Dox
　 式中，Ki----第i個(gè)用戶所應(yīng)交的供暖費(fèi)用，元
　　　　 K----整棟樓總的供暖費(fèi)用，元
　　　　 D----樓用熱量表的讀數(shù)，GJ
　　　　 x----熱價(jià)，元/GJ
　　　　 Ai----第i個(gè)用戶的面積，m2
　　　　 Zi---第i個(gè)用戶所有散熱器熱分配表修正過的讀數(shù)之和
　　　　 N----整棟樓的用戶總數(shù)
　 這種計(jì)算方法的好處是固定費(fèi)用和消耗費(fèi)用各占一部分，使得熱計(jì)量即使有誤差也不會(huì)使結(jié)果受到很大的誤差。另外按熱量計(jì)費(fèi)比較合理，可以解決供熱長期以來的收費(fèi)困難的問題。

四、相關(guān)問題探討

　 1.測量精度不高
　 熱分配表的精度受多個(gè)因素影響，但如果嚴(yán)格按照產(chǎn)品的要求使用，其測量精度應(yīng)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(yàn)臺(tái)上進(jìn)行較準(zhǔn)確的標(biāo)定，實(shí)際應(yīng)用中如果水質(zhì)達(dá)到要求，則其精度就有保證。但需要注意的是，如果水質(zhì)不好，熱量表精度就無法得到保證。目前我國熱網(wǎng)的水質(zhì)實(shí)際上根本無法達(dá)到這種要求，因此熱量表的實(shí)際精度很難達(dá)到所標(biāo)稱的精度。同時(shí)隨著時(shí)間的延續(xù)，其精度也在不斷下降的。與其相反，熱分配表精度和水質(zhì)無關(guān)，而且不隨時(shí)間而變化。另一方面，也只有消耗費(fèi)用與熱計(jì)量精度有關(guān)，而固定費(fèi)用與熱計(jì)量無關(guān)，因此精度高低的影響也是有限的。
　 2.人為干擾
　 人們擔(dān)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(zhì)、設(shè)法密封蒸發(fā)式分配表的外殼或是用濕布裹住蒸發(fā)式熱分配表等等來干擾最后的計(jì)量結(jié)果。如果仔細(xì)研究熱分配表的結(jié)構(gòu)就可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上根本不可能加絕熱物質(zhì)、或者密封蒸發(fā)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(jìn)行。實(shí)際上這已不是一般的干擾，而是破壞。如果要進(jìn)行類似的破壞，任何熱計(jì)量方式本身無法防止，這要從管理上采取適當(dāng)?shù)拇胧┎趴梢员苊狻Ｖ劣谟脻癫脊≌舭l(fā)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(gòu)造等因素有關(guān)，以后會(huì)詳細(xì)論證。需要指出的是，一旦濕布蒸干則由于局部過熱而計(jì)量值增大。因此這種干擾方法所獲得的一點(diǎn)好處也需要付出一定的代價(jià)。同時(shí)還可以通過改進(jìn)蒸發(fā)式熱分配表的安裝方式，改進(jìn)蒸發(fā)式熱分配表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法使得干擾的影響降到最小。另外由于熱計(jì)量的消耗費(fèi)用只占總的供暖費(fèi)用的30%-50%，可以使得干擾帶來的影響更小。

五、總結(jié)

　 從以上的分析來看，蒸發(fā)式熱分配表的最大的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)供暖系統(tǒng)的形式?jīng)]有特殊要求，不像戶用熱量表要求有分戶獨(dú)立的系統(tǒng)，所以對(duì)于我國舊有樓房采暖系統(tǒng)的改造特別適用。因?yàn)槲覈狈降貐^(qū)舊有建筑的采暖系統(tǒng)基本都是垂直單管順流式系統(tǒng)，如改造成共用供回水立管和分戶成環(huán)的獨(dú)立系統(tǒng)，改造起來困難，費(fèi)用較高，因此蒸發(fā)式熱分配表就比較適合。同時(shí)蒸發(fā)式熱分配表的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)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(fā)式熱分配表進(jìn)入我國市場時(shí)間較短，對(duì)于它的測量特性以及計(jì)算方面有待于進(jìn)一步研究。蒸發(fā)式熱分配表在歐洲熱計(jì)量方面得到了廣泛應(yīng)用，相信隨著時(shí)間的推移，我國供熱方案的改革，它也會(huì)在我國被廣泛應(yīng)用的。