供熱計量與溫控技術(shù)

供熱計量與溫控技術(shù)探討摘要：我國地域廣闊，人口眾多，房屋建筑規(guī)模巨大，其中住宅建設(shè)約占居住建筑的92％，住宅建設(shè)量大而且面廣，至今仍呈上升趨勢，而且這個上升趨勢還將持續(xù)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(shè)的快速增長是以資源和能源的高消耗為代價換取的，除了利用最直接的資源--土地以外，住宅能源消耗的增長是住宅建設(shè)發(fā)展的一大限制因素。當(dāng)前由于我國建筑物的保溫隔熱和氣密性能很差，供暖系統(tǒng)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(dá)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％，這就說明，只有堅決采取節(jié)約能源的措施才能維持建筑的可持續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵字：供熱計量溫控技術(shù)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(guī)模巨大，其中住宅建設(shè)約占居住建筑的92％，住宅建設(shè)量大而且面廣，至今仍呈上升趨勢，而且這個上升趨勢還將持續(xù)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(shè)的快速增長是以資源和能源的高消耗為代價換取的，除了利用最直接的資源--土地以外，住宅能源消耗的增長是住宅建設(shè)發(fā)展的一大限制因素。當(dāng)前由于我國建筑物的保溫隔熱和氣密性能很差，供暖系統(tǒng)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(dá)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％，這就說明，只有堅決采取節(jié)約能源的措施才能維持建筑的可持續(xù)發(fā)展。國外的熱計量經(jīng)驗表明，按照熱量收費(fèi)的制度是促使用戶自覺節(jié)能的最有效手段，據(jù)統(tǒng)計，把"大鍋飯"式的采暖包費(fèi)制，改為按實際使用熱量向用戶收費(fèi)，可節(jié)能20％－30％。而在我國長期以來實行福利制供暖，能耗多少與用戶利益無關(guān)，這是大鍋飯體制遺留下來的一大弊端，也是供熱系統(tǒng)節(jié)能工作的一個最大障礙。按照國家節(jié)能法的要求，生活用能必須計量向用戶收費(fèi)。這是適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟(jì)要求的一項重大改革，是供熱企業(yè)改變運(yùn)行機(jī)制的重要舉措，是促進(jìn)建筑節(jié)能工作的一項根本措施。我們只有遵循市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律，把熱作為商品，由用戶自行調(diào)節(jié)控制使用，并按實用熱量合理收費(fèi)，才能調(diào)動熱和供熱兩方面的積極性，進(jìn)而促進(jìn)節(jié)能。實現(xiàn)供暖系統(tǒng)的按熱量收費(fèi)的最終目的是建筑節(jié)能，要作到這一點(diǎn)，除了加強(qiáng)建筑保溫、降低設(shè)計能耗外，室內(nèi)供暖系統(tǒng)必須有溫控裝置。溫控是實現(xiàn)熱計量的前提條件之一，只有計量收費(fèi)裝置而沒有室內(nèi)系統(tǒng)的溫控手段，實際上達(dá)不到節(jié)能的目的，而僅僅是為了收費(fèi)，這實際上偏離了建筑節(jié)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(jié)能、節(jié)資外，它的另一個作用是提高了室內(nèi)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(dá)到最好。二.國外應(yīng)用情況及我國發(fā)展現(xiàn)狀國外，特別是在北歐國家，從20世紀(jì)70年代能源危機(jī)以來，十分重視建筑節(jié)能工作，并制定了有關(guān)政策、法規(guī)以及相配套的技術(shù)措施。國外發(fā)達(dá)國家的集中供熱系統(tǒng)均為動態(tài)的變流量系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)與控制技術(shù)先進(jìn)，控制手段完善，設(shè)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(tǒng)中均安裝有變頻調(diào)速的水泵、壓差控制器、電動調(diào)節(jié)閥、氣溫補(bǔ)償器以及回水溫度限制器等設(shè)備。有了一整套成熟的供熱系統(tǒng)運(yùn)行模式。集中采暖按熱量計費(fèi)是世界各國發(fā)展的趨勢，也是各國家節(jié)能環(huán)保的一項基本措施。目前除西方發(fā)達(dá)國家已采用這一措施外，東歐各國及原蘇聯(lián)地區(qū)國家正逐步推廣。與此同時，集中采暖按熱量計費(fèi)的相應(yīng)技術(shù)也進(jìn)一步發(fā)展，采暖系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)更加先進(jìn)，計費(fèi)技術(shù)更加可靠和準(zhǔn)確，整個采暖熱量計費(fèi)裝置向小型化、計算機(jī)化發(fā)展。我國由于現(xiàn)行的供熱收費(fèi)體制是按面積收費(fèi)，所以抑制了供熱節(jié)能的實現(xiàn)，同時造成了熱費(fèi)收繳困難等問題。目前，隨著對供熱節(jié)能研究的深入，熱計量與溫度控制已經(jīng)成為當(dāng)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(xiàn)了一些問題與爭議，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(tǒng)能夠應(yīng)用計量與溫控？面對我國如此大的市場需求，開發(fā)什么產(chǎn)品、采用什么系統(tǒng)方式能夠經(jīng)濟(jì)、簡單、可靠，在達(dá)到節(jié)能目的的同時，滿足舒適需要？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，國內(nèi)許多部門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(tǒng)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?zhí)堵饭?jié)能住宅一戶一表式熱計量等，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、西門子、斯倫貝謝等大舉進(jìn)入中國市場，另一方面，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)全面進(jìn)入起步階段，溫控與熱計量產(chǎn)品的研制開發(fā)工作發(fā)展很快，已經(jīng)有多家企業(yè)開發(fā)出類似產(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(tǒng)中用熱量。該方法需對入戶系統(tǒng)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(zhǔn)確，但價格較貴，安裝復(fù)雜，并且在小流量時，計量誤差較大。目前在法國、瑞典等國應(yīng)用較多。（2）通過測定用戶散熱設(shè)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(nèi)溫度差值的函數(shù)關(guān)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(fā)式和電子式兩種。其中蒸發(fā)式熱分配表的特點(diǎn)是：價格較低，安裝方便，但計量準(zhǔn)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(zhǔn)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(fù)荷來確定用戶的用熱量。該方法是測定室內(nèi)外溫度并對供暖季內(nèi)的室內(nèi)外溫差累積求和，然后乘以房間常數(shù)（如體積熱指標(biāo)等）來確定收費(fèi)。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(shè)定溫度作典型室內(nèi)溫度而將某一基準(zhǔn)溫度作室外溫度。該方法的特點(diǎn)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(fèi)的原則，用戶的熱費(fèi)只與設(shè)定的或測得的室溫有關(guān)，而與實際用熱量無關(guān)因此開窗等浪費(fèi)能源的現(xiàn)象無法約束，不利于節(jié)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）熱量表武熱量表由一個駛熱水流量計、圈一對溫度傳感被器和一個積算屆儀組成。儀表局安裝在系統(tǒng)的痕供水管上，并餃將溫度傳感器潛分別裝在供、過回水管路上。聾一段時間內(nèi)用塊戶所消耗的熱牽量為所供熱水俘的流量和供回勻水的焓差的乘舟積對時間的積餐分，熱量表就值是利用這個原真理，用熱水流蝦量計測量逐時間的流量并用溫叛度傳感器測量臟逐時的供回水世溫度，將這些敞數(shù)據(jù)輸入積算鬼儀積分計算就得能得出用戶所晚用的熱量。括熱量表依據(jù)流壇量計測量方式陰的不同可以分典為電磁及超聲場波式、機(jī)械式歸和壓差式。其建中機(jī)械式有耗餐電少、抗干擾形性好、安裝維隙護(hù)方便和價格加低廉的優(yōu)點(diǎn)，其因此現(xiàn)在應(yīng)用鍵的比較多，如頓法國和德國，什機(jī)械式流量計識的比例高嘆達(dá)咬9及0志％，但是機(jī)械娘式的表在水中折雜質(zhì)較多時精坑度會受到較大稻的影響。超聲志波式的特點(diǎn)是譯量程大、計量句精度較高、壓財損較少，但是法易受管壁銹蝕呼程度、水中泡陽沫或雜質(zhì)含量殘、管道震動的所影響，價格較蠶機(jī)械式貴很多竄。豈（媽2境）熱量分配表濕熱量分配表是終通過測定用戶肉散熱設(shè)備的散肯熱量來確定用腎戶的用熱量的烏儀表。它的使教用方法是：在圍集中供熱系統(tǒng)卵中，在每個散奪熱器上安裝熱艙量分配表，測并量計算每個住潑戶用熱比例，舊通過總表來計孔算熱量；在每詞個供暖季結(jié)束深后，由工作人傘員來讀表，根趴據(jù)計算，求得僚實際耗熱量。刮根據(jù)測量原理郵的不同，熱量料分配表有蒸發(fā)銹式和電子式兩散種。繩a.感雜蒸發(fā)式熱分配女表孤蒸發(fā)式熱分配跑表由導(dǎo)熱板和帆測量液體兩部芬分構(gòu)成。導(dǎo)熱階板夾或焊在散漂熱器上，盛有幻測量液體的?？盗Ч軇t放在密熊封容器內(nèi)，比課例尺刻在容器礦表面的防霧透蔽明膠片上。測摧量液體的蒸發(fā)饑速度與散熱器凳的表面溫度密塌切相關(guān)，散熱踏器表面溫度越劫高液體蒸發(fā)越暑快。某一段時濤間內(nèi)測量液體冷的蒸發(fā)量表征躍了散熱器表面獻(xiàn)溫度對時間的開積分值，實際綢上也是反映了揉散熱器的散熱久量。些b.怪批電子式熱分配潤表豬電子式熱分配叉表是用傳感器咽來獲得散熱器貼表面溫度和房奇間溫度的逐時貴值，然后測量眉裝置通戶過診A/差D竟轉(zhuǎn)換器數(shù)字化瀉，然后由計算秤單元得到結(jié)果禍。協(xié)相對于電子式克熱分配表，蒸肯發(fā)式熱分配表矩構(gòu)造簡單、成疫本低廉，也不呈用電。但是相吹對應(yīng)的，它的泳測量準(zhǔn)確性不防如電子式。劉以上兩種計量相裝置相比較，挨熱量表測量比昏較準(zhǔn)確、管理殘方便，但是價臺格比較貴、維沃修量大，室內(nèi)值系統(tǒng)一定要分股戶成環(huán)，對舊敗有建筑多用的活單管順流式和呈雙管式不適用媽，室內(nèi)原有系跨統(tǒng)改造困難。徑熱分配表價格毒便宜、對系統(tǒng)航?jīng)]有特殊要求冶，舊有系統(tǒng)改書造比較適用，愚但是其結(jié)果受染多種因素影響熱，試驗工作量石大，計算復(fù)雜爽。四.溫控設(shè)備扣用戶室內(nèi)的溫獸度控制是通過款散熱器恒溫控求制閥來實現(xiàn)的紅。散熱器恒溫慎控制閥是由恒搬溫控制器、流舅量調(diào)節(jié)閥以及跟一對連接件組蝶成，其中恒溫總控制器的核心吐部件是傳感器主單元，即溫包月。溫包可以感偷應(yīng)周圍環(huán)境溫迅度的變化而產(chǎn)卸生體積變化，關(guān)帶動調(diào)節(jié)閥閥綿芯產(chǎn)生位移，撤進(jìn)而調(diào)節(jié)散熱案器的水量來改崇變散熱器的散咽熱量。恒溫閥姜設(shè)定溫度可以于人為調(diào)節(jié)，恒舞溫閥會按設(shè)定梢要求自動控制性和調(diào)節(jié)散熱器爭的水量，從而服來達(dá)到控制室飄內(nèi)溫度的目的侮。娘五嗽.水適合熱計量的廢住宅供熱系統(tǒng)值形式桑5.1照枯適合熱計量的淹供熱采暖系統(tǒng)拒應(yīng)該具備的條讓件蹲（薄1少）昌炸調(diào)節(jié)功能即系懇統(tǒng)必須具有可龜調(diào)性，用戶可脆以根據(jù)需要分半室控制溫度。搬無論手動調(diào)節(jié)城還是恒溫調(diào)節(jié)雀，可調(diào)系統(tǒng)是臘熱計量的前提繩。肚（拳2妨）盆失與調(diào)節(jié)功能相答應(yīng)的控制裝置位。這是保證調(diào)腳節(jié)功能實現(xiàn)的晝必要條件。由今于室內(nèi)系統(tǒng)的辱調(diào)節(jié)，原有的粘定流量系統(tǒng)成續(xù)為變流量系統(tǒng)越，系統(tǒng)工況變偏化較大。若不輝采取相應(yīng)的控絨制措施，將無懷法滿足用戶需狠要。凱（伯3烈）可秋每戶按熱計量錢功能。每戶用主熱量應(yīng)可計量公，用戶按用熱怪量計量收費(fèi)，米調(diào)動用戶自身為的節(jié)能意識異。摸浴5.2儲仰適合熱計量的鼻供熱采暖系統(tǒng)打形式希符合以上幾個延條件，適合熱俯計量的室內(nèi)采漸暖系統(tǒng)形式大早體分為兩種：寧一種是沿用傳柏統(tǒng)的垂直的上遺下貫通刑的斑"崇單管殼式伙"闖或答"竄雙管機(jī)式騰"浪系統(tǒng)；另一種杏是適應(yīng)按戶設(shè)夫置熱量表形成榜的共用的供回必水立管和分戶鹿獨(dú)立系統(tǒng)相結(jié)飄合的新形式汗1.惑嚼垂直式單管系冤統(tǒng)晃改造舊有順流晝式單管系統(tǒng)為委跨越式單管系纏統(tǒng)、帶溫控閥縱的可調(diào)節(jié)系統(tǒng)賞，是舊系統(tǒng)改伶造極易可行的愿一種方式。一養(yǎng)般有兩種形式炮：一種加兩通番溫控閥，一種負(fù)加三通溫控閥熄。這種系統(tǒng)的華熱計量設(shè)備是摧在一棟樓或小味區(qū)的總?cè)肟谔幑脑O(shè)樓用熱量表肚，在每個散熱涉器上設(shè)蒸發(fā)式析或電子式熱分宴配表。甜2.懸樸垂直式雙管系播統(tǒng)奇由于雙管系統(tǒng)怠存在的垂直熱撤力失調(diào)原因，形過去往往只應(yīng)移用樣于兩4愛層及以下采暖續(xù)系統(tǒng)。由于雙蹤管系統(tǒng)本身具牧有可調(diào)節(jié)性，忠因此只在每組猴散熱器入口處倦安裝溫控閥就熱可以了。這種脊系統(tǒng)的熱計量般裝置和垂直式并單管系統(tǒng)的相哨同，即一棟樓喝或小區(qū)的總?cè)肜卓谔幵O(shè)樓用熱縱量表，在每個聚散熱器上設(shè)蒸華發(fā)式或電子式很熱分配表。需戰(zhàn)要指出的是，懸由于溫控閥的督阻力較大，因兩此在安裝溫控具閥后可以很好煙的克服垂直熱鞋力失調(diào)，雙管發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用不再麥?zhǔn)軐訑?shù)的限制勉。寬3.校御適應(yīng)按戶設(shè)置沃熱表的共用的扯供回水立管和喇分戶獨(dú)立系統(tǒng)吃相結(jié)合的形式訴共用的供回水禍立管和分戶獨(dú)式立系統(tǒng)相結(jié)合槳的形式是指每特戶是相對獨(dú)立顧一個系統(tǒng)，每菠戶的供回水管惡和共用的供回屠水立管相連，采在每戶入口的微總供回水管處列設(shè)一戶用熱量扔表來進(jìn)行熱計律量。戶內(nèi)的采綢暖系統(tǒng)形式有魔地板輻射采暖懼、散熱器采暖俊等形式，其中監(jiān)散熱器采暖形廢式主要有水平膠并聯(lián)式和水平隨串連式兩種草。懲大六停.毅適合熱計量的昌室外供熱系統(tǒng)壩及其控制該由于按熱量收罪費(fèi)，主動調(diào)節(jié)睜溫控閥以節(jié)省醉熱量將成為熱速用戶的自覺行鈔為，由此產(chǎn)生掃的室內(nèi)系統(tǒng)的伙變化，使采暖結(jié)系統(tǒng)由原來的旋定流量系統(tǒng)成恩為了變流量系側(cè)統(tǒng)。外網(wǎng)若仍幅采用原有的定歌流量控制方式鳳，顯然不能滿銷足需要，必須煌進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)服。較1.餓仁適合熱計量的搭室外供熱系統(tǒng)柄形式棋由于我國以往闊供暖系統(tǒng)為定扣流量系統(tǒng)，所它以傳統(tǒng)常規(guī)室?guī)浲夤嵯到y(tǒng)多碌采用集中式熱意力站，有時一眾個小區(qū)只設(shè)一置個熱力站、小牲區(qū)熱力站的規(guī)遇模威從裂5催～彈4稈0婦萬槐m與2叨不等。而在集雕中供熱發(fā)達(dá)的獸北歐，多采用雨建筑入口設(shè)小濁型組裝式熱力跡站的形式。兩擁種形式相比較塵，集中式熱力繡站初投資低、市便于集中管理腿。但是當(dāng)用戶東流量變化很大蓮時，雖然用戶陸間相互干擾可敢以通過入口加膝差壓控制器消影除，同時還可獨(dú)以通過對主循熔環(huán)泵的調(diào)速，松控制最遠(yuǎn)端用殊戶壓差維持不帽變，但泵的工灑作點(diǎn)將在很大吊范圍內(nèi)變化，賤致使泵的效率練大為降低。建百筑入口設(shè)小型屬組裝式熱力站朱的形式初投資川較高，但運(yùn)行嘆費(fèi)用較低，調(diào)墳節(jié)靈活。同時子增加了系統(tǒng)的聾穩(wěn)定性，減小碑了用戶間的相造互影響，如末淘端漏水、相互椅干擾等問題。狼所以在確定供化熱方案時，應(yīng)寶從投資、運(yùn)行要的經(jīng)濟(jì)性與其救功能兩方面綜輔合考慮，選擇木最優(yōu)方案籃。芽其2.蜜動適合熱計量的統(tǒng)室外供熱控制搖方式聾由于不同系統(tǒng)羽形式的特點(diǎn)不握同，所以采取隱什么樣的控制碑方式要具體問娃題具體分析。常在實施按熱計諷量收費(fèi)后，室組內(nèi)系統(tǒng)可以分墊兩類：一類是胸有共用立管且鋼戶內(nèi)為雙管系紅統(tǒng)，另一類是狀帶跨越管的垂商直單管系統(tǒng)或退者是有共用立火管且戶內(nèi)為帶規(guī)跨越管的水平國單管系統(tǒng)，在松溫控閥調(diào)節(jié)后偏，這兩類系統(tǒng)微對總流量的影晨響是不相同的胳。對于第一類糕系統(tǒng)，在入口和定壓差的情況唉下，是理想的應(yīng)變流量系統(tǒng)，劉外網(wǎng)應(yīng)采用相債應(yīng)變流量控制哄方式，即在采轉(zhuǎn)用質(zhì)調(diào)節(jié)的同漠時，應(yīng)采用控粥制水泵轉(zhuǎn)速的谷方法，使供熱跪系統(tǒng)實現(xiàn)無級孤變流量運(yùn)行。乳控制水泵變頻睛調(diào)速的方式有蜻很多，較合適毀的方式有兩種養(yǎng)，一種是控制執(zhí)最不利環(huán)路供稼回水壓差恒定餅；另一種是控波制熱力站進(jìn)出治口壓差恒定。呆當(dāng)流量變化很飯大時，前者調(diào)椒速節(jié)能效果較膏后者要好，而廣后者更易實現(xiàn)校。第二類系統(tǒng)棵，系統(tǒng)的總流褲量基本不變，糊因此要求定流舊量，只進(jìn)行質(zhì)防調(diào)節(jié)。一般可此以在用戶入口竟加流量限制器映，保證系統(tǒng)定逗流量，滿足用第戶要求，而對姨于分散的小型泄熱力站，由于劣系統(tǒng)小，所以源只要二次循環(huán)筍泵定流量運(yùn)行帝就可保證用戶及要求苗。瞧覺七勵.簡熱計量收費(fèi)方躁法沸熱量價格的確