室內(nèi)暖氣熱計(jì)量方法研究

李峰軍

摘要： 本文首先分析了目前國(guó)內(nèi)供熱計(jì)量行業(yè)存在的問題，然后從原理、測(cè)量準(zhǔn)確度、優(yōu)缺點(diǎn)等方面全面綜述了現(xiàn)有的室內(nèi)暖氣熱計(jì)量方法，最后分析了供熱計(jì)量行業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，并給出了相應(yīng)的發(fā)展建議。

Abstract： The current problems of domestic heating metering industry are analyzed firstly in this paper， and then the existing methods of indoor heat metering are summarized from the principle， advantages and disadvantages. Finally， the development trend of heat metering industry in the future is analyzed， and the corresponding development suggestions are given out at the end of the article.

關(guān)鍵詞： 熱計(jì)量；室內(nèi)暖氣；計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

Key words： heating metering；indoor heating；measurement standard

中圖分類號(hào)：TU832.02 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）02-0141-02

0 引言

近年來(lái)，在政府相關(guān)部門和政策的積極推動(dòng)下，熱計(jì)量改造在我國(guó)發(fā)展迅速，眾多熱力公司和相關(guān)企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)、表計(jì)公司、軟件公司、集成公司積極努力在各地用不同的方式推動(dòng)熱計(jì)量改造，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境、公平計(jì)費(fèi)的目標(biāo)，取得了一定的成績(jī)，但仍存在一些問題，比如政策、技術(shù)、實(shí)際操作、結(jié)果評(píng)價(jià)等很多方面都有問題沒有得到解決，我國(guó)供熱計(jì)量主要是能源短缺和環(huán)保的要求，是供熱行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而室內(nèi)暖氣熱計(jì)量方法是供熱計(jì)量改革推行的重要一步，具有一定的研究意義[1]。

1 國(guó)內(nèi)供熱計(jì)量行業(yè)現(xiàn)存的問題

在國(guó)內(nèi)，從政策、技術(shù)、實(shí)際操作以及結(jié)果評(píng)價(jià)等層面綜合來(lái)看，供熱計(jì)量行業(yè)主要存在的問題主要包括體現(xiàn)在對(duì)供熱計(jì)量的理解、具體的實(shí)施方案存在分歧和缺乏明確的行業(yè)規(guī)范三個(gè)方面。

1.1 對(duì)室內(nèi)暖氣熱計(jì)量的理解存在分歧

目前，由于室內(nèi)暖氣熱計(jì)量概念一直沒有得到統(tǒng)一的規(guī)定，導(dǎo)致很多單位和大眾用戶對(duì)供熱計(jì)量的理解和認(rèn)識(shí)存在很多分歧，比如熱計(jì)量和熱分?jǐn)偟恼J(rèn)識(shí)在理念上很長(zhǎng)時(shí)間沒有形成共識(shí)，從認(rèn)識(shí)角度來(lái)說很不統(tǒng)一，關(guān)于供熱計(jì)量方法也眾口不一[2]。另一方面，關(guān)于計(jì)量的修正問題也有爭(zhēng)議，很多人認(rèn)為應(yīng)該修正，并在公平、合理的理想狀態(tài)下修正，但也有人認(rèn)為目前在國(guó)內(nèi)實(shí)際操作起來(lái)有困難，因此目前國(guó)內(nèi)對(duì)供熱計(jì)量的理解存在很大分歧。

1.2 室內(nèi)暖氣熱計(jì)量具體實(shí)施方案存在分歧

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)室內(nèi)暖氣熱計(jì)量實(shí)施的必要性沒有爭(zhēng)議，但對(duì)具體的實(shí)施方案還有分歧。中國(guó)是一個(gè)發(fā)展不平衡，情況較特別的國(guó)家，有既有建筑和新建建筑，有發(fā)達(dá)地區(qū)和不發(fā)達(dá)地區(qū)，嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的差異，交織起來(lái)，如果用某種方法進(jìn)行統(tǒng)一，較難實(shí)現(xiàn)。另一方面，供熱行業(yè)涉及民生，是市場(chǎng)行為還是公益行為目前還沒有明確的定論。供熱計(jì)量本身不存在完全市場(chǎng)化，實(shí)際上是以一個(gè)公平的收費(fèi)方式來(lái)促進(jìn)節(jié)能。但由于供熱體制對(duì)改革制約很大，因此造成進(jìn)展緩慢。

1.3 缺乏明確的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

供熱計(jì)量要推進(jìn)，特別是大面積實(shí)施之后，計(jì)量本身必須有法可依、有章可循，因?yàn)楣嵊?jì)量涉及供熱方和需熱方，如果供熱計(jì)量無(wú)法可依就會(huì)有法律問題出現(xiàn)，一旦供熱計(jì)量全面推廣，很多矛盾就會(huì)暴露出來(lái)，但目前國(guó)內(nèi)尚缺乏明確的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)是多數(shù)人的共識(shí)，代表的一種發(fā)展方向或技術(shù)的基本要求，所以標(biāo)準(zhǔn)的制定對(duì)推動(dòng)供熱計(jì)量是一種重要的支撐和保證作用[3]。但是目前看標(biāo)準(zhǔn)本身來(lái)講并不完善，急待進(jìn)行修訂和提高，標(biāo)準(zhǔn)系列也需要進(jìn)一步完善和改進(jìn)。

2 室內(nèi)暖氣熱計(jì)量方法

隨著供熱計(jì)量行業(yè)的不斷發(fā)展，有很多新的室內(nèi)暖氣熱計(jì)量方法被人們研發(fā)出來(lái)并應(yīng)用于實(shí)際工程，本文主要對(duì)溫度法、流溫法以及超聲波熱量表法的原理、計(jì)算模型、測(cè)量準(zhǔn)確度和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

2.1 溫度法

溫度法由哈爾濱工業(yè)大學(xué)方修穆教授提出，目前已成為建筑工業(yè)行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。它的基本原理是按樓計(jì)量，根據(jù)每戶典型房間的溫度與面積進(jìn)行熱量分?jǐn)?，根?jù)該原理可以得到溫度法的計(jì)算模型如式（1）所示。

=（1）

式（1）中，Qi為某分?jǐn)傊芷谙掠脩鬷分?jǐn)偟臒崃?，J；Q為分?jǐn)傊芷谌珮堑目偣崃?，J；tin為某分?jǐn)傊芷谙掠脩鬷的室內(nèi)溫度，℃；tw為某分?jǐn)傊芷谙碌氖彝鉁囟?，℃；Fi是用戶的建筑面積，m2；m為用戶數(shù)。

文獻(xiàn)[4]和文獻(xiàn)[5]中通過大量的實(shí)驗(yàn)分析和公式推導(dǎo)表明，溫度法的測(cè)量不確定度為11.34%，可以看出溫度法的測(cè)量誤差適中，通過樓棟計(jì)量，促進(jìn)建筑保溫，并且可以解決建筑兩端、頂層耗熱多、戶間傳熱造成的用熱不公平問題，但也存在控制閥阻力大、易堵塞、只適用于一戶一環(huán)的供熱形式等問題。

2.2 流溫法

流溫法是我國(guó)技術(shù)人員自行研發(fā)的第一種具有中國(guó)特色的熱計(jì)量方法，目前已成為建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)被應(yīng)用于工程實(shí)踐中。流溫法的基本原理是認(rèn)為在供熱期中，住戶的流量比例不變，根據(jù)每戶或每個(gè)散熱器的進(jìn)出口溫度和流量比例，對(duì)整個(gè)樓棟的總表熱量進(jìn)行分?jǐn)偂?/p>

文獻(xiàn)[5]通過分析表示將熱用戶的流量比視為常數(shù)、分別測(cè)量流量及溫差、將用戶流量固定這三種計(jì)量方式的不確定度分別為29.04%、9.06%、15.06%，由此可見將熱用戶的流量比視為常數(shù)這種方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)最簡(jiǎn)單誤差最大，而分別測(cè)量流量及溫差較復(fù)雜，但誤差最小。

流溫法簡(jiǎn)單直觀，容易被大眾理解和接受；適用于各種室內(nèi)供熱形式和散熱器。通過前文分析可知流溫法具有工作量大、誤差較大、節(jié)能效果較差等缺點(diǎn)。

2.3 超聲波熱量表法

超聲波熱量表法是供熱行業(yè)與計(jì)量行業(yè)科技技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，目前正在逐漸取代機(jī)械式的熱量表，成為北方供熱供暖室內(nèi)熱計(jì)量方案的首選，它的基本原理是利用在熱量表上用的是“差速法”來(lái)測(cè)量流量的，具體實(shí)現(xiàn)過程是：當(dāng)超聲波在水中與水一起流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間，而與正常速度相比，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間差，利用時(shí)間差來(lái)算水的流速，再用流速乘以管徑，就得到了流量，所以也稱“差速法”。

超聲波熱量表法的測(cè)量準(zhǔn)確度與多種因素有關(guān)，這種方法要求嚴(yán)格的時(shí)序控制，因?yàn)槌暡ㄔ谒械膫鞑ニ俣葹?500m/s，所以稍有偏差就會(huì)影響計(jì)量[6]。一般時(shí)序控制電路選用時(shí)鐘周期為1/8us的MSP430單片機(jī)，誤差較小。文獻(xiàn)[6]通過對(duì)各項(xiàng)誤差的不確定度的綜合分析表示超聲波熱量表法的測(cè)量示值不確定度為0.362%，由此可見超聲波熱量表法測(cè)量精度是所有方法中最高的計(jì)量方法。

超聲波熱量表由于其測(cè)量方式無(wú)接觸部件，具有低壓降、低能耗且測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)也具有測(cè)量精度容易受水中雜質(zhì)、水中的氣泡等的影響、維護(hù)成本太高等缺點(diǎn)。

3 供熱計(jì)量行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展建議

3.1 供熱計(jì)量行業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

從國(guó)家層面上來(lái)看，供熱計(jì)量不是一個(gè)全局性問題，但住房保障、新型城鎮(zhèn)化和節(jié)能減排是全局性的，而供熱計(jì)量?jī)H僅是節(jié)能減排中的一部分，所以相關(guān)政策和行政的推行力度不會(huì)太大，因此國(guó)內(nèi)的供熱計(jì)量行業(yè)在未來(lái)將會(huì)是一個(gè)穩(wěn)中有升的發(fā)展、增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，不會(huì)發(fā)生急劇的變化。整個(gè)行業(yè)的發(fā)展環(huán)境會(huì)改善，個(gè)別時(shí)期可能有一些調(diào)整，這些都取決于相關(guān)政策和行政的推廣力度。供熱計(jì)量涉及到民生和方方面面的法規(guī)政策，相對(duì)來(lái)說實(shí)時(shí)難度較大，但政府的支持力度也較大，所以供熱計(jì)量行業(yè)的發(fā)展環(huán)境會(huì)越來(lái)越好，穩(wěn)中有升。

3.2 供熱計(jì)量行業(yè)未來(lái)的發(fā)展建議

供熱計(jì)量行業(yè)的發(fā)展必須具備全局意識(shí)，不能僅僅安裝計(jì)量，而是安裝一個(gè)系統(tǒng)的問題，方方面面必須同時(shí)到位。首先，廣大用戶要統(tǒng)一觀念支持供熱計(jì)量，提升廣大用戶的積極性。另外，供熱計(jì)量與價(jià)格有關(guān)系，價(jià)格合不合理也很重要?？傊嵊?jì)量是一個(gè)系統(tǒng)工程，不能片面從室內(nèi)暖氣計(jì)量方法入手，需要整合政府，各級(jí)管理者，行業(yè)技術(shù)專家、供熱單位、用戶、企業(yè)等方力量共同作用，而不能只靠一方，才能保證供熱計(jì)量行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

4 結(jié)論

供熱計(jì)量是一個(gè)關(guān)乎民生、企業(yè)發(fā)展、國(guó)家經(jīng)濟(jì)等各方面的重要行業(yè)，室內(nèi)暖氣供熱計(jì)量方法在該行業(yè)中占據(jù)著重要的地位，本文簡(jiǎn)要總結(jié)了現(xiàn)有的室內(nèi)暖氣熱計(jì)量方法，分析了目前供熱計(jì)量行業(yè)發(fā)展的相關(guān)問題，可以為相關(guān)部門和單位的進(jìn)一步發(fā)展提供參考，為室內(nèi)暖氣熱計(jì)量技術(shù)的發(fā)展提供思路，從而促進(jìn)供熱計(jì)量行業(yè)的快速發(fā)展。

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