建筑環(huán)境能源工程第7章--建筑能源冷熱計量課件

1、建筑能源計量概述7.1冷熱計量的方法7.2熱計量表7.3蒸發(fā)式熱分配表7.4目 錄熱計量收費7.527.1 建筑能源計量概述由于集中供熱和集中空調(diào)的廣泛應用，采暖和空調(diào)的能耗也隨著急劇增加。據(jù)統(tǒng)計，歐美以及中國寒冷地區(qū)的采暖能耗已達到當?shù)厣鐣偰芎牡?0%左右。但近年來隨著國際能源價格飛漲，采暖費用在人們收入中的比例已不能再被忽視；加之溫室效應對人類生存環(huán)境的壓力，工業(yè)發(fā)達國家的政府，特別是能源缺乏國家的政府，開始高度重視起能源節(jié)約與環(huán)境保護，逐步制定了熱計量的相關(guān)政策，對供熱實行熱計量并以用熱量為基礎(chǔ)進行熱費結(jié)算，并鼓勵對冷計量的研究，為實現(xiàn)以冷量為基礎(chǔ)進行供冷收費提供理論基礎(chǔ)。37.1 建

2、筑能源計量概述計量供熱在歐盟各國已有近30年的歷史，它已成為集中供熱進一步節(jié)能的有效政策和制度，尤其德國已積累了成熟的經(jīng)驗。早在1976年德國就制定了建筑節(jié)能法，1981年頒布了采暖熱費結(jié)算的規(guī)定，1989年頒布了國家標準DIN 4713基于熱耗量進行熱費結(jié)算的標準。其中包括計量供熱概念、蒸發(fā)式熱分配表的制造、電子式熱分配表的制造、熱量表的制造、運行費用的分配和結(jié)算以及熱計量儀表的檢驗，注冊及許可證制度。同年，德國經(jīng)濟部（BMWI）還發(fā)布了進一步貫徹執(zhí)行采暖和熱水基于實耗進行收費規(guī)定的通知，大力推行熱計量。1993年，歐盟頒布了SAVE導則9376EEC，要求成員國貫徹實施供熱、空調(diào)和熱水計量

3、收費計劃。1994年歐盟又在德國DIN 4713標準的基礎(chǔ)上，分別制定了統(tǒng)一的歐盟標準EN834電子式熱分配表標準，EN835蒸發(fā)式熱分配表標準，并在1996年又頒布了EN1434熱計量表的標準，對熱計量裝置和儀表生產(chǎn)和使用進行規(guī)范。47.1 建筑能源計量概述歐盟領(lǐng)導下的“基于實際能耗進行結(jié)算收費的歐洲協(xié)會”（EVVE），也在當年發(fā)布了“計量供熱指南”，統(tǒng)一歐盟各國推行計量供熱的步伐。據(jù)此，歐盟各國到上世紀90年代初，供熱中熱計量已基本達到了統(tǒng)一和完善的地步。到目前為止，德國、丹麥、瑞士、奧地利、比利時等國，采暖和生活熱水都推行分戶熱計量，德國約有98%公寓按分戶熱計量收費。芬蘭、法國、瑞典等

4、國主要推行按樓棟的熱計量，在芬蘭77的公寓采用樓棟的熱計量。波蘭、保加利亞、捷克、匈牙利、羅馬尼亞等國政府也都先后推出了供熱體制市場化和推行計量供熱的各項政策和措施，來促進集中供熱的節(jié)能增效，保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展。57.1 建筑能源計量概述在我國，采暖范圍主要包括淮河以北秦嶺以東的廣大地區(qū)，主要是東北、華北及西北的所謂“三北”地區(qū)，以及安徽、江蘇、四川、云南、貴州的部分地區(qū)，其全部面積約占全國陸地面積的70%。另外，根據(jù)國家規(guī)定對部分非采暖地區(qū)的幼兒園、養(yǎng)老院、中小學校、醫(yī)療機構(gòu)等建筑宜考慮設置集中采暖。這兩類地區(qū)約占全國陸地面積的15%?？梢娫谖覈嗽O和宜考慮設置集中采暖地區(qū)之廣大。到目前為

5、止，我國城市供熱的主要熱源有熱電廠、區(qū)域鍋爐房，還有工業(yè)余熱，地熱等。其中熱電廠供熱占供熱總量的62.9，區(qū)域鍋爐房占35.75%，其它占1.35%（工業(yè)余熱、地熱等）。在“三北”地區(qū)城市集中供熱的熱化率已達25。中國的計量供熱從1995年開始，建設部首先在天津、沈陽、長春、青島、煙臺、延吉等城市進行了計量供熱的試點工作。天津市在全國首先作了計量供熱能否節(jié)能的實驗，證明實行計量供熱可以調(diào)動用戶的節(jié)能積極性，可節(jié)約1525左右熱能。接著又在天津市凱立花園實施了單管采暖系統(tǒng)改造和利用蒸發(fā)式熱分配表進行熱計量的實驗，在天津市龍?zhí)堵返墓?jié)能住宅中進行了一戶一表（熱計量表）的實驗，并在天津市順馳住宅小區(qū)進

6、行了大面積的計量供熱試驗。同時，其它城市也都作了大量的工作。67.1 建筑能源計量概述從技術(shù)層面上講，中國計量供熱實施過程主要遇到的問題是：供熱設備落后、供熱效率較低、供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能差、失調(diào)嚴重、用戶不易隨需調(diào)節(jié)； 熱水供暖水質(zhì)經(jīng)常不達標，對溫控閥和計量儀表損害很大； 建筑物種類多，采暖熱耗差異大且數(shù)據(jù)不清； 供熱成本不準，沒有統(tǒng)一的熱價成本核算體系；計量裝置的成本高； 燃煤鍋爐熱源無法調(diào)節(jié)，沒有調(diào)峰鍋爐或蓄熱設備； 采暖不達標或計量裝置損壞，也導致無法計量收費； 即使計量正確，但又沒有正確、透明和合理的熱價，也無法進行熱費分配如此等等因素給熱計量和熱費分配造成諸多困難，特別是第條中，沒有調(diào)

7、峰鍋爐或蓄熱裝置，使熱源無法根據(jù)室外溫度狀況進行調(diào)節(jié)，致使計量供熱的節(jié)能效果大打折扣。77.1 建筑能源計量概述由于集中供冷的精確計量較為困難，需要考慮眾多因素，目前中央空調(diào)的分戶計費尚未有統(tǒng)一的國家和行業(yè)標準。集中式中央空調(diào)，由于其供冷面積較大，服務對象繁多，未有供冷精確計量的需求。對于風機盤管加獨立新風系統(tǒng)的半集中式中央空調(diào)系統(tǒng)，其需要調(diào)節(jié)房間數(shù)目較多，各個房間需要單獨調(diào)節(jié)，可采用時間計量、能量計量、諧波反應法計量等，對供冷進行計量。87.2 冷熱計量的方法推行供熱供冷計量并基于實際能耗進行收費，可以提高集中供熱供冷的節(jié)能效果，用戶通過計量支付公平合理的供熱費用。既然要冷熱計量，就要安裝計

8、量儀表和讀表、計算用戶付費金額。當每年節(jié)約的能量費用不足以抵消為計量而付出的成本時，雖然節(jié)能可以獲得節(jié)能的社會效益，而用戶卻得不到所期望的經(jīng)濟效益，這就會挫傷用戶的節(jié)能積極性，給計量供熱的推廣造成障礙。只有當每年節(jié)約的能量費用大于為熱計量和冷計量所付出的成本時，才能取得用戶行為節(jié)能的效果，選用合適的計量方法非常重要。97.2 冷熱計量的方法7.2.1 熱計量熱計量常用方法包括有：樓前熱表法、分戶熱表法、分戶熱水表法、分配表法、溫度法等。（1） 樓前熱表法 在建筑物的供暖入口處設置樓前熱量表，通過該表測量水的流量與供、回水溫度，計算出該供暖系統(tǒng)入口處的總供熱量，該系統(tǒng)的用戶統(tǒng)一按此總供熱量并結(jié)合

9、各戶的建筑面積進行熱費分攤。由于建筑物的朝向、樓層數(shù)等會有差異，因此入口所負擔的建筑（單元）不應過多。這種方法的優(yōu)點是簡單易行、初投資省，容易實現(xiàn)。缺點是計量不夠精確，存在一定的平均主義，無法針對每家每戶計量，不利于行為節(jié)能的充分發(fā)揮。107.2 冷熱計量的方法7.2.1 熱計量（2） 分戶熱表法 除在建筑物供暖入口處設置樓前熱量表外，在樓內(nèi)各戶的供暖入口處再設置分戶熱量表。即使面積相同，保持同樣的室溫，熱表上顯示的數(shù)字會因用戶所處位置的不同而不相同，如頂層住戶因有屋頂耗熱、端頭用戶因有山墻耗熱，在保持同樣室溫時，散熱器必須提供比中間層更多的熱量。因此，采用分戶用熱量表進行分攤時，需將各住戶熱

10、量表顯示的數(shù)值，根據(jù)最大限度的保持“相同面積的用戶，在相同的舒適度的條件下，繳納相同的熱費”的原則，折算為當量熱量，并按當量熱量進行收費。這種方法的優(yōu)點是有利于行為節(jié)能的發(fā)揮與實現(xiàn)，缺點是涉及難以解決的戶間傳熱計算問題，而且供暖系統(tǒng)必須設計成每戶一個獨立系統(tǒng)的分戶循環(huán)模式，限制了其他供暖制式的應用與發(fā)展。至今我國尚未制定出具體的折算辦法，從而造成了熱費分攤上的實際困難與混亂。這種方法是目前國內(nèi)供熱企業(yè)主要的計量方式，優(yōu)點是計量到戶，數(shù)據(jù)精準，缺點是投入大，往往出現(xiàn)計量器具的成本高于節(jié)能成本。117.2 冷熱計量的方法7.2.1 熱計量（3） 分戶熱水表法這種方法與分戶熱表法基本相同，差異僅在于

11、以熱水表替代了熱量表，能節(jié)省一定的初投資費用。這種方法的優(yōu)點是有利于行為節(jié)能的發(fā)揮與實現(xiàn)，缺點是涉及難以解決的戶間傳熱計算問題，而且供暖系統(tǒng)必須設計成每戶一個獨立系統(tǒng)的分戶循環(huán)模式，限制了其他供暖制式的應用與發(fā)展。127.2 冷熱計量的方法7.2.1 熱計量（4） 分配表法蒸發(fā)式分配表充分利用了“分攤”的概念，抓住了影響散熱器散熱量的最主要因素“散熱器平均溫度與室溫之差”這個關(guān)健，以散熱器平均溫度的高低來近似代表散熱器散熱量的大小，使問題得到了簡化。采用分配表法的主要優(yōu)點是：計量值基本不受戶間傳熱的影響，可以免去戶間傳熱的修正；初投資低；可適用于任何散熱器戶內(nèi)采暖系統(tǒng)形式。采用分配表時的主要缺

12、點是：安裝較復雜，且需要廠家進行熱費計算；計量值不直觀，需要入戶安裝和抄表，電子式熱分配表可以數(shù)據(jù)傳送，但價格較高；每組散熱器每年需要更換液管，增加更換費用。137.2 冷熱計量的方法7.2.1 熱計量（5） 溫度法在建筑物的供暖入口處設置樓前熱量表，通過測量熱媒水的流量與供、回水溫度，計算出該供暖入口的供暖總熱量。在每個用戶戶內(nèi)各室的內(nèi)門上部安裝一個溫度傳感器，用來測量室內(nèi)溫度，并通過采集器采集的室內(nèi)溫度經(jīng)通信線路送到熱量采集顯示器，熱量采集顯示器接收來自采集器的信號。并將采集器送來的用戶室溫送至熱量計算分配器。熱量計算分配器按收采集顯示器、熱量表送來的信號后，按照現(xiàn)定的程序?qū)崃窟M行分攤。

13、這種方法的出發(fā)點是：按照住戶等舒適度分攤熱費，認為室溫與住戶的舒適是一致的，如果供暖期的室溫維持較高，那么該住戶分攤的熱費也應該較多。遵循的分攤的原則是，同一棟建筑物內(nèi)的用戶，如果供暖面積相同，在相同的時間內(nèi)，相同的舒適度應繳納相同的熱費。它與住戶在樓內(nèi)的位置沒有關(guān)系，不必對住戶位置進行修正。147.2 冷熱計量的方法7.2.1 熱計量（5） 溫度法溫度法的主要優(yōu)點是：計量出的每戶熱量，是在實際舒適度下的熱用戶的折算熱量，消除了建筑物的位置差別對計量結(jié)果的影響；每戶分攤的熱量之和等于結(jié)算熱表計量的結(jié)果，不需要考慮管道散熱損失的熱量；避免了難以解決的戶間傳熱的計算問題，不管用戶是否采暖，均應根據(jù)

14、室溫的分攤結(jié)果繳納熱費；不需每戶測量流量，避免了小口徑機械式熱量表易堵塞的問題；設備簡單、初投資低、使用可靠，易于管理，既適合于新建建筑中應用，也適用于既有建筑改造。157.2 冷熱計量的方法7.2.1 熱計量（5） 溫度法溫度法的主要優(yōu)點是：計量出的每戶熱量，是在實際舒適度下的熱用戶的折算熱量，消除了建筑物的位置差別對計量結(jié)果的影響；每戶分攤的熱量之和等于結(jié)算熱表計量的結(jié)果，不需要考慮管道散熱損失的熱量；避免了難以解決的戶間傳熱的計算問題，不管用戶是否采暖，均應根據(jù)室溫的分攤結(jié)果繳納熱費；不需每戶測量流量，避免了小口徑機械式熱量表易堵塞的問題；設備簡單、初投資低、使用可靠，易于管理，既適合于

15、新建建筑中應用，也適用于既有建筑改造。167.2 冷熱計量的方法7.2.2 冷計量中央空調(diào)分戶冷計量常用的方法包括有時間計量、能量計量及諧波反應計量等等。早期經(jīng)常采用的水計量和電計量均不能準確反映空調(diào)的用冷量，現(xiàn)已很少采用，目前多取時間型計量方法和能量型計量方法，并被用戶廣泛接受。諧波反應法計量等方法是目前的研究熱點，但應用較少。（1）時間型計量這種計量方法是依據(jù)定律（功=功率時間），計量風機盤管運行時間作為收費依據(jù)。風機盤管消枆的能量與風機盤管的熱交換功率、風機的轉(zhuǎn)速、盤管的參數(shù)、運行的時間等很多因素有關(guān)，把這些因素綜合成一個當量“有效運行時間”，以此作為計費依據(jù)。具體為計量風機盤管電動閥的

16、開通時間和電機在“高”、“中”、“低”各個擋位的運行時間，對不同的風機盤管根據(jù)其電機功率、制冷量等參數(shù)加以修正。177.2 冷熱計量的方法7.2.2 冷計量（1）時間型計量時間型計費系統(tǒng)的優(yōu)點是：成本低，安裝、維護都十分方便，計量誤差小，可靠性高。但時間型計費系統(tǒng)有以下缺點：沒有考慮制冷主機的運行狀況，會出現(xiàn)在制冷主機關(guān)機的情況下，用戶只要打開風機盤管就會被計費的情況。解決的辦法有：檢測制冷主機是否開機，如果主機未開，則不計制冷時間。一般可通過測量供水總管道的冷凍水溫度作為判定條件；僅適合末端的風機盤管的計量，不適合新風機或空調(diào)機的計量；間接計量能量，不能真正反映能量消枆。187.2 冷熱計量

17、的方法7.2.2 冷計量（2） 能量型計量此法采用與采暖系統(tǒng)熱計量相同的方法。計量原理為由熱源提供的熱水以較高溫度流入熱交換系統(tǒng)（散熱器、熱交換器等），以較低溫度流出，在此過程中，通過熱量交換向用戶提供熱量根據(jù)熱力學定律（功=流量溫差），通過測量中央空調(diào)介質(zhì)（冷凍水）的瞬時流量、溫差，就可以計算出系統(tǒng)的熱交換量。（3） 雙溫流量計量雙溫流量計量法的測量原理是在水管路上加裝一臺流量傳感器和兩個溫度傳感器，通過測量末端設備的流量和供水溫度來實現(xiàn)計量該法計算結(jié)果精確、可信度高，但初期投資比較大，且安裝復雜、維護困難，應用時受到投資限制。為在保證較好的精度前提下，減少投資，則可采用溫差檢測計量方法，即

18、僅測量冷凍水通過風機盤管后的水溫，視每個風機盤管冷凍水質(zhì)量流量為恒定值，則盤管用冷量可以用水溫差和質(zhì)量流量計算出來。197.2 冷熱計量的方法7.2.2 冷計量（4）諧波反應法計量從空調(diào)建筑冷負荷計算的基本原理入手，采用諧波反應冷負荷計算法對用戶各個用冷時刻的冷負荷進行理論計算，再根據(jù)用冷時間得到用戶的用冷量將諧波反應冷負荷計算法用于空調(diào)冷量計量，室外空氣溫度多階波函數(shù)和太陽輻射照度多階波函數(shù)可根據(jù)實測數(shù)據(jù)擬合得到。一般取諧波階數(shù)為二階；而各朝向的綜合溫度由室外空氣溫度和各朝向太陽輻射照度得到表示。諧波反應法計量精度要高于時間型計量，而且初期投資要比雙溫流量計法低，但是計量必須了解每個單元房間

19、的室內(nèi)熱源情況及圍護結(jié)構(gòu)熱物性的詳細資料，當室內(nèi)熱源變化大或者開關(guān)機頻率高時，可能引起較大誤差。207.3 熱計量表計量供熱中所遇到的熱計量儀表，都是基于以下原理：217.4 蒸發(fā)式熱分配表 目前，熱分配表有兩種類型，一種是蒸發(fā)式熱分配表，它相應的歐盟標準是EN835；另一種是電子式熱分配表，它相應的歐盟標準是EN834。在歐洲熱分配表不作為測量儀表來對待，因為它直接計量的并不是物理量，所以，它的制造只要符合相應的歐盟標準，并經(jīng)國家指定的檢驗機構(gòu)認定合格，即可以在工程中運用，不需要進行校正。因為它不能用來直接計量熱量，只是對它所屬的總熱量表記錄的總熱量及其總熱費分配到各組散熱器上，也就是把熱量

20、和熱費分配到每個用熱的房間和每一個熱用戶。我們把負責計量一棟或幾棟樓的總熱表和它所屬的供熱系統(tǒng)總稱為一個熱計量單元，在這個熱計量單元中，要求裝有同一種類型的散熱器，而每組散熱器上又必須安裝同一種類型和同一種型號的熱分配表，從而保證對熱量和熱費分配的正確性。227.5 熱計量收費計量供熱的任務是對供熱系統(tǒng)供熱量的正確計量，并把供熱的熱量和熱費合理地分攤到每個用戶。前者主要是經(jīng)濟技術(shù)問題；后者主要是管理和政策問題。采用供熱采暖按熱量計費，依靠市場經(jīng)濟杠桿，才能使更多的人關(guān)注節(jié)能，真正落實節(jié)能措施，實現(xiàn)節(jié)能目標。7.5.1 熱計量收費辦法（1） 熱價組成傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)收費常采用按面積收費，即先按用戶供

21、熱面積計算熱費然后一次性收取。這種傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)收費辦法導致24小時對用戶不間斷供暖，沒有考慮到用戶在不同時段對熱量的不同需求。供暖溫度無法做到可調(diào)、可控，用戶無法節(jié)約用暖，造成供暖浪費嚴重。而對供暖企業(yè)來說，用戶即使私放熱水“偷熱”，安裝循環(huán)水泵“搶熱”，也無法通過計費機制加以追繳和懲罰。隨著供暖逐步走向市場，按面積收費使供暖計費成了一筆糊涂賬。很多供暖糾紛，都不能通過正常的市場機制化解。因此這種傳統(tǒng)按面積收費的供暖模式愈加受人質(zhì)疑。237.5 熱計量收費7.5.1 熱計量收費辦法（1） 熱價組成按建設部相關(guān)文件及法規(guī)，從2010年開始，北方采暖地區(qū)新竣工建筑及完成供熱計量改造的既有居住建筑，

22、取消以面積計價收費方式，實行按用熱量計價收費方式。用兩年時間，既有大型公共建筑全部完成供熱計量改造并實行按用熱量計價收費。目前我國采用的按用熱量計價收費辦法采用國外供熱系統(tǒng)發(fā)達國家的兩部熱價法。即熱價由兩部分組成：固定熱費和實耗熱費。固定熱費也稱容量熱費，即僅根據(jù)用戶的采暖面積收費而不管用戶是否用熱或者用熱多少收取的費用。實耗熱費也稱熱量熱費，是根據(jù)用戶實際用熱量的多少來分攤計算的熱費。247.5 熱計量收費7.5.1 熱計量收費辦法（1） 熱價組成固定熱費的收取基于以下理由：為用戶供熱興建的鍋爐房、供熱管網(wǎng)等固定資產(chǎn)的年折舊費和投資利息以及供熱企業(yè)管理費用等，并不因為使用或停用、用的多少而變

23、化，這部分費用應由用戶按建筑面積分攤；建筑物共用面積的耗熱量以及公共的采暖管道散熱未包括在各戶熱量表的讀值內(nèi)，此部分熱量應由各戶分攤；由于熱用戶所處樓層、位置不同，其外圍護結(jié)構(gòu)數(shù)量不同，部分用戶要多負擔屋頂、山墻、地面等圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量，而這些圍護結(jié)構(gòu)是為整個建筑、所有用戶服務的，應由所有用戶分攤；鄰室傳熱的存在，使得某戶當關(guān)小或關(guān)閉室內(nèi)散熱設備時，可以從鄰戶獲得熱量，而這部分熱量顯然未包括在該戶的熱計量表讀值內(nèi)，需另外收取予以補償。257.5 熱計量收費7.5.1 熱計量收費辦法（1） 熱價組成實耗熱費則只按用熱量的多少來分攤計算，可以有效調(diào)動用戶行為節(jié)能的積極性，從供暖系統(tǒng)的末端實現(xiàn)節(jié)能的目的。固定熱費與實耗熱費比例的確定與建筑物性質(zhì)、能源種類、熱源形式等有關(guān)。固定熱費比例高，有利于供熱企業(yè)的收費，但不利于用戶的節(jié)能。我國目前標準規(guī)定暫按30執(zhí)行，但地方多按50%來執(zhí)行。267.5 熱計量收費7.5.1 熱計量收費辦法（2） 熱價制定熱費分攤的原則是用熱公平、公共耗熱量共攤的原則。不同樓層、不同建筑位置但戶型相同、面積相同的用