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(yàn)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(shí)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(shí)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(xiàng)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(xiàng)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)際上達(dá)不到節(jié)能的目的，而僅僅是為了收費(fèi)，這實(shí)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(xiàng)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(shí)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(yàn)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(yàn)。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(shí)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熱計量儀表阿（瀉1臺）熱量表疑熱量表由反一個熱水氧流量計、魔一對溫度貸傳感器和妨一個積算榴儀組成。巴儀表安裝治在系統(tǒng)的噴供水管上純，并將溫傭度傳感器誘分別裝在沖供、回水錄管路上。枕一段時間淡內(nèi)用戶所玻消耗的熱包量為所供缺熱水的流柳量和供回少水的焓差緞的乘積對銹時間的積挽分，熱量雨表就是利稼用這個原納理，用熱臘水流量計泡測量逐時崗的流量并躍用溫度傳愧感器測量簽逐時的供位回水溫度逝，將這些忠數(shù)據(jù)輸入贊積算儀積汁分計算就姜能得出用飲戶所用的爹熱量。錫熱量表依聽據(jù)流量計遙測量方式塵的不同可束以分為電露磁及超聲謊波式、機(jī)港械式和壓石差式。其嶺中機(jī)械式晴有耗電少劈、抗干擾拳性好、安牌裝維護(hù)方統(tǒng)便和價格戒低廉的優(yōu)半點(diǎn)，因此黑現(xiàn)在應(yīng)用階的比較多挨，如法國屢和德國，流機(jī)械式流飽量計的比替例高壤達(dá)柄9放0恐％，但是杰機(jī)械式的嘆表在水中朱雜質(zhì)較多鄉(xiāng)時精度會勞受到較大袍的影響。孟超聲波式袍的特點(diǎn)是合量程大、肝計量精度驕較高、壓純損較少，逃但是易受移管壁銹蝕半程度、水引中泡沫或語雜質(zhì)含量聯(lián)、管道震雅動的影響閑，價格較從機(jī)械式貴聽很多。腹（配2提）熱量分糞配表令熱量分配診表是通過體測定用戶摘散熱設(shè)備鈴的散熱量智來確定用尸戶的用熱攪量的儀表劣。它的使歇用方法是搏：在集中坑供熱系統(tǒng)放中，在每番個散熱器劍上安裝熱亡量分配表殖，測量計卻算每個住但戶用熱比豐例，通過鐵總表來計汁算熱量；靠在每個供全暖季結(jié)束逮后，由工尼作人員來貌讀表，根霧據(jù)計算，按求得實(shí)際諸耗熱量。落根據(jù)測量朝原理的不林同，熱量矮分配表有戰(zhàn)蒸發(fā)式和嘉電子式兩謠種。之a(chǎn).字紙蒸發(fā)式熱腐分配表剪蒸發(fā)式熱狹分配表由爆導(dǎo)熱板和穿測量液體脹兩部分構(gòu)仙成。導(dǎo)熱技板夾或焊世在散熱器蛇上，盛有陪測量液體川的玻璃管容則放在密縫封容器內(nèi)褲，比例尺鬼刻在容器刑表面的防鼓霧透明膠陶片上。測親量液體的群蒸發(fā)速度籮與散熱器加的表面溫哪度密切相料關(guān)，散熱淺器表面溫道度越高液立體蒸發(fā)越幟快。某一脈段時間內(nèi)鵝測量液體刪的蒸發(fā)量團(tuán)表征了散鮮熱器表面贈溫度對時思間的積分微值，實(shí)際饞上也是反篇映了散熱航器的散熱爽量。信b.躁騾電子式熱蛾分配表撲電子式熱準(zhǔn)分配表是脹用傳感器啄來獲得散議熱器表面飄溫度和房亦間溫度的訊逐時值，伴然后測量階裝置通革過揮A/騰D姑轉(zhuǎn)換器數(shù)程字化，然園后由計算尿單元得到約結(jié)果。稿相對于電倉子式熱分侍配表，蒸嘴發(fā)式熱分浙配表構(gòu)造楚簡單、成拴本低廉，夕也不用電肉。但是相垮對應(yīng)的，主它的測量黨準(zhǔn)確性不成如電子式谷。海以上兩種吃計量裝置抄相比較，裝熱量表測星量比較準(zhǔn)遇確、管理尤方便，但繳是價格比蛙較貴、維斥修量大，蓬室內(nèi)系統(tǒng)頭一定要分濱戶成環(huán)，藍(lán)對舊有建難筑多用的稀單管順流穴式和雙管執(zhí)式不適用沒，室內(nèi)原經(jīng)有系統(tǒng)改貫造困難。誓熱分配表閃價格便宜銷、對系統(tǒng)獨(dú)沒有特殊把要求，舊驕有系統(tǒng)改插造比較適品用，但是屯其結(jié)果受私多種因素奧影響，試燭驗(yàn)工作量危大，計算養(yǎng)復(fù)雜。催四柱.蔥溫控設(shè)備經(jīng)用戶室內(nèi)晃的溫度控贈制是通過雪散熱器恒僅溫控制閥卻來實(shí)現(xiàn)的蝕。散熱器總恒溫控制辛閥是由恒齊溫控制器報、流量調(diào)信節(jié)閥以及鐮一對連接鬧件組成，贈其中恒溫流控制器的體核心部件瞞是傳感器唇單元，即授溫包。溫慚包可以感綠應(yīng)周圍環(huán)斷境溫度的便變化而產(chǎn)杜生體積變自化，帶動鎮(zhèn)調(diào)節(jié)閥閥扁芯產(chǎn)生位肚移，進(jìn)而襪調(diào)節(jié)散熱燦器的水量麗來改變散返熱器的散瑞熱量。恒帖溫閥設(shè)定姐溫度可以川人為調(diào)節(jié)鳥，恒溫閥欠會按設(shè)定戀要求自動翅控制和調(diào)侄節(jié)散熱器壺的水量，貸從而來達(dá)核到控制室罷內(nèi)溫度的過目的。脈五穗.想適合熱計膨量的住宅繞供熱系統(tǒng)徐形式策5.1謎仗適合熱計例量的供熱膛采暖系統(tǒng)魄應(yīng)該具備聚的條件洪（扣1癢）巨剪調(diào)節(jié)功能貪即系統(tǒng)必它須具有可夕調(diào)性，用堪戶可以根勤據(jù)需要分稼室控制溫茫度。無論尚手動調(diào)節(jié)富還是恒溫甩調(diào)節(jié)，可僅調(diào)系統(tǒng)是群熱計量的徒前提。暑（塔2眨）因倦與調(diào)節(jié)功蓬能相應(yīng)的撞控制裝置閉。這是保鈴證調(diào)節(jié)功塞能實(shí)現(xiàn)的鴉必要條件刷。由于室夸內(nèi)系統(tǒng)的芝調(diào)節(jié)，原太有的定流盼量系統(tǒng)成勸為變流量曲系統(tǒng)，系腸統(tǒng)工況變白化較大。秤若不采取擴(kuò)相應(yīng)的控?fù)P制措施，抬將無法滿畢足用戶需親要。麥（載3下）練棒每戶按熱促計量功能峽。每戶用透熱量應(yīng)可栽計量，用窗戶按用熱謙量計量收那費(fèi)，調(diào)動鋸用戶自身趁的節(jié)能意喚識彈。顏排5.2跳病適合熱計尊量的供熱缸采暖系統(tǒng)忽形式仙符合以上傳幾個條件精，適合熱避計量的室敢內(nèi)采暖系怕統(tǒng)形式大快體分為兩騾種：一種驚是沿用傳蠻統(tǒng)的垂直法的上下貫懶通銳的頑"汪單管問式畝"亦或往"祥雙管林式瓶"其系統(tǒng)；另典一種是適搞應(yīng)按戶設(shè)蹦置熱量表濾形成的共展用的供回旨水立管和眉分戶獨(dú)立錄系統(tǒng)相結(jié)憤合的新形榜式咸1.膀接垂直式單平管系統(tǒng)伸改造舊有姻順流式單旬管系統(tǒng)為居跨越式單鄙管系統(tǒng)、豆帶溫控閥賤的可調(diào)節(jié)舍系統(tǒng)，是蘆舊系統(tǒng)改蛛造極易可較行的一種細(xì)方式。一辣般有兩種盟形式：一紗種加兩通虎溫控閥，烤一種加三技通溫控閥找。這種系闊統(tǒng)的熱計濱量設(shè)備是冤在一棟樓棕或小區(qū)的茶總?cè)肟谔庍~設(shè)樓用熱翁量表，在射每個散熱調(diào)器上設(shè)蒸傘發(fā)式或電懇子式熱分部配表。槳2.敏某垂直式雙糕管系統(tǒng)摟由于雙管物系統(tǒng)存在匠的垂直熱主力失調(diào)原菊因，過去滔往往只應(yīng)翻用題于渴4投層及以下行采暖系統(tǒng)莫。由于雙掘管系統(tǒng)本沸身具有可麗調(diào)節(jié)性，灰因此只在恐每組散熱段器入口處徑安裝溫控裳閥就可以注了。這種蘇系統(tǒng)的熱療計量裝置第和垂直式謎單管系統(tǒng)腫的相同，闖即一棟樓殖或小區(qū)的赴總?cè)肟谔幯澰O(shè)樓用熱感量表，在修每個散熱寇器上設(shè)蒸好發(fā)式或電棒子式熱分鑄配表。需溝要指出的煮是，由于竊溫控閥的格阻力較大股，因此在迎安裝溫控膛閥后可以憑很好的克徹服垂直熱旺力失調(diào)，汗雙管系統(tǒng)煌應(yīng)用不再圣受層數(shù)的獄限制。緊3.跑移適應(yīng)按戶拌設(shè)置熱表古的共用的輩供回水立魂管和分戶橫獨(dú)立系統(tǒng)芳相結(jié)合的隊(duì)形式倚共用的供澡回水立管躲和分戶獨(dú)檢立系統(tǒng)相墻結(jié)合的形正式是指每棕戶是相對畜獨(dú)立一個駕系統(tǒng)，每菊戶的供回到水管和共棟用的供回撇水立管相真連，在每浴戶入口的械總供回水忘管處設(shè)一晶戶用熱量鐘表來進(jìn)行乞熱計量。拳戶內(nèi)的采苗暖系統(tǒng)形雜式有地板狠輻射采暖季、散熱器匪采暖等形則式，其中迅散熱器采公暖形式主約要有水平殘并聯(lián)式和感水平串連庸式兩種印。誦閱六梅.迷適合熱計丘量的室外鳥供熱系統(tǒng)掃及其控制息由于按熱陪量收費(fèi)，涌主動調(diào)節(jié)叼溫控閥以泡節(jié)省熱量炊將成為熱欺用戶的自攪覺行為，將由此產(chǎn)生況的室內(nèi)系米統(tǒng)的變化熟，使采暖凳系統(tǒng)由原寧來的定流織量系統(tǒng)成爛為了變流框量系統(tǒng)。椅外網(wǎng)若仍馳采用原有倘的定流量認(rèn)控制方式誤，顯然不炊能滿足需蛛要，必須避進(jìn)行相應(yīng)辟改進(jìn)。岔1.凈靜適合熱計音量的室外甜供熱系統(tǒng)字形式它由于我國袍以往供暖撕系統(tǒng)為定困流量系統(tǒng)莊，所以傳渠統(tǒng)常規(guī)室固外供熱系惑統(tǒng)多采用閃集中式熱裙力站，有犁時一個小央?yún)^(qū)只設(shè)一拔個熱力站酬、小區(qū)熱診力站的規(guī)們模言從震5透～蓄4柴0感萬灶m遍2脫不等。而衫在集中供動熱發(fā)達(dá)的尿北歐，多朽采用建筑謀入口設(shè)小謹(jǐn)型組裝式博熱力站的嗓形式。兩拉種形式相遵比較，集雪中式熱力吹站初投資鋒低、便于課集中管理哀。但是當(dāng)猾用戶流量生變化很大惡時，雖然雙用戶間相肉互干擾可割以通過入沸口加差壓狀控制器消晃除，同時河還可以通艘過對主循膛環(huán)泵的調(diào)成速，控制鏟最遠(yuǎn)端用聲戶壓差維龍持不變，知但泵的工導(dǎo)作點(diǎn)將在計很大范圍屬內(nèi)變化，伯致使泵的并效率大為盟降低。建掀筑入口設(shè)群小型組裝碑式熱力站蜘的形式初夠投資較高塵，但運(yùn)行煌費(fèi)用較低順，調(diào)節(jié)靈盯活。同時酸增加了系寄統(tǒng)的穩(wěn)定捆性，減小艇了用戶間漏的相酒互影響，手如末端漏椒水、相互伴干擾等問所題。所以哪在確定供土熱方案時封，應(yīng)從投鵝資、運(yùn)行高的經(jīng)濟(jì)性幅與其功能火兩方面綜尼合考慮，黨選擇最優(yōu)梁方案勿。索況2.扶予適合熱計乖量的室外溫供熱控制源方式赤由于不同運(yùn)系統(tǒng)形式鐵的特點(diǎn)不塘同，所以型采取什么吼樣的控制涼方式要具湯體問題具標(biāo)體分析。鬼在實(shí)施按參熱計量收障費(fèi)后，室鞭內(nèi)系統(tǒng)可事以分兩類都：一類是穩(wěn)有共用立脊管且戶內(nèi)跳為雙管系膽統(tǒng)，另一解類是帶跨豪越管的垂蹈直單管系鏈統(tǒng)或者是屠有共用立具管且戶內(nèi)出為帶跨越綢管的水平董單管系統(tǒng)測，在溫控誘閥調(diào)節(jié)后兇，這兩類役系統(tǒng)對總瓣流量的影煙響是不相番同的。對捷于第一類店系統(tǒng)，在河入口定壓頃差的情況耐下，是理艇想的變流流量系統(tǒng)，漫外網(wǎng)應(yīng)采賞用相應(yīng)變踢流量控制伐方式，即怖在采用質(zhì)貍調(diào)節(jié)的同驚時，應(yīng)采棋用控制水忠泵轉(zhuǎn)速的歉方法，使壘供熱系統(tǒng)露實(shí)現(xiàn)無級玩變流量運(yùn)升行?？刂仆人米冾l才調(diào)速的方伴式有很多棚，較合適符的方式有厘兩種，一裕種是控制變最不利環(huán)補(bǔ)路供回水肢壓差恒定巧；另一種爐是控制熱顛力站進(jìn)出拉口壓差恒距定。當(dāng)流耀量變化很筐大時，前巧者調(diào)速節(jié)觸能效果較噸后者要好支，而后者救更易實(shí)現(xiàn)嬸。第二類倚系統(tǒng)，系塑統(tǒng)的總流雖量基本不旱變，因此佩要求定流察量，只進(jìn)棗行質(zhì)調(diào)節(jié)酒。一般可予以在用戶斗入口加流最量限制器山，保證系半統(tǒng)定流量炊，滿足用延戶要求，洪而對于分梨散的小型溜熱力站，艘由于系統(tǒng)怎小，所以笛只要二次惹循環(huán)泵定綱流量運(yùn)行出就可保證蹦用戶要求乓。遲愈七究.丈熱計量收朗費(fèi)方法嗎熱量價格順的確定，陷要考慮到獄多種方面列，其中包態(tài)括