1、关于集中供热分户计量户内热量表的探讨摘要：近年来，随着节能减排的观念深入人心，分户计量技术已基本成熟，以下对我市现在实际运行选用的户内表计情况进行分析。 关键词：分户计量超声波流量计机械式热量表 中图分类号： TU995 文献标识码： A 文章编号： 0 前言 我国建筑节能“九五”计划和 2010 年规划规定：“对集中采暖的民用建筑安装热表计有关调节设备，并按户计量收费的工作，1998 年通过试点取得成效，开始推广，2000 年再重点城市成片推行，2010 年基本完成。 ”对我国供热节能和建筑节能具有重要意义。按户热量计量是建筑节能的一项有效措施，欧洲某国早在 20 年代就开始进行按户计量。目
2、前在欧美等国热量计量已是成熟的技术，据国外调查资料表明：实行集中供热按户计量后，其节能率在 10%-20%。 1、热量表的定义 热量表由流量计、配对温度传感器、积分仪三部分组成，在这三部分中配对温度传感器及积分仪的技术相对比较成熟、稳定性较高，因此目前热量表的技术重点主要集中在流量计上，热量表精度等级的分类、热量表类型的区分都是以流量计为基础的。下面主要介绍各种结构的流量计在热量表中的应用。 2、热量表的分类 热能表的分类方法都是以流量计为标准的，用于户用的热能表主要有以下两类： 2、1超声波热能表； 2、2叶轮式热能表： A：按流量计信号采集方式分： 有磁热能表：干簧管式热能表， 韦根传感器
3、式热能表 无磁热能表； B：按流量计水流方式分： 单束流热能表 多束流热能表 有磁表和无磁表使用比较： 无磁表：不受水中铁磁物质和人为磁场影响，能保障计量产品的准确和稳定性； 有磁表：无论是干簧管还是韦根传感器式热能表其叶轮上都需加装一块永久磁铁，由于该永久磁铁的存在造成叶轮在使用中容易吸附铁磁物质，易受外界强磁场影响等，从而影响计量精度，同时由于永久磁铁在热水中长期浸泡会降低其磁性，这也会影响到计量精度甚至造成热表停止计量。 3、机械式热量表 机械式热量表的基本原理是水流推动叶轮的转动，叶轮转动的圈数与流量成正比，积分仪通过采集叶轮转动的圈数计算流量，由于叶轮的转动存在机械磨损，因此叶轮轴及
4、轴套材质的选择决定了热量表的使用寿命，叶轮轴的材质主要有三种形式：1、纯不锈钢，主要应用于水表中，价格便宜，耐磨性很差；2、硬质合金，主要应用于单流或多流热量表中，耐磨性很好；3、不锈钢+硬质合金头，主要应用于多流热量表中，顶部耐磨性很好； 3.1 单流束热量表 单流束流量计的热量表，靠测定流量计中叶轮转动圈数来计算进户水量。流量计的水流是从单一方向直接冲击叶轮的，形成叶轮单向受力，因此要保证计量精度及耐久性必须要采用整只的硬质合金轴及宝石轴套，机芯成本要高于多流束热量表。因通过同样体积的水叶轮转动圈数远少于多流束表，故机械磨损量等同于多流束表。制作难度大。但堵塞后由于表体进出水端能看到叶轮现
5、场故可以现场拆表排出杂质。 缺点：会因为机械磨损造成热表不准而造成用户周期性换表维修，后期使用成本高；管道杂质造成叶轮堵塞，热表使用时要经常排污，后期维护成本高，并且不可能派人时刻去查看热表是否堵塞；由于机械式热量表使用时不同阶段存在一部分随水量大小断续堵塞、一部分完全堵塞、一部分可能不堵塞，从而造成计费不公现象，使计量收费工作无法进行。 3.2 多流束热量表 多流束流量计热表，靠测定流量计中叶轮转动圈数来计算进户水量。工作时水是被分成多股从四周均衡地推动叶轮转动，因此叶轮轴的磨损主要集中在叶轮轴的顶部，可以使用镶嵌合金头的不锈钢轴及塑料轴套，可以相对降低成本。 缺点：具备上述单束流表的缺点之
6、外，多束流在实际使用中相对于单流表堵塞的比例较高。并且由于表体进出水端看不到叶轮，堵塞后必须拆解表体才能排污（此工作多数情况下需要返厂维修） ，造成很大使用麻烦。 在实际使用及实验的数据表明只要选用合适的轴和轴套，单流表可以有与多流表相同的使用寿命。 3.3 螺翼式热量表 适用于大口径热量表，计量性能优于防堵式热量表，防堵性能较差。这种结构普遍应用于目前的大口径热量表中。 3.4 防堵式热量表 适用于大口径热量表，在机械式热量表中防堵性能最好，但计量性能较差，启动流量高，流量范围小，一般只能达到 1：25 4、超声波式热量表 超声波热量表（UltrasonicHeatmeter）是在超声波流量
7、计的基础上加上温度测量，由流体的流量和供、回水温差来计算出向用户提供的热量。其中流量测量部分是应用一对超声波换能器相向交替（或同时）收发超声波，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法，如图 1 所示。 图 1：超声波时差法原理示意图 在图 1 中我们看到有两个换能器，顺流换能器和逆流换能器，两只换能器分别安装在流体管线的两侧并相距一定距离，管线的内直径为 D，超声波行走的路径长度为 L，超声波顺流时间为 T 上游，逆流时间为 T 下游，超声波的传播方向与流体的流动方向加角为 ，流体的流动速度为V。由于流体流动的原因，是超声波顺流
8、传播 L 长度的距离所用的时间比逆流传播所用的时间短，其时间差可用下式表示： 其中 C 为声音在水中传播的速度。 那么顺流时间和逆流时间的时间差为： 为了简化计算，我们可以假设流体的速度相对于声波在流体中传播的速度是非常微小的，那么我们可以将上式简化为： 从而我们得到流体的速度与传播时间差的一个线性公式为: 需要特别强调的一点是 V 是流体沿着管道中心线的线速度，考虑到液体流速沿管道直径的不均匀分布情况，我们还需要加一个流速（分布）修正系数 K。那么瞬时流量的公式为： 求得瞬时流量后，那么在超声热量表中，热量的积分计算采用欧洲流行的 K 系数法:设测得进水管的水温为 T1，出水管水温为 T2，
9、则进出水的温度差为T，利用流量传感器对供水管道的瞬时热水流量 Q 进行计量，经过一定时间的累计，便得到用户消耗的热量值，其数学表达式为：式中，E 为热交换系统输出热量，单位 J；t 为流量累积时间，单位h；K 为热焙修正系数，单位 J/m3；Q 为瞬时热水流量，单位 m3/h；T为进出水的温度差，单位。这样我们就可以通过超声波传播的时间差先求出瞬时流量，进而获得消耗的热量了。 4.1 直射式超声波热量表 图片： 大口径结构小口径结构 特点：靠超声波顺水和逆水传播的时间差来测水量。适用于大口径热量表，在小口径热量表中也有一定的应用，在小口径的应用中由于结构的原因有一只换能器正对着水流方向，特殊情
10、况下可能会因水锤现象造成换能器得损坏，一般压损相对较高。 4.2 反射式超声波热量表 图片： 特点：靠超声波顺水和逆水传播的时间差来测水量。适合用于小口径热量表，是目前小口径热量表的主流结构，压损较低。对这种结构的最大忧虑是反射镜的结垢问题，实际上通过良好的设计，完全可以避免结垢对反射镜的影响，1、超声波自身具有清洗功能（高频振荡信号，通过超声波换能器转成高频机械振荡(超声波)而传播到介质(水)中，超声波在水中的辐射，使液体震动而产生数以万计的微小气泡，这些气泡在超声波纵向传播形成的负压区产生，生长，而在正压区迅速闭合，在这种被称为空化效应的过程中，微小气泡闭合时可产生超过 1000 个大气压
11、的瞬间高压、连续不断产生的瞬间高压，就像一连串小爆炸一样不断冲击物件表面，是物体表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到清洗物体的目的。 ） ；2、通过特殊的结构设计，使水流随时清洗换能器表面；3、通过加大换能器发射电路的功率及提高接受电路的灵敏度使超声波信号的接受幅值远大于实际需要的幅值（至少保证 3 倍以上） ；4、山东省计量科学院在实验中用胶布粘在超声波反射镜上，实验结果对测量精度没有影响；我公司在实际试验中使用已经结垢的反射镜(普通易结垢材质做成的)对超声波的接受幅值并没有产生影响。 优点：属于免维护的热量表，使用后无磨损、不堵塞、使用寿命长，后期使用成本低，且不会因测量不准造成计量纠纷。
12、 热能表计算热量值的公式： 总耗热 kwh=（进水温度回水温度）瞬时流量 m3/hK 系数 从上面公式可看出：热量值的计算必须知道三个数值： K 系数是指水在不同温度下所能携带热量能力的函数值，是一个有规律定量， 进出户水的温差（依靠温度传感器测量） ； 瞬时流量（依靠流量计测量）：可分为机械式流量计、超声波式流量计 5、结论 目前，由于供暖管网材质自生水锈、拆装带进管网的杂质、沙粒、小漂浮物等较多且解决不了，且机械式热能表后期使用费高、易堵塞、维护麻烦成本高、需定期维修造成使用成本高、收费难等原因，故集中供热分户计量户内热量表宜选用超声波热量表。 参考文献 1张健.热计量采暖系统常用仪表及系
13、统形式简介J. 安徽建筑.2002(06) 2002 年第 9 卷第 6 期 105-106 页 2高少东.分户热计量技术的应用J. 煤气与热力. 2009(07)16-18 页 3贾少波.关于分户热计量的应用及问题J. 山西建筑. 2011(27)121-122 页 4张万江,陈胜昆,韩松.超声波热量表的设计J. 中国仪器仪表. 2007(07) 5李?,韩树屏.热量表的应用及发展J. 仪表技术. 2008(11) 6甄兰兰,沈昱明.热量表的热量计量原理及计算J. 自动化仪表. 2003(10) 7王树铎.关于我国热量表的历史、现状和发展J. 中国建设信息(供热制冷专刊). 2005(05) 齐承英热量表应用前景及现状 供热制冷2011 年 6 期 23-25 页
