摘要　本文介紹了計量供熱中使用蒸發式熱分配表的工作原理，并介紹了在天津大學院士樓進行的XH型蒸發式熱分配表的計量供熱現場試驗。討論了朝向、位置、層數修正對各戶熱費的，為我國推行計量供熱積累了工程實際經驗并提出了相關建議。
　　
關鍵詞　計量供熱 蒸發式熱分配表熱費 修正

一、介紹
　　
　　各城市集中供熱普及率有很大提高，為提高城市人民生活水平，改善城市大氣環境質量，能源利用率的提高發揮了重要的作用。對于天津大學來說，已經實現100%的集中供熱。如何在實現了集中供熱這種情況下，制定合理的收費模型式是值得探討的。熱計量方式和熱計量裝置的選擇主要有熱分配式和熱量表式兩種熱計量方式。熱分配式計量方式特別是采用蒸發式分配表進行計量，投資少，免維修并容易修正，（包括將系統沿程熱損失由最終熱用戶承擔），不需校正，但抄表和熱費煩瑣，不直觀。熱量表計量較為直觀。但投資大、維修管理校正復雜。根據國情特別是節能效益選擇合理的熱計量裝置是必須考慮的問題
　　為了檢驗我們自選研制的蒸發式熱分配表是否達到歐盟標準EN835-1994，同時為了基于蒸發式熱分配表的計量收費中遇到的技術經濟問題。從2001年2月21日到3月22日的采暖期，在天津大學院士樓進行了自行研制的XH型蒸發式熱分配表的集中供熱計量現場試驗。
　　
二、散熱器散熱量的測量原理和蒸發式熱分配表的測量原理
　　
　　1．一個散熱器的散熱量一般可按下式求得：
　　　　　 　　　　　　　　　（1）
　　式中：ρ熱水的密度；C_P定壓比熱；V熱水的體積流量；（t_v-t_r）進水和回水的瞬時溫差；Z加熱的時間散熱器傳遞給房間空氣的熱量我們可用下式求得：
　　　　　 　　　　　　　　　　　　（2）
　　式中：Q_N在水溫為90℃，回水溫度為70℃，房間溫度為20℃時的散熱器散熱功率（由標準實驗臺根據標準對散熱器進行檢測所得到的散熱功率，通常稱它為標準功率）。
　　Δt_m散熱器中熱水平均溫度和房間空氣溫度之間的溫差，n：散熱器特性指數。
　　
　　2．蒸發式熱分配表的結構及測量原理
　　蒸發式熱分配表由導熱板、表管、表罩及蒸發液等組成。蒸發式熱分配表屬于輔助測量儀表，它不是精確表達物理量，只能用來提供相對的分配份額。蒸發式熱分配表的測量本質是對安裝在散熱器表面一定高度上的熱水溫度作出反應，它是按照公式（2）來工作的。蒸發式熱分配表的運行只與具有特征性的，對散熱量起決定作用的散熱器表面平均溫度（或者說熱媒在散熱器中的平均溫度）有關。未經處理的蒸發表讀數只是被測散熱器表面特征溫度對時間積分的近似值。它所表示的只是一個與采暖散熱器實際熱耗或整個用戶總熱耗有關的、無量綱的相對值。
　　蒸發式熱分配表是借助表外殼后背來接受散熱器的導熱的，通常是用螺絲或粘結劑將其同體現熱媒平均溫度的散熱器表面處相連接。熱媒向蒸發液體傳熱的實現是先由熱水向散熱器內壁，再由散熱器外壁和蒸發表的外殼后背及蒸發液管外壁傳向蒸發液體的。
　　未經處理的蒸發表讀數只有經過與被測散熱器標準散熱功率Q_N有關的評價因子K_Q和蒸發表與散熱器表面的熱接觸特性評價因子K_C等其它評價因子處理之后才能反映出被測散熱器真正熱消耗值的近似值或這個散熱器在總熱耗量中所占的比例。本次研究自行研制的XH型蒸發表采用統一刻度盤，其反映各組散熱器散熱在總熱耗量中所占的比例。本次研究自行研制的XH型蒸發表采用統一刻度盤，其反映各組散熱器散熱在總熱耗量中所占的比例。它的特點是：盡管各組散熱器的片數或型號類型千差萬別，但只要測量液體的工作溫度和工作時間相同，所得的讀數值利用評價因子K_Q和K_C進行換算處理后，最終得到實耗值。
　　我們將天大院士樓一幢樓作為一個熱計量單位，在其熱力入口處安裝一塊熱量表，熱用戶的每組散熱器上安裝一塊蒸發式熱分配表，就組成熱量計量系統。熱量表計量單位所有熱用戶的消耗熱量，蒸發式熱分配表測量沒個熱用戶每組散熱器發熱量的比例。每個采暖季節開始時，記錄每只蒸發式熱分配表的初始數值：采暖季節結束后，記錄每只蒸發式熱分配表的終數值，其差值是表管內液體的蒸發量，即蒸發刻度值。據此進行準確的消耗量計算和公平的熱分攤計算，以帳單的形式，將采暖季的實際消耗熱量及應付熱費通知每個熱用戶。
　　
三、現場試驗基本情況
　　
　　1．天津大學院士樓的供熱系統情況
　　天津大學院士樓位于天學四季村內，是新建的高檔院士住宅。天津大學院士樓為6層磚混結構，樓的建筑面積2520m²。天津大學院士樓設1個入口門，12套房，每套房建筑供熱面積172 m²。熱源是校集中供熱鍋爐房，供熱設計供、回水溫度是90/70℃。天津大學院士樓的供暖系統采用上供中回的形式，在散熱器的進水管和出水管間加裝跨越管，散熱器進水支管上裝設Danfoss產RTD-G型恒溫閥，是單管帶跨越管的順流式系統。散熱器采用鑄鐵TFD700-Ⅲ型。
　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　圖1　蒸發式熱分配表安裝示意圖　
　
　　2．蒸發式熱分配表的熱量測量系統
　　蒸發式熱分配表的試驗系統由樓棟熱力入口的熱量表和安裝在每組散熱器上的蒸發式熱分配表組成。熱量表采用Honeywell產的UltraflowⅡ65-54型熱量表，用來測量天津大學院士樓供熱量。蒸發式熱分配表的安裝位置在歐盟標準EN-835中規定，應當選擇那些在盡可能廣的散熱器工作范圍內，盡可能準確的體現散熱量與表讀數的關系的地方。在通常情況下，這個位置在熱媒剛好流經了其在散熱器中總路徑的四分之一的地方。對于垂直穿流的輻射散熱器（片式、管式和板式散熱器），熱分配表的固定位置應位于散熱器豎向中軸線上高度的66%～80%之間。由于考慮到熱力調節閥的使用，安裝位置選擇TFD700-Ⅲ型散熱器上75%的高度。如圖1所示。
　　
四、供熱計量結果及各戶用熱量熱費分攤計算
　　
　　1．供熱計量
　　2001年2月21～2001年3月22日間，天津大學院士樓總供熱量37.8MWh。
　　
　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 　天津大學院士樓總供熱量　　　 表1

　 日期 時 室外平均溫度 供水平均溫度 回水平均溫度 供回水平均溫度 總流量 總熱量值 ℃ ℃ ℃ ℃ m³ MWh 開始 2月21 8：00 5.7 46.7 37.5 9.2 3714.6 37.8 結束 3月22 22：00

在2001年2月21日8：00供暖前，對熱分配表逐個進行檢查，看是否有松動和位置偏差現象：記下各蒸發式熱分配表的初讀值。在2001年3月22日22：00，采暖季結束時，記下各熱分配表的終讀值。各計量讀值是終讀值與初讀值的差值。根據各戶蒸發式熱分配表的讀值，并對散熱器進行功率修正，按熱量分配計算，各用戶熱量計算結果，見表3。
　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 天津大學院士樓各戶用熱量計算　　 表2

房間號碼 住戶姓名 供熱面積（m²） 供熱量（MWh） 熱量比（%） 101 A 185.00 3.2498 8.597 20 B 185.00 2.8332 7.495 301 C 185.00 4.1195 10.898 401 D 185.00 3.4175 9.401 501 E 185.00 2.2600 5.979 601 F 185.00 2.7441 7.259 102 G 185.00 3.5648 9.431 202 H 185.00 2.9320 7.757 302 I 185.00 2.6648 7.050 402 J 185.00 2.8859 7.635 502 K 185.00 3.5707 9.446 602 l 185.00 3.5577 9.412 合計 　 2220.00 37.8000 100.00

　　由計算結果看來，該樓12戶居民所消耗的熱量與校熱網輸送到院士樓的熱量是一致的。

　　2．用熱量熱費分攤
　　推廣供熱計量收費的難關不是"計量"而是"收費"計量。供熱前應有一個合理的平均供熱成本以確定合理的熱價。分攤的理由如下：城市供熱是由熱源、熱網、熱用戶（室內采暖系統）組成的封閉、復雜的循環系統。是根據最不利氣象條件下的最大熱負荷建設的。供熱系統建成后，無論用戶是否用熱或用熱多少，都要有固定投入的人力、物力、財進行運營、維修和管理。這部分費用是固定的，是計算面積熱費的主要依據。供熱系統在向用戶供熱時，除固定費用外還會消耗燃料電力，水和勞動力投入相應資金。這部分是變動費用，是計算計量熱費的主要依據。合理確定面積熱費，計量熱費在總熱價中的分攤比例十分重要。國外固定熱費是總費用30%～60%。變動費用（計量熱費）是熱費的70%～40%。變動部分比例較大可以鼓勵用戶節能，但仍需保證定定的固定部分比例以保證供熱的運行。
　　根據天津大學供熱服務中心提供的2001年2月21日～2001年3月22日間的天津大學院士樓總熱費為4158.00元，面積費用分攤比例本次定為60%，計量費用分攤比例為40%。
　　根據我國北方地區采暖的室外氣象參數和建筑保溫現狀在同樣條件下，不同樓層、朝向、位置的住宅所消耗的熱量會有較大的差別。所以，在計算熱費時根據樓層、朝向、位置進行修正是必要的。所以，我們分三種情況作了熱費分攤計算：
　　（1）考慮朝向、位置、層數等修正，按上述熱費分攤比例計算；
　　（2）考慮朝向、位置、層數等修正。按照我國暖通技術人員對房間熱負荷因素的，確定相應的修正系數。其
中：
　　朝向修正系數 北、東北、西北向：-30%；東、西向：-5%；東南、西南向：-15%
　　墻體修正系數 雙面外墻：-13%；層數修正系數 中間層：0%；頂層：-35%；底層：-20%
　　（3）按照德國標準考慮朝向、位置、層數等修正，相應的修正系數為：
　　朝向修正系數 南向：0%；東北、西北向：-20%；東南、西南向：-15%
　　層數修正系數 中間層：0%；頂層：-10%；底層：-10%
　　對朝向、位置、層數等修正系數，按上述三種不同的處理，對各戶熱費計算結果進行比較，見圖2所示。
　 　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　 　圖2：不同朝向，位置，層數修正后熱費計算結果
　　
　　由圖2看出，對朝向、位置、層數用其修正系數，按三種不同的處理方法，即不考慮修正、按我國暖通設計修正、按德國標準的修正，對天津大學院士樓各戶熱費計算結晶進行比較，表明各戶熱費發生了變化，但其數值相差不大。
　　
五、結論及建議
　　
　　1．蒸發式熱分配表在天津大學院士樓發行后的單跨越式供熱系統中運行狀況良好，證明單管跨越式順流系統適合選用蒸發式熱分配表作為熱計量手段。
　　2．根據蒸發式熱分配表在2001年2月21日～2001年3月22日間的讀值進行熱量分配計算，該樓12戶居民所消耗熱量的總數與總熱量相一致。證明在室外溫度較高，供水溫度較低的情況下，通過對蒸發式熱分配表蒸發刻度的修正，可以用于較低供水溫度條件下。
　　3．各戶熱費計算結果與熱量分攤計算中的分攤原則和修正系數有關。對朝向、位置、層數及其修正系數，按三種不同的處理方法，即不考慮修正，按我國暖通設計修正、按德國標準的修正，對天津大學院士樓各戶熱費計算結果進行比較，其數值相關不大。表明對于類似天津大學院士樓這種大戶型高檔住宅，由于面積較大，面積熱費分攤比例大于50%時，面積分攤的熱費較多；同時房間較多，房間各種朝向都有，會對計量分攤熱費起到中和作用。此時朝向、位置、層數對總熱費的影響較小。建議大戶型高檔住宅可以不附加朝向、位置、層數修正。但對于一般公寓式住宅（少于100m²），同時面積熱費分攤比例小于50%時，必須考慮朝向、位置、層數修正。

　　
　　1．歐盟標準：EN-835"關于測定散熱器散熱量的熱分配表的標準-適用于無電源蒸發式熱分配表"，1994
　　2．天津大學建筑環境與設備系。Z-1型蒸發式熱分配表研究工作報告，2001