摘要　 我國(guó)供暖收費(fèi)體制由北方大部分地區(qū)現(xiàn)行的按面積收費(fèi)改為按熱量收費(fèi)已成為趨勢(shì)，我國(guó)有多方面部門(mén)已重視這項(xiàng)工作并作了相關(guān)研究，然而探索適合中國(guó)國(guó)情、測(cè)量準(zhǔn)確的熱計(jì)量方法以及裝置是推行按熱量收費(fèi)的非常關(guān)鍵的一步。采用蒸發(fā)式熱分配表進(jìn)行熱計(jì)量的方式具備價(jià)格便宜、安裝方便、系統(tǒng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，本文將對(duì)蒸發(fā)式分配表的結(jié)構(gòu)、工作原理等方面作詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞 　熱計(jì)量 熱分配表

一、研究背景

　　現(xiàn)有的收費(fèi)體制為各種形式的按面積收費(fèi)的方法，收費(fèi)的多少和用熱的多少并沒(méi)有直接的聯(lián)系，并且當(dāng)前的系統(tǒng)也不能對(duì)于不交供暖費(fèi)的用戶(hù)采取強(qiáng)制措施。收費(fèi)的不合理造成了一方面用戶(hù)的供暖費(fèi)昂貴，另一方面供熱公司收費(fèi)困難。據(jù)國(guó)外調(diào)查資料表明：實(shí)行集中供暖按戶(hù)計(jì)量后，將會(huì)節(jié)能10%-20%。因此供熱收費(fèi)改為按熱量計(jì)費(fèi)已成為趨勢(shì)。 

　　比較成熟的熱計(jì)量方式主要有兩種：一種是用熱量表直接測(cè)量用戶(hù)從系統(tǒng)中用的熱量。熱量表是通過(guò)測(cè)量入戶(hù)系統(tǒng)的流量和進(jìn)出用戶(hù)的供回水溫度，然后用積分儀計(jì)算出每個(gè)用戶(hù)用的熱量的，因此這種形式要求系統(tǒng)是共用的供回水立管和室內(nèi)獨(dú)立系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)形式，如圖1現(xiàn)有住宅的室內(nèi)采暖系統(tǒng)大都是垂直單管順流式，如改造成如圖1所示的具有共用立管且分戶(hù)成環(huán)的系統(tǒng)，不僅改造較困難，而且改造造價(jià)高。我國(guó)采暖地區(qū)現(xiàn)有住宅約11億平方米，從目前改造的實(shí)例統(tǒng)計(jì)分析，每平方米的改造費(fèi)用約為18元，如全部改造成共用立管且分戶(hù)成環(huán)的系統(tǒng)則需要約200億元的投資，這無(wú)論從投資的可能性還是從投資的經(jīng)濟(jì)性分析都是不盡合理。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是便于收費(fèi)管理，同時(shí)這種計(jì)量方式的優(yōu)點(diǎn)是讀數(shù)明了。雖戶(hù)用熱量表價(jià)格略高，但共用立管分戶(hù)成環(huán)的系統(tǒng)對(duì)新建住宅還是比較適用的，而對(duì)于舊有樓房的改造則不甚適用。
　　另外一種是通過(guò)測(cè)定用戶(hù)散熱設(shè)備的散熱量來(lái)確定用戶(hù)的用熱量的，所用的熱計(jì)量裝置是熱分配表加熱量表。既在一棟樓或一個(gè)小區(qū)的總?cè)肟谔幵O(shè)一個(gè)樓用熱計(jì)量表(一般用超聲波式熱量表)，然后在每個(gè)散熱器上裝熱分配表，如圖2。其熱量計(jì)量的原理是根據(jù)樓用熱計(jì)量表計(jì)量整棟樓的熱量，然后再根據(jù)熱分配表的讀數(shù)確定每個(gè)散熱器的散熱量。這種形式對(duì)系統(tǒng)形式?jīng)]有特殊要求，傳統(tǒng)的順流式單管(需改造)和雙管式都可適用，這種形式特別適合舊有采暖系統(tǒng)的改造。這種形式不僅改造費(fèi)用低，而且具有價(jià)格便宜、維護(hù)簡(jiǎn)單等熱計(jì)量成本低的優(yōu)點(diǎn)。熱分配表有蒸發(fā)式和電子式兩種，其中蒸發(fā)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、無(wú)須電源，已在歐洲國(guó)家被廣泛使用，但熱量計(jì)量計(jì)算比較復(fù)雜。本文將對(duì)蒸發(fā)式熱分配表的工作原理、結(jié)構(gòu)、計(jì)算方法等作一介紹。

二、蒸發(fā)式熱分配表

　　蒸發(fā)式熱分配表是依靠測(cè)量該玻璃管內(nèi)液體的蒸發(fā)量來(lái)計(jì)算散熱量的，所以測(cè)量液體的蒸發(fā)速度應(yīng)適中。液體的選擇必須保證在采暖期內(nèi)該液體不蒸發(fā)完， 因此不能蒸發(fā)速度過(guò)快，但同時(shí)蒸發(fā)速度也不能過(guò)慢，否則會(huì)影響計(jì)量的精度；而且該液體還必須無(wú)毒、無(wú)味，對(duì)人體健康無(wú)害。鉛封是為了防止人為影響計(jì)量結(jié)果而設(shè)置的，它的設(shè)計(jì)是只要分配表被打開(kāi)或卸下，鉛封就會(huì)被徹底的破壞。
　　2. 蒸發(fā)式熱分配表的工作原理及計(jì)算方法
　　蒸發(fā)式熱分配表固定在散熱器表面上，熱分配表內(nèi)的測(cè)量液體由于散熱器表面的熱效應(yīng)而蒸發(fā)。對(duì)于某一確定的測(cè)量液體，其蒸發(fā)速度與散熱器的表面溫度密切相關(guān)，散熱器表面溫度越高液體蒸發(fā)越快。某一段時(shí)間內(nèi)測(cè)量液體的蒸發(fā)量表征了散熱器表面溫度對(duì)時(shí)間的積分值，實(shí)際上也是反映了散熱器的散熱量的相對(duì)大小，但是其讀數(shù)并不能直接得出散熱器的散熱量值。因此必須把樓用熱量表的熱量讀數(shù)和該樓用熱量表計(jì)量單元中的所有熱分配表的讀數(shù)聯(lián)系起來(lái)，才能得到每個(gè)散熱器的實(shí)際散熱量。
　　散熱器的散熱功率和散熱器表面的平均溫度關(guān)系如下式：
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 　　 (1)
　　散熱器在一段時(shí)間的散熱量是(1)式該時(shí)間段內(nèi)的積分，如散熱器1和散熱器2在一段時(shí)間內(nèi)散熱量的比值為
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 (5)
　　從蒸發(fā)式熱分配表上的讀數(shù)大小是(4)式在該時(shí)間段的積分。則兩個(gè)散熱器上的蒸發(fā)式分配表的讀數(shù)之比為：
　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　(6)
　　由于所選擇的測(cè)量液體的蒸發(fā)特性曲線和散熱器的散熱率曲線相似，即：
　　 =常數(shù)，所以 ，即熱分配表讀數(shù)占總的讀數(shù)值的比例代表了它所測(cè)量的散熱器散熱量占整棟樓總的散熱量的比例。因此用樓用熱量表計(jì)量整棟樓的耗熱量，然后根據(jù)各個(gè)散熱器的熱分配表讀數(shù)就可以計(jì)算出各個(gè)散熱器的耗熱量，即：
　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(7)
　　式中，Q----樓用熱量表的讀數(shù)
　　　　　Qi----第i散熱器的散熱量
　　　　　Zi----第i散熱器上熱分配表的讀數(shù)
　　　　　N----樓用熱量表計(jì)量單元中的熱分配表的個(gè)數(shù)
　　上式表明，由各個(gè)熱分配表的讀數(shù)和熱量表測(cè)得的熱量值可以計(jì)算出各個(gè)散熱器的散熱量，在一個(gè)計(jì)量單元中(一個(gè)熱量表所管轄的范圍)，熱分配表的讀數(shù)代表了所測(cè)的散熱量與其它散熱器散熱量的相對(duì)比例。由于蒸發(fā)式熱分配表的測(cè)量結(jié)果只和散熱器的溫度和時(shí)間有關(guān)，其它因素的不同并不能體現(xiàn)出來(lái)，因此要對(duì)熱分配表的讀數(shù)先進(jìn)行修正才能參與最后計(jì)算。一般考慮的修正值包括以下幾種：散熱器功率修正系數(shù)、傳熱熱阻修正系數(shù)、房間設(shè)計(jì)溫度修正系數(shù)等。
　　散熱器功率修正系數(shù)是用來(lái)修正類(lèi)型相同，但是額定散熱功率不同的散熱器上熱分配表讀數(shù)的，它一般為各個(gè)散熱器在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的散熱量。對(duì)于不同形式的散熱器以及蒸發(fā)式熱分配表在散熱器上的不同安裝形式，會(huì)使得熱分配表中的測(cè)量液體和散熱器表面的傳熱熱阻情況不同。為了消除這種影響，就要用傳熱熱阻修正系數(shù)來(lái)修正。以上的計(jì)算都是在房間設(shè)計(jì)20℃時(shí)計(jì)算的，如果房間設(shè)計(jì)溫度超過(guò)20±2℃范圍，就要考慮房間設(shè)計(jì)溫度修正系數(shù)呼KT0。一般來(lái)說(shuō)，房間溫度高于22℃的時(shí)候比較少，因此要考慮房間溫度過(guò)低時(shí)(即低于18℃)的影響。
　　另外還有考慮散熱器連接方式、每組散熱器片數(shù)多少及不同房間在整座樓的位置等修正系數(shù)，這些修正系數(shù)由于影響不大所以一般不被采用，主要考慮上面提到的三種修正系數(shù)。經(jīng)以上修正系數(shù)正過(guò)的熱分配表的讀數(shù)用來(lái)參與最后的結(jié)算。

三、采暖費(fèi)的計(jì)算

　　采暖費(fèi)用一般分為兩部分：固定費(fèi)用和消耗費(fèi)用。消耗費(fèi)用是用戶(hù)所消耗的熱量的費(fèi)用，它是根據(jù)所用熱量的多少來(lái)劃分的，即是根據(jù)熱計(jì)量裝置所計(jì)量的來(lái)劃分的。消耗費(fèi)用占總共費(fèi)用的百分比為(1-Ф)。
　　如果一棟樓采用一塊樓用熱量表，每個(gè)散熱器上設(shè)蒸發(fā)式熱分配表的計(jì)量形式，則每個(gè)用戶(hù)所應(yīng)交納的供暖費(fèi)用占整個(gè)供暖費(fèi)用為：
　　　　　　 　　　　　　　　　　　　(8)
　　　　　　　K=Dox
　　式中，Ki----第i個(gè)用戶(hù)所應(yīng)交的供暖費(fèi)用，元
　　　　　K----整棟樓總的供暖費(fèi)用，元
　　　　　D----樓用熱量表的讀數(shù)，GJ
　　　　　x----熱價(jià)，元/GJ
　　　　　Ai----第i個(gè)用戶(hù)的面積，m2
　　　　　Zi---第i個(gè)用戶(hù)所有散熱器熱分配表修正過(guò)的讀數(shù)之和
　　　　　N----整棟樓的用戶(hù)總數(shù)
　　這種計(jì)算方法的好處是固定費(fèi)用和消耗費(fèi)用各占一部分，使得熱計(jì)量即使有誤差也不會(huì)使結(jié)果受到很大的誤差。另外按熱量計(jì)費(fèi)比較合理，可以解決供熱長(zhǎng)期以來(lái)的收費(fèi)困難的問(wèn)題。

四、相關(guān)問(wèn)題探討

　　1.測(cè)量精度不高
　　熱分配表的精度受多個(gè)因素影響，但如果嚴(yán)格按照產(chǎn)品的要求使用，其測(cè)量精度應(yīng)能滿(mǎn)足使用要求。之所以人們有這樣的看法，主要是和熱量表相比。熱量表的精度可以在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行較準(zhǔn)確的標(biāo)定，實(shí)際應(yīng)用中如果水質(zhì)達(dá)到要求，則其精度就有保證。但需要注意的是，如果水質(zhì)不好，熱量表精度就無(wú)法得到保證。目前我國(guó)熱網(wǎng)的水質(zhì)實(shí)際上根本無(wú)法達(dá)到這種要求，因此熱量表的實(shí)際精度很難達(dá)到所標(biāo)稱(chēng)的精度。同時(shí)隨著時(shí)間的延續(xù)，其精度也在不斷下降的。與其相反，熱分配表精度和水質(zhì)無(wú)關(guān)，而且不隨時(shí)間而變化。另一方面，也只有消耗費(fèi)用與熱計(jì)量精度有關(guān)，而固定費(fèi)用與熱計(jì)量無(wú)關(guān)，因此精度高低的影響也是有限的。
　　2.人為干擾
　　人們擔(dān)心的另一問(wèn)題是人為干擾，比如在散熱器和熱分配表之間加絕熱物質(zhì)、設(shè)法密封蒸發(fā)式分配表的外殼或是用濕布裹住蒸發(fā)式熱分配表等等來(lái)干擾最后的計(jì)量結(jié)果。如果仔細(xì)研究熱分配表的結(jié)構(gòu)就可以發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上根本不可能加絕熱物質(zhì)、或者密封蒸發(fā)式分配表的外殼。這種干擾只有破壞鉛封、打開(kāi)熱分配表才能進(jìn)行。實(shí)際上這已不是一般的干擾，而是破壞。如果要進(jìn)行類(lèi)似的破壞，任何熱計(jì)量方式本身無(wú)法防止，這要從管理上采取適當(dāng)?shù)拇胧┎趴梢员苊狻Ｖ劣谟脻癫脊≌舭l(fā)式熱分配表，從道理上講是有一定影響。但其影響量并不很大，與散熱器形式、熱分配表的安裝構(gòu)造等因素有關(guān)，以后會(huì)詳細(xì)論證。需要指出的是，一旦濕布蒸干則由于局部過(guò)熱而計(jì)量值增大。因此這種干擾方法所獲得的一點(diǎn)好處也需要付出一定的代價(jià)。同時(shí)還可以通過(guò)改進(jìn)蒸發(fā)式熱分配表的安裝方式，改進(jìn)蒸發(fā)式熱分配表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法使得干擾的影響降到最小。另外由于熱計(jì)量的消耗費(fèi)用只占總的供暖費(fèi)用的30%-50%，可以使得干擾帶來(lái)的影響更小。

五、總結(jié)

　　從以上的分析來(lái)看，蒸發(fā)式熱分配表的最大的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)供暖系統(tǒng)的形式?jīng)]有特殊要求，不像戶(hù)用熱量表要求有分戶(hù)獨(dú)立的系統(tǒng)，所以對(duì)于我國(guó)舊有樓房采暖系統(tǒng)的改造特別適用。因?yàn)槲覈?guó)北方地區(qū)舊有建筑的采暖系統(tǒng)基本都是垂直單管順流式系統(tǒng)，如改造成共用供回水立管和分戶(hù)成環(huán)的獨(dú)立系統(tǒng)，改造起來(lái)困難，費(fèi)用較高，因此蒸發(fā)式熱分配表就比較適合。同時(shí)蒸發(fā)式熱分配表的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用比較低，比較適合我國(guó)國(guó)情，推廣起來(lái)也比較容易。由于蒸發(fā)式熱分配表進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)時(shí)間較短，對(duì)于它的測(cè)量特性以及計(jì)算方面有待于進(jìn)一步研究。蒸發(fā)式熱分配表在歐洲熱計(jì)量方面得到了廣泛應(yīng)用，相信隨著時(shí)間的推移，我國(guó)供熱方案的改革，它也會(huì)在我國(guó)被廣泛應(yīng)用的。