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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有直接的聯(lián)系，并且當(dāng)前的系統(tǒng)也不能對于不交供暖費(fèi)的用戶采取強(qiáng)制措施。收費(fèi)的不合理造成了一方面用戶的供暖費(fèi)昂貴，另一方面供熱公司收費(fèi)困難。據(jù)國外調(diào)查資料表明：實(shí)行集中供暖按戶計(jì)量后，將會節(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。
圖1
圖2
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量用戶從系統(tǒng)中用的熱量。熱量表是通過測量入戶系統(tǒng)的流量和進(jìn)出用戶的供回水溫度，然后用積分儀計(jì)算出每個(gè)用戶用的熱量的，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成環(huán)的系統(tǒng)，不僅改造較困難，而且改造造價(jià)高。我國采暖地區(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成環(huán)的系統(tǒng)則需要約200億元的投資，這無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。雖戶用熱量表價(jià)格略高，但共用立管分戶成環(huán)的系統(tǒng)對新建住宅還是比較適用的，而對于舊有樓房的改造則不甚適用。
另外一種是通過測定用戶散熱設(shè)備的散熱量來確定用戶的用熱量的，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)簡單、價(jià)格便宜、無須電源，已在歐洲國家被廣泛使用，但熱量計(jì)量計(jì)算比較復(fù)雜。本文將對蒸發(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量該玻璃管內(nèi)液體的蒸發(fā)量來計(jì)算散熱量的，所以測量液體的蒸發(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)速度過快，但同時(shí)蒸發(fā)速度也不能過慢，否則會影響計(jì)量的精度；而且該液體還必須無毒、無味，對人體健康無害。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或卸下，鉛封就會被徹底的破壞。
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)的測量液體由于散熱器表面的熱效應(yīng)而蒸發(fā)。對于某一確定的測量液體，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)測量液體的蒸發(fā)量表征了散熱器表面溫度對時(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，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)