摘要：熱量表是供熱計(jì)量收費(fèi)的關(guān)鍵問題之一。本文提出了熱量表準(zhǔn)確度的整體測試方法和測試設(shè)備原理，這種測試方法周期短、精度高、測試簡單，對(duì)促進(jìn)我國熱量表的發(fā)展有現(xiàn)實(shí)意義。

1熱量表準(zhǔn)確度測試的現(xiàn)狀

計(jì)量收費(fèi)已經(jīng)成供熱中的一個(gè)熱點(diǎn)問題，它的成敗與否已經(jīng)成為關(guān)系到供熱事業(yè)生存和發(fā)展的根本問題。因此最近兩年的時(shí)間內(nèi)，國內(nèi)供熱行業(yè)已經(jīng)開始了計(jì)量收費(fèi)和分戶供暖的工程改造。在未來的幾年時(shí)間內(nèi)，舊系統(tǒng)改造和新系統(tǒng)建設(shè)如何實(shí)現(xiàn)計(jì)量收費(fèi)將肯定成為國內(nèi)供熱工作的重中之重。這方面顯示出的強(qiáng)大的商業(yè)機(jī)會(huì)不僅刺激了國外的各大廠商紛紛進(jìn)入中國推廣自己的熱計(jì)量設(shè)備，而且國內(nèi)許多生產(chǎn)和研究機(jī)構(gòu)也在不斷開發(fā)和生產(chǎn)這方面的設(shè)備。從目前情況看，熱量表生產(chǎn)廠家國內(nèi)外已超過30家，而且其數(shù)量還在不斷的增加之中。

現(xiàn)在電表和水表的準(zhǔn)確度，在國內(nèi)已經(jīng)形成了一套完整的檢測和認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，而且以法律的形式規(guī)定下來。一個(gè)家庭一年中消耗熱量的費(fèi)用（供暖費(fèi)）比電費(fèi)、水費(fèi)和煤氣費(fèi)的總和還要多。所以說，相對(duì)于水和電費(fèi)更昂貴的熱量消費(fèi)而言，熱量表準(zhǔn)確度的測試就顯得更為重要。現(xiàn)在我國的供熱計(jì)量也剛剛開始起步，計(jì)量單位還沒有成型的熱量表準(zhǔn)確度測試裝置。因此，如何方便可靠地進(jìn)行熱量表準(zhǔn)確度的測試，建立怎樣的熱計(jì)量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)和裝置都是當(dāng)前一項(xiàng)重要和緊迫的課題。

國外已經(jīng)進(jìn)行計(jì)量供熱幾十年，尤其在歐洲，供熱熱計(jì)量全部都以法律的形式確定下來，形成了一套從運(yùn)行、生產(chǎn)、管理到司法完整的社會(huì)保障系統(tǒng)。而國內(nèi)還處在起步階段，所制定的標(biāo)準(zhǔn)主要還是依據(jù)歐洲的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。而從國外直接引進(jìn)成套的測試裝置，則需要幾十萬或者上百萬的人民幣，不僅價(jià)格昂貴，而且受測試周期限制，無法應(yīng)用于國內(nèi)的熱量表的大規(guī)模生產(chǎn)和檢測。

2熱量表準(zhǔn)確度分項(xiàng)測試方法

摘要

分析了熱量表的誤差組成及影響誤差的因素，并模擬計(jì)算了實(shí)際不同運(yùn)行工況下熱量表的最大誤差，得出結(jié)論；當(dāng)散熱器進(jìn)出水溫差Δt達(dá)到最小值、流量q達(dá)到最小允許值時(shí)，熱表誤差限的最大值為10%，隨流量的增加，誤差限逐漸降為8%；Δt不變時(shí)，流量較小誤差較小；q不變時(shí)，Δt越大，誤差越小，當(dāng)Δt>3Δtmin時(shí)，誤差接近常數(shù)；一定溫差下，當(dāng)實(shí)際流量大于常用流量的一半后，誤差近似為常數(shù)。

關(guān)鍵詞：熱量表/最大允許誤差/供熱計(jì)量收費(fèi)

Abstract

Analysestheconstitutionoftheheatmetermeasurementerroranditsaffectingfactors,calculatesthemaximalmeasurementerrorofaheatmeterunderthedifferentoperationconditions.Concludesthatthemaximalmeasurementerrorofheatmeteris10%whenthetemperaturedifferencebetweeninletandoutletfluidofaradiatorisminimalandtheflowrateisalsominimaladmissible.Whenflowrate(q)increases,theerrorlimitswillgraduallyreduceto8%.ForaconstantΔt,thesmallertheerror.WhenΔt>3Δtmin,theerrorwillbeclosetoaconstant.Forcertaintemperaturedifferences,whentheactualflowrateqislargerthanhalfofcommonflowratetheerrorisnearlyaconstant.

Keywords：heatmeter/maximumpermissibleerror/heatbilling

摘要：熱量表是供熱計(jì)量收費(fèi)的關(guān)鍵問題之一。本文提出了熱量表準(zhǔn)確度的整體測試方法和測試設(shè)備原理，這種測試方法周期短、精度高、測試簡單，對(duì)促進(jìn)我國熱量表的發(fā)展有現(xiàn)實(shí)意義。

1熱量表準(zhǔn)確度測試的現(xiàn)狀

計(jì)量收費(fèi)已經(jīng)成供熱中的一個(gè)熱點(diǎn)問題，它的成敗與否已經(jīng)成為關(guān)系到供熱事業(yè)生存和發(fā)展的根本問題。因此最近兩年的時(shí)間內(nèi)，國內(nèi)供熱行業(yè)已經(jīng)開始了計(jì)量收費(fèi)和分戶供暖的工程改造。在未來的幾年時(shí)間內(nèi)，舊系統(tǒng)改造和新系統(tǒng)建設(shè)如何實(shí)現(xiàn)計(jì)量收費(fèi)將肯定成為國內(nèi)供熱工作的重中之重。這方面顯示出的強(qiáng)大的商業(yè)機(jī)會(huì)不僅刺激了國外的各大廠商紛紛進(jìn)入中國推廣自己的熱計(jì)量設(shè)備，而且國內(nèi)許多生產(chǎn)和研究機(jī)構(gòu)也在不斷開發(fā)和生產(chǎn)這方面的設(shè)備。從目前情況看，熱量表生產(chǎn)廠家國內(nèi)外已超過30家，而且其數(shù)量還在不斷的增加之中。

現(xiàn)在電表和水表的準(zhǔn)確度，在國內(nèi)已經(jīng)形成了一套完整的檢測和認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，而且以法律的形式規(guī)定下來。一個(gè)家庭一年中消耗熱量的費(fèi)用（供暖費(fèi)）比電費(fèi)、水費(fèi)和煤氣費(fèi)的總和還要多。所以說，相對(duì)于水和電費(fèi)更昂貴的熱量消費(fèi)而言，熱量表準(zhǔn)確度的測試就顯得更為重要。現(xiàn)在我國的供熱計(jì)量也剛剛開始起步，計(jì)量單位還沒有成型的熱量表準(zhǔn)確度測試裝置。因此，如何方便可靠地進(jìn)行熱量表準(zhǔn)確度的測試，建立怎樣的熱計(jì)量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)和裝置都是當(dāng)前一項(xiàng)重要和緊迫的課題。

國外已經(jīng)進(jìn)行計(jì)量供熱幾十年，尤其在歐洲，供熱熱計(jì)量全部都以法律的形式確定下來，形成了一套從運(yùn)行、生產(chǎn)、管理到司法完整的社會(huì)保障系統(tǒng)。而國內(nèi)還處在起步階段，所制定的標(biāo)準(zhǔn)主要還是依據(jù)歐洲的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。而從國外直接引進(jìn)成套的測試裝置，則需要幾十萬或者上百萬的人民幣，不僅價(jià)格昂貴，而且受測試周期限制，無法應(yīng)用于國內(nèi)的熱量表的大規(guī)模生產(chǎn)和檢測。

2熱量表準(zhǔn)確度分項(xiàng)測試方法

TechnicComparisionofDomestic&ForeignCombinedHeatmeters

摘要：本文講述了熱量表的構(gòu)成，并根據(jù)熱量表的三個(gè)主要組成部分進(jìn)行了國內(nèi)外熱量表的現(xiàn)在技術(shù)對(duì)比。

一．量表的構(gòu)成

熱量表主要由積算儀，流量傳感器和配對(duì)溫度傳感器三部分組成，如果三個(gè)部分相互間可以分開成三個(gè)獨(dú)立的部件，且每一個(gè)部件都可單獨(dú)測量，則稱此種熱量表為組合式熱量表，反之則稱為一體式熱量表。熱量表在國外有近30年的歷史，而國內(nèi)起步也就近3年。本文主要根據(jù)熱量三個(gè)基本組成部分進(jìn)行討論。

二．積算儀部分

積算儀部分接收來自流量傳感器和溫度傳感器的信號(hào)，進(jìn)行處理、計(jì)算并顯示管路系統(tǒng)的累積熱量、累積流量和進(jìn)水溫度，回水溫度等。在這方面國內(nèi)外的熱量表對(duì)比如下：

1技術(shù)背景

目前國內(nèi)預(yù)付費(fèi)超聲波熱量表，大部分采用的是計(jì)量超聲波熱量表與控制閥以螺紋連接的形式組合而成，兩者控制單元之間有外露線纜連接；這樣螺紋連接接口在安裝及維修過程中易出現(xiàn)松動(dòng)漏水現(xiàn)象，單元間線纜也易遭損壞。部分流量計(jì)與控制閥設(shè)計(jì)為一體的預(yù)付費(fèi)超聲表，均采用單一單元盒固定在基表上，減速器、電池、主板均裝在固定單元盒內(nèi)；由于單元盒是固定的，裝在不同的環(huán)境不便于觀察、讀表；更換電池困難，要打開單元盒，拆下主板，才能更換；減速器與主板在同一單元盒內(nèi)，不便于維修，同時(shí)一旦漏水直接使主板浸水。.

2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一體化預(yù)付費(fèi)超聲波熱量表的結(jié)構(gòu)由熱量計(jì)算單元、電池倉、減速器倉、連接件、流量計(jì)、控制閥組成。

2.1流量計(jì)與控制閥一體化設(shè)計(jì)：將超聲波流量計(jì)殼體與控制閥殼體合并設(shè)計(jì)成一個(gè)結(jié)構(gòu)體，減少了流量計(jì)與控制閥間的螺紋連接，杜絕了此處在安裝或維修過程中松動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致滲漏的現(xiàn)象。

2.2控制閥轉(zhuǎn)軸防漏設(shè)計(jì)：為了保證儀表的正常工作狀態(tài)，電器元件的結(jié)構(gòu)密封是至關(guān)重要的，轉(zhuǎn)軸是活動(dòng)部件，此處密封一旦失效，管道中的水就會(huì)沿著轉(zhuǎn)軸滲漏到密封倉中，使減速器及電器元件浸水，影響儀表的正常工作狀態(tài)，為了杜絕這一現(xiàn)象，我們?cè)谵D(zhuǎn)軸處原有密封的基礎(chǔ)上多加一層密封膠圈，并且在原有密封圈和新加的這層密封圈之間的軸側(cè)壁上打一φ1.5~2.0mm的小孔，一旦發(fā)生轉(zhuǎn)軸漏水情況，新加這層密封膠圈在上可以阻止水進(jìn)入密封倉，同時(shí)新加小孔可以將水泄出，完美的保證減速器及電器元件不被水侵蝕，同時(shí)外面能盡快準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)漏水點(diǎn)，便于維修更換。

摘要：熱計(jì)量裝置軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、表計(jì)安裝、運(yùn)行管理、后期維護(hù)四者相輔相成形成閉環(huán)，只有閉環(huán)管理才能保障計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。就供熱計(jì)量閉環(huán)管理方式進(jìn)行論述，為熱計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠提供了管理、技術(shù)雙重保障，從而減少計(jì)量糾紛，變被動(dòng)管理為主動(dòng)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：管理；數(shù)據(jù)分析；熱表故障；熱表檢定

智慧供熱作為供熱行業(yè)供給策改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容，賦予了供熱企業(yè)更加持久的生命力，而智慧供熱需要建立在供熱計(jì)量大數(shù)據(jù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上。以熱計(jì)量設(shè)施和大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的熱計(jì)量管控系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)和發(fā)展是管理供熱計(jì)量數(shù)據(jù)的必要手段和首要前提。可靠的熱計(jì)量數(shù)據(jù)的獲得除了要排除監(jiān)測運(yùn)行過程中各級(jí)表具可能出現(xiàn)的計(jì)量故障外，熱計(jì)量設(shè)施驗(yàn)收前的安裝把控也將影響到計(jì)量數(shù)據(jù)的可靠性，后期對(duì)使用中的熱量表進(jìn)行運(yùn)行管理與維護(hù)也是計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的保障。熱計(jì)量裝置軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、表計(jì)安裝、運(yùn)行管理、后期維護(hù)四者相輔相成形成閉環(huán)，只有閉環(huán)管理才能保障計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。供熱計(jì)量工作的準(zhǔn)確、有序開展，是供熱企業(yè)促進(jìn)自身管理提升，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理的有效方式。供熱計(jì)量與閉環(huán)管理互相依托、相輔相成。大數(shù)據(jù)時(shí)代的熱量管理已經(jīng)改變了我們企業(yè)的管理理念。

1重視軟硬件基礎(chǔ)建設(shè)

對(duì)于熱計(jì)量工作來說，熱計(jì)量裝置質(zhì)量把控、熱計(jì)量管控系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)是保證熱計(jì)量工作順利開展的首要前提。從2010年開始，太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司就按照政府文件精神，要求新建建筑全部安裝經(jīng)過嚴(yán)格招標(biāo)、入圍把關(guān)的具有遠(yuǎn)程集抄功能的超聲波熱量表，并把遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)一并引入計(jì)量管理工作中來。選型環(huán)節(jié)主要從熱量表、遠(yuǎn)程控制閥、室內(nèi)測溫裝置的現(xiàn)場安裝及后期實(shí)際使用情況的角度出發(fā)，綜合考慮熱計(jì)量裝置的安全性、準(zhǔn)確度、防護(hù)等級(jí)、傳輸方式、控制方式、經(jīng)濟(jì)型等因素，科學(xué)、合理的選取匹配度最佳的熱量表及配套設(shè)備，避免由于選型不當(dāng)導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)和傳輸失敗。招標(biāo)環(huán)節(jié)由集團(tuán)公司制訂指標(biāo)優(yōu)于國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的熱量表及配套裝置的質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按照該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制訂招標(biāo)技術(shù)規(guī)范書，由市招標(biāo)中心面向全社會(huì)公開招標(biāo)，確定熱量表及配套裝置的合格供應(yīng)商，從源頭上把控質(zhì)量。抄表系統(tǒng)必須具備抄表查詢、故障報(bào)警、經(jīng)營收費(fèi)、統(tǒng)計(jì)分析四大基本功能。通過幾個(gè)采暖季的運(yùn)行與整合，現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了各廠家不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)的同步同平臺(tái)讀取，新的數(shù)據(jù)管控系統(tǒng)平臺(tái)支持站表、樓表、戶表的三級(jí)計(jì)量，支持熱量表配套的遠(yuǎn)程控制閥和室內(nèi)測溫裝置數(shù)據(jù)的讀取，能夠兼容不同品牌的熱計(jì)量裝置和集中器通訊協(xié)議，支持百萬表具裝置的數(shù)據(jù)采集和10個(gè)采暖季運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，對(duì)于海量的數(shù)據(jù)查詢，不僅快速響應(yīng)，而且對(duì)集團(tuán)公司所有供熱范圍內(nèi)的計(jì)量裝置數(shù)據(jù)可以進(jìn)行同界面篩選、比對(duì)和分析，新的計(jì)量管控系統(tǒng)足夠的開放性和持續(xù)性滿足了未來智慧熱網(wǎng)的發(fā)展需求。打破了各廠商以前各自為政的平臺(tái)運(yùn)行模式。熱表的穩(wěn)定性和遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)的抄通率是供熱數(shù)據(jù)分析的前提，嚴(yán)格把關(guān)熱計(jì)量裝置質(zhì)量問題，保障熱計(jì)量平臺(tái)穩(wěn)定可靠，可以減少后期重復(fù)的人力和物力維護(hù)，為熱計(jì)量大數(shù)據(jù)管理打好軟硬件基礎(chǔ)。

2規(guī)范熱計(jì)量裝置安裝

天津市根據(jù)供熱發(fā)展的大好形勢，確定了"城市建筑采暖計(jì)量儀表及相關(guān)技術(shù)研究"科技攻關(guān)項(xiàng)目，天津大學(xué)承擔(dān)了"蒸發(fā)式熱分配表的研究與產(chǎn)品開發(fā)"課題。該項(xiàng)目于2001年7月9日通過了天津市科委和天津市建委組織的科學(xué)技術(shù)鑒定，認(rèn)定蒸發(fā)式熱分配表的技術(shù)性能符合歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN835的要求，該項(xiàng)成果達(dá)到國際先進(jìn)水平。

天津市西匯能源技術(shù)開發(fā)公司按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，自2001年9月起指生產(chǎn)XH型蒸發(fā)式熱分配表。

天津大學(xué)和天津市西匯能源技術(shù)開發(fā)公司遵照天津市人民政府供熱辦公室的有關(guān)規(guī)定，于2000年2月21日～3月22日的采暖期，在天津大學(xué)院士樓進(jìn)行了XH型蒸發(fā)式熱分配表集中供熱計(jì)量現(xiàn)場試驗(yàn)。

一、蒸發(fā)式熱分配表的測量原理

蒸發(fā)式熱分配表是根據(jù)液體的蒸發(fā)原理制成的。蒸發(fā)式熱分配表裝有可蒸發(fā)液體的開口透明玻璃管，把它安裝在散熱器規(guī)定位置上，將感受到散熱器的平均溫度，使表管內(nèi)液體蒸發(fā)。散熱器平均溫度高，持續(xù)時(shí)間長，表管內(nèi)液體蒸發(fā)量越多；反

之，散熱器平均溫度低，持續(xù)時(shí)間短，表管內(nèi)液體蒸發(fā)量就少。表管內(nèi)液體蒸發(fā)量與散熱器平均溫度和持續(xù)時(shí)間成比例。采暖期中玻璃管中的液體蒸發(fā)量，即玻璃管中的液體的液面下降的高度，就表示該散熱器向房間散出熱量的多少。因此，它實(shí)際上是一種測量玻璃管中的液體溫度對(duì)時(shí)間積分的裝置。

摘要本文根據(jù)歐盟和德國在計(jì)量供熱方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定以及多年來的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國這近些年計(jì)量供熱的實(shí)踐遇到的問題，提供了供熱計(jì)量系統(tǒng)的選擇方法，可供我國在推行計(jì)量供熱中參考。

實(shí)行計(jì)量供熱的目的既是節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，也是保證供熱事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，要解決的問題：一是熱量的正確計(jì)量；二是熱費(fèi)的合理分?jǐn)?/p>

就目前的計(jì)量技術(shù)而言，對(duì)熱量的計(jì)量可以達(dá)到相當(dāng)準(zhǔn)確的程度。而對(duì)于具體的供熱系統(tǒng)對(duì)象來說，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的考慮，并不需要追求過高的精確度，而是保證計(jì)量系統(tǒng)在滿足一定精度要求的同時(shí)還要有足夠的穩(wěn)定和持續(xù)可靠的運(yùn)行特性。

目前歐盟各國在供熱工程中采用的熱量計(jì)量系統(tǒng)分兩大類：第一類是熱量表，其原理是通過對(duì)流量和進(jìn)、出口溫度差的測定而由積算裝置求得熱量。按流量計(jì)的類型，可分為葉輪式、渦輪式、渦結(jié)式、超聲波和電磁式等類型。第二類是熱分配表，分蒸發(fā)式和電子式兩種。這類表不屬于直接計(jì)量式儀表，它必須有熱量表的配合。它的特點(diǎn)是能夠反一個(gè)大型熱量表所計(jì)量的整個(gè)計(jì)量單元的總熱量分配到每個(gè)用戶的各個(gè)房間。對(duì)此歐盟都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)：EN1434-熱計(jì)量表；EN835-蒸發(fā)式熱分配表；EN834-電子式熱分配表；這些標(biāo)準(zhǔn)都源于德國標(biāo)準(zhǔn)DIN4713，其中包括了熱計(jì)量表、蒸發(fā)式熱分配表、電子式熱分配表和熱量分?jǐn)傆?jì)算方法的標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。

選用什么樣的熱計(jì)量系統(tǒng)，一般根據(jù)以下5個(gè)條件：①根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)考慮所要采用的計(jì)量系統(tǒng)的可行性；②計(jì)量系統(tǒng)的誤差分析；③在讀取測量數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)用戶的影響；④每年系統(tǒng)計(jì)量與結(jié)算所花費(fèi)的費(fèi)用；⑤用戶對(duì)所彩的計(jì)量系統(tǒng)的認(rèn)可程度，這其中最重要的是為了進(jìn)行供熱系統(tǒng)的熱計(jì)量和熱費(fèi)分?jǐn)傆?jì)算每年到底要花費(fèi)多少錢。因?yàn)闊嵊?jì)量的目的是要節(jié)省能源，減少用戶的熱費(fèi)開支，所以在德國的"節(jié)能法"第5第第一款（EnEG§5Abs.1）規(guī)定：為供熱計(jì)量而花費(fèi)的總費(fèi)用不應(yīng)超過實(shí)行計(jì)量供熱節(jié)能所省下來的費(fèi)用。這樣就必須解決兩個(gè)問題：一是實(shí)行計(jì)量供熱到底能節(jié)省多少錢；二是采用不同的計(jì)量方法，各需要多少錢。

為此，德國政府曾委托漢堡的GEWOS城市、地區(qū)和經(jīng)濟(jì)研究所對(duì)使用多年的建筑進(jìn)行了研究，結(jié)果指出：節(jié)能數(shù)額至少為總熱費(fèi)的15%。1989年瑞士能源部也進(jìn)行了兩年的研究，得出了可節(jié)能17～24%的結(jié)果。同樣，奧地利的Adunka教授對(duì)區(qū)域供熱的研究也得出了可節(jié)能15～24%的結(jié)果。在我國，1996年天津市政府供熱辦公室同德國THECHEM能源服務(wù)公司在天津幾棟已使用兩年以上的住宅中進(jìn)行了一個(gè)冬季的測試，其結(jié)果表明可節(jié)能20～25%；1997年冬季，天津大學(xué)又在節(jié)能鼓勵(lì)的情況下進(jìn)行了測試，結(jié)果表明有政策鼓勵(lì)的節(jié)能效果和只靠散熱器恒溫調(diào)節(jié)閥的自控作用的節(jié)能效果基本相等。我們把前者稱為行為節(jié)能，后者稱為技術(shù)節(jié)能。這就是說，在原來節(jié)能25%的樓棟中，不予節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)，或者說不與用戶的經(jīng)濟(jì)利益掛鉤，而節(jié)約的熱能只有12.5%。雖然我國在這方面所做的工作要比歐盟各國少得多，但也有不少單位作了不少有益的探索，可供我們?cè)谕菩杏?jì)量供熱中參考。

摘要本文介紹了計(jì)量供熱中使用蒸發(fā)式熱分配表的工作原理，并介紹了在天津大學(xué)院士樓進(jìn)行的XH型蒸發(fā)式熱分配表的計(jì)量供熱現(xiàn)場試驗(yàn)。討論了朝向、位置、層數(shù)修正對(duì)各戶熱費(fèi)的影響，為我國推行計(jì)量供熱積累了工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)并提出了相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞計(jì)量供熱蒸發(fā)式熱分配表熱費(fèi)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(huán)境質(zhì)量，能源利用率的提高發(fā)揮了重要的作用。對(duì)于天津大學(xué)來說，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)100%的集中供熱。如何在實(shí)現(xiàn)了集中供熱這種情況下，制定合理的收費(fèi)模型式是值得探討的問題。熱計(jì)量方式和熱計(jì)量裝置的選擇主要有熱分配式和熱量表式兩種熱計(jì)量方式。熱分配式計(jì)量方式特別是采用蒸發(fā)式分配表進(jìn)行計(jì)量，投資少，免維修并容易修正，（包括將系統(tǒng)沿程熱損失由最終熱用戶承擔(dān)），不需校正，但抄表和計(jì)算熱費(fèi)煩瑣，不直觀。熱量表計(jì)量較為直觀。但投資大、維修管理校正復(fù)雜。根據(jù)國情特別是節(jié)能效益選擇經(jīng)濟(jì)合理的熱計(jì)量裝置是必須考慮的問題

為了檢驗(yàn)我們自選研制的蒸發(fā)式熱分配表是否達(dá)到歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN835-1994，同時(shí)為了研究基于蒸發(fā)式熱分配表的計(jì)量收費(fèi)中遇到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問題。從2001年2月21日到3月22日的采暖期，在天津大學(xué)院士樓進(jìn)行了自行研制的XH型蒸發(fā)式熱分配表的集中供熱計(jì)量現(xiàn)場試驗(yàn)。

二、散熱器散熱量的測量原理和蒸發(fā)式熱分配表的測量原理

本文作者：錢景輝王斯輝工作單位：南京工業(yè)大學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，流程工業(yè)過程控制的仿真技術(shù)不斷進(jìn)步，但是當(dāng)前大部分的仿真系統(tǒng)或多或少會(huì)存在以下問題：1）由數(shù)學(xué)模型建立單元操作模塊逐步集成形成的過程控制仿真系統(tǒng)，存在著建模困難、運(yùn)算復(fù)雜、模型欠缺穩(wěn)定性等缺點(diǎn)[4]，對(duì)于工藝復(fù)雜、計(jì)算量巨大的流程工業(yè)過程控制模型來說，這種建模方法是不合適的。2）缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口與其他軟件平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，導(dǎo)致仿真系統(tǒng)集成度低、模塊之間缺乏數(shù)據(jù)交互。3）缺乏數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)管理，造成大量仿真數(shù)據(jù)的浪費(fèi)，數(shù)據(jù)的利用效率低下。4）缺乏人機(jī)交互平臺(tái)，造成用戶的控制操作和數(shù)據(jù)采集、修改等工作復(fù)雜，工作效率低下，對(duì)于不熟悉仿真技術(shù)的底層操作人員來說，學(xué)習(xí)新系統(tǒng)、掌握新工藝、熟悉操作流程等內(nèi)容的過程繁雜。針對(duì)流程工業(yè)過程控制仿真系統(tǒng)的功能需求和當(dāng)前存在的問題，本文提出一個(gè)流程工業(yè)過程控制仿真平臺(tái)的構(gòu)架設(shè)計(jì)[5-6]，如圖1所示。流程工業(yè)過程控制仿真平臺(tái)從架構(gòu)上分為HYSYS流程模擬模塊、Honeywell先進(jìn)控制模塊、多層次人機(jī)交互模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模塊和通信接口組成。流程模擬采用專用建模軟件HYSYS動(dòng)態(tài)模擬平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，HYSYS穩(wěn)態(tài)模擬實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)模型作為動(dòng)態(tài)模型的輔助研究模型。HYSYS流程模擬平臺(tái)由通信接口模塊實(shí)現(xiàn)與先進(jìn)控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理以及人機(jī)交互模塊的數(shù)據(jù)通信。Honeywell先進(jìn)控制模塊主要功能是實(shí)現(xiàn)控制理論中的一些算法和策略，通過通信接口實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的數(shù)據(jù)讀取，根據(jù)設(shè)計(jì)好的控制策略進(jìn)行控制。多需求人機(jī)交互模塊滿足兩種典型的交互需求，通過底層模塊集成的開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了研發(fā)交互模塊，通過數(shù)據(jù)通信接口實(shí)現(xiàn)了培訓(xùn)交互模塊。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模塊由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)HoneywellPHD和關(guān)系數(shù)據(jù)庫Oracle組成，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)作為流程企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行、成本核算、質(zhì)量管理、生產(chǎn)調(diào)度等業(yè)務(wù)過程的持續(xù)改進(jìn)具有重要的意義。

流程工業(yè)過程控制仿真平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

HYSYS流程模擬模塊采用流程模擬軟件HYSYS作為開發(fā)平臺(tái)，對(duì)流程工業(yè)過程控制系統(tǒng)被控對(duì)象進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬和動(dòng)態(tài)建模。專用建模軟件HYSYS集成了各種化工單元程序庫、物性計(jì)算程序包和解算方法庫，具有極高的精度和準(zhǔn)確性，動(dòng)態(tài)模擬是它的優(yōu)勢。同時(shí)HYSYS提供了大量的圖形化單元模型和簡單的輸入輸出界面，使得用戶對(duì)模型的搭建、參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)查看、校正因子調(diào)整等操作方便快捷。建立模型時(shí)，根據(jù)實(shí)際的工藝流程，完成流程圖的建立。將現(xiàn)場調(diào)研得到的各裝置設(shè)備參數(shù)、從過程歷史數(shù)據(jù)庫采集的過程操作參數(shù)和通過LIMS數(shù)據(jù)庫獲得的原料產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)作為整個(gè)流程的輸入?yún)?shù)，完成模型建立。啟動(dòng)模型計(jì)算便可獲得模型計(jì)算得到的各裝置物流、能量流的相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)。HYSYS具有多種和其他軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的通信接口，為上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集提供了基礎(chǔ)，保證了底層數(shù)據(jù)向上集成，提高了數(shù)據(jù)的利用率。HYSYS模型的裝置設(shè)備參數(shù)、操作過程參數(shù)、產(chǎn)品分析參數(shù)等相對(duì)穩(wěn)定的靜態(tài)數(shù)據(jù)和模擬計(jì)算過程中產(chǎn)生的物料流參數(shù)、能量流參數(shù)、校正因子調(diào)整計(jì)算結(jié)果等大量的仿真數(shù)據(jù)通過通信接口與先進(jìn)控制模塊、人機(jī)交互模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，被集成到仿真平臺(tái)的各個(gè)部分，作為該仿真平臺(tái)實(shí)驗(yàn)開發(fā)和功能應(yīng)用的數(shù)據(jù)源。先進(jìn)控制模塊仿真平臺(tái)中的先進(jìn)控制模塊，利用流程模擬技術(shù)獲得較為完備的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制理論中一些算法，并進(jìn)行分析，獲得最佳控制方案，這樣會(huì)更貼近于實(shí)際生產(chǎn)過程，采用這種跟工業(yè)現(xiàn)場相似的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有助于研究系統(tǒng)故障、動(dòng)態(tài)監(jiān)控、純滯后等問題。先進(jìn)控制模塊采用兩種實(shí)現(xiàn)形式，一種是集成在流程模擬平臺(tái)動(dòng)態(tài)模型中的控制模塊，一種是由Honeywell先進(jìn)控制模塊實(shí)現(xiàn)的控制模塊。Honey-well先進(jìn)控制模塊由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫HoneywellPHD通過OPCSERVER對(duì)流程模擬模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，作為它的數(shù)據(jù)源，這樣PHD中的大量數(shù)據(jù)就可以用來實(shí)現(xiàn)控制算法研究實(shí)驗(yàn)。由于在工程應(yīng)用中涉及到PID控制和預(yù)測控制比較多，因此本文只著眼于這兩種控制理論。仿真平臺(tái)使用HYSYS流程模擬平臺(tái)中都集成的控制單元，對(duì)運(yùn)行已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)的裝置模型添加PID控制器，設(shè)定相關(guān)PID參數(shù)，進(jìn)行PID控制的模擬，獲得模擬結(jié)果。在Honeywell平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了預(yù)測控制，將模擬模型的輸入輸出數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到HoneywellPDS，以導(dǎo)入的數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)模型辨識(shí)和預(yù)測控制。人機(jī)交互模塊（1）研發(fā)交互系統(tǒng)流程工業(yè)過程控制仿真系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能是用于對(duì)實(shí)際流程的研發(fā)試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)于這一功能，一個(gè)用于對(duì)工藝流程以及控制策略等科研試驗(yàn)的交互系統(tǒng)是必備的。研發(fā)交互模塊提供一個(gè)專門用于大量參數(shù)分析以及調(diào)整的交互系統(tǒng)。AspenSimulationWorkbook（ASW）是Aspen公司提供人性化人機(jī)界面的軟件，它能夠把HYSYS的模型和Excel連接起來，還提供把模型數(shù)據(jù)和工業(yè)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)做交互的功能。本系統(tǒng)通過ASW和VBA編程完成研發(fā)交互模塊的設(shè)計(jì)。這樣，建模者可以通過Excel來展示自己的模型，使得非專業(yè)人員也可以對(duì)模型進(jìn)行操作。（2）培訓(xùn)交互模塊流程工業(yè)過程控制仿真系統(tǒng)的另一項(xiàng)功能是操作培訓(xùn)。人機(jī)交互平臺(tái)提供的培訓(xùn)交互系統(tǒng)能夠讓操作人員盡快熟悉新工藝、新的控制策略，學(xué)習(xí)故障維護(hù)、設(shè)備操作等內(nèi)容。仿真平臺(tái)的培訓(xùn)交互系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，技術(shù)開發(fā)的web頁面為前臺(tái)展示界面，利用OPC接口和COM接口與HYSYS流程模擬模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，一方面可以獲得底層模型的仿真數(shù)據(jù)，對(duì)模型的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行各種設(shè)置、啟動(dòng)或停止模型的運(yùn)行，另一方面學(xué)習(xí)掌握過程控制系統(tǒng)的相關(guān)工藝流程、設(shè)備參數(shù)、過程操作參數(shù)等內(nèi)容。企業(yè)人員可以通過不同權(quán)限的用戶名和密碼進(jìn)入該系統(tǒng)，在瀏覽器上直觀地觀察和操作HYSYS模擬計(jì)算和學(xué)習(xí)各項(xiàng)培訓(xùn)內(nèi)容。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模塊是過程控制企業(yè)信息化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)。使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理是進(jìn)行控制系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制的基礎(chǔ)，并為企業(yè)的生產(chǎn)管理和調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、決策支持提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)和多種數(shù)據(jù)管理功能。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理模塊由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫HoneywellPHD和關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQLServer組成。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫Honeywell壓縮和存儲(chǔ)過程控制系統(tǒng)產(chǎn)生的大量過程歷史數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的有效利用對(duì)企業(yè)綜合生產(chǎn)效率的提高有著很大作用。關(guān)系數(shù)據(jù)庫Oracle在仿真平臺(tái)中起到了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和信息管理功能，通過內(nèi)部建立關(guān)系表存儲(chǔ)流程模擬系統(tǒng)中物性數(shù)據(jù)、裝置設(shè)備參數(shù)、原料產(chǎn)品數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)作為人機(jī)界面WEB展示和其他擴(kuò)展應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)源。通信接口流程工業(yè)過程控制仿真平臺(tái)各個(gè)模塊都是由不同的軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，所以該平臺(tái)通過使用多種計(jì)算機(jī)接口技術(shù)完成了這些軟件之間的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)了仿真平臺(tái)的數(shù)據(jù)高度集成和模塊間數(shù)據(jù)交互。如圖2所示為該平臺(tái)通信接口的具體實(shí)現(xiàn)方法，其中HoneywellPHD是先進(jìn)控制模塊和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)載體，Oracle是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)載體，Ex-cel和分別是人機(jī)交互模塊中研發(fā)交互系統(tǒng)和培訓(xùn)交互系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體。采用VisualC++提供的一套基于模版C++類庫的ATL（ActiveTemplateLibrary）方式，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于HYSYS的OPCSERVER，在HoneywellPHD和中分別調(diào)用其集成的OPC接口可以對(duì)OPCSERVER進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，完成與HYSYS數(shù)據(jù)交互。研發(fā)交互模塊采用HYSYS提供的ASW接口，通過VBA編程實(shí)現(xiàn)與MicrosoftExcel的連接和數(shù)據(jù)讀寫。培訓(xùn)交互模塊中通過在其開發(fā)環(huán)境中添加HYSYS的COM組件引用，由HYSYS2006.5TypeLibrary中提供的一系列對(duì)象和方法完成與HYSYS數(shù)據(jù)的交互。同時(shí)通過接口技術(shù)讀取和修改關(guān)系數(shù)據(jù)庫Oracle中以表形式存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)。HoneywellPHD采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫Oracle是通過PHD提供的API函數(shù)庫，采用C#開發(fā)的一個(gè)服務(wù)安裝到服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的。

應(yīng)用案例

以某煉油廠加氫裂化裝置為例，展示本仿真平臺(tái)的應(yīng)用情況。該流程中，原料油首先在精制器和裂化器進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)過高低壓分離器，進(jìn)入硫化氫汽提塔，然后再經(jīng)過分餾塔分餾出輕石腦油、柴油、尾油等產(chǎn)品，如圖3所示在HYSYS工程中配置好流體包、物性數(shù)據(jù)包、熱力學(xué)方法等[7]，按照加氫裂化工藝流程對(duì)反應(yīng)器部分和分餾器部分的操作單元工藝參數(shù)和物流參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置，對(duì)反應(yīng)模塊與分餾模塊集總進(jìn)行轉(zhuǎn)換[8-9]，完成初步的建模。可以通過基于ASW的研發(fā)交互模塊人機(jī)界面，在Excel上導(dǎo)航界面進(jìn)入數(shù)據(jù)輸入界面，查看導(dǎo)入的數(shù)據(jù)（如圖4所示為Excel輸入界面上硫化氫汽提塔裝置的部分輸入變量值），或手動(dòng)修改數(shù)據(jù)。所有子裝置的設(shè)備參數(shù)、操作過程參數(shù)和進(jìn)料參數(shù)輸入完整后，啟動(dòng)加氫裂化的全流程模擬進(jìn)行計(jì)算。同樣，查看模擬結(jié)果的時(shí)候也不必在HYSYS的操作界面上完成，而是可以直接在研發(fā)交互模塊人機(jī)界面Excel上通過導(dǎo)航頁的方式查看相關(guān)模擬結(jié)果，如圖5所示為Excel研發(fā)交互模塊中查看到的產(chǎn)品柴油和尾油的相關(guān)指標(biāo)。加氫裂化仿真平臺(tái)預(yù)測控制的仿真實(shí)驗(yàn)在Honeywell先進(jìn)控制平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。通過OPCSERVER將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在PHD中，這樣PHD中的大量數(shù)據(jù)就可以用來實(shí)現(xiàn)研究實(shí)驗(yàn)。將Honeywell采集到的輸入輸出數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入到HoneywellPDS中，從導(dǎo)入的數(shù)據(jù)文件辨識(shí)出系統(tǒng)模型。根據(jù)模型的系統(tǒng)函數(shù)建立控制器，設(shè)定控制參數(shù)和控制變量的上下限后，啟動(dòng)控制器，系統(tǒng)預(yù)測出變量值，對(duì)模型進(jìn)行預(yù)測控制，如圖6所示為該仿真平臺(tái)上開發(fā)的預(yù)測控制實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)函數(shù)和預(yù)測控制效果。該仿真平臺(tái)開發(fā)的培訓(xùn)交互平臺(tái)，可以使流程工業(yè)企業(yè)員工遠(yuǎn)程使用瀏覽器進(jìn)入流程工業(yè)過程控制仿真系統(tǒng)的培訓(xùn)操作平臺(tái)，學(xué)習(xí)工藝流程、故障維護(hù)等知識(shí)，啟動(dòng)、操作加氫裂化流程模擬、查詢模擬結(jié)果數(shù)據(jù)等[10]，圖7所示為查詢到的加氫裂化流程硫化氫汽提塔和分餾器相關(guān)的模擬數(shù)據(jù)。