室內暖氣熱計量方法研究

李峰軍

摘要： 本文首先分析了目前國內供熱計量行業存在的問題，然后從原理、測量準確度、優缺點等方面全面綜述了現有的室內暖氣熱計量方法，最后分析了供熱計量行業未來的發展趨勢，并給出了相應的發展建議。

Abstract： The current problems of domestic heating metering industry are analyzed firstly in this paper， and then the existing methods of indoor heat metering are summarized from the principle， advantages and disadvantages. Finally， the development trend of heat metering industry in the future is analyzed， and the corresponding development suggestions are given out at the end of the article.

關鍵詞： 熱計量；室內暖氣；計量標準

Key words： heating metering；indoor heating；measurement standard

中圖分類號：TU832.02 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）02-0141-02

0 引言

近年來，在政府相關部門和政策的積極推動下，熱計量改造在我國發展迅速，眾多熱力公司和相關企業、大學和研究機構、表計公司、軟件公司、集成公司積極努力在各地用不同的方式推動熱計量改造，力爭實現節能減排、保護環境、公平計費的目標，取得了一定的成績，但仍存在一些問題，比如政策、技術、實際操作、結果評價等很多方面都有問題沒有得到解決，我國供熱計量主要是能源短缺和環保的要求，是供熱行業發展的必然趨勢，而室內暖氣熱計量方法是供熱計量改革推行的重要一步，具有一定的研究意義[1]。

1 國內供熱計量行業現存的問題

在國內，從政策、技術、實際操作以及結果評價等層面綜合來看，供熱計量行業主要存在的問題主要包括體現在對供熱計量的理解、具體的實施方案存在分歧和缺乏明確的行業規范三個方面。

1.1 對室內暖氣熱計量的理解存在分歧

目前，由于室內暖氣熱計量概念一直沒有得到統一的規定，導致很多單位和大眾用戶對供熱計量的理解和認識存在很多分歧，比如熱計量和熱分攤的認識在理念上很長時間沒有形成共識，從認識角度來說很不統一，關于供熱計量方法也眾口不一[2]。另一方面，關于計量的修正問題也有爭議，很多人認為應該修正，并在公平、合理的理想狀態下修正，但也有人認為目前在國內實際操作起來有困難，因此目前國內對供熱計量的理解存在很大分歧。

1.2 室內暖氣熱計量具體實施方案存在分歧

目前，國內對室內暖氣熱計量實施的必要性沒有爭議，但對具體的實施方案還有分歧。中國是一個發展不平衡，情況較特別的國家，有既有建筑和新建建筑，有發達地區和不發達地區，嚴寒和寒冷地區的差異，交織起來，如果用某種方法進行統一，較難實現。另一方面，供熱行業涉及民生，是市場行為還是公益行為目前還沒有明確的定論。供熱計量本身不存在完全市場化，實際上是以一個公平的收費方式來促進節能。但由于供熱體制對改革制約很大，因此造成進展緩慢。

1.3 缺乏明確的行業標準規范

供熱計量要推進，特別是大面積實施之后，計量本身必須有法可依、有章可循，因為供熱計量涉及供熱方和需熱方，如果供熱計量無法可依就會有法律問題出現，一旦供熱計量全面推廣，很多矛盾就會暴露出來，但目前國內尚缺乏明確的行業標準規范。標準是多數人的共識，代表的一種發展方向或技術的基本要求，所以標準的制定對推動供熱計量是一種重要的支撐和保證作用[3]。但是目前看標準本身來講并不完善，急待進行修訂和提高，標準系列也需要進一步完善和改進。

2 室內暖氣熱計量方法

隨著供熱計量行業的不斷發展，有很多新的室內暖氣熱計量方法被人們研發出來并應用于實際工程，本文主要對溫度法、流溫法以及超聲波熱量表法的原理、計算模型、測量準確度和優缺點進行詳細的介紹。

2.1 溫度法

溫度法由哈爾濱工業大學方修穆教授提出，目前已成為建筑工業行業產品標準。它的基本原理是按樓計量，根據每戶典型房間的溫度與面積進行熱量分攤，根據該原理可以得到溫度法的計算模型如式（1）所示。

=（1）

式（1）中，Qi為某分攤周期下用戶i分攤的熱量，J；Q為分攤周期全樓的總供熱量，J；tin為某分攤周期下用戶i的室內溫度，℃；tw為某分攤周期下的室外溫度，℃；Fi是用戶的建筑面積，m2；m為用戶數。

文獻[4]和文獻[5]中通過大量的實驗分析和公式推導表明，溫度法的測量不確定度為11.34%，可以看出溫度法的測量誤差適中，通過樓棟計量，促進建筑保溫，并且可以解決建筑兩端、頂層耗熱多、戶間傳熱造成的用熱不公平問題，但也存在控制閥阻力大、易堵塞、只適用于一戶一環的供熱形式等問題。

2.2 流溫法

流溫法是我國技術人員自行研發的第一種具有中國特色的熱計量方法，目前已成為建筑工業行業標準被應用于工程實踐中。流溫法的基本原理是認為在供熱期中，住戶的流量比例不變，根據每戶或每個散熱器的進出口溫度和流量比例，對整個樓棟的總表熱量進行分攤。

文獻[5]通過分析表示將熱用戶的流量比視為常數、分別測量流量及溫差、將用戶流量固定這三種計量方式的不確定度分別為29.04%、9.06%、15.06%，由此可見將熱用戶的流量比視為常數這種方式實現起來最簡單誤差最大，而分別測量流量及溫差較復雜，但誤差最小。

流溫法簡單直觀，容易被大眾理解和接受；適用于各種室內供熱形式和散熱器。通過前文分析可知流溫法具有工作量大、誤差較大、節能效果較差等缺點。

2.3 超聲波熱量表法

超聲波熱量表法是供熱行業與計量行業科技技術進步的產物，目前正在逐漸取代機械式的熱量表，成為北方供熱供暖室內熱計量方案的首選，它的基本原理是利用在熱量表上用的是“差速法”來測量流量的，具體實現過程是：當超聲波在水中與水一起流動時會產生一個時間，而與正常速度相比，就會產生一個時間差，利用時間差來算水的流速，再用流速乘以管徑，就得到了流量，所以也稱“差速法”。

超聲波熱量表法的測量準確度與多種因素有關，這種方法要求嚴格的時序控制，因為超聲波在水中的傳播速度為1500m/s，所以稍有偏差就會影響計量[6]。一般時序控制電路選用時鐘周期為1/8us的MSP430單片機，誤差較小。文獻[6]通過對各項誤差的不確定度的綜合分析表示超聲波熱量表法的測量示值不確定度為0.362%，由此可見超聲波熱量表法測量精度是所有方法中最高的計量方法。

超聲波熱量表由于其測量方式無接觸部件，具有低壓降、低能耗且測量精度高等優點。同時也具有測量精度容易受水中雜質、水中的氣泡等的影響、維護成本太高等缺點。

3 供熱計量行業的發展趨勢及發展建議

3.1 供熱計量行業未來的發展趨勢

從國家層面上來看，供熱計量不是一個全局性問題，但住房保障、新型城鎮化和節能減排是全局性的，而供熱計量僅僅是節能減排中的一部分，所以相關政策和行政的推行力度不會太大，因此國內的供熱計量行業在未來將會是一個穩中有升的發展、增長的態勢，不會發生急劇的變化。整個行業的發展環境會改善，個別時期可能有一些調整，這些都取決于相關政策和行政的推廣力度。供熱計量涉及到民生和方方面面的法規政策，相對來說實時難度較大，但政府的支持力度也較大，所以供熱計量行業的發展環境會越來越好，穩中有升。

3.2 供熱計量行業未來的發展建議

供熱計量行業的發展必須具備全局意識，不能僅僅安裝計量，而是安裝一個系統的問題，方方面面必須同時到位。首先，廣大用戶要統一觀念支持供熱計量，提升廣大用戶的積極性。另外，供熱計量與價格有關系，價格合不合理也很重要。總之供熱計量是一個系統工程，不能片面從室內暖氣計量方法入手，需要整合政府，各級管理者，行業技術專家、供熱單位、用戶、企業等方力量共同作用，而不能只靠一方，才能保證供熱計量行業的穩步發展。

4 結論

供熱計量是一個關乎民生、企業發展、國家經濟等各方面的重要行業，室內暖氣供熱計量方法在該行業中占據著重要的地位，本文簡要總結了現有的室內暖氣熱計量方法，分析了目前供熱計量行業發展的相關問題，可以為相關部門和單位的進一步發展提供參考，為室內暖氣熱計量技術的發展提供思路，從而促進供熱計量行業的快速發展。

參考文獻：

[1]鞏彥軍.城市供熱計量與收費管理模式研究[J].經營管理者，2015，30：210-211.

[2]供熱計量方法標準——《通斷時間面積法熱計量裝置技術條件》編制介紹[J].建設科技，2011，20：28.

[3]孫榮.供熱計量改進與防竊熱研究[J].河北電力技術，2016（03）：60-62.

[4]孟金玲.溫度法供暖熱計量分配系統的分析與研究[D].哈爾濱工業大學，2008.

[5]孫杰，單濱，方修睦，等.幾種基于樓棟總供熱量的熱計量方法測量不確定度評價[J].暖通空調，2014（4）：6-10.

[6]王魯紅.超聲波熱量表示值誤差的測量不確定度分析[J]. 科技與企業，2012（19）：296.