摘要：阐述了热量计量收费的必要性及其引起的变化，分析了热量计量收费后直连网、间连网和混连网的不同调节方案，并介绍了按户计量收费对供热造成的各方面影响。
1 前言
我国现行的按建筑面积计算热费的供热收费体制，违背了市场经济的客观规律，其弊病显而易见。首先，由于用户用热多少和用户付费多少无关，用户不会关心供热能耗问题，抑制了用户节能的积极性，不利于建筑的可持续发展；其次，用户由于没有供热的调节手段，无法根据自己的需要来调节室内温度，不利于人们生活水平的进一步提高；第三，由于目前的种种原因，供热公司收取热费成为一个难题，使供热公司正常运行难以进行，不利于供热公司的技术创新和技术进步；第四，这种收费体制不利于激励供热公司进一步提高经济效益，容易产生垄断性掩盖竞争性、政策性亏损掩盖经营性亏损的倾向。这一问题已引起各级领导管理部门的高度重视，依照热量计量收费势在必行。根据建设部2000年发布的《民用建筑节能管理规定》，从2000年10月起，所有利用集中供热的新建住宅，“推行温度调节和户用热量计量装置，实行供热计量收费”。在按户依照热量计量收费后，收费体制将发生根本变化，“热”成为市场经济中的一种商品，虽然上述问题将迎刃而解，但又会带来新的问题。
2 按供热面积收费体制下热网调节方案
在现有的按面积收费体制下用户无法调节流量，供热公司以定流量或分阶段变流量的质调节方案进行运行，调节的主动权在供热公司。因此，从技术角度看热网正常供热只要做到：
* 保证流量分配均匀：在初调节时把用户的水流量调整到所要求的设计流量，即流量按供热面积分配均匀即可；
* 保证合适的供水温度：对于一次网，根据室外温度控制热源出口的供水温度；对于二次网，只要热力站设计及初调节合理，在一次网供水温度调节适当的情况下即可保证二次网的合适供水温度。
正常供热时热源的供热总量变化仅仅和室外温度有关，供热总量可以预知且由其控制。
3 依据热量计量收费后所引起的变化
在热量计量收费后每组散热器上安装温控阀，用户将根据自己的需求调节温控阀来控制室内温度。这种调节本质上是通过调节散热器的流量、即散热器的供热量而控制室温。当众多用户调节流量后，整个热网的流量和供热量也将随之变化，而这个流量和供热量的变化是供热公司无法控制和预知的，这也就是说，分散的众多用户成为主动的调节者，而供热公司由主动变为被动的适从者。这种变化必然带来新的课题：
* 在供热公司不可能再维持热网定流量质调节的方式下，热网流量如何调节？
* 在保证用户供热质量的前提下，供热公司如何运行才能降低运行费用、提高经济效益？
4 依据热量计量收费后热网调节方案
在热量计量收费后热量成为一种商品，为保证充分供应，就要在任何时候用户都要有足够的资用压头。为此可以采用下两种控制方法：
* 供水定压力控制：把热网供水管路上的某一点选作压力控制点，在运行时使该点的压力保持不变（注意，非热网恒压点，为避免误解，称作压力控制点）；
* 供回水定压差控制：把供热网某管路的供回水压差作为压差控制点，保持该点的供回水压差不变。
无论那种控制方法，都要涉及到以下几个问题：
A． 控制点选在什么位置；
B． 控制点的设定值应取多大；
C． 供水温度如何调节；
控制点位置及设定值大小的选择主要是考虑运行降低能耗和保证热网调节性能的综合效果。在设定值大小相同的条件下，控制点位置离热网循环泵出口越近，调节能力越强，但越不利于节约运行费用；离热网循环泵出口越远，情况正好相反。在控制点位置确定的条件下，控制点的压力（压差）设定值取得越大，越能保证用户在任何工况下都有足够的资用压头，但运行能耗及费用也就越大；反之如取值过低，运行能耗及费用虽然较低，但有可能在某些工况下保证不了用户的要求。
4.1 直连网的调节
4.1.1 供水压力控制点的位置及设定值大小
如图1所示直连网，采用供水压力控制方法，为保证在任何时候都能满足所有用户的调节要求，把压力控制点确定在最远用户n的供水入口处，该用户供水入口处的压力设定值Pn为：
Pn＝P0＋△Pr＋△Py （1）
P0：热源恒压点的压力值，设恒压点在循环泵的入口；
△Pr：在设计工况下从n用户到热源恒压点的回水干管压降；
△Py：用户的资用压头。
4.1.2 压差控制点的位置和设定值压差控制方法的原理如图2示。如同供水压力控制点的原理一样，当各个用户所要求的资用压头相同时，压差控制点可以选在最远用户处，当各用户所要求的资用压头不相同时，压差控制点选在要求资用压头最大的用户处，其压差设定值为所要求的最大资用压头。
4.1.3 供水温度及总流量的调节
一般情况下，热源的供水温度tg仅随
室外温度tw而变化，这个变化与现行的运行曲线相同，也就是相当于质调节运行方式下的供水温度调节曲线，即：
（2）
式中：tn、t’w分别为室内、外设计温度t’g、t’h分别为设计供/回水温度
b为散热器传热系数函数的一个参数。
热源处循环泵的总流量用变频控制，根据压力控制点的压力变化而控制变频泵的转速。假如1、2等用户调小流量导致干管总流量下降，而干管的阻力系数未变，因此干管上的压力损失降低而导致压力控制点（例如P点）的供水压力升高。该压力值的升高反馈给循环泵，使泵的转速降低，一直降到压力控制点的压力值到设定值为止，这样，就可以保证压力控制点的供水压力值不变。 4.2 间连网的调节
4.2.1 二次网的调节
压力控制和压差控制的原理相同，以下仅以压力控制为例说明。
把间连网的换热站看成一个热源，这样间连网的每一个二次网就相当于一个独立的直连网，则二次网的调节中关于控制点位置及设定值大小的选取也就和直连网相同，且二次网的循环泵也要变频控制。但此时的差别在于换热站二次网供水温度控制。换热站的换热面积不变，当换热站所带的其中一个用户调节流量后，则换热器的二次侧流量发生变化，但换热器的一次侧流量、供水温度并没有发生变化，这样，如换热器没有温度调节手段，换热器的二次侧供水温度就要随之发生变化。当二次网的供水温度发生变化后，对室温没有进行调节的用户，虽然其散热器流量没有变化，但由于供水温度变化则室内温度也要发生变化，这是我们所不希望的。因此二次网供水温度只能与室外温度有关，而不应当随用户调节流量而有所改变。这样，换热站二次网的供水温度tg由该站的一次网调节阀V1控制，调节该站一次网阀门V1，使二次网的供水温度tg保持在所需值，如图3。 4.2.2 一次网的调节
把换热站看为是一次网的一个用户，由于上述二次网供水温度的调节要求，一次网调节V1的动作，使一次网也成为变流量运行而不是定流量运行。这样一次网的调节、热源的调节方案完全与直连网相同。
需要特别指出，间连网的一次、二次网在水力工况上相互独
立的，因此需要分别在一次、二次网上设置控制点和变频泵，以便分别进行调节控制。4.3 混连网的调节
4.3.1 控制点的位置及设定值 间连网的一次、二次网水力工况相互独立、互不干扰，但混连网的一次、二次网 水力工况并不相互独立，因此混连网的压力控制点位置和控制压力值的选取不能与间连网那样在一次、二次网分别设置，而应该只设置一套压力控制点和控制值。此时可以不考虑混连网中的混连站而与直连网的一样来设置一套压力控制点和控制值，如图4。
4.3.2 混连站出水温度及其流量的调节
混水站后的流量与混水比有关，
当某一用户调节其流量后，混水站后的流量即发生变化，为保证用户有足够的压力（压差），在用户处设置压力控制点Pg，调节混水泵的转速，保持压力控制点Pg不变。而混水站的出水温度tg应仅与室外温度有关而不随用户的调节而变化，因此调节混水站前的阀门V，使出水温度tg达到要求，如图4。总之，混连网的主网压力控制点的压力值由热源处变频循环泵的转速所控制，而混连站的出水温度由主网上的阀门V控制，混水站后的压力值由变频混水泵的转速所调整。
5 热入口调节装置
以上为供热网的计算机整体调节，由于投资问题，不可能控制到每个热入口。因此，对于每个供暖系统的热入口，为保证供热质量，可在适当位置装一些非计算机控制的调节装备，在实际运行中发挥了有效作用。在装温控阀、变流量运行的情况下，这些调节装置的使用和定流量运行时有很大不同，必须正确装设才能发挥作用。否则，会使系统达不到调节要求，有时还会起负作用。
5.1 垂直双管系统
装温控阀后散热器的流量将随着室内负荷的变化而自动变化，这就意味着热网的流量随时都在变化。
5.1.1 自力式流量控制阀
自力式流量控制阀的功能是在工况发生变化时尽量保持该管路的流量不变。装温控阀后管路流量在主动不断变化，显然与自力式流量控制阀的作用相矛盾。如果在装温控阀的管路上再装自力式流量控制阀，对温控阀的调节作用有害而无一利，如图5。当室内负荷减少时，温控阀自动关小，则相应管路流量应减少；但如果该管路有自力式流量控制阀，则自力式流量控制阀感知流量减少后会自动开大，从而使管路流量增加达到其保持管路流量不变的目的。这时管路流量的相对增大（实际是保持流量不变），又导致温控阀的进一步关小，如此形成循环，最后导致温控阀关到最小，而室内温度仍可能高于要求，反之依然。因此，在装温控阀的垂直双管系统不能再装自力式流量控制阀。 5.1.2 平衡阀
平衡阀实际上起一种初调节的作用。平衡阀初始调整时，是根据设计工况下各个管路的流量来调节的。当全部平衡阀初始调整完成后、且在管路阻力系数不再发生变化的情况下，各管路的流量分配比例保持不变。当但管路阻力系数变化
后，则流量分配比例也随之发生变化。在温控阀动作后，本质上讲是温控阀的阻力系数发生了变化，这时相应管路流量也就发生了变化。因此，温控阀和平衡阀的作用并不发生矛盾。装温控阀后，温控阀的实际开度随着负荷的变化而变化。假如图5中B管路上的用户负荷增加，则该管路上对应的温控阀开大，导致该管路流量增大。但若除B管路外的其它所有用户负荷都没有变化，按理说它们所对应的温控阀和其所要求的流量都不应变化。但由于B管路流量发生变化，必然要影响到总流量增大，从而又导致其它管路如A、N的流量发生变化。前面已假设除B外的用户负荷都没有变化，因此A、N管路上的温控阀本不应动作。但由于受B管路流量变化的影响，A、N管路上的温控阀也必须动作，进行必要的调节。也就是说，装了平衡阀后管路之间还存在着相互影响，促使平衡阀不断动作调整。
另一方面，如果除N管路外的用户都要求流量增大，将有可能总流量过大而导致在N用户处的资用压头不够，即使N管路上温控阀都开到最大，也有可能满足不了要求。
总之，装平衡阀进行初调节比盲目的手动初调节能更好的保持温控阀发挥正常作用。但是平衡阀不能消除支路之间的相互耦合影响，同时有时还不能满足温控阀的调节要求。 5.1.3 自力式压差控制阀
自力式压差控制阀和温控阀相配合能够很好的保证温控阀正常发挥作用。图5对应的用户A负荷减少时其温控阀关小，相对应的管路流量减少，因此造成总流量减少，系统水压图发生变如图6。图中实线表
示温控阀没有调整之前的水压分布，虚线表示温控阀调整之后的水压分布。由于总流量减少，干管上压力损失也减少，外网给A用户处所提供的资用压头提高。如果A用户没有装自力式压差控制阀，则由于外网提供的资用压头增大，温控阀又会进一步关小，如此反复形成正反馈，使温控阀无法正常发挥其功能。但如果装自力式压差控制阀，自力式压差控制阀可以根据压差的变化而自动调节，使外网提供的用户资用压头基本保持不变，这样就不会对温控阀形成正反馈的影响。5.2 带跨越管的垂直单管系统
带跨越管的垂直单管系统，由于温控阀的作用，使通过散热器的流量随室内负荷变化而变化，但跨越管的分流作用使得立管的总流量却保持基本不变。因此，此时热网实际上是在定流量运行。这样，该系统对使用调节阀的要求，如同前面所述的定流量运行系统一样，使用自力式流量控制阀是最合适的。
6 结论
6.1 按户计量收费后对热网的运行调节带来新的要求；热网既要装备适用的调节设备，又要有正确的调节策略，两者缺一不可。
6.2 热网应保持压力（压差）控制点的压力（压差）不变、使用变速泵运行；同时应控制供水。
6.3 带跨越管的垂直单管系统使用自力式流量控制阀更为恰当。
6.4 垂直双管系统应装自力式压差控制阀，而不能使用自力式流量控制阀。
