关键词：热计量 热分配表
一、研究背景
现有的收费体制为各种形式的按面积收费的方法，收费的多少和用热的多少并没有直接的联系，并且当前的系统也不能对于不交供暖费的用户采取强制措施。收费的不合理造成了一方面用户的供暖费昂贵，另一方面供热公司收费困难。据国外调查资料表明：实行集中供暖按户计量后，将会节能10%-20%。因此供热收费改为按热量计费已成为趋势。
图一
图二
比较成熟的热计量方式主要有两种：一种是用热量表直接测量用户从系统中用的热量。热量表是通过测量入户系统的流量和进出用户的供回水温度，然后用积分仪计算出每个用户用的热量的，因此这种形式要求系统是共用的供回水立管和室内独立系统相结合的系统形式，如图1现有住宅的室内采暖系统大都是垂直单管顺流式，如改造成如图1所示的具有共用立管且分户成环的系统，不仅改造较困难，而且改造造价高。我国采暖地区现有住宅约11亿平方米，从目前改造的实例统计分析，每平方米的改造费用约为18元，如全部改造成共用立管且分户成环的系统则需要约200亿元的投资，这无论从投资的可能性还是从投资的经济性分析都是不尽合理。这种系统的优点是便于收费管理，同时这种计量方式的优点是读数明了。虽户用热量表价格略高，但共用立户成环的系统对新建住宅还是比较适用的，而对于旧有楼房的改造则不甚适用。
另外一种是通过测定用户散热设备的散热量来确定用户的用热量的，所用的热计量装置是热分配表加热量表。既在一栋楼或一个小区的总入口处设一个楼用热计量表(一般用超声波式热量表)，然后在每个散热器上装热分配表，如图2。其热量计量的原理是根据楼用热计量表计量整栋楼的热量，然后再根据热分配表的读数确定每个散热器的散热量。这种形式对系统形式没有特殊要求，传统的顺流式单管(需改造)和双管式都可适用，这种形式特别适合旧有采暖系统的改造。这种形式不仅改造费用低，而且具有价格便宜、维护简单等热计量成本低的优点。热分配表有蒸发式和电子式两种，其中蒸发式结构简单、价格便宜、无须电源，已在欧洲国家被广泛使用，但热量计量计算比较复杂。本文将对蒸发式热分配表的工作原理、结构、计算方法等作一介绍。
二、蒸发式热分配表
蒸发式热分配表是依靠测量该玻璃管内液体的蒸发量来计算散热量的，所以测量液体的蒸发速度应适中。液体的选择必须保证在采暖期内该液体不蒸发完， 因此不能蒸发速度过快，但同时蒸发速度也不能过慢，否则会影响计量的精度；而且该液体还必须无毒、无味，对人体健康无害。铅封是为了防止人为影响计量结果而设置的，它的设计是只要分配表被打开或卸下，铅封就会被彻底的破坏。
2. 蒸发式热分配表的工作原理及计算方法
蒸发式热分配表固定在散热器表面上，热分配表内的测量液体由于散热器表面的热效应而蒸发。对于某一确定的测量液体，其蒸发速度与散热器的表面温度密切相关，散热器表面温度越高液体蒸发越快。某一段时间内测量液体的蒸发量表征了散热器表面温度对时间的积分值，实际上也是反映了散热器的散热量的相对大小，但是其读数并不能直接得出散热器的散热量值。因此必须把楼用热量表的热量读数和该楼用热量表计量单元中的所有热分配表的读数联系起来，才能得到每个散热器的实际散热量。
散热器的散热功率和散热器表面的平均温度关系如下式：
(3)
散热器在一段时间的散热量是(3)式该时间段内的积分，如散热器1和散热器2在一段时间内散热量的比值为
(4)
从蒸发式热分配表上的读数大小是(4)式在该时间段的积分。则两个散热器上的蒸发式分配表的读数之比为：
(5)
由于所选择的测量液体的蒸发特性曲线和散热器的散热率曲线相似，即：
=常数，所以 ，即热分配表读数占总的读数值的比例代表了它所测量的散热器散热量占整栋楼总的散热量的比例。因此用楼用热量表计量整栋楼的耗热量，然后根据各个散热器的热分配表读数就可以计算出各个散热器的耗热量，即：
(6)
式中，Q----楼用热量表的读数
Qi----第i散热器的散热量
Zi----第i散热器上热分配表的读数
N----楼用热量表计量单元中的热分配表的个数
上式表明，由各个热分配表的读数和热量表测得的热量值可以计算出各个散热器的散热量，在一个计量单元中(一个热量表所管辖的范围)，热分配表的读数代表了所测的散热量与其它散热器散热量的相对比例。由于蒸发式热分配表的测量结果只和散热器的温度和时间有关，其它因素的不同并不能体现出来，因此要对热分配表的读数先进行修正才能参与最后计算。一般考虑的修正值包括以下几种：散热器功率修正系数、传热热阻修正系数、房间设计温度修正系数等。
散热器功率修正系数是用来修正类型相同，但是额定散热功率不同的散热器上热分配表读数的，它一般为各个散热器在标准状况下的散热量。对于不同形式的散热器以及蒸发式热分配表在散热器上的不同安装形式，会使得热分配表中的测量液体和散热器表面的传热热阻情况不同。为了消除这种影响，就要用传热热阻修正系数来修正。以上的计算都是在房间设计20℃时计算的，如果房间设计温度超过20±2℃范围，就要考虑房间设计温度修正系数呼KT0。一般来说，房间温度高于22℃的时候比较少，因此要考虑房间温度过低时(即低于18℃)的影响。
另外还有考虑散热器连接方式、每组散热器片数多少及不同房间在整座楼的位置等修正系数，这些修正系数由于影响不大所以一般不被采用，主要考虑上面提到的三种修正系数。经以上修正系数正过的热分配表的读数用来参与最后的结算。
三、采暖费的计算
采暖费用一般分为两部分：固定费用和消耗费用。消耗费用是用户所消耗的热量的费用，它是根据所用热量的多少来划分的，即是根据热计量装置所计量的来划分的。消耗费用占总共费用的百分比为(1-Ф)。
如果一栋楼采用一块楼用热量表，每个散热器上设蒸发式热分配表的计量形式，则每个用户所应交纳的供暖费用占整个供暖费用为：
(7)
K=Dox
式中，Ki----第i个用户所应交的供暖费用，元
K----整栋楼总的供暖费用，元
D----楼用热量表的读数，GJ
x----热价，元/GJ
Ai----第i个用户的面积，m2
Zi---第i个用户所有散热器热分配表修正过的读数之和
N----整栋楼的用户总数
这种计算方法的好处是固定费用和消耗费用各占一部分，使得热计量即使有误差也不会使结果受到很大的误差。另外按热量计费比较合理，可以解决供热长期以来的收费困难的问题。
四、相关问题探讨
1.测量精度不高
热分配表的精度受多个因素影响，但如果严格按照产品的要求使用，其测量精度应能满足使用要求。之所以人们有这样的看法，主要是和热量表相比。热量表的精度可以在试验台上进行较准确的标定，实际应用中如果水质达到要求，则其精度就有保证。但需要注意的是，如果水质不好，热量表精度就无法得到保证。目前我国热网的水质实际上根本无法达到这种要求，因此热量表的实际精度很难达到所标称的精度。同时随着时间的延续，其精度也在不断下降的。与其相反，热分配表精度和水质无关，而且不随时间而变化。另一方面，也只有消耗费用与热计量精度有关，而固定费用与热计量无关，因此精度高低的影响也是有限的。
2.人为干扰
人们担心的另一问题是人为干扰，比如在散热器和热分配表之间加绝热物质、设法密封蒸发式分配表的外壳或是用湿布裹住蒸发式热分配表等等来干扰最后的计量结果。如果仔细研究热分配表的结构就可以发现，实际上根本不可能加绝热物质、或者密封蒸发式分配表的外壳。这种干扰只有破坏铅封、打开热分配表才能进行。实际上这已不是一般的干扰，而是破坏。如果要进行类似的破坏，任何热计量方式本身无法防止，这要从管理上采取适当的措施才可以避免。至于用湿布裹住蒸发式热分配表，从道理上讲是有一定影响。但其影响量并不很大，与散热器形式、热分配表的安装构造等因素有关，以后会详细论证。需要指出的是，一旦湿布蒸干则由于局部过热而计量值增大。因此这种干扰方法所获得的一点好处也需要付出一定的代价。同时还可以通过改进蒸发式热分配表的安装方式，改进蒸发式热分配表的内部结构的方法使得干扰的影响降到最小。另外由于热计量的消耗费用只占总的供暖费用的30%-50%，可以使得干扰带来的影响更小。
五、总结
从以上的分析来看，蒸发式热分配表的最大的优点是对供暖系统的形式没有特殊要求，不像户用热量表要求有分户独立的系统，所以对于我国旧有楼房采暖系统的改造特别适用。因为我国北方地区旧有建筑的采暖系统基本都是垂直单管顺流式系统，如改造成共用供回水立管和分户成环的独立系统，改造起来困难，费用较高，因此蒸发式热分配表就比较适合。同时蒸发式热分配表的造价和运行费用比较低，比较适合我国国情，推广起来也比较容易。由于蒸发式热分配表进入我国市场时间较短，对于它的测量特性以及计算方面有待于进一步研究。蒸发式热分配表在欧洲热计量方面得到了广泛应用，相信随着时间的推移，我国供热方案的改革，它也会在我国被广泛应用的。
