沈阳理工大学学士学位论文
法建立有效的监督机制，用户处在被动受暖地位，导致供热质量逐年下降，供热单位与用户的矛盾也日益加深，投诉电话逐年增加。
由此可见，现有的大锅饭式供暖体制必须改革，让供暖走向市场，把热量回归为商品，让人们对热量的需求如同对普通商品的需求一样，多花钱多买，少花钱少买，建立起公平的供求关系。国家各级政策也纷纷出台，建设部“建筑节能技术政策(初稿)”及“建筑节能‘95’计划和2010年规划”中提出，采暖包费制和按平方米计算采暖费的方法，因与用户利益无关，也难以从经济效果上考核供热单位的热效果，是“大锅饭”体制遗留下来的一大弊端，必须坚决革除，生活用热计量并向用户收费是适应社会义市场经济要求的一大政策，只有按实际供热量收费，才能调动用热和供热双方的积极性，建筑节能工作才能真正落实。
1.2 热量计概述
按热量计费，必须具备适用的热量计量工具，而热量计就是建立在分户计量的基础上，通过测量流经散热器的热媒总量以及当时的温度计算热量的损失，热量计量器具实现把热量作为一种商品供应千家万户。一户一表，一户一阀，利用数据传送，采用户内计量，户外统一抄表的方式。一个完整的热量计由三个部分组成:流量传感器，用以测量流经热交换系统的热水流量;配对温度传感器，分别测量供暖进水和回水温度;计算显示器，根据与其相连的流量传感器和温度传感器提供的流量和温度数据，通过热量公式计算出用户从热交换系统获得的热量。一般都显示输出总耗热量、总耗水量、瞬时热量、瞬时流量、供回水温度、温差、最高温度、时间等参数。其技术参数还有存储数据性能、传输数据性能、寿命与可靠性、自备电源或电池等。
按照热量计计量原理(流量测量方式)的不同，户用型热量计可以分为叶轮式、涡轮式、压差式、电磁式、超声波式等种类。这类仪表可直接测得热量，属必须校正的仪表。因为它的价格较贵，不可能按房间来安装，一般都是按户来安装，对居民用户通常都是采用小型的，标准流量为0.6立方米/小时的热量计。这类仪表按照制作标准所匹配的温度传感器精度，在标准流量情况下，采暖的给/回水温差在?t<10K时为8%，当10K??t<20K时为7%，当?t?20K时为5%。随着流量的减小而误差将增大[1]。
世界上两个主要有关热计量的国际标准(世界法定计量组织OIMLR75和欧共
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体EN1434标准)推荐使用叶轮式、电磁式和超声波式三种热量计。在这三种热量计中，叶轮式热量计是通过叶轮的转动测量水的流量，按流速的形式分为单流速式和多流速式两种。单流速式主要优点是体积小，质量轻，外形美观，但由于流量仅从一个方向冲击叶轮，对叶轮和轴的材质要求较高，同时由于其腔体较小，对热水的水质要求较高。多流速式主要优点是，由于流量从多个方向冲击叶轮，对叶轮和轴的材质要求相对较低，其腔体较大，内置过滤网，极大提高了抗污水的能力。叶轮式热量计具有耗电少、抗干扰性好、安装维护方便和价格低廉的优点，其测量原理和结构相对简单，对工作条件的要求相对不高，因此现在应用的比较多，在户用表中普遍采用，在热水管网的热计量中占据主导地位。如法国和德国，叶轮式热量计的比例高达90%，但是叶轮式热量计在水中杂质较多时精度会受到较大的影响。
超声波式热量计是通过超声波射线直射或反射的方法测量热水的流量，其测量腔体内部没有任何可动部件，对介质的成分没有要求。超声波式的优点是量程大、计量精度较高、压力损失较小，但是易受管壁锈蚀程度、水中泡沫或杂质含量、管道震动的影响，尤其是当测量腔体内存在结垢时将极大地降低测量精度，而且成本较高，功耗较大，在户用表中用量较少。
电磁式热量计是按法拉第定律测量热水的流量，其测量腔体内部没有任何可动部件，但对供热介质的电导率有要求(>10US/CM)，同时由于其结构复杂，成本较高，功耗较大，在户用表中用量也较少。
户用型热量计普遍采用的结构形式是紧凑型，即将进水温度探头与流量计一体，回水温度探头与之分开，计算显示器可与流量计装在一体，亦可拆下。这种结构灵活，不受安装空间限制;缺点在于安装调试较麻烦，其暴露的温度探头使热能易于被盗。而一体化热量计把流量计，进水温度传感器，回水温度传感器和计算显示器做在了一体，这种结构安装简单，无需调试，而且成本低廉，其掩埋式的温度探头和新颖的积分温度差算法，极大的降低了“窃能”的可能;缺点在于对安装尺寸有较高的要求。
从热量计的组成可以看出，制造热量计的技术比电表、水表、煤气表等要复杂。只有采用高质量的热量计，并综合考虑其经济性、耐用性、可维修性等性能指标，才能达到供热计量及按热量收费的目的[2]。
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1.3 国内外发展概况
国外，热量是以商品进入市场的。欧洲早在20世纪二十年代就开始进行按户计量，八十年代已全面实行集中供暖按户计量网。美国到八十年代末期应用的热量计量仪表己达到250万台。七十年代末出现的能源危机及能源消耗加大环境污染，使得节约能源和保护环境成了举世瞩目的大事，促进了发达国家供热计量技术的长足发展。德国规定每栋楼必须安装热量计，每组换热器必须安装温控阀和热计量装置。在法国1980年公布的热计量收费法规中，也明确制定了每栋楼必须安装热计量表，不允许按面积收费。收费方法也作了明确规定:生活热水按热水表计量收费，采暖热费则要分两部分收取，其中30-40%为按建筑面积计算，60-70%按消耗的热量计算。
我国早在1986年开始试行第一部建筑节能设计标准，但建设部2000年对北方地区的检查结果表明:真正的节能建筑只占到同期建筑总量的6.4%！不仅单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上，而且空调系统的能耗也居高不下。事实上，造成大量能源浪费的原因，除体制方面的原因外，还在于传统的按面积缴纳热费或冷气费的做法无形中纵容了“高能耗”的行为。“高能耗”造成了热费收缴困难等问题。由于我国热计量方面的研究处于起步阶段，存在一定程度上的盲目性与试探性，研究中出现了一些问题与争议，比如国外的热计量方式与推广经验是否适合中国国情?国外的热计量产品能否在中国完全适用?什么样的系统能够应用计量?面对我国如此大的市场需求，开发什么产品、采用什么系统方式能够经济、简单、可靠，在达到节能目的的同时，满足舒适需要等等，这些都需要我们进行更深入地研究和探讨。近几年来，国内许多部门做了大量有效的工作，在居住建筑建立适合热量计量的供热系统以及热量计量方法方面做了一些示范工程，进行了有益的探索，取得了一定的成效。目前，国内不少单位根据建筑采暖必须计量收费的原则，已着手研究开发建筑节能技术和产品，引进、消化、研制相关的控制手段和仪表。天津、北京、哈尔滨等城市的供热单位已经以不同规模，不同供热计量方式进行了试验，并取得了可喜的成绩。比如天津市凯丽花园热分配式的热计量、龙潭路节能住宅一户一表式热计量等，都为下一步的研究提供了宝贵的经验。另外，热计量产品方面，一方面，国外大公司如:何德鲁美、Hnoeywell、西门子、斯伦贝谢等大举进入中国市场，另一方面，国内生产企业全面进入起步阶段，热计量产品的研制开发工作发展很快，己经有数家企业开发出
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类似产品。
目前国外在供热工程中采用的热计量方式可分为4种，每种方式都有其自身的技术特点，成本效益各不相同。
a)方式A:楼栋热表
整栋楼的热耗由安装在热力入口的一块热量计计量，并以此计算整栋楼的热费，每户按面积分摊。本方法可用于各种供热系统。芬兰等国采用此方法进行供热计量。
b)方式B:热分配表
户内每个散热器的散热量由蒸发式或电子式热分配表计量，整栋楼安装热量 计，每户的耗热量按照分配表的读数进行分摊。由于热分配表安装在独立的散热器上，对供热系统的管路形式没有特殊的要求。为了保证热分配表更好地工作，必须按照标准和生产厂家的要求确定其安装位置。在德国、瑞士、丹麦、奥地利、波兰等国家中，热分配表得到了普遍的应用。热分配表分为蒸发式和电子式两种。两种热分配表都是间接计量散热器的散热量，蒸发式分配表主要是通过计量蒸发液来计算散热器的散热量;电子式分配表则主要是通过采集散热器表面温度，并利用散热器散热量计算公式来计量散热量。电子式分配表有很多优点，如计量准确，不计量没有使用的散热器的热量，数据可以远传，消除了入户查表的麻烦。
c)方式C:热水流量表
整栋楼安装热量计，每个住户的耗热量根据安装在住户入口管道上的热水表计量的热水流量进行分摊。通常热水表安装在按户分环的双管系统中。韩国是唯一一个法定用热水表进行热计量的国家，由于该国国内普遍采用大流量、小温差的低温热水地板辐射供暖系统，所以按热水表计量的热水流量进行热量分摊精度很高。
d)方式D:户用热量计
户用热量计安装在按户分环系统中。户用热量计既可以作为热费分摊的计算依据，又可以直接用于供热单位与热用户结算热费。
虽然上述4种方式都能用于计算用户耗热，但准确性、易用性和经济性却存在差异。计量准确度和价格由高到低排序为:方式D、方式B(电子式)、方式B(蒸发式)、方式C、方式A。
国内试验的计量方法及仪表基本是采用了国外的计量方式A和计量方式C。
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同时也试验了我国提出平均温差法和变温差法。国内试验工程中使用的仪表有:叶轮式热量计、超声波式热量计、磁感应式热量计、蒸发式和电子式热量分配表。
世界各国已经越来越重视按户计量收费，我国己在多个城市进行了按户计量的试验工程，一些城市己开始以各种手段促进这一技术的发展[3]。
1.4 开发热量计的现实意义和应用前景
1、降低能源消耗
进入九十年代以来，节能与环保成为我国的重要国策。据有关国家对德国热力系统调研，采用热量计可降低能源消耗10-30%。北京市1998年集中供热面积逾3000万，以节约10%计，可节约标准煤12万吨，价值22500万元。同时还可缓和城市燃料运输紧张的状况，减少对大气环境的污染。
2、有效地解决供需矛盾
热量计还可以缓解供热部门与用户的矛盾，热与不热以表为准，供热有据，同时便于节电节水合理供热，用户可根据自家的情况进行热量调节，避免浪费。
3、按量收费、公平合理
热量计的应用可有效地解决供热收费难的问题。热量计使供热收费有据，透明度强，用户一目了然，缴费的积极性自然会大大增强。
4、填补空白、推动供热市场
热量计的生产在国内仍是空白，技术落后于国外。由于旧的供暖视住宅面积大小收费，在当前形式下，我们共同研制开发热量计的生产技术的成功，为国内热量计开发领域填补了空白，该技术的投产应用必将带动新一轮的市场增长点，并推动热量计技术的不断发展和完善。总之，热量计的应用是一个崭新的，具有很强生命力的项目，前景深远。
1.5 本文研究内容和目标
本文针对热量计的现状及发展趋势，在阅读了大量文献及资料的基础上，设计、调试了一套用于计量热量损耗的热量计系统。该系统充分体现了热量计的智能化、低功耗、高精度的发展趋势，把智能化技术应用于新型的低功耗热量计的设计中。最终热量计能够在水管进出口有温差，叶轮有转动的条件下按照设定的要求不断的累计放热量并通过LED数码管显示出来。
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