热量表国产化的若干理论和技术问题

　　0　前言

　　热量表是实施城市供热体制改革,推行按热量计量收费的关键设备。根据专利文献,中国最早研制“采暖用热量表”的是1989年山西的一位教师。热量表是通过温度和流量两种传感器分别测得的热载体的流量和进出口的温度,再经过密度和热熔值的补偿及积分计算,才能得到热量值的。是一种以微处理器和高精度传感器为基础的机电一体化产品。与建筑业过去已普遍使用的户用计量表———水表、电表、煤气表相比,有更复杂的设计和更高的技术含量。

　　1　热量值计算基础一热焓值与K系数的关系

　　热量表测量的原理是:在热交换系统中安装热量表;当水流经系统时,根据流量传感器给出的流量和配对温度传感器给出的供回水温度,以及水流经的时间,通过计算器计算并显示该系统所释放或吸收的热量。其基本原理为公式(1)。

　　此式的物理意义是:在一个以水为载体的热交换系统中,热量是热交换系统的进水和回水的热焓量变化在时间t期间的积分。它确定了所有的热量表的结构组成依据:进、回水温度测量设计,载体流量测量设计和依此公式的积分计算仪的设计。

　　热焓量取决于水的温度,压力和比热容。一个热量表可以测得的原始物理量是水的温度和流量。而现在所有的热量表采用的流量计都是体积流量而不是质量流量,况且,水的比重又因温度的不同而不同,所以,一定要进行修正。当流量计测得的一段时间内热载体水的体积流量为Vi对应的密度为pi;进水的热焓量为hf,回水的热焓量为hr时,上式可写为:

　　对一个封闭的热交换系统,在不考虑泄漏的情况下

　　这里:Vi是进水或回水的比容,与其温度相关而决定。

　　此式说明:无论是在进水还是在回水测得体积流量只要按照其对应的比容和热焓量之差来计算,都可以得出热量值。

　　当采用体积流量计算时,也可采用公式(6)计算该系统释放或吸收的热量。

　　式中:

　　热系数K在欧洲标准EN-1434-1的附录A中进行了分析论述。首先,K系数是可测物理量压力P,供水温度θf和回水温度θr的函数:

　　显然:K系数值取决于热量表的体积流量计是安装在进水(f)还是在回水(r)的系统中。即使在同一温差条件下,也必须研究体积流量计的安装位置。

　　我们所见到的欧洲先进水平的热表产品及设计方面的报导,都是采用K系数的修正来保证其精度的。即便是欧洲现在最先进的热表,因为是采用K系数来修正,热量表的安装位置规定在回水管上,就不能改装在进水管上。而且,不能直接同时用于供冷(吸热)量的计量。流量计和测温传感器的安装位置(进水,或是回水),都被严格的规定。