热量表的热量计量原理及计算

　　长期以来,我国北方地区城镇居民采暖用热一般按住宅面积而不是按实际用热量计量收费,导致用户节能意识差,造成资源的浪费。显然该计量方法缺乏科学性。而欧美等发达国家在八十年代初,热量表的使用已相当普遍,热力公司以热量表作为计价收费的依据和手段,节能20%~30%。作为建筑节能的一项基本措施,我国国家建设部已将热量计量收费列入《建筑节能“九五”计划和2010年规划》。因此,研制开发用于采暖计价的热量表势在必行。

　　热量表一般应具备以下技术要求[1]:

　　①总体精度达到OIML—R75规定的4级标准;

　　②流量计部分的精度,误差<3%;

　　③温度传感器采用铂电阻测温元件,符合IEC—751标准并精确配对,当供回水的温度差在6℃以内时,测量误差<0.1℃;

　　④热量表具备热焓和质量密度修正的功能,误差小于0.5%;

　　⑤微功耗的设计,内藏电池可以连续工作5年。现在中国市场上的国外热量表技术成熟,标准化程度高,但是价格昂贵。我国对热量表的需求量大,研制开发低成本、符合国际标准的热量表是大势所趋。本文以热量表热量计量原理为基础,介绍了几种常用的热量计量方法,分析比较了各自的优缺点,详细讨论了具有k系数补偿功能的热量计量方法,该方法实现了k系数的温度和压力在线补偿,因而具有较高的精度。

　　1　热量计量原理

　　热量表是一种适用于测量在热交换环路中,载热液体所吸收或转换热能的仪器,热量表用法定的计量单位显示热量[1]。热量表又称热能表、热能积算仪,既能测量供热系统的供热量又能测量供冷系统的吸热量。

　　将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上,流量计安装在流体入口或回流管上(流量计安装的位置不同,最终的测量结果也不同),流量计发出与流量成正比的脉冲信号,一对温度传感器给出表示温差的模拟信号,热量表采集来自三路传感器的信号,利用积算公式算出热交换系统获得的热量。热量表系统原理图如图1所示。

　　传热量一般由载热流体的质量、比热容和温度变化等因素决定。对热量表来说,进出口的焓值还与时间成比例。国内热量表一般采用焓差法计算热量。焓差法的传热公式为

　　式中:Q为释放热量,kj或kW·h;qm为质量流量,kg/s;Δh为进出口焓差,kj/kg;k为热交换系数,kW·h/m³·℃;t为时间,s;Δθ为进出口温差,℃;qv为累积流量,m³。

　　目前,国产热量表的热量计量方法基本可以分为以下几种:

　　①直接焓差法