热能的测试与计量

　　目的:现在一般城市的暖气收费采用平均收费或按面积收费。这种收费方式的缺陷和不合理造成热能的浪费和广大用户的不满。为了解决热能生产和热能消费之间的不必要误解，提高服务质量和收费的透明度;按热能消耗收费势在必行。

　　原理:热能作为一种能源，如同用水、用电一样按用量收费最为合理。热能作为一种能量，根据传热理论公式:Q二C·M(tz一tl)，其中，Q为热能量;C为传热媒质的比热容;M为传热媒质的质量;t，、tZ为传热媒质的终结温度和初始温度。Q与温度差，传热媒质的质量、传热系数成正比。而一般来说，使用水为媒质传热。其质量可以用流量与时间的积来表示，因此，在公式:Q二c·M(t2一tl)中，测量时只要测量出终结温度和初始温度之间的温度差和在此温度差下的用水量及可测量出各用户的热能消耗量。

　　测量方法:

　　1用水量的测量

　　测量流量的方法与传感器很多，但由于测量环境为温度变化大、并且要求数字化处理，而由于光纤涡轮传感器具有重现性和稳定性好，并易于数字化，且其测量范围较大，不易受电磁、温度等环境因素的影响等特点，所以选用光纤涡轮传感器测量流量。

　　2温差的测量

　　由于被测量的物理量为温度差，因此测量冷、热水管的温度差选用温差热电偶最为合适。将热电偶的一端安装在进水管，作为热电偶的热端;另一端安装在暖气的出水管口，作为冷端。这样就组成温差热电偶，如图1所示。

　　由于热电偶传感器是通过测量温差电动势的大小来测量热电偶冷、热端的温度差的，因此只要能够测量出热电偶两端的温差电动势就可以测量出暖气进水与出水的温度差。由于温差电动势一般比较小，在测量时必须将其放大、模数转换、传感器标定后才能输人计算机进行测量、运算。

　　当用户消耗热能大时，热水流经暖气片后的降温大，因而其产生的温差电动势也大;当用户消耗热能小时，热水流经暖气片后降温小，因而其产生的温差电动势也小。设每个用户消耗的热能为Q，则有:Q=M△t;其中M为涡轮流量传感器测得的水流量，么t为进水、出水两端的温差。

　　这样，我们通过对温差电动势的测量及暖气进水量的测量，就可以测量出各用户对热能的消耗量。图2为测量的电原理图:

　　同时，该测量装置具有预防用户盗用水功能，在暖气的进水口增加一个电磁阀，如图1所示。当个别用户从暖器盗用水时，由于将流量测量传感器安装在热水进水管口，所以该测量计费系统仍能正常工作。这样，虽然热能生产厂损失了一部分冷水，但可以大大减少损失。当用户的充值卡上的值为零时，该测量系统能自动控制电磁阀切断热水的供应，从而保证热能生产厂的损失。