目前,北方大部分集中供暖的省市都发布了新建住宅集中采暖系统必须采用分户热计量的技术标准或行政法规,给热量表行业带来了巨大商机。然而,我国试点项目使用的热计量产品多为欧洲进口产品,国内自主研发的产品还未实现成熟的批量生产,质量参差不齐。从国内供热计量的试点经验来看,即使是进口产品,在施工和使用过程中也存在问题,某种程度上也影响了供热计量工作的顺利进行。
技术方案论证
热能表工作原理是:将配对温度传感器分别安装在热交换回路的入口和出口管道上,将流量传感器安装在入口或出口管上;流量传感器发出流量信号,配对温度传感器给出入口和出口的温度信号,计算器采集流量信号和温度信号;经过计算,显示出载热液体从入口至出口所释放的热量值。
热能表是由流量传感器、配对温度传感器和计算器三个部件组成。热能表按结构类型可分为一体式热能表和组合式热能表。组合式热能表由各部分现场安装组合而成;一体式由流量传感器、配对温度传感器和计算器组成,而且组成后全部或部分不可分开。鉴于两种热能表的特点,我们采用一体式结构。
构成热能表的所有部件应有坚固的结构。由于该表长期在较高温度下工作,因此,各部件应有相应的机械强度和耐磨度,与载热液体接触的部件材料,应能耐载热液体和大气的腐蚀或有可靠的防腐层。所以,流量计等关键器件采用耐磨材料,保证了产品长期运行的稳定性和准确性;配对温度传感器采用Pt1000高精度铂电阻,配置精密测温电路,保证了温度测量的高精度;计算器采用先进的多功能、超低功耗微处理器,从软、硬件设计两方面采用优化措施,保证其长寿命、低功耗稳定运行,并有很强的抗电磁干扰能力。
热能表生产后的检定分为总量检定和分量检定。总量检定法要求热能表在规定的3种情况下进行检定,在每一种情况下,选择给定范围内的温差、一个流量点,并在(50±5)℃的水温下进行检定。分量检定法是分别对热能表三个大部件进行检定,每一个部件都必须在规定的温度下进行检定。根据实际情况,从生产的角度考虑,分量检定法更易于操作。所以,我们采用分量检定法检定热能表。
技术特点
热量表依据国家城镇建设行业标准《热量表》(CJ128-2007)和中华人民共和国国家计量检定规程《热能表》(JJG225-2001)设计,主要用于计量以水为介质的热交换系统所释放(或吸收)的热量并可进行数据传输(可选),便于远程抄表和计算机集中管理,配以IC卡智能控制阀等部件可实现用热的预付费管理。既可安装在系统的进水端,也可安装在系统的出水端,能够最大限度地满足用户需求。采用进口超低功耗芯片,合理设计控制软件,使得热量表功耗大为降低,使用一节5号锂电池可使热量表工作8年以上。热量表结构紧凑,整体采用全密封设计,防水、防尘、防磁,表头可自由旋转,视角任意调整;也可分体悬挂(可选)或安置在墙壁等位置,方便读取。
目前,市场上的热能表主要包括普通型、预付费型、超声波型、智能型四种类型,其主要特点见表1。
从表1可以看出,普通型热能表是四种热能表中功能最简单的一种,当然,也是结构生产最简单、最容易的一种,此种热能表在试用初期和经济欠发达地区具有一定适用性。预付费型热能表具有IC卡预付费功能,方便管理和操作,是现代化管理的模式,也是未来发展方向,此种产品将长期存在,不易被淘汰。超声波型热能表采用超声波原理设计,使得该表计费准确、功能齐全,属于热能表中的高端产品。表一第5项功能“节能调温”是智能型热能表独有的功能,因具有温度控制装置,能最大限度地实现节能效果,也是一种更先进、更具人性化的产品。
鉴于以上各表的特点,目前,我们推荐客户使用预付费型热能表。下面着重介绍此类型的热能表:
1.组成结构:由一台流量计、两只温度传感器和一个积算仪等组成。
2.计算方法:脉冲流量计、温度传感器分别对流量和温度进行检测,积算仪对脉冲流量计和温度传感器提供的信号进行数据处理,按计算公式算出用户从热交换系统中获得的热量。
3.计算公式:

式中:
Q—释放或吸收的热量,单位为J或W·h;
qp—流经热量表水质量流量,单位为kg/h;
qv—流经热量表的水的体积流量,单位为m3/h;
p——流经热量表的水的密度,单位为kg/m3;
△h—在热交换系统的入口和出口温度下,水的焓值差,单位为J/kg;
t—时间,单位为h。
4.技术参数见表2。

5.基本功能
1)IC射频卡操作及管理:采用预付费方式,充值、设定、管理等可通过射频卡刷入;
2)故障报警功能:当低电压、消耗热量低于透支阀值时,水温传感器被破坏或损坏时显示其故障及报警,并自动关闭阀门;
3)水温传感器防拆功能:拆除进、回水温度传感器,阀门自动关闭,确保计量准确;
4)防断电功能:当更换电池或断电时,表内延时断电装置能自动关闭进水阀,并保存数据。
6.主要特点:
1)流量计这一关键器件采用耐磨材料,保证了产品长期运行的稳定性和准确性;
2)配对温度传感器采用Pt1000高精度铂电阻,配置精密测温电路,保证了高精度的温度测量;
3)选用先进的多功能、超低功耗微处理器。从软、硬件设计两方面采用优化措施,保证计算器长寿命低功耗稳定运行,并有很强的抗电磁干扰能力;
4)具有自我诊断、故障代码显示和断电数据保存功能,为排除故障提供了依据;
5)一体式结构,外形美观,防泄漏,读数方便,操作简便;安装、维护方便,防止人为破坏等功能;
6)液晶显示功能:热量表配置LCD显示及翻屏按钮,能显示累计热量(kW·h)、剩余热量(kW·h)、累计流量(m3)、供水温度(℃)、回水温度(℃)、供回水温差(℃)和累计时间(h)等;
7)低功耗模式:积算仪采用超低功耗结构和流量检测模块不仅延长电池的寿命,同时还提高了仪表的精度与性能。
加工工艺
热量表由计算器,配对温度传感器和流量计组成。
1.流量计的安装:每套流量计的主要零件有基表壳、机芯(整流网、叶轮、叶轮室和叶轮室盖)、O型密封圈、不锈钢压板、塑料压板、压紧圈等组成。
安装工序:先将机芯放入基表壳,对好零点→O型密封圈→不锈钢压板→塑料压板→压紧圈→韦根传感器→屏蔽环→屏蔽罩→锁紧圈。
安装完后,测试脉冲,调节线性。
2.计算器安装按下图所示方式连接各部分线路,不得有虚焊、漏焊和焊刺。

电池、按键与计算器连接完后,测试按键,液晶显示。
3.温度传感器安装
计算测试完后,将配对温度传感器Pt1000与计算器连接,连接完成后,显示故障清除,然后标定温度,完成后,将Pt1000放入恒温槽校验温度,合格后进入下一道工序,不合格重新标定。
4.整机装配测试完成后,将流量传感器信号线与计算器连接,装好外壳,输入参数,进行标定,标定完成后进行测试。测试时,要记录好数据,测试结果合格后,进行包装。不合格重新标定或校表。
5.入库:将测试合格后的产品及时包装、入库、小心储藏,等待出厂。
科技创新
通过对IC射频卡预先充值,然后将值刷进表里,就可以实现供热了。卡里预存费用消费完,会提示用户充值,避免了拖欠供暖费的问题,真正实现“自己用多少就缴多少”。这样改变了以前手工缴费繁琐的模式,给人们的生活带来了便利,也便于相关供热部门管理。此项产品的成功设计,必将处于同类产品中的领先位置,也将长期存在,不易淘汰。
推广应用的条件和前景
详见本刊2009年10月刊《热能表经济效益和社会效益分析报告》。
存在的问题
供热管网中的水质问题,将会影响热能表的使用性能和寿命。同时,由于各地区水质的差异,还会影响到计量的误差。当然,我们在产品程序中会进行补偿,以减少这一误差。这个误差只是一个地区性的差异,就同一地区来比较,热能表本身的计量误差是很小的,基本可忽略不计。




