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关于户用热量表研制开发的思考
当前，我国城市建筑供热行业形势严峻，能源浪费严重，采暖费收缴困难已成为影响其生存和发展的两大难题.因此，对供热收费体制和采暖系统进行彻底改革，实现按表计量收费已是势在必行.由于热量表是实现采暖按表计量收费的核心设备，我国必然会逐步形成对热量表需求的巨大市场.市场就是动力.几年来，国外厂商一直拭目以待，蓄势抢滩中国市场.而国内一些厂家也欲抢先机，纷纷开发出具有自家特色的热量表，其中有的搞出了样机，有的已经批量生产或在采暖系统上试用，但真正获得质量技术监督部门批准的并不多。
热量表，作为一种产品，我国还没有制定出自己的标准。作为一种产业，还处于刚刚起步阶段.从当前情况看，的确有很多问题需要研究和探讨，以避免开发和使用过程中造成大的经济损失.这些问题主要是:从使用、计费和维修的角度看，热量表应具备哪些功能;在我国的水质情况下，如何保障热量表的长期安全可靠运行;以什么样的思路研制开发热量表等等。下面就此谈一些粗浅的看法.
1热量表的功能和品质
1.1热量表的基本参数
热量表应至少能计算和显示以下8种数据:
(l)累积热量(以Gj.或MWh为单位);(2)瞬时功率你钧;(3)瞬时流量(m3/D;(4)累积流量(耐);(5)进水温度(℃);(6)回水温度(℃);(7)进回水温差(oC);(8)运行时间(h).
以上仅是供需双方结算和监视供热系统运行的基本数据，也是国际法制计量组织“R75号国际建议”所要求的.但现在有的厂家制造的热量表却只有热量等少数几个参数是难于满足需要的。
1.2几项必须的功能
“R75号国际建议”对于热量表所应具有的功能未提出明确要求，有的进口热量表可显示40多项数据和信息，而国内自行开发的热量表功能又过于简单.根据我国供热系统和计量计费的要求，有一些功能是必须要具备的.
(l)定期读数功能。我们知道，在一栋楼中，相同面积的房间如处于不同的平面位置或不同的楼层，耗热量就可能是不同的.为公平起见，应对不利房间进行科学合理的修正，以使同一栋楼中在相同时段内相同房间保持相同室温所花费采暖费基本相同.这样，就要求所抄得的热量表读数必须是同一时刻的，因而要求热量表应具有将热量累积到某一时刻(如每月底)后存储的功能.
(2)回水温度限制功能。因供热过程中，回水温度过低将无法满足用户的正常要求，所以，热量表应具有当回水低于某一设定温度时热量单独累积的功能，以便另行计算热费.
(3)多种抄表方式。由于热量表可显示的数据和信息较多，因此，应不仅可以直接读表，还可用抄表机抄表.根据住宅产业化要求，还应具备数据远传功能.
1.3关于预付费装置
为解决收费难问题，有的厂家开发的热量表设计了IC卡和电磁阀，以图通过付过费的IC卡来开启电磁阀而控制交费.但下面的情况值得注意:(l)长期以来，人们一直对IC卡的安全可靠性提出质疑;(2)由于这种热量表必须安装于室内，供热公司无法监视其运行状况，也不能排除用户对IC卡口进行非法操作的可能性;(3)小型电磁阀的运行可靠性差.
更重要的是，采暖费计算与其他公用消费计算不同，按每户的耗热量并不能直接计算出热费.首先，每栋楼中各用户都必须缴纳占总用热量一定比例的基本热费，这部分收费是以面积为基础的，同时与整栋楼的用热量有关.其次，如前所述，有时为了公平合理，还要对不同位置的住户房间热费进行修正.换句话说，只有在清楚整栋楼各用户实际耗热量的情况下，将同一栋楼内的所有用户的耗热量联系在一起进行一系列的分摊和修正，方能同时得出全楼各用户的热费。这就是热量表与电表、_.水表在收费方式上的根本不同之处.鉴于此，在现实情况下，这种预付费装置无异于画蛇添足，而且增加了热量表的造价.
另外，由于安装了电磁阀而必须使用外接市用电源，无疑，停电会使电磁阀关闭而停止供热，这就进一步降低了供热的可靠性。
1.4流量计的精度和寿命
热量表是由流量计、积分仪和温度传感器三大部件组成的，其中流量计的研制开发难度最大，问题也较多.国际法制计量组织“R75号国际建议”要求“热量表的所有组合部件必须用好的材料牢固地制造，能够抗各种腐蚀和正常使用时产生的磨损，特别是能抗载热液体中杂质引起的磨损”.国外生产厂商均未给出热量表的使用寿期，但却承诺在水质符合要求的条件下可连续使用6年(一个校验周期)并保证设计精度.看来问题的关键是水质，然而我国多数城市的水质却难说符合要求.因此，下面一些问题更应引起特别注意:
(1)为降低造价或选不到合适的材料而用冷水表的材料制造热水流量计;(2)叶轮转子没有采用耐磨轴承;(3)近期还发现有的流量计只运行了一个多月，脉冲计数用的小磁块上就吸附了大量细小的铁屑，不但造成屏蔽信号计数不准，还因叶轮的一侧增加重量而加大了其转动摩擦力.对于磁力藕合计数装置虽不存在屏蔽信号的问题，但也会因祸合磁块吸附大量铁屑而大大增加叶轮转动摩擦力.这些都必然会造成流量计的使用误差不断增大.为从根本上解决这一问题，应研究开发非磁性脉冲技术，据悉欧洲已有这类产品面世.(4)应注意磁铁的锈蚀问题，否则用不了几年磁块就会不复存在了。(5)每台热量表在出厂前都应进行标定，以消除制造误差的影响.不进行标定将很难保证其精度.还有值得一提的是，国产热量表最小额定流量普遍为1.Sm'/h，但就我国的情况看，建筑物的每户面积多数在100m}以下，其循环水量也只需上述流量的一半就足够了.选用过大量程的流量计会大大降低其测量精度.
1.5温度传感器
国内有的厂家采用半导体热敏电阻作为温度传感器，虽然测量精度很高，且价格只有10一20元或更低，但由于它对温度量程和时间的稳定性很差，根本无法满足长期温度测量的精度要求。国际上普遍采用的则是铂薄膜热电阻Pt100,Pt500(数字表示。℃时的电阻值)，同时对热电阻还要精确配对才能达到设计精度.目前，这样的产品国内已有生产，价格约80一90元一对.
1.6液晶显示器
液晶显示器是热量表的必备装置.由于热量表往往会安装在不采暖的楼梯间内，在寒冷地区温度可能会在0℃以下;夏季，地下室或机房的相对湿度可能会超过85%.在这种湿冷的环境下，有些廉价的(大约是高质量液晶显示器价格的一半)液晶显示器可能会不显示或显示速度极慢，这也是应特别注意的。
2热量表开发研制方向
热量表因其流量计的原理不同而有多种形式.目前，在欧洲使用最多的流量计有机械式和超声波式两种.这两种流量计相比较主要有如下优缺点:机械式流量计量程较宽、耗电少、价格较便宜，但对水质要求高，微量的铁屑或细砂都会急剧降低测量精度直至在短期内损坏;超声波式流量计对水质要求较低，不易损坏，使用寿命长，但价格较高，带超声波流量计的热量表比带机械式流量计的热量表大约贵1/3e到底哪一种形式的流量计的热量表更适合我国国情呢?
在欧洲，机械式流量计已有几十年的制造和使用历史，超声波流量计在民用供热系统上开发和应用只是十几年前的事.目前，从欧洲热量表市场来看，机械式流量计销量所占份额呈下降趋势，超声波流量计在逐年上升。据统计，19%年它们的销售份额分别为90%和10%,1999年为80%和20%，预计2000年将为70%和30%.欧洲有生产热量表的厂家15 }- 20家，其中多数生产机械式流量计热量表，而生产超声波流量计热量表的只有3, 4家。其中的Kamstrup公司1996年生产超声波流量计热量表2万块，到1999年就猛增至10万块。
据国外专家介绍，波兰开始热计量时全部使用带机械式流量计的热量表，由于陆续出现问题，现正逐步更换成带超声波流量计的热量表。而晚些时进行热计量改造的罗马尼亚、斯洛文尼亚吸取了教训，从一开始就全部采用超声波流量计热量表。在丹麦，人们非常重视供热水质，政府设专业部门检查监督水质。但在这种情况下，机械式流量计也只能运行5年左右就要更换新的流量计.在欧洲，流量计损坏后，有50%仍更换为机械式流量计，这其中有相当一部分是为迁就原有配套的积算仪;另外50%则更换为超声波流量计.20年前，丹麦所使用的热量表全部配的是机械式流量计，现正全面更换为超声波流量计。
鉴于我们在热量表运行中所出现的问题和欧洲的历史经验，是否可以得出以下认识:
供热水质对机械式流量计的正常运行和使用寿期至关重要，而供热系统水质普遍较差又是我国的现实情况，所以热量表的开发研制必须充分考虑这一国情.现国内开发生产的热量表无一例外采用机械式流量计，除因其价格较低外，恐怕也与国外某些厂家的片面宣传的误导有关。我们认为，国内应同时开发机械式和超声波两种流量计，以便用户可以根据自己的水质情况进行选择.同时应注意研究机械式流量计所存在的问题，特别是如何消除铁屑的影响问题.另外，组成热量表的三大组件寿期相差很大，所以不宜将流量计与积算仪做成一体的形式，以便于更换流量计。同时，在选择积算仪时要考虑到流量计在机械式和超声波式间互换的可能性.在现实水质条件下使用寿命是我们选择热量表的重要指标，虽然机械式流量计的价格只占整个热量表价格的1/4左右，但短期更换就会使其失去原有的价格优势.况且，对水质进行严格的处理也要投人资金。
3开发生产热量表的途径
显然，热量表会在我国形成一个庞大的需求市场，也应形成一个庞大的制造产业.以什么样的道路和方式来实现这一目标，是我们每一个要涉足这一领域的人须慎重考虑的.
首先，我们可以走自己的路，发挥产学研各方面的优势，共同攻关开发.只有这样才会形成与国外产品的竞争之势，才会把它的价格拉下来并考虑与我们合作.但也会面临诸多困难，如研制和使用经验少，可能会走些弯路;可能会缺少合适的材料等.由于产品必须通过实际运行考验期才可大批量生产，所以短期内很难形成规模.另外值得一提的是，我们自己开发的热量表首先应注重技术先进、功能齐全、质量可靠，而不应把价格低廉作为自己的惟一优势。其次，我们还可以走另一条路，与国外著名厂商进行合作，从对国外产品进行组装开始，逐步国产化和进行二次技术开发，就像我国的汽车工业和飞机制造业那样。国外生产热量表毕竟已经有几十年的历史，我们可以通过引进学习国外丰富的开发制造经验，尤其是可以引进我们所需要的材料和关键零部件，当然在引进开发过程中应特别注意适合我国国情问题.如我国的供热系统的水质较差，含杂质和铁屑较多，管理人员经验少素质低等.
总之，我们应认真研究欧洲开发、使用热量表的经验和教训，以便少走一些弯路，使我国的热量表制造业尽快地形成并发展起来.
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