计量技术 和集中供热住宅热计量方式

中国科学院物理研究所  王树铎

《摘要》：八部委《关于进一步推进城镇供热体制改革的意见》中，明确指出为了“稳步推行按用热量计量收费制度，---新建住宅的公共建筑必须安装楼前热计量表；---既有住宅要因地制宜，合理确定热计量方式”。本文就如何落实上述指示精神，关于当前热计量技术和集中供热住宅热计量方式的特点、选用、设计等技术问题，提出作者的几点意见。

经国务院同意颁发的《 建设部、国家发展改革委、财政部、人事部、民政部、劳动保障部、国家税务局、国家环保总局关于进一步推进城镇供热体制改革的意见》关于“近期重点工作”中，明确指出要“稳步推行按用热量计量收费制度，促进供用热双方节能。新建住宅的公共建筑必须安装楼前热计量表和散热器恒温控制阀，新建住宅同时还要具备分户热计量条件；既有住宅要因地制宜，合理确定热计量方式，热计量系统改进随建筑节能改进同步进行”。如何贯彻落实上述八部委文件指示精神，关于楼前热计量表和既有住宅热计量方式，本文提出作者的几点意见。

一、热计量的方式和收费的技术方案

由建设部科技司和世界银行组织调研起草的《供热计量与收费的技术方案及政策法规报告》（国际经验和中国供热计量和收费系统示范工程的总结）中，将世界范围内热计量的方式和收费的方案归纳为四种。并指出：究竟哪一种方案适用，取决于技术的、社会经济的、当地的制度条件和供热系统与建筑的特点。

方案A： 楼栋热表  整个楼栋的热耗由安装在热入口（即与二次网、热交换器或供整个楼栋的锅炉的连接处）的一块热量表（或称“楼前热计量表”）计量。整个建筑的热费根据热表计量的热耗付费，然后根据建筑面积分摊给每个住户。

方案 B: 热分配表  除了计量整栋楼的热耗外（按方案A），户内每个散热器的散热量由蒸发式或电子式分配表计量。整个楼栋的热费在分摊给每个住户时，部分根据采暖面积，部分根据热分配表的读数进行分摊。

方案 C:热水流量表  每个住户散热器中的热水流量通过热水表进行计量。整栋楼的热费（按方案A ）根据每户的热水流量进行分摊。这就意味着要求（或假定）楼栋内每户热入口的供水温度相同。

方案 D:  户用热表  每户住户的热耗通过一块热表进行计量。户用热表可以用来分摊每户的热费，但更多的是依据供热合同而直接计算热费。

虽然每种方案都能根据用户热耗而向其收取热费，但每种方案在计量用户热耗时的准确性和易用性却存在差异。需要指出的是热在户与户之间传递时，伴随着不同的房间温差和公共区域的散热；单个用户控制不了这样的传热和散热。热能的这个特点与其它能（如电、气、生活热水）的输送是不同的。这个问题在四种方案中都存在，无可避免。一味地追求供热计量的绝对精确和公平将会导致采用不必要的昂贵的的设备和复杂的补偿方法，而市场在简单的、透明的机制下运行时更为有效。

二、当前启动推行用热量计量收费、促进热能节约的有效措施

几乎是在前述八部委文件颁发的同时，建设部发布了第143号令：《民用建筑节能管理规定》；2006年1月1日起开始施行。两个文件的共通点显然是在于加强城镇民用建筑节能工作，推进城镇供热体制改革。建设部第143号令第十二条规定：“采用集中采暖制冷方式的新建民用建筑应当安设建筑物室内温度控制和用能计量设施，逐步实行基本冷热价和计量冷热价共同构成的两部制用能价格制度”。在分户计量的技术性问题解决以前，首先是在在一个建筑的热入口处，安装有热计量表，用户的热用量按其占用的面积分摊；对建筑物内的用户就可以实行两步制价格。这样对每个用户节能的刺激作用不大，但对建筑物的管理者却有较好的节能刺激作用。实际上，一旦开始按热量计价，热计量表首先从供热企业的出口处装起，然后在热力站的入口安装，然后再扩大到每个楼、每个楼栋的热入口处；最后扩大到每一个用户。按热量计价使供热企业的收入决定于其产品的数量，可以促进企业关心降低供热成本，以少的耗费提供更多的热量；按热量计价也使用户的支出决定于其消耗的热产品数量，可以使用户关心热能的节约，以少的热费支出得到满意的供热服务。所以用能计量，实现按热量计价最终是为了达到有效地促进热能节约的目的。新建住宅的公共建筑必须安装楼前热计量表（也就是楼栋热表）和既有住宅要合理确定热计量方式，正是启动推行用热量计量收费、促进热能节约的有效措施。

三、关于“楼前热计量表”

那么应该如何选用“楼前热计量表”，也包括热力站出口与各个楼之间的表和热源—供热企业到热力站入口之间的表，(为区别户用表，以下简称“大表”)值得提起多方面的注意。事实上，许多城市的热力公司，供热公司和涉及供热管理的部门，已经在计划采购这种“大表”；而一些原生产过户用热表的企业，也已开始着手或跃跃欲试生产这种“大表”。

三．1、“大表”的特点

首先，一旦实施供热计量收费，“大表”作为结算时计量依据，最先成为收付费双方关注的重点；不可避免地也成为发生矛盾争执的重点。不仅仅要求稳定性和可靠性，如何保证其公正和准确，将达到更严格的来自“双”方的考验。因此，从技术上说，对“大表”的精度必然提出更高的要求。如果说在户用热量表选用时，三级表是普遍可以接受的，那么在楼宇以及热力站用表时，将要求精度在二级以上。原因包括：户用表的计量数据仅是其所缴全部热费的一部分(基本，固定费用达到三至五成或以上)，而对一个楼宇的收费根据就是“大表”的计量数。欧洲热量表标准 (EN – 1434 ) 中特别提到额定流量大于每小时100立方米时，有希望能达到精度为1级；显然是有实用意义的。

还有，“大表”在安装，维护，寿命，周期检定等方面，也与户用表不同。户用表毕竟只是局部，影响在一家一户；而如果是正当供热季节，有一座楼或一片楼群的供热入口处需停止供热来处理热表问题，所造成的经济损失和社会影响将难以估计。

当然“大表”可能，也应当允许付出更高的成本，而且结算的双方都应该理解和接受。

三．2、历史的经验值得注意

过去若干年里，户用表试用过程中的经验教训，值得吸取。一半以上的、由于各种原因造成的、甚至也包括一些进口表在内的户用热量表，在试用过程中发现的问题；包括精度太差、寿命太短、停止工作、甚至阻塞供热管道影响居民生活等；导致严重的后果。不仅是给热表用户或热力站、建筑物业管理公司造成投资浪费，人力物力损失；也同时影响到热量表生产企业，过高的维修、赔付费用，使得入不敷出，损失惨重。实际上热量表供需双方是两败俱伤。必须克服片面追求低成本，不按照标准和技术运作，做“样子工程”等弊病，真正使热量表(大表)能正常的，稳定、可靠的完成作为收费依据的计量任务。

三．3、推荐使用非机械式流量计——超声波流量计热能表

热表使用的流量计，随着对我国供热系统和国际上热量表流量计技术发展、现状的了解，也有一个认识的过程。如前所述，特别是对于楼前及供热系统中用的“大表”，作者认为现有的表型中，目前首选的应该是超声波流量计热能表。

首先是必要的可靠性和精度。过去的几年以至更久以前，在我国一些主要大城市的热力公司已有使用超声波流量计的经验，多数是正面的。相反，使用机械式流量计，尽管在安装时好象节约了资金，后来的应用实践发现问题的较多。特别在比较老，旧的管道系统和水质较差的情况下，更为严重。当用作供、购双方的结算用表时，不同类型的流量计发现差别较大的问题引起争议。而采用超声波流量计，在相同管径下，甚至是不同国家不同型号的产品，测量结果的一致性都比较好。经验证明，超声波流量计的适用性和精度都比较好。

影响选型的一个重要因素是价格。一般认为：超声波表比机械式表要贵得多。事实上应整体考虑。机械式表要求必须安装过虑器，必须及时，经常处理淤积的杂质，甚至需要定期拆洗机芯，需要及时进行维修性的人工费用。此外，机械表由于叶轮、轴承等机械部件的磨损等问题，为了保证测量精度，进行周期检定的时间不宜过长；总的寿命很难达到10年，甚至五年不到就有报废的。相比之下，采用超声波流量计热能表，在辅助设备、部件更换、维护周检等硬件和服务的费用上都可节约；而且寿命可达15年以上(兰吉尔2WR5型超声波热能表)。据悉，近来超声波热能表的价格也在作下降的调整。就作为计量收费依据，要长远使用的目的而言，总的使用成本，超声波表还是有竞争力的。

还要考虑的是安装和使用方便的问题。特别是既有建筑，原来没有安装楼前表的，楼栋供热系统的进口处可能会受到空间的限制。包括可以安装热表(流量计部件)地方的大小，是否有安装过滤器等和流量计安装技术要求的足够的前后直管段的空间；管道的走向，是水平还是垂直、甚至倾斜等等；必须符合测量要求。在这方面，选用适当型号的超声波表也会比较方便。

至于对热量表生产企业而言，研发大流量热能表，应该把眼光放远，提高技术起点，以非机械式流量计为主攻方向；适应我国供热系统的需求，并符合国际技术发展的方向。

四、关于“既有住宅”的热计量方式

四．1、“既有住宅”的热计量

我国2001年起才规定了新的集中供暖建筑要按照可分户计量控制设计和建筑。也就是说，至少在2000年以前的约十亿平方米的住宅，如果不进行改造，都无法采用通用的户用热量表来实现热计量。过去几年的经验证明：通过进行供热系统管道的改造实现分户闭环控制和计量，只适应部分老旧建筑。因此，八部委文件规定：近期重点工作对既有住宅要因地制宜合理确定热计量方式，是十分正确和必要的。

已被业界熟悉的方式之一是采用“热分配表”。对每一家住宅的每个散热器散热量由蒸发式或电子式热分配器测量。当整个楼栋的耗热量用楼宇总表测试后热费分摊给每个住户时，部分根据采暖面积，部分根据热分配表的读数分摊给每个住户。这种方式在我国一些城市进行了试点工作，取得了一些经验，也发现了一些问题。作为方式之一，多有论及，本文不做赘述。

这些年来，国内不少学者，专家和企业的科技人员，进行了大量的研发工作，试图寻找更新的适合“既有住宅”的热计量方式。包括：天津荣美科技发展有限公司研制的以散热器平均温度和室内温度为采集参数，按照函数关系计算用热量的方式。北京晟龙世纪科技发展公司和哈尔滨工大合作研发的，按照各个房间的耗热量与室温和室内外温差有关的原理进行热量分摊的“温度法采暖热计量分配系统”。还有甘肃德邦智能机电科技有限公司研发的‘既有住宅分户热计量及温度调节改造方案"等等。

四．2、合理确定、评价“既有住宅”热计量方式

评价一种新的热计量的方式，建议考虑三个原则：一，科学性：应该了解供热计量技术基本原理和发展现状，符合相关的国际标准和国家标准；作为研究和设计热计量方式的依据。二、先进性：应表现出比传统的，现有的方法的优点，而且尽可能考虑采用新技术，适应与时共进的发展需要。三、实用性：应适合“既有住宅”推广应用；简单、经济、施工方便，尽可能避免给“既有住宅”用户带来过多麻烦，影响效果。

四．3、 推荐一种方式

甘肃德邦智能机电科技有限公司研制的《既有住宅分户热计量及温度调节改造方案》，是一个基于网络环境下的具有可监﹑可控功能的分户热计量系统；是一种适用于“既有住宅”集中供热采暖系统实施分户热计量的方式。

系统由每组散热器前安装一只智能型三通电动阀；在每单元安装一部能管理127只电动阀或流温数据采集处理器的单元热表；和在每一设定供热区域（一般是一栋楼）安装一部楼宇热表及系统配套软件组成。这种方式采用层间温差﹑流量﹑焓差值进行积分运算。以单个散热器区间为单位计算消耗热能，再以户为单位合计户消耗热能。既实现了按照通用热量表标准进行的分户热量测量；又可实时检测现场设备的工作状态；还可以对现场设备的运行状态进行控制，如：可现场手动调节或通过通信方式的远传控制散热器进水阀门当前开启量，分为全开﹑全关﹑按比例开启﹑保持不动等）。符合科学性的原则。

楼宇热表最大能管理35部单元热表；区域内单元热表用数据线缆连至楼宇热表，楼宇热表用数据线缆连至供热站管理计算机。楼宇热表计量准确度等级为2级，是热力站收费的基准。楼宇热表接收各个单元热表适时发送的单元内热能消耗及其它运行数据，并将准确计量的总热能值与区域内单元热能消耗叠加值进行比较分析后，按各单元建筑面积将热能差值分摊给各单元热表；再由单元热表按各户建筑面积分摊给用户。同时它能适时将区域内热能消耗总量及其它运行参数发送至供热站计算机管理平台，并根据供热站计算机调度指令适时调整区域回水温度至指定区间内。从其功能和民用建筑的智能化、信息化管理发展方向放行考虑，具有其先进性。

这种方式不需要对既有建筑及供热的管道工程系统进行结构改造。除去安装智能型三通电动阀、数据采集处理器和户外安装单元热表、楼宇热表，及其间需用数据线缆的穿孔外，不涉及大的土木建筑施工；比较简单、易行。

该系统2005年8月份开始先后在建设部，冶金部，地科院，国家林业局等单位的若干宿舍楼进行系统安装；从11月中旬开始对系统进行总体在线调试。到3月初为止所有系统均在连续工作状态。通过一个采暖期（2005年11月—2006年3月）的连续运行，各系统运行基本稳定可靠。温度﹑流量﹑测量基本满足要求，测量结果与参比楼宇总表 -- 德国兰吉尔超声波热量能表对比，误差≤8%（包含个别用户拒装及公用散热器导致）；表明层间温差计算消耗热能方法可行。从用户方来看，实现了温度任意调节的可能，当锅炉供水温度60℃以上时，靠顶层住户一般开始调低温度，在同样情况下低层用户原本普遍感到温度较低的问题得以缓解。从锅炉供热方来看回水温度平均提高了2-3度（以东四为例，特点是一台锅炉供一栋楼；与往年情况比较）。表明通过该系统在采暖环节上实现节能是可行的，尤其当实施计量收费、住户自觉节能时，相信会有更好的节能效果表现。

这种方式试运行过程中也暴露出或验证了一些设计，施工，管理中的问题；需要认真地总结经验。包括如何降低成本等；也还需进一步作深入细致的改进工作。我们也企盼着有更好、更多的其它方式，及时贡献出来、经受检验、总结经验、推广应用。

中国的热计量仪表产业，将是全世界最大，最有潜力的产业。但目前还在起步阶段。科学技术没有国界，在全世界热计量仪表的大家庭里，我们还很年轻；需要在自己的努力，和朋友的扶持下成长起来。希望我们热量表生产企业的厂长、经理们，把自己的企业的发展目标放到全中国、全世界的大平台上去；先做好，再做大，创造出辉煌的业绩。