【正文】 ................................... 45 第 5章 結(jié)論 ........................................................................................................... 46 參考文獻 ................................................................................................................. 47 致謝 ......................................................................................................................... 49 附錄Ⅰ ..................................................................................................................... 50 附錄Ⅱ ..................................................................................................................... 58 附錄Ⅲ ..................................................................................................................... 58 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 1章 緒論 課題來源與實際應(yīng)用意義 近年來，由我國冬季供暖問題而引發(fā)的矛盾一直是各方關(guān)注的焦點，主要表現(xiàn)在計價方法不嚴(yán)謹(jǐn)，繳納供暖費不方便，目前國內(nèi)大部分地區(qū)以面積收費，不同地區(qū)的居民供暖溫度不同但費用統(tǒng)一收取。隨著我國市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展和完善， 將現(xiàn)行的供暖計費方式由按建筑面積計費變?yōu)榘聪牡臒崮苡嬞M是供暖計費方式發(fā)展趨勢 。新型供暖計費系統(tǒng)設(shè)計和新型供暖設(shè)備開發(fā)等硬件措施則更是必備的條件。家庭采暖用熱能做為需要花錢購買的的消費品，已為廣大消費者認(rèn)可。近 年來，國家建設(shè)部、各地建委也相繼頒布了有關(guān)推廣政策，要求實行采暖分戶計量。但是，采暖分戶計量收費在我國還是一個全新的話題。它涉及到政策、管理、收費方式、相關(guān)產(chǎn)品、技術(shù)等諸多問題。 供熱收費體制的改革是其中一個重要組成部分，它已成為繼醫(yī)療、住房改革后與人民生活密切相關(guān)的又一熱點問題。為此，本文設(shè)計了一種新型的熱能計量系統(tǒng)，為科學(xué)、及時、嚴(yán)謹(jǐn)、合理進行分戶供 熱系統(tǒng)的熱能計費 、繳費、 控制提供了有效的工具。 我國地域廣闊，人口眾多，房屋建筑規(guī)模巨大，其中住宅建設(shè)約占居住建筑的 92％，住宅建設(shè)量大而且面廣，至今仍呈上 升趨勢，而且這個上升趨勢還將持續(xù) 20～ 30 年。但是我們必須清醒的看到，我國如此龐大的房屋建筑及住宅建設(shè)的快速增長是以資源和能源的高消耗為代價換取的，除了利用最直接的資源 土地以外，住宅能源消耗的增長是住宅建設(shè)發(fā)展的一大限制因素。 當(dāng)前由于我國建筑物的保溫隔熱和氣密性能很差，供暖系統(tǒng)熱效率低，單位住宅建筑面積采暖能耗為相同氣候條件下發(fā)達國家的 3 倍。到 20xx 年，全國城市建筑耗能將占能源生產(chǎn)總量的 14％，這就說明，只有堅決采取節(jié)約能源的措施才能維持建筑的可持續(xù)發(fā)展。 國外的熱計量經(jīng)驗表明，按照熱量收費的制度是 促使用戶自覺節(jié)能的最有效手段，據(jù)統(tǒng)計，把 大鍋飯 式的采暖包費制，改為按實際使用熱量向用戶收費，可節(jié)能 20％～ 30％。而在我國長期以來實行福利制供暖，能耗多少與用戶利益無關(guān)，這是大鍋飯體制遺留下來的一大弊端，也是供熱系統(tǒng)節(jié)能工作的一個最大障礙。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 供熱 方式的選擇和發(fā)展隨著一個國家所處的地理位置、能源資源、經(jīng)濟環(huán)境、能源技術(shù)水平等情況的差異而有所不同。 與國外相比，我國目前采暖系統(tǒng) 相對落后，主要是系統(tǒng)熱效率低，室溫冷熱不均，采暖費按面積計費。我國在按戶計量與溫度控制方面的研究處于起步階段，當(dāng)前的任務(wù)是深化理論計算研究，完善適合中國國情的系統(tǒng)方案，進行深入的、全面的試點試驗，制定相應(yīng)的測試方法。我國到 20xx 年在新建住宅和現(xiàn)有住宅中將全面推廣分戶熱計量供暖型式，實行供暖按用熱量收費制度，這是我國節(jié)約能源保護環(huán)境，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施之一，也是世界各國的發(fā)展趨勢。 國外熱量是以商品進入市場的。歐洲早在 20世紀(jì)二十年代就開始進行按戶計量，八十年代已全面實行集中供暖按戶計量。美國到八 十年代末期應(yīng)用的熱量計量儀表己達到 250萬臺。七十年代末出現(xiàn)的能源危機及能源消耗加大環(huán)境污染，使得節(jié)約能源和保護環(huán)境成了舉世矚目的大事，促進了發(fā)達國家供熱計量技術(shù)的長足發(fā)展。德國規(guī)定每棟樓必須安裝熱量計，每組換熱器必須安裝溫控閥和熱計量裝置。在法國 1980年公布的熱計量收費法規(guī)中，也明確制定了每棟樓必須安裝熱計量表，不允許按面積收費。收費方法也作了明確規(guī)定：生活熱水按熱水表計量收費，采暖熱費則要分兩部分收取，其中 30～ 40％為按建筑面積計算， 60～ 70％按消耗的熱量計算。 我國早在 1986年開始試行第一部建 筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但建設(shè)部 20xx年對北方地區(qū)的檢查結(jié)果表明：真正的節(jié)能建筑只占到同期建筑總量的 64％！不僅單位建筑面積采暖能耗為發(fā)達國家新建建筑的 3倍以上，而且空調(diào)系統(tǒng)的能耗也居高不下。事實上，造成大量能源浪費的原因，除體制方面的原因外，還在于傳統(tǒng)的按面積繳納熱費或冷氣費的做法無形中縱容了“高能耗”的行為。由于我國熱計量方面的研究處于起步階段，存在一定程度上的盲目性與試探性，研究中出現(xiàn)了一些問題與爭議，比如國外的熱計量方式與推廣經(jīng)驗是否適合中國國情？國外的熱計量產(chǎn)品能否在中國完全適用？什么樣的系統(tǒng)能夠應(yīng)用計 量？面對我國如此大的市場需求，開發(fā)什么產(chǎn)品、采用什么系統(tǒng)方式能夠經(jīng)濟、簡單、可靠，在達到節(jié)能目的的同時，滿足舒適需要等等，這些都需要我們進行更深入地研究和探討。近幾年來，國內(nèi)許多部門做了大量有效的工作，在居住建筑建立適合熱量計量的供熱系統(tǒng)以及熱量計量方法方面做了一些示范工程，進行了有益的探索，取得了一定的成效。目前，國內(nèi)不少單位根據(jù)建筑采暖必須計量收費的原則，已著手研究開發(fā)建筑節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品，引進、消化、研制相關(guān)的控制手段和儀表。北京、長春、沈陽等城市的供熱單位已經(jīng)以不同規(guī)模，不同供熱計量方式進行了試驗， 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 并 取得了可喜的成績。比如天津市凱麗花園熱分配式的熱計量、龍?zhí)堵饭?jié)能住宅一戶一表式熱計量等，都為下一步的研究提供了寶貴的經(jīng)驗。另外，熱計量產(chǎn)品方面，一方面，國外大公司如：何德魯美、 Honeywell、西門子、斯倫貝謝等大舉進入中國市場，另一方面，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)全面進入起步階段，熱計量產(chǎn)品的研制開發(fā)工作發(fā)展很快，己經(jīng)有數(shù)家企業(yè)開發(fā)出類似產(chǎn)品。 特別是在北歐國家，從 20 世紀(jì) 70 年代能源危機以來，十分重視建筑節(jié)能工作，并制定了有關(guān)政策、法規(guī)以及相配套的技術(shù)措施。國外發(fā)達國家的集中供熱系統(tǒng)均為動態(tài)的變流量系統(tǒng)，其 調(diào)節(jié)與控制技術(shù)先進，控制手段完善，設(shè)備質(zhì)量高。通常一次管網(wǎng)所提供的熱量在熱力站交換成二次采暖熱水和民用生活熱水。在熱力站的二次水系統(tǒng)中均安裝有變頻調(diào)速的水泵、壓差控制器、電動調(diào)節(jié)閥、氣溫補償器以及回水溫度限制器等設(shè)備。有了一整套成熟的供熱系統(tǒng)運行模式。集中采暖按熱量計費是世界各國發(fā)展的趨勢，也是各國家節(jié)能環(huán)保的一項基本措施。目前除西方發(fā)達國家已采用這一措施外，東歐各國及原蘇聯(lián)地區(qū)國家正逐步推廣。與此同時，集中采暖按熱量計費的相應(yīng)技術(shù)也進一步發(fā)展，采暖系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)更加先進，計費技術(shù)更加可靠和準(zhǔn)確，整個采暖熱 量計費裝置向小型化、計算機化發(fā)展。 國外民用熱量計量方法 (1)測取熱量值收費 該方法需對用戶的流量及供、回水溫度進行測量。例如 德國早在 1981 年就頒布了關(guān)于熱費的規(guī)定（根據(jù)國家 1976 節(jié)能法），規(guī)定要求在所有新建和現(xiàn)有多層建筑的公寓中安裝分戶熱計量裝置，住宅按照計量的熱耗付費，但沒有規(guī)定強制性技術(shù)。東西德統(tǒng)一后，上述法令要求前東德的多層住宅在 1995 年前必須安裝熱計量裝置。目前約 98%的公寓住戶根據(jù)計量繳納熱費。該方法的特點是：原理上準(zhǔn)確，但價格較貴，安裝復(fù)雜，并且在小流量時，計量誤差較大。目前在 法國、瑞典等國應(yīng)用較多。 (2)通過測定用戶散熱設(shè)備的散熱來確定用戶的用熱量 該方法是利用散熱器平均溫度與室內(nèi)溫度差值的函數(shù)關(guān)系來確定散熱器的散熱量；儀表為熱量分配儀表，常用的有蒸發(fā)式和電子式兩種。蒸發(fā)式熱量分配儀表的特點費用不高，安裝簡易，但計量準(zhǔn)確性較差。電子式熱量分配表的特點是：計量較準(zhǔn)確、方便，價格比熱量計量表低，并且可在戶外讀值。目前在歐美受到歡迎。 (3)通過測定用戶的熱負荷來確定用戶的用熱量 該方法是測定室內(nèi)、外溫度，并對取體暖季節(jié)內(nèi)的室內(nèi)、外溫差累積求和，然后乘以房間常數(shù)（如體積熱指標(biāo)等）來 確定收費。儀表為測溫儀表，特點是安 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 裝容易，價格較低。但有時將記憶散熱器溫控閥的設(shè)定溫度作典型室內(nèi)溫度而將某一基準(zhǔn)溫度作室外溫度。該方法的特點是：安裝容易，價格較低。但由于遵循相同舒適度繳納相同熱費的原則，用戶的熱費只與設(shè)定的或測得的室溫有關(guān)，而與實際用熱量無關(guān)因此開窗等浪費能源的現(xiàn)象無法約束，不利于節(jié)能。目前德國不允許采用，美國、法國有使用供熱采暖網(wǎng)。 我國現(xiàn)行供熱收費辦法 (1) 按熱量收費 此方法一般是在熱電廠與熱力公司結(jié)算時采用。其前提是必須有準(zhǔn)確的并被供需雙方都認(rèn)可的計量儀表。這是最準(zhǔn)確且無 爭議的辦法。 (2) 按流量收費 對一些使用工業(yè)蒸汽的用戶與供熱單位之間多采用這種辦法。這種收費方法只計流量而沒考慮蒸汽的品質(zhì)，且供需雙方常因計量儀表的計數(shù)差別過大而有爭議。 (3) 按建筑面積收費 這種方法主要用于城市采暖用熱的用戶，是目前各類城市中 采用較多的一種方法。 (4) 按使用面積收費 這種方法與第 3種方法基本相同。兩種方法在粗略估算時以建筑面積乘以 等于使用面積。 (5) 按安裝的供暖裝置數(shù)量收費 這種方法在個別中小城市中采用，主要是為了制止、控制某些居民隨意在居住建筑中增設(shè)供暖裝置 而采用的辦法。 系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)和要求 本文所設(shè)計的 熱量計量計費系統(tǒng)應(yīng)能完成熱量按戶計量計費任務(wù)，并具有以下功能： 用戶的耗熱量計量、存儲，斷電能長期保存數(shù)據(jù)； 顯示模塊 可顯示用戶 供熱系統(tǒng)的進水溫度、出水溫度、熱水流量、 耗熱量及剩余熱量 、取暖費用等參數(shù)； 預(yù)付費功能，即先交費后方可取暖； 關(guān)斷功能，即當(dāng)用戶暖氣表發(fā)生故障或用戶欠費時可關(guān)斷閥門停止供暖； 預(yù)警功能，即提示用戶即將欠費關(guān)斷； 遠傳控制功能，即用戶計量數(shù)據(jù)可遠傳，實現(xiàn)自動抄表，且管理系統(tǒng)可控 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 制用戶供熱系統(tǒng)的開、關(guān)。 系統(tǒng) 的設(shè)計要求為： 所用方案應(yīng) 科學(xué)、工作可靠、經(jīng)濟適用、便于推廣應(yīng)用； 技術(shù)指標(biāo) 可計進水溫度 3~100℃ 177。1 ℃ ；可計出水溫度 3~100℃ 177。1 ℃ ； 可計流量 0~177。； 20s 消耗熱量 0~177。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 2章 系統(tǒng)方案設(shè)計 熱能計量方法 目前，國產(chǎn)熱量表的熱量計量方法基本可以分為以下幾種。 通過測定用戶的熱負荷來確定用戶的用熱量的溫差法。該方法是測定室內(nèi)、外溫度，并對取暖季節(jié)內(nèi)的室內(nèi)、外溫差累積求和，然后乘以房間常 數(shù) (如體積熱指標(biāo)等 )來確定收費。儀表為測溫儀表，特點安裝容易，價格較低。但此種方法需要在室外安裝測溫設(shè)備，而并不直接測量供熱量值，不夠精確，容易受到多種環(huán)境因素干擾，另外，也不利于長時間累計計量，偏重對溫度差的測量。故此法舍去。 其次是比較常用的焙差法。 f r p f f p f rm r f rQ = q ( h h ) = q ( C ρ θ