建筑环境能源工程第7章-建筑能源冷热计量课件.ppt

1、7.17.27.37.47.52由于集中供热和集中空调的广泛应用，采暖和空调的能耗也随着急剧增加。据统计，欧美以及中国寒冷地区的采暖能耗已达到当地社会总能耗的30%左右。但近年来随着国际能源价格飞涨，采暖费用在人们收入中的比例已不能再被忽视；加之温室效应对人类生存环境的压力，工业发达国家的政府，特别是能源缺乏国家的政府，开始高度重视起能源节约与环境保护，逐步制定了热计量的相关政策，对供热实行热计量并以用热量为基础进行热费结算，并鼓励对冷计量的研究，为实现以冷量为基础进行供冷收费提供理论基础。3计量供热在欧盟各国已有近30年的历史，它已成为集中供热进一步节能的有效政策和制度，尤其德国已积累了成熟

2、的经验。早在1976年德国就制定了建筑节能法，1981年颁布了采暖热费结算的规定，1989年颁布了国家标准DIN 4713基于热耗量进行热费结算的标准。其中包括计量供热概念、蒸发式热分配表的制造、电子式热分配表的制造、热量表的制造、运行费用的分配和结算以及热计量仪表的检验，注册及许可证制度。同年，德国经济部（BMWI）还发布了进一步贯彻执行采暖和热水基于实耗进行收费规定的通知，大力推行热计量。1993年，欧盟颁布了SAVE导则9376EEC，要求成员国贯彻实施供热、空调和热水计量收费计划。1994年欧盟又在德国DIN 4713标准的基础上，分别制定了统一的欧盟标准EN834电子式热分配表标准，

3、EN835蒸发式热分配表标准，并在1996年又颁布了EN1434热计量表的标准，对热计量装置和仪表生产和使用进行规范。4欧盟领导下的“基于实际能耗进行结算收费的欧洲协会”（EVVE），也在当年发布了“计量供热指南”，统一欧盟各国推行计量供热的步伐。据此，欧盟各国到上世纪90年代初，供热中热计量已基本达到了统一和完善的地步。到目前为止，德国、丹麦、瑞士、奥地利、比利时等国，采暖和生活热水都推行分户热计量，德国约有98%公寓按分户热计量收费。芬兰、法国、瑞典等国主要推行按楼栋的热计量，在芬兰77的公寓采用楼栋的热计量。波兰、保加利亚、捷克、匈牙利、罗马尼亚等国政府也都先后推出了供热体制市场化和推行

4、计量供热的各项政策和措施，来促进集中供热的节能增效，保护环境和可持续发展。5在我国，采暖范围主要包括淮河以北秦岭以东的广大地区，主要是东北、华北及西北的所谓“三北”地区，以及安徽、江苏、四川、云南、贵州的部分地区，其全部面积约占全国陆地面积的70%。另外，根据国家规定对部分非采暖地区的幼儿园、养老院、中小学校、医疗机构等建筑宜考虑设置集中采暖。这两类地区约占全国陆地面积的15%。可见在我国宜设和宜考虑设置集中采暖地区之广大。到目前为止，我国城市供热的主要热源有热电厂、区域锅炉房，还有工业余热，地热等。其中热电厂供热占供热总量的62.9，区域锅炉房占35.75%，其它占1.35%（工业余热、地热

5、等）。在“三北”地区城市集中供热的热化率已达25。中国的计量供热从1995年开始，建设部首先在天津、沈阳、长春、青岛、烟台、延吉等城市进行了计量供热的试点工作。天津市在全国首先作了计量供热能否节能的实验，证明实行计量供热可以调动用户的节能积极性，可节约1525左右热能。接着又在天津市凯立花园实施了单管采暖系统改造和利用蒸发式热分配表进行热计量的实验，在天津市龙潭路的节能住宅中进行了一户一表（热计量表）的实验，并在天津市顺驰住宅小区进行了大面积的计量供热试验。同时，其它城市也都作了大量的工作。6从技术层面上讲，中国计量供热实施过程主要遇到的问题是：供热设备落后、供热效率较低、供热系统调节功能差、

6、失调严重、用户不易随需调节；热水供暖水质经常不达标，对温控阀和计量仪表损害很大；建筑物种类多，采暖热耗差异大且数据不清；供热成本不准，没有统一的热价成本核算体系；计量装置的成本高；燃煤锅炉热源无法调节，没有调峰锅炉或蓄热设备；采暖不达标或计量装置损坏，也导致无法计量收费；即使计量正确，但又没有正确、透明和合理的热价，也无法进行热费分配如此等等因素给热计量和热费分配造成诸多困难，特别是第条中，没有调峰锅炉或蓄热装置，使热源无法根据室外温度状况进行调节，致使计量供热的节能效果大打折扣。7由于集中供冷的精确计量较为困难，需要考虑众多因素，目前中央空调的分户计费尚未有统一的国家和行业标准。集中式中央空

7、调，由于其供冷面积较大，服务对象繁多，未有供冷精确计量的需求。对于风机盘管加独立新风系统的半集中式中央空调系统，其需要调节房间数目较多，各个房间需要单独调节，可采用时间计量、能量计量、谐波反应法计量等，对供冷进行计量。8推行供热供冷计量并基于实际能耗进行收费，可以提高集中供热供冷的节能效果，用户通过计量支付公平合理的供热费用。既然要冷热计量，就要安装计量仪表和读表、计算用户付费金额。当每年节约的能量费用不足以抵消为计量而付出的成本时，虽然节能可以获得节能的社会效益，而用户却得不到所期望的经济效益，这就会挫伤用户的节能积极性，给计量供热的推广造成障碍。只有当每年节约的能量费用大于为热计量和冷计量

8、所付出的成本时，才能取得用户行为节能的效果，选用合适的计量方法非常重要。97.2.1 7.2.1 热计量热计量热计量常用方法包括有：楼前热表法、分户热表法、分户热水表法、分配表法、温度法等。（1 1）楼前热表法楼前热表法 在建筑物的供暖入口处设置楼前热量表，通过该表测量水的流量与供、回水温度，计算出该供暖系统入口处的总供热量，该系统的用户统一按此总供热量并结合各户的建筑面积进行热费分摊。由于建筑物的朝向、楼层数等会有差异，因此入口所负担的建筑（单元）不应过多。这种方法的优点是简单易行、初投资省，容易实现。缺点是计量不够精确，存在一定的平均主义，无法针对每家每户计量，不利于行为节能的充分发挥。1

9、07.2.1 7.2.1 热计量热计量（2 2）分户热表法分户热表法 除在建筑物供暖入口处设置楼前热量表外，在楼内各户的供暖入口处再设置分户热量表。即使面积相同，保持同样的室温，热表上显示的数字会因用户所处位置的不同而不相同，如顶层住户因有屋顶耗热、端头用户因有山墙耗热，在保持同样室温时，散热器必须提供比中间层更多的热量。因此，采用分户用热量表进行分摊时，需将各住户热量表显示的数值，根据最大限度的保持“相同面积的用户，在相同的舒适度的条件下，缴纳相同的热费”的原则，折算为当量热量，并按当量热量进行收费。这种方法的优点是有利于行为节能的发挥与实现，缺点是涉及难以解决的户间传热计算问题，而且供暖系

10、统必须设计成每户一个独立系统的分户循环模式，限制了其他供暖制式的应用与发展。至今我国尚未制定出具体的折算办法，从而造成了热费分摊上的实际困难与混乱。这种方法是目前国内供热企业主要的计量方式，优点是计量到户，数据精准，缺点是投入大，往往出现计量器具的成本高于节能成本。117.2.1 7.2.1 热计量热计量（3 3）分户热水表法分户热水表法这种方法与分户热表法基本相同，差异仅在于以热水表替代了热量表，能节省一定的初投资费用。这种方法的优点是有利于行为节能的发挥与实现，缺点是涉及难以解决的户间传热计算问题，而且供暖系统必须设计成每户一个独立系统的分户循环模式，限制了其他供暖制式的应用与发展。127

11、.2.1 7.2.1 热计量热计量（4 4）分配表法分配表法蒸发式分配表充分利用了“分摊”的概念，抓住了影响散热器散热量的最主要因素“散热器平均温度与室温之差”这个关健，以散热器平均温度的高低来近似代表散热器散热量的大小，使问题得到了简化。采用分配表法的主要优点是：采用分配表法的主要优点是：计量值基本不受户间传热的影响，可以免去户间传热的修正；初投资低；可适用于任何散热器户内采暖系统形式。采用分配表时的主要缺点是：采用分配表时的主要缺点是：安装较复杂，且需要厂家进行热费计算；计量值不直观，需要入户安装和抄表，电子式热分配表可以数据传送，但价格较高；每组散热器每年需要更换液管，增加更换费用。13

12、7.2.1 7.2.1 热计量热计量（5 5）温度法温度法在建筑物的供暖入口处设置楼前热量表，通过测量热媒水的流量与供、回水温度，计算出该供暖入口的供暖总热量。在每个用户户内各室的内门上部安装一个温度传感器，用来测量室内温度，并通过采集器采集的室内温度经通信线路送到热量采集显示器，热量采集显示器接收来自采集器的信号。并将采集器送来的用户室温送至热量计算分配器。热量计算分配器按收采集显示器、热量表送来的信号后，按照现定的程序将热量进行分摊。这种方法的出发点是：按照住户等舒适度分摊热费，认为室温与住户的舒适是一致的，如果供暖期的室温维持较高，那么该住户分摊的热费也应该较多。遵循的分摊的原则是，同一

13、栋建筑物内的用户，如果供暖面积相同，在相同的时间内，相同的舒适度应缴纳相同的热费。它与住户在楼内的位置没有关系，不必对住户位置进行修正。147.2.1 7.2.1 热计量热计量（5 5）温度法温度法温度法的主要优点是：温度法的主要优点是：计量出的每户热量，是在实际舒适度下的热用户的折算热量，消除了建筑物的位置差别对计量结果的影响；每户分摊的热量之和等于结算热表计量的结果，不需要考虑管道散热损失的热量；避免了难以解决的户间传热的计算问题，不管用户是否采暖，均应根据室温的分摊结果缴纳热费；不需每户测量流量，避免了小口径机械式热量表易堵塞的问题；设备简单、初投资低、使用可靠，易于管理，既适合于新建建

14、筑中应用，也适用于既有建筑改造。157.2.1 7.2.1 热计量热计量（5 5）温度法温度法温度法的主要优点是：温度法的主要优点是：计量出的每户热量，是在实际舒适度下的热用户的折算热量，消除了建筑物的位置差别对计量结果的影响；每户分摊的热量之和等于结算热表计量的结果，不需要考虑管道散热损失的热量；避免了难以解决的户间传热的计算问题，不管用户是否采暖，均应根据室温的分摊结果缴纳热费；不需每户测量流量，避免了小口径机械式热量表易堵塞的问题；设备简单、初投资低、使用可靠，易于管理，既适合于新建建筑中应用，也适用于既有建筑改造。167.2.2 7.2.2 冷计量冷计量中央空调分户冷计量常用的方法包括

15、有时间计量、能量计量及谐波反应计量等等。早期经常采用的水计量和电计量均不能准确反映空调的用冷量，现已很少采用，目前多取时间型计量方法和能量型计量方法，并被用户广泛接受。谐波反应法计量等方法是目前的研究热点，但应用较少。（1 1）时间型计量）时间型计量这种计量方法是依据定律（功=功率时间），计量风机盘管运行时间作为收费依据。风机盘管消枆的能量与风机盘管的热交换功率、风机的转速、盘管的参数、运行的时间等很多因素有关，把这些因素综合成一个当量“有效运行时间”，以此作为计费依据。具体为计量风机盘管电动阀的开通时间和电机在“高”、“中”、“低”各个挡位的运行时间，对不同的风机盘管根据其电机功率、制冷量等

16、参数加以修正。177.2.2 7.2.2 冷计量冷计量（1 1）时间型计量）时间型计量时间型计费系统的优点是：成本低，安装、维护都十分方便，计量误差小，可靠性高。但时间型计费系统有以下缺点：没有考虑制冷主机的运行状况，会出现在制冷主机关机的情况下，用户只要打开风机盘管就会被计费的情况。解决的办法有：检测制冷主机是否开机，如果主机未开，则不计制冷时间。一般可通过测量供水总管道的冷冻水温度作为判定条件；仅适合末端的风机盘管的计量，不适合新风机或空调机的计量；间接计量能量，不能真正反映能量消枆。187.2.2 7.2.2 冷计量冷计量（2 2）能量型计量能量型计量此法采用与采暖系统热计量相同的方法。

17、计量原理为由热源提供的热水以较高温度流入热交换系统（散热器、热交换器等），以较低温度流出，在此过程中，通过热量交换向用户提供热量根据热力学定律（功=流量温差），通过测量中央空调介质（冷冻水）的瞬时流量、温差，就可以计算出系统的热交换量。（3 3）双温流量计量双温流量计量双温流量计量法的测量原理是在水管路上加装一台流量传感器和两个温度传感器，通过测量末端设备的流量和供水温度来实现计量该法计算结果精确、可信度高，但初期投资比较大，且安装复杂、维护困难，应用时受到投资限制。为在保证较好的精度前提下，减少投资，则可采用温差检测计量方法，即仅测量冷冻水通过风机盘管后的水温，视每个风机盘管冷冻水质量流量为

18、恒定值，则盘管用冷量可以用水温差和质量流量计算出来。197.2.2 7.2.2 冷计量冷计量（4 4）谐波反应法计量）谐波反应法计量从空调建筑冷负荷计算的基本原理入手，采用谐波反应冷负荷计算法对用户各个用冷时刻的冷负荷进行理论计算，再根据用冷时间得到用户的用冷量将谐波反应冷负荷计算法用于空调冷量计量，室外空气温度多阶波函数和太阳辐射照度多阶波函数可根据实测数据拟合得到。一般取谐波阶数为二阶；而各朝向的综合温度由室外空气温度和各朝向太阳辐射照度得到表示。谐波反应法计量精度要高于时间型计量，而且初期投资要比双温流量计法低，但是计量必须了解每个单元房间的室内热源情况及围护结构热物性的详细资料，当室内

19、热源变化大或者开关机频率高时，可能引起较大误差。20计量供热中所遇到的热计量仪表，都是基于以下原理：21 目前，热分配表有两种类型，一种是蒸发式热分配表，它相应的欧盟标准是EN835；另一种是电子式热分配表，它相应的欧盟标准是EN834。在欧洲热分配表不作为测量仪表来对待，因为它直接计量的并不是物理量，所以，它的制造只要符合相应的欧盟标准，并经国家指定的检验机构认定合格，即可以在工程中运用，不需要进行校正。因为它不能用来直接计量热量，只是对它所属的总热量表记录的总热量及其总热费分配到各组散热器上，也就是把热量和热费分配到每个用热的房间和每一个热用户。我们把负责计量一栋或几栋楼的总热表和它所属的

20、供热系统总称为一个热计量单元，在这个热计量单元中，要求装有同一种类型的散热器，而每组散热器上又必须安装同一种类型和同一种型号的热分配表，从而保证对热量和热费分配的正确性。22计量供热的任务是对供热系统供热量的正确计量，并把供热的热量和热费合理地分摊到每个用户。前者主要是经济技术问题；后者主要是管理和政策问题。采用供热采暖按热量计费，依靠市场经济杠杆，才能使更多的人关注节能，真正落实节能措施，实现节能目标。7.5.1 7.5.1 热计量收费办法热计量收费办法（1 1）热价组成热价组成传统供热系统收费常采用按面积收费，即先按用户供热面积计算热费然后一次性收取。这种传统供热系统收费办法导致24小时对

21、用户不间断供暖，没有考虑到用户在不同时段对热量的不同需求。供暖温度无法做到可调、可控，用户无法节约用暖，造成供暖浪费严重。而对供暖企业来说，用户即使私放热水“偷热”，安装循环水泵“抢热”，也无法通过计费机制加以追缴和惩罚。随着供暖逐步走向市场，按面积收费使供暖计费成了一笔糊涂账。很多供暖纠纷，都不能通过正常的市场机制化解。因此这种传统按面积收费的供暖模式愈加受人质疑。237.5.1 7.5.1 热计量收费办法热计量收费办法（1 1）热价组成热价组成按建设部相关文件及法规，从2010年开始，北方采暖地区新竣工建筑及完成供热计量改造的既有居住建筑，取消以面积计价收费方式，实行按用热量计价收费方式。

22、用两年时间，既有大型公共建筑全部完成供热计量改造并实行按用热量计价收费。目前我国采用的按用热量计价收费办法采用国外供热系统发达国家的两部热价法。即热价由两部分组成：固定热费和实耗热费。固定热费也称容量热费，即仅根据用户的采暖面积收费而不管用户是否用热或者用热多少收取的费用。实耗热费也称热量热费，是根据用户实际用热量的多少来分摊计算的热费。247.5.1 7.5.1 热计量收费办法热计量收费办法（1 1）热价组成热价组成固定热费的收取基于以下理由：固定热费的收取基于以下理由：为用户供热兴建的锅炉房、供热管网等固定资产的年折旧费和投资利息以及供热企业管理费用等，并不因为使用或停用、用的多少而变化，

23、这部分费用应由用户按建筑面积分摊；建筑物共用面积的耗热量以及公共的采暖管道散热未包括在各户热量表的读值内，此部分热量应由各户分摊；由于热用户所处楼层、位置不同，其外围护结构数量不同，部分用户要多负担屋顶、山墙、地面等围护结构的耗热量，而这些围护结构是为整个建筑、所有用户服务的，应由所有用户分摊；邻室传热的存在，使得某户当关小或关闭室内散热设备时，可以从邻户获得热量，而这部分热量显然未包括在该户的热计量表读值内，需另外收取予以补偿。257.5.1 7.5.1 热计量收费办法热计量收费办法（1 1）热价组成热价组成实耗热费则只按用热量的多少来分摊计算，可以有效调动用户行为节能的积极性，从供暖系统的

24、末端实现节能的目的。固定热费与实耗热费比例的确定与建筑物性质、能源种类、热源形式等有关。固定热费比例高，有利于供热企业的收费，但不利于用户的节能。我国目前标准规定暂按30执行，但地方多按50%来执行。267.5.1 7.5.1 热计量收费办法热计量收费办法（2 2）热价制定热价制定热费分摊的原则是用热公平、公共耗热量共摊的原则。不同楼层、不同建筑位置但户型相同、面积相同的用户维持相同的室温所缴纳的热费相同，不应受到山墙、屋顶、地面等外围护结构及户间传热的影响。无论是分户热量表还是热分配表的读值，它们仅反映了用户室内用热量的多少。基于上述原则，耗热量与邻户传热耗热量应计入各户的热费中。这部分耗热

25、量是与各户的建筑面积相关联的，与其相关的热费也应与建筑面积相关。277.5.1 7.5.1 热计量收费办法热计量收费办法（2 2）热价制定热价制定各地供热主管部门可会同物价部门，根据各供热站提供的年度报表、年度预算等资料，选择具有先进性、代表性的供热企业的成本，制定出本地区的合理收费指标 值。287.5.2 7.5.2 热费分摊软件简介热费分摊软件简介下面以某住宅建筑为例，说明热费分摊软件的编制与应用。该计算分摊软件适用于单栋楼房自设锅炉房（无室外管网）的集中供热系统和具有集中锅炉房的区域供热系统（具有室外管网）。该计量分摊软件以热计量单元作为分配基础。每个热计量单元采用一个总热量表，单元内所

26、用的散热器和热分配表也是同一种类型。根据上述内容，编写热费分摊软件程序的框图如图7-3。297.5.2 7.5.2 热费分摊软件简介热费分摊软件简介在每一个热计量单元中，必须录入每家用户的楼层、建筑面积和供暖面积、散热器的型号、每组散热器的片数（或长度，米）、标准散热功率、安装方式和对应房间的朝向、热分配表的蒸发格数等。根据上述程序框图和输入数据，课题组编置了热费分摊软件307.5.2 7.5.2 热费分摊软件简介热费分摊软件简介编制的热费分摊计算程序适用于采用蒸发式热分配表和热量表进行热计量的单管（双管）顺流式采暖系统，操作平台为Microsoft Windows98或更高版本，硬件要求为奔腾100MHz以上，最低64M内存，5M硬盘空间。软件默认的热价采用了天津市某供热站的基础热价0.11元/Kwh，固定热耗费用可从30%变化到60%，运用本软件，即可以实现热用户供热收费的计算。