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1、 1通断时间面积法热计量技术的发展及应用评述河北工业大学能源与环境工程学院石家庄工大科雅能源技术有限公司齐承英一、引言2004 年，河北工业大学齐承英等发表“新型智能供热计量控制系统”一文（暖通空调 （2004，34(10)） ，提出了通断式供热控制系统（Q 式系统） 。随后，国内一些学者对基于楼栋热计量及热用户采暖通断时间的热分摊技术方案进行了研究，通过理论分析、试验研究以及实际工程验证等，确定了通断时间面积法热计量(分摊)技术的可行性。2009 年，齐承英等发表“基于通/断式供热控制模式的热分摊技术” （暖通空调，2009，39（5） ） ，奠定了通断时间面积法的理论基础。同时，通断时间面
2、积法被列为行业标准供热计量技术规程（JGJ 173-2009）中规定的四种热计量方法之一，奠定了通断时间面积法工程应用的基础。2009 年至今，通断时间面积法热计量技术的研究和应用获得了快速发展，特别是北京、吉林、河北、新疆等省市（自治区）已作为热计量的主要技术方法进行推广应用，行业标准通断时间面积法热计量装置技术条件 （JG/T379-2012）也正式发布实施。据不完全统计，在市场上推广应用通断时间面积法热计量系统产品的厂家已有近百家，预计 2013/2014 采暖季，通断时间面积法热计量装置的挂网运行量将超过 8000 万平米，热用户达 80 余万户（其中北京市估计将超过 20 万户） 。
3、短短几年，通断时间面积法热计量系统的应用规模快速增长，大有取代其他热计量方法的趋势。 2目前，不断有业内人士提出下列问题： 为何通断时间面积法会受到热力公司的欢迎，被认为是较好的热计量方法？ 通断时间面积法的核心技术是什么？一拥而上的上百家厂家都掌握核心技术？ 通断时间面积法在推广过程中会有哪些问题存在、如何解决？ 通断时间面积法会成为中国热计量领域的主流技术方法吗？会不会昙花一现？上述这些问题的回答，需要从推行热计量的根本目的、供热企业提高运行管理效率和实现节能降耗的需求、以及通断时间面积法的原理、核心技术的研发应用、产品应用和市场维护等方面来分析，本文将详细阐述。二、从供热节能的目的看热计
4、量技术路线的发展趋势大家都知道，推行供热计量的目的是节能，但仅仅安装热计量表是不能实现供热节能的，实现供热节能的途径是通过技术手段实现或促进热网的“均衡输送、按需供热”。其实，供热系统最大的节能是消除热网的水力失调、热力失调，而目前供热系统普遍存在严重的失调问题，导致冷热不均、能量浪费严重，特别是二次网，更是缺乏监测、调节手段，失调严重。供热企业特别需要建立二次网的供热运行信息系统，而通断时间面积法热计量系统恰恰是建立了楼栋热力入口、居民热用户入口以及居民热用户室内的采暖运行数据信息系统，帮助判定和解决二次网的水力失调和热力失调问题，是供热企业普遍接受和欢迎通断时间面积法热计量系统的主要原因。
5、 3从未来帮助供热企业建立智慧热网的总体技术方案来看，通断时间面积法热计量系统与户用热量表法等其他方法相比具有显著优势，而建立智慧热网是供热企业实现精细化管理、提高运行管理效率、实现供热均衡输送、消除或减少热网水力失调和热力失调等的发展方向和实际需求，因此，通断时间面积法热计量系统受到供热企业的欢迎，将成为热计量技术路线的发展趋势。也就是说，目前来看，供热企业欢迎的不仅仅是通断时间面积法热计量分摊结果的适用性好和可靠性高，更重要的是欢迎其在智慧热网建设中具有优势的远程数据信息系统。这是通断时间面积法热计量系统近年来获得快速发展和应用的重要原因。从实现供热节能的目的以及供热企业提高管理水平和管理
6、效率的需求来看，智慧热网建设将成为下一步供热系统技术升级的主要方案，借助通断时间面积法热计量系统的实施，将能构建完善的智慧热网系统。图 1 智慧热网建设的技术方案和信息化架构通断时间面积法热计量系统建立了二次网水力平衡信息（楼栋热力入口的 4瞬时流量、热量、供回水温度、楼栋平均热耗等）以及热用户采暖信息（供回水温度、室内温度、单位面积热耗等），形成了智慧热网从热源、换热站到二次网（楼栋热力入口）、热用户的全网运行信息系统和智能分析系统，为实现供热节能、热网调节、热用户管理提供的智能平台，实现最大节能，同时提升了供热企业的运行管理水平。户用热量表法等其他任何热计量方法，都不能像通断时间面积法这样
7、实现智慧热网建设的完整信息数据采集和传输，因此，受到供热企业的欢迎。从热计量推行十余年的工程实践来看，热计量技术路线获得供热企业的认可和欢迎，才能真正获得发展，而仅仅依靠政府的行政职能和财政资金的支持，热计量不可能真正的实现良性发展。通断时间面积法热计量技术的研究和应用，有望解决目前热计量发展中提高供热企业积极性的关键问题。基于通断时间面积法热计量系统的智慧热网的实例（邢台热网，1500 万平米） 5图 2 邢台市热网（1500 万平米）监控中心及信息分析平台图 3 换热站及一次网水力平衡分析界面 6图 4 基于通断时间面积法的二次网水力平衡分析界面图 5 基于通断时间面积法的热用户采暖工况监
8、测、故障分析及热用户远程管理界面三、从供热计量技术路线的适用性和可靠性看通断时间面积法1、供热计量技术路线的思考从十几年来推行供热计量的工程实践来看，户用热量表法、散热器热分配计法等热计量技术路线，无论是可靠性还是适用性都遇到了很大困难，因为我国供热系统在供热参数、运行管理方式等方面的特殊性，以及我国热用户主要是公寓式住宅的特点，而且一直以来按采暖面积收费的固有习惯（不考虑所处的建筑位置），户用热量表法不能适用，未能达到预期的应用效果。供热计量政策的推进实质上遇到了技术瓶颈问题。 7目前，因为户用热量表本身的质量问题、水质适用性问题，热计量收费执行不到位问题，供热企业没有热计量收费的积极性问题
9、等等，导致已安装的成千上万只户用热量表实质上处于没有使用的状态，而且也没有很好地进行日常管理、维护维修，早期安装的很多户用热量表甚至都已经不能正常使用，导致很大的浪费，即使是户用热量表法推进较好的天津、山东等，这种现象也是很普遍的。无论是使用财政资金的既有居住建筑热计量改造，还是要求开发商安装、计入购房成本的新建建筑热计量装置，热计量技术方法的可靠性、适用性不解决，都会是极大的浪费，其发展是不可持续的。在我国推行供热计量，使供热计量政策能够顺利走下去、达到供热节能的预期目标，应认真反思供热计量技术路线的选择问题。现在，我们可以做出以下思考： 中国的公寓式住宅需要分室温控还是分户温控？取决于成本
10、和使用要求。 楼栋计量还是分户计量？取决于计量器具的成本、安装使用条件、运行可靠性等。楼栋超声波热量表的质量、可靠性都远高于户用超声波热量表，楼栋热量表的维护维修成本与大量户用热量表相比，也是最佳方案（包括周期检定、维护维修等）。基点：楼栋热计量 热计量系统的正常运行、热计量事业真正发展，必须解决使用中的维护维修问题，而且维护维修、折旧成本与节能收益相比必须是合适的。热计量事业才能良性发展，目前是政府买单，下一次寿命期结束，肯定不能再是政府买单。要求：运行使用经济性。 供热计量、采暖调节、供热调控是一次供热系统的全面技术升级，不能片面理解热计量仅仅是安装计量仪表。而是集中供热的管理模式、运行
11、8调控策略、节能技术应用等的全面技术升级。借助热计量技术的应用，建立智能热网信息系统，提高热力公司的管理水平和调节控制水平，为供热企业创造效益，获得供热企业的支持。目标：提高运行管理水平、提高供热企业经济效益。 从上述思考来看，户用热量表法、温度法、流量温度法、散热器热分配计法等均不能很好地实现“采暖温度调控、楼栋热计量、运行经济性好、建立智慧热网信息平台”的目标，而通断时间面积法恰恰在上述各个方面均具有优势。2、从通断时间面积法与户用热量表法理论基础对比看其适用性 户用热量表的理论基础是对热用户按耗热量收费：也就是按热用户的采暖消耗热量多少收取采暖费用。悖论：追求精度的户用热量表读出的数据，
12、又不得不采用模糊的位置修正系数加以平衡（否则有利位置热用户与不利位置热用户的热耗可能会相差很大，与建筑保温情况有关） 。 “通断时间面积法”的理论基础是对用户按供热需求收费：用户的室内采暖温度代表的是用户的采暖需求，而基于楼栋热计量的“通断时间面积法”实质结果是：采暖热舒适度相同的用户热费相同，不需修正，公平合理。 （理论推导可知，热用户室内采暖温度高低决定了通断阀开启时间的长短。详见：齐承英等，基于通/断式供热控制模式的热分摊技术，暖通空调，2009，39（5） ） 。通断时间面积法是一种“采暖名义耗热量”的分摊算法，之所以称其为“名义耗热量” ，是因为基于楼栋热计量和通断时间面积法计算出的
13、热用户分摊热量，不代表该热用户的采暖实际耗热量，而是从“采暖需求相同、缴纳热费 9应相同”的热计量收费策略上来说的该热用户应缴费的热量。该分摊热量与户用热量表测量热量的数值不同，其物理意义相当于户用热量表测量的耗热量经位置修正系数修正后的热量值。从通断时间面积法的理论基础来看，符合我国一直以来的供热消费习惯和政策，特别是对于公寓式建筑来说，追求“热舒适度相同、缴纳热费相同”的热计量收费结果，也被热用户普遍接受。户用热量表法的“按实际耗热量缴费、多退少补、上不封顶”的政策，肯定会受到处于建筑不利位置热用户的反对，从公寓式建筑的建筑结构特性来说，这样的结果也是不合理的，实行起来肯定会有困难，除非是
14、像有的城市再把户用热量表的数据进行模糊，但怎样模糊（位置修正系数）才算合理？其理论基础是什么？值得商榷。因此，从热计量收费管理的合理结果来看，通断时间面法具有很好的适用性，被认为是下一步最有望推广应用的热计量技术路线。四、通断时间面积法的关键技术及推广过程中存在的问题基于对通断时间面积法优势的认识以及看到其迅速增长的市场需求，很多厂家都纷纷生产通断时间面积法热计量装置产品，并在市场上安装使用。甚至还没有明白通断时间面积法的原理及关键技术，匆忙搭建几个电路、简单拿几个阀门、宣称数据通讯多么多么先进可靠，就形成通断时间面积法产品推向市场，大多数厂家的产品都还没有验证其热分摊数据的可靠性、适用性、可
15、行性。行业标准通断时间面积法热计量装置技术条件 （JG/T 379-2012）只是规定了在使用条件下的分摊算法，但条文 4.2.1 规定的使用条件，在工程实际中是不可能做到的。对于不满足使用条件的情况，条文 4.2.2.3 仅仅提出了修 10正算法的思路，导致目前各厂家的分摊算法不统一，甚至就是在上位机任意的分摊计算或人为修改。上述这些状况是危险的，作为一种热计量装置和新的热计量方法，这样下去会导致应用结果的混乱，使供热企业和热用户的热计量收费管理出现困难和障碍，导致该方法的负面评价甚至失败，吉林省近年来的应用实际经验就证实了这一点，希望北京、新疆等地不再重复吉林省走过的路，希望行业内多一些负责任的企业和研究者。特别是北京市应认真吸取吉林省的教训，不能放任一些厂家随意而为、拿不成熟的产品在实
