关于供热系统计量收费的几个技术问题(1)

供热系统计热量收费势在必行。然而由于社会、管理等因素，在实施过程中必然会碰到不少必须解决的难题。但就基础工作而言，我认为就一些关键的技术问题，取得同行的共识，更具重要意义。因此计量收费，应建立在高技术含量的基础之上。这里，我想就大家比较关心的几个技术问题，谈一些看法，以便求得深入讨论。 一、系统流量变化对室温的影响

供热系统按热量收费，前提条件是供热效果要优于按面积收费的情形。理想状况应该是室温能按用户要求灵活进行调节。这里提出了一个理论问题：即要想达到用户不同的室温要求，系统流量应该在多大的范围内变化？当室内无人时，一般要求值班采暖，此时室温在6～8℃之间，那么这时系统流量减小到最小，其数值是多少？再如在单管顺流系统上，改装跨越管后，由于跨越管的分流，进入散热器的流量减少，此时室温如何变化？要回答这类问题，就必需研究系统流量变化对室温的影响。亦即要研究系统水力工况对热力工况的影响。

一般而言，对系统供热、散热器散热、建筑物耗热建立如下6个联立方程：

Q _n = W _s (t _g-t _h) 　　　(1)

Q _n = ε _n W _s (t _g-t _n)　　　 (2)

Q _n = q _v (t _n -t _w) 　　　(3)

　　　(4)

　　　(5)

　　　(6)

式中Q_n--供热系统的供热量，散热量，耗热量（W/h）；

t_g--供热系统的供水温度（℃）

t _h--供热系统的回水温度（℃）

W _s--供热系统的流量热当量（KJ/h·℃），可视为流量的函数；

ε _n--供热系统的有效系数，无量纲，为0～1.0之间的数值；

ω_n--供热系统工况系数，无量纲；

t _n--用户室内温度（℃）

t_ω--室外温度（℃）

上式中带角码'′'的为相应参数的设计值；， 为运行参数、设计参数之比值。

K′--散热器设计状态传热系数（KJ/m² h℃）

F--散热器散热面积（m²）；

t′₀--供热系统设计供、回水温度的平均值（℃）；

B--散热器传热指数，一般0.17～0.37。

上述前5个独立的联立方程中，有7个未知数，即Q _n，t _g，t _h，t _n，W _s，ε _n，ω_n，其中通常视W _s（流量）为已知（室外温度t_ω为已知），当分别给定Q _n，t _g，即可解出其它参数，进而获得系统流量与用户室温之间的关系。

为了便于编程，上机计算，上述5个联立方程可以进一步简化为如下矩阵方程：

T_a =[A₀[G] A₀^T - A_{i n}[G]H·A₀]^-1 A_{i n}[G]W (7)

式中 T_a--供热系统节点温度向量；

G--系统支路流量矩阵；

A₀、A_{i n}--分别为系统流出、流入关联矩阵；

H、W--分别表示系统不同热部件特性的系数矩阵，主要反映热源、管道、换热器、散热器等不同热部件中ε_n，

ω_n的影响因素。

运行根据（7）式编制的SHIWEN程序，算出供热系统各节点温度，即可求得散热器的散热量以及室温对应于流量的变化关系。

供热系统流量、散热量与室温关系计算

现举实例加以说明，一个地处北京的有5个热用户的供热系统，设定设计供回水温度为75/55℃，单位建筑面积的设计流量为2.25 kg/m² h，选用813型铸铁四柱散热器。在设计外温-9℃下，各用户流量与室温、散热量之间的关系为表1所示：当运行流量只有设计流量的16～31%时，室温只有4.4～11.3℃；当室温维持值班采暖时（即+6℃），此时运行流量是设计流量的19%，实际散热量只有设计散热量的55.5%；当运行流量是设计流量的31%时，室温为11.3℃，实际散热量是设计散热量的75.2%。

这一计算结果，与美国SHRAE手册系统篇给出的关系曲线完全一致（见图1、图2）。该曲线横坐标为相对流量，纵坐标为散热器相对散热量 ，图1表示≤1.0的情形，图2表示>1.0的情形。在图中，供水温度为90℃，曲线1、2、3、4分别表示供、回水温差为10、20、30、40℃。不难发现，对于图1即≤1.0时，供回水温差愈大，曲线愈接近于线性；供回水温度愈小，流量与散热量的关系愈接近上抛物线。对于图2，>1.0，即大于设计流量的状态下，散热量增加并不多。