前言

隨著我國南方地區(qū)生活水平的提高，人們對居住的品質(zhì)要求也越來越高，因此集中空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用也更加普遍。伴隨著北方地區(qū)供熱體制改革的不斷深入和擴大，分戶計量、一戶一表和節(jié)能這些理念亦日漸深入人心。因此，體現(xiàn)和宣揚“公平，公正，公開”的能量表就成為實施城市空調(diào)系統(tǒng)計費的關(guān)鍵設(shè)備。

能量表是通過溫度和流量兩種傳感器分別測得的熱載體－水的流量和進(jìn)出口的溫度，再經(jīng)過密度和熱焓值的補償及積分計算，才能得到熱量值的。目前，在戶用型的能量表方面，主要有三大類型，為機械式、電磁式和超聲波式，它們的主要區(qū)別在于流量傳感器的原理和構(gòu)造的不同。電磁式由于成本和功耗的原因主要應(yīng)用在大口徑能量表方面。

本文將**從技術(shù)的角度對機械式和超聲波式兩大類的產(chǎn)品進(jìn)行一個全面的分析和比較，然后從經(jīng)濟投資的角度來進(jìn)行使用周期成本的分析，從而為我國的供熱改革、分戶計量選擇一種可持續(xù)發(fā)展的解決方案。

機械式能量表及IC卡能量表的現(xiàn)狀

機械式能量表是通過葉輪的轉(zhuǎn)速來測量熱水或冷水的流量，戶用型的機械式能量表按流量傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)又主要分為單流束式和多流束式，按照其計數(shù)器是否與熱水接觸又分為干式和濕式。干式傳感器的葉輪轉(zhuǎn)速通常是通過磁藕合的方式傳遞給計數(shù)器的，而目前進(jìn)口的機械式能量表部分采用了感應(yīng)傳導(dǎo)的方式，即無磁的方式，可以降低熱水中鐵銹對表的影響。

由于技術(shù)和價格等原因，我國目前絕大多數(shù)國產(chǎn)能量表為機械式能量表，這其中，普遍采用小口徑機械式熱水表（即單流束濕式）作為能量表的流量傳感器，。但近幾年使用和研究實踐表明，直接采用小口徑機械式熱水表作為熱量表的流量傳感器，存在一系列需要解決的問題，如量程窄且啟動流量太大問題，冷熱水流量系數(shù)差異問題，磁傳方式存在的磁干擾問題，高溫失步問題，以及對我國供暖系統(tǒng)水質(zhì)的適應(yīng)性差問題。天津供熱辦2003年的試驗結(jié)果表明，同樣工況條件下，進(jìn)口超聲波能量表和進(jìn)口的機械式能量表在運行一個供暖季節(jié)（5個月）之后，相差了大約30%的數(shù)值，這正是機械式能量表由于小流量時不計數(shù)，以及受雜質(zhì)影響越轉(zhuǎn)越慢所導(dǎo)致的結(jié)果。

而且，我國目前空調(diào)系統(tǒng)對能量表也提出了比歐洲國家更苛刻的要求，如循環(huán)水的水質(zhì)很差；多方面的原因造成水中不僅含有大量的有害化學(xué)物質(zhì)，還有各種對流量傳感器具有破壞性的小顆粒雜質(zhì)。這些問題，還將在很長一段時間內(nèi)存在。因此，對于機械式能量表而言，由于其結(jié)構(gòu)和原理方面固有的局限性，能否在一個檢定周期（五年）內(nèi)正常、準(zhǔn)確的運行，都是一個非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

IC卡能量表從物理結(jié)構(gòu)上，與機電結(jié)合式預(yù)付費電表、水表、氣表相同，但電、水、氣表是以機械方式作為計量基礎(chǔ)儀表的，電子部分只用來作為收費控制，出現(xiàn)人為干擾后，即使收費部分出現(xiàn)問題，計量基表部分仍照常工作，計量數(shù)據(jù)并不丟失。但是，IC卡表雖然也使用機械式水表計量流量，但能量的計量則完全依賴于電子設(shè)備來完成的,因此電子電路的抗干擾能力直接關(guān)系到能量表的安全，一旦遭到人為干擾，能量計量數(shù)據(jù)將丟失怠盡，失去能量表應(yīng)用的基本意義。另外由于微功耗的電磁閥不僅需要額外的供電回路，而且容易受水質(zhì)的影響而失效，因此常常導(dǎo)致無法自動關(guān)斷，因此必需安裝兩個普通閥門用于檢修，從而增大投資。事實上，歐洲所有的能量表生產(chǎn)商都不生產(chǎn)IC卡式能量表，不僅是因為在IC卡能量表歐洲沒有市場，而且由于風(fēng)險太大，預(yù)期投訴會很高，會損害品牌的美譽。

超聲波技術(shù)在戶用能量表的應(yīng)用

目前歐洲的熱力公司使用的大口徑能量表50%以上采用的是超聲波式的，因為無論是使用周期成本，還是可靠性和準(zhǔn)確性，超聲波式能量表均優(yōu)于電磁式和機械式能量表。2000年以前，由于價格的原因，在戶用型能量表方面，還是機械式能量表占有統(tǒng)治地位。但隨著小口徑超聲波能量表的成本逐漸與機械式能量表接近，歐洲許多國家，尤其在德國和丹麥，能源服務(wù)公司開始大規(guī)模采購超聲波能量表來輪換到期的機械式能量表。

超聲波式能量表是通過測量超聲波在熱水中傳播的時間差（聲波在流體中傳播，順流方向聲波傳播速度會增大，逆流方向則減小，同一傳播距離就有不同的傳播時間）。利用傳播速度之差與被測流體流速之關(guān)系求取流速從而推導(dǎo)出流量。由于其測量腔體內(nèi)部沒有任何可動部件，所以對介質(zhì)的成份或雜質(zhì)含量沒有嚴(yán)格的要求。

另外，較低的壓力損耗也有利于解決今后大規(guī)模使用戶用能量表而產(chǎn)生的水力平衡問題，這也是所有熱力公司非常關(guān)注的。

機械式能量表和超聲波能量表的技術(shù)對比

注：此表中是以蘭吉爾2WR5戶用型超聲波能量表作為比較的，因為不同廠家的超聲波能量表在安裝要求、啟動流量以及穩(wěn)定性、精度方面會略有差別。

超聲波能量表選型指南

　　系統(tǒng)流量是能量表選型的**重要參數(shù)之一。通常,管徑與管內(nèi)流量是相互對應(yīng)的。對于一個設(shè)計合理的系統(tǒng)而言,其管道直徑與能量表的口徑可能非常接近或相同。但二者并不一定等同。一些設(shè)計人員習(xí)慣于按系統(tǒng)管徑來選用能量表,這是錯誤的。因為,選用能量表的主要參數(shù)是系統(tǒng)流量而不是系統(tǒng)管徑,應(yīng)該按照流量大小來確定能量表的型號。　　

　　能量表的流量參數(shù)包括額定流量及**大、**小流量。一般**大流量為額定流量的2倍,**小流量為額定流量的1/50或1/100。為了保證能量表的正常工作及測量精度,必須使能量表的額定流量與系統(tǒng)管道中**可能的運行流量相近,同時還應(yīng)注意使能量表的**小流量小于系統(tǒng)管道的**小流量、能量表的**大流量大于系統(tǒng)管道的**大流量。 　　

　　鑒于工程設(shè)計中通常計算的是**大負(fù)荷狀態(tài)下的流量,而在實際運行中多數(shù)情況下的流量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個流量,所以,有時按照**大設(shè)計流量的80%來確定能量表的額定流量往往更符合實際運行要求。 國內(nèi)以往設(shè)計時采用的系統(tǒng)管內(nèi)流速較低,管徑偏大,所以按流量方式選擇的能量表的口徑往往會比系統(tǒng)管道口徑小。在這種情況下,建議采用變徑措施。因為如果采用與管徑相同的大口徑能量表,熱媒通過流量計量裝置的流速過低,有可能影響到計量精度。此外,能量表口徑越大,價格越高,有時能量表口徑大一號,其售價會高很多,所以應(yīng)盡量避免不必要地增大能量表口徑。 　　

　　超聲波能量表由于流量計內(nèi)部無任何活動的部件，因此可以長期穩(wěn)定、可靠的在**大流量下運行，因此，采用超聲波能量表的時候，其標(biāo)稱流量完全可參照系統(tǒng)的**大流量來選型，從而節(jié)省即可靠準(zhǔn)確，又經(jīng)濟實用的目的。

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