探讨热量表的热量计量以及传感器的选型

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摘 要：依据热量表的计量原理，介绍了常用的热量表的计量方法，对热量表选用的传感器进行了分类，对传感器的选型进行了研究。

关键词：热量表；热量的计量；传感器的选型。

中图分类号：tb941 文献标识码：a 文章编号：

热量表是一种热力公司对热量进行收费的依据和方法，可以对能源进行节约20～30%。由于我国现在的供热收费是按照房屋的平方进行收费的，收费的依据和对热量的消耗没有关系，因此造成了对能源的浪费。在建筑节能的要求下，我们要推广热量表的使用，并且要使它符合国际的标准。

一、热量表的热量计量原理

热量表是在热交换的环路中，载热液体对热能进行吸收或者转换的测量仪器，用规定的计量单位对热量进行显示。热量表既可以对供热系统提供的供热量进行测量，也可以对供冷系统产生的吸热量进行测量。

在载热流体通过的上行管以及下行管安装一对温度的传感器，在流体的入口或者回流管上安装流量计，流量计发出脉冲信号，它与流量是成正比的，成对的温度传感器对温差显示模拟信号。热量表使用3路的传感器信号，运用积算公式对热交换系统取得热量进行算出。传热量的决定因素是载热的流体质量、比热容以及温度的变化等。

二、热量计量的方法

1、直接焓差法

通过对同一时刻用户流入和流出热能值的差值进行计算，将用户在瞬时的热量求出。温度的测量精度值越高，数据表占到的存储空间越大。例如如果实际测量的温度最小的温度值是0.01摄氏度，温度的变化范围设为0～110摄氏度，因此数据表要以0.01摄氏度作为温度的间隔，对11000组的数据进行存储。要使用线性的插值近似计算技术，找到距离最近点对实际测量的温度进行计算得出焓值，这样就可以算出瞬时的热量。这种方法非常的简单，人为的误差非常小。

2、常系数的焓差法

这种方法的计算非常简便，因为定压的比热容是常数，所以程序的计算量就会大大的减少，但是流体的密度属于温度函数，因此要对密度进行温度的修正，不然计算结果会有很大的误差。由于常系数的焓差法对温度的适应性非常差，不能在线的对定压的比热容进行温度的补偿。当入回水出现温差较大的情况时，计算的误差比较大，不适用户用型的热表热量的计算方法。

3、分段的k系数法

k是热交换的系数，压力一定的情况下，随着温度出现变化。这种方法把热交换的系数进行量化为3个分段的常数，对温度进行了修正，热量的计算方法非常简单。由于温度的区间划分非常粗，对温度的适应性也比较差，因此当温度变化范围增大时，计算误差很明显。这种方法适合于热量的计量精度要求不高或入回水出现温度变化很小，温差变化很小的情况。

4、k系数的补偿法

k系数的补偿法，是指使用吉布斯函数，它以温度和压力作为自变量，对温度以及压力影响k系数进行定量的分析。k系数的补偿法对热系数进行了在线的温度和压力的补偿，使热量的计量精度得到提高。要注意的是，k系数的补偿法在变流量的供热系统中会出现误差，如果流量的系统有阶跃变化的时候，使用k系数法进行计算会出现误差，当系统的流量温度恢复以后，误差便会消失，是一种瞬时的误差。

三、传感器的选型

1、温度的传感器

现在使用的热量表中的温度传感器采用铂热的电阻，主要型号有pt100，pt500，pt1000。国外使用的热量表采用pt100或者pt500型的铂电阻，中国需要使用pt1000铂薄膜电阻。pt1000的型号和pt100以及pt500相比，测量的电阻增加2～10倍，提高了测量的灵敏度，减小了测量的电流，系统的功耗降低。并且电缆的长度也得到延长，因此安装很灵活，国内建筑的复杂性问题也得到解决。pt1000电阻的计算方法是：（1）利用公式进行温度的计算，求解二阶的方程式的值。这种方法的特点是进行开平方的运算，非常复杂，但是存储空间占用很小；（2）使用查表以及线性的插值法对温度的标度进行变换，计算很简单，但是存储空间占用很大。这两种方法都在实际中进行运用，都可以满足对温度进行测量的精度要求，要根据实际的情况对速度和存储的容量进行选择。

因为温度和阻值之间是非常明显的非线性的关系，在实际的应用中要对此进行标注。对温度的补偿参数可以通过实验的方法进行确定，使用查表的分段补偿法。实际应用过程中，成对的温度传感器pt1000之间可以有0.15～0.3摄氏度的测量误差，这就增大了入口以及出口对温度的测量误差，因此可以使用恒温箱对获得的温度的补偿参数进行标定。 2、流量的传感器

流量的传感器属于热量表中最主要的部分，同时也是最敏感的部件，对热量表进行分类也就是根据流量的传感器进行分类。流量的传感器组成部分是：液体的流量计、液体的流量转换器。液体的流量计对用户液体使用的多少进行计量，然后通过液体的流量转换器把流量转换为电脉冲，通过微处理器对热量进行计量。根据测量的原理，把流量的传感器分为：叶轮模式、超声波模式、电磁式。涡轮式的流量计是构成叶轮式流量计主要的品种，精度很高，可以达到标准0.2%～0.5%，并且线性的流量范围内，如果流量出现变化不会对累积的精度降低。当载热的流体流过涡轮的时候，磁电的转换装置将涡轮的转数变为电脉冲。单位时间内，脉冲数量和累积的脉冲数量对瞬时的流量和累积的流量进行反映。测量的时候，把通过流量计脉冲的信号经过脉冲的整形电路以后，变为一定幅度矩形波信号，接入微控制器的i/o接口，进行计数。在涡轮模式的流量计使用过程中，如果使用温度和经过校验以后的温度悬殊很大的时候，要对常温情况下进行校验后的仪表常数进行修正。

结语：

现在我国针对国情提出了科学的发展观以及节能减排的发展战略。热量表作为一种对供热的热量进行计量的方法，随着科学的发展，它的计量方式以及精度一定会满足越来越高的要求。

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