能量表在空调计量领域中的应用

一、概述

随着社会经济的高速发展，国内建筑能耗占社会总能耗的比重目前已达30%，且在继续增大。数据表明，中央空调能耗占建筑总能耗的40%～50%，是建筑能耗的重要组成部分。因此，对中央空调采取必要的节能措施，有助于降低社会总能耗。而降低中央空调能耗的切实可行措施是建立公平、合理、科学的空调计量收费体系。而大型公共建筑，特别是大型的购物、娱乐场所，各区域功能不同而综合冷指标不同，不能按面积分摊空调费，而是迫切需要通过计量来解决收费问题。

随着国家一系列节能政策法规的颁布，集中供冷的公共建筑越来越普遍地应用中央空调分户计量技术，通过计量一方面可以倡导用户合理使用空调，主动节能，避免浪费现象；另一方面通过合理计量费用分摊，解决物业管理公司收费难的问题，用户“多用多出、少用少出”，做到收费有据可依。更深层的意义是通过能量表的读数评估制冷机组的实际供冷能力，根据历史数据建立数据库，通过实际数据分析研究大型公共建筑的节能潜力，从而实施对大型公共建筑实施节能改造。

二、能量表的应用

虽然“冷”与水、电、气在市场经济社会中具有相同的商品属性，但在计量方面，要比早已进入市场并取得成功的水、电、气的计量收费复杂和困难。大面积空间的（同一业主）空调计量主要以能量表计量为主，其原理是：在承担某一计量区域的空调供、回水管上各安装一支温度传感器（配对使用），测量供、回水温度，在回水管上安装一台流量计，分别测得载冷剂——水的进出口的温度和流量，再经过密度和焓值的补偿及积分计算，得到所消耗的“冷”量值。目前，在能量表应用方面，根据流量计的选型不同，主要有三大类型，为机械式、超声波式、电磁式。它们的主要区别在于流量传感器的原理和构造的不同。

首先从技术与所应用的实际情况的角度对机械式、超声波式、电磁式的产品进行一个全面的分析和比较，然后从经济投资的角度来进行使用周期成本的分析，提供选用空调计量器具的解决方案。

2.1机械式流量计在户用能量表中的应用

机械式能量表通过叶轮的转速来测量冷冻水的流量，机械式能量表按流量传感器内部结构又主要分为单流束式和多流束式，按照其计数器是否与热水接触又分为干式和湿式。干式传感器的叶轮转速通常是通过磁耦合的方式传递给计数器的，而目前进口的机械式能量表部分采用了感应传导的方式，即无磁的方式，可以降低水中铁锈对表的影响。

由于技术和价格等原因，我国早期多数使用各种机械式能量表，包括进口与国产品牌。但近几年使用和研究实践表明，采用机械式能量表计量空调冷量，存在一系列问题，如量程窄且启动流量太大问题，冷冻水流量系数差异问题。由于空调冷冻水普遍存在杂质多、水垢多、流态不平稳等问题，极易产生计量误差大或不计量的现象，产生计量纠纷，给物业管理带来麻烦。同时，机械式能量表维护量大，通常不到一个月就需要空调系统停机放水，清洗流量计，磨损较大时还要更换流量计。另外，我国目前空调系统运行状况对能量表也提出了比国外热计量更苛刻的要求，如循环水的水质很差；多方面的原因造成水中不仅含有大量的有害化学物质，还有各种对流量传感器具有破坏性的小颗粒杂质。这些问题，还将在很长一段时间内存在。因此，对于机械式能量表而言，由于其结构和原理方面固有的局限性，能否在一个检定周期（五年）内正常、准确的运行，都是一个非常严峻的挑战。

2.2超声波技术在户用能量表中的应用

在空调计量中，有部分项目采用超声波能量表。超声波式能量表是通过测量超声波在热介质中传播的时间差（声波在流体中传播，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，同一传播距离就有不同的传播时间）。利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速从而推导出流量。由于其测量腔体内部没有任何可动部件，所以对介质的成份或杂质含量没有严格的要求。因此，从使用周期成本、可靠性及准确性而言，超声波能量表均优于机械式能量表。然而在2000年以前，由于价格的原因，在户用型能量表领域还是机械式能量表占有统治地位。现在随着机械式能量表的缺陷被认识到，已基本上淘汰不用。

但在实践过程中，部分人走进了一个误区，即简单采用进口的超声波热能表来计量空调用冷量。从工程实践情况来看，效果很不理想，甚至出现系统运行不良的情况。究其原因，一是进口的热能表（大部分是欧洲品牌）在国外主要是应用于供暧热分户计量，供暧的工况是“大温差（温差一般为15℃）小流量”，而供冷的工况是“小温差（最大温差为5℃）大流量”。在供暧环境中，超声波热能表已经应用得很普遍，技术也很成熟，而应用于供冷，冷凝水会附在表体，超声波热能表一体化的结构使得冷凝水极易渗透入表体，破坏电子元件，大量消耗电池，出现半年就使用完电池的情况（超声波热能表一般自带电池，可用6～10年）。超声波能量表口径越大，价格越高，有时能量表口径大一号，其售价会高很多，所以投资成本是考虑使用超声波能量表的一个因素。另外，超声波能量表选型较为复杂，选用能量表的主要参数是系统流量而不是系统管径，按照流量大小来确定能量表的型号（使选定的能量表的最小流量小于系统管道的最小流量、能量表的最大流量大于系统管道的最大流量），就使得安装复杂，需要采取变径措施。

2.3电磁感应技术在户用能量表中的应用

机械式能量表被普遍认为不适合用于空调计量，在应用超声波能量表的同时，出现了电磁式能量表。电磁式能量表主要是采用了电磁流量计。其工作原理是：基于法拉第电磁感应定律，当导电液体流过包围在磁场中的测量管时，在流向和磁场二者相垂直的方向就会产生与平均流速V成正比的感应电动势E。电磁流量计包括管道式与插入式。

电磁流量计、温度传感器与能量积算仪表采用分体安装，温度传感器采用四线制高精度配对的PT1000，配线长度可以达到100m，能量积算仪表采用中文显示，符合国内使用情况，可显示计量的各个参数。