中央空调冷/热量计费系统概述

应晓儿

（杭州华电华源环境工程有限公司，浙江 杭州 310012）

    摘  要：介绍了国内外冷/热量计量表的产品种类、计量原理及通讯方式，进行了冷/热量计量表的误差分析及计费系统的经济性分析；指出了中央空调能量计费具有公正合理计量和节能的双重作用，同时指出只有提高系统的智能化水平，计费才具真正意义。
    关键词：中央空调系统； 冷/热量计量表； 能量计费系统； 误差分析； 经济性分析

1 引言 
    北方地区供暖系统按户计量用热及收费的意义已逐步被有关部门所认识，但对中国大部分地区来说，随着近年来人们对环境舒适性的要求提高，建筑物使用中央空调已成必然趋势。因此，中央空调的冷/热量计费具有较大的现实意义。
    对于中央空调的能量计费，传统的方法是按面积摊算，在使用观念上形成了“用多用少一个样，用与不用一个样”，结果造成能源浪费很大，并且这种不合理的收费依据容易引起用户与业主之间的资费纠纷。采用按冷/热量计费，无疑会为用户提供一个公正、合理、科学的收费依据；另外还可以建立用户的经济利益与使用能耗的直接联系，从根本上增强用户的节能意识。
    因此，中央空调采用冷/热量计费，一是提供了合理的收费依据；二是为节能创造了条件。目前在国外特别是在欧洲，能量计费已有悠久的历史和成熟的技术，如西门子公司、丹佛斯公司、斯伦贝谢公司等都有成熟的产品；相比之下，国内在这方面起步较晚，中央空调按能量计费目前只有少数xx楼宇采用。
    本文就目前国内外冷/热量计量表及计费系统的产品种类、计量原理及通讯方式等作一综述，以供参考。
2 冷/热量计量表的产品种类
    按流量测量的不同方式，冷/热量计量表通常有超声波式、机械式、电磁式及涡轮式等多种类型。
    由于中央空调冷/热水的电导率较低，利用电磁感应原理的计量表，因在低电导率流体中产生的“短路”现象会引起测量精度的降低，因此电磁式冷/热量表已被淘汰；而涡轮式流量计因所受局限性较大（不适用于低雷诺数测量），故较少采用；超声波式冷/热量计量表则因具有良好的测量精度及长期稳定性，是一种理想的能量测量仪表，具有良好的应用前景；另外，尽管机械式冷/热量计量表的流量测量误差较大，但因价格低廉，故在测量精度要求不高的场所使用较多。
3 计量原理及误差分析
    目前国内外产品中的冷/热量计量多采用能量累积式。
    冷/热量表由流量计、一对温度传感器和积分仪组成。流量计通常安装在回水管上，对水流量进行测量，并将其测量结果以脉冲形式传送给积分仪，而与积分仪相连的一对温度传感器则测量进水与回水之间的温差。积分仪根据以下公式计算出消耗的瞬时冷/热量值：
     
式中 Q—消耗的能量，kW；
     K—修正后的水的比热，kJ/ kg ℃;
     V—消耗的水量，kg/s；
     T₂—冷冻水回水温度，℃ ;
     T₁—冷冻水进水温度，℃ ;
     ΔT—冷冻水进回水温差，℃。
积分可得累计能量计算公式：

    为了分析冷/热量计量表的测量精度，我们对式(1)进行误差分析，可获得下面的冷/热量误差计算近似公式：

    式中等号后面{dy}项为流量的测量误差，第二项为温差的测量误差。
    以许多厂家使用的Pt 500为例，在40℃和110℃的不同温度下，温度测量精度为±0.05℃；取最不利情况，则|δT₂|+|δT₁|= 0.1℃。若取空调冷冻水进回水温差为5℃，热水进回水温差为10℃，则冷冻水温差测量精度为2%，热水温差测量精度为1%。
    因此，能量测量精度为两项之和，对于不同的冷/热量计量表，冷量测量精度在2.5%_~5%之间，热量测量精度在1.5%_~4%之间。有些公司在产品资料上宣传冷/热量计量表的精度可达0.3%_~0.5%，是不符合实际的。
    各种流量计的测量误差比较见表1。

4 冷/热量自动计费信息传送
    在信息传送上，既可通过脉冲传送信息（积分仪以脉冲的形式向位于远处的累积器传送冷/热量值等数据），也可通过总线远距离抄录读数，图1即为西门子公司冷/热量M-BUS计费系统图。一些公司如西门子、丹佛斯还提供只能现场读数的机械式冷/热量表，以降低投资。
5 经济分析
    以一幢高为22层，建筑面积为17600m²的写字楼为例，写字楼以层为单位出租，计费系统采用在每一层的空调总供回水管道上安装一个超声波冷/热量计量表（进口产品）的方式进行空调能量远程自动计费，初期投资如表2所示。

    从表2可看出，采用冷/热量计费系统，初期投资无疑会增加，但由于采用冷/热量自动计费，一方面公正合理的收费标准可吸引更多的租户，提高出租率；另一方面，原有的耗能费用吃“大锅饭”的现象得以改观，用户节能意识增强，运行费用降低。用户入住后就象交纳水、电费一样交纳能量费，物业管理部门就能够xxx地管理和运作。
6 结语
    a）采用冷/热量计费系统，对中央空调系统自动化提出了更高的要求，只有在主机、冷却塔、水泵等用电设备能对末端负荷变化作出快速反应、楼宇设备能实现自动化管理和控制的情况下，冷/热量计费才有真正的节能意义；否则，冷/热量计费系统作为一种能量测量工具无法实现节能的功能。
    b）中央空调冷/热量作为一种新型的商品，目前尚无统一的收费标准。国外能量收费通常采用固定开支加上浮动开支的方法，固定开支包括投资费用、维修费等，而冷/热量计量表的测量结果则反映了浮动开支部分，值得物业管理部门借鉴。

参考文献

[1] 郭海新，等.住宅供热单户计量的几种方式[J].暖通空调，1998,28（1）.
[2] 西门子，丹佛斯，斯伦贝谢，等公司 . 产品样本[Z].