热量表
(计算热量的仪表)
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热量表是计算热量的仪器。热表的工作原理：将一对温度传感器安装在负载热流体的上下管上，流量计安装在流体入口或回流管上（流量计安装位置不同，最终测量结果不同），流量计发出与流量成正比的脉冲信号，一对温度传感器发出表示温度的模拟信号，计算器收集流量和温度传感器的信号，用计算公式计算热交换系统获得的热量。
使用地
中国北方
别名
热能表
热表热量计算
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为了节约能源，减少烟尘，大多数地区都通过热网集中供暖。但热能作为一种商品出售，当然要收费。但由于居民家中没有安装热量表，暂时按建筑面积收费。但是，按建筑面积收取供显然是不合理的，应根据用户实际使用的热能计算。自动累积热量的仪器并非没有，但价格较高，尚未进入家庭，已用于供热总管。
说到测量热能，首先要知道如何计算热能。我们从物理课本上学到的热量单位是焦，符号是J。但工程中常用的单位是千卡，即大卡kcal。换算关系是1kcal=4186.8J。每公斤的热量相当于1公斤水温下降1公斤℃释放的热量。因此，我们知道，为了计算用户使用的热能，我们必须测量进入用户和流出用户之间的间的温差，这部分是由用户的消费引起的。但这还不够。我们还必须知道在这个过程中有多少水在释放热量。因此，我们必须测量此时热水的瞬时流量，然后乘以温差，以获得此时此刻释放热水的千卡数（即用户消耗的热量）。然后用自动累加的方法随时加入用户的消费热量，累计一个月就是当月消费的总热量。
热量表分类
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热表类型划分
根据热表流计的结构和原理，热表热能表可分为机械式(包括涡轮式、孔板式、涡街式)、电磁式、超声波式等。
机械表分为单流束和多流束。单流束表的性能是水从一个方向推动单股叶轮旋转。外观磨损大，使用寿命短。多流束表的性能是水在表中从多个方向推动叶轮旋转。该表磨损小，使用寿命长。叶轮分为两种形式翼两种形式。一般小口径DN15-DN40户表采用旋翼式。大口径工艺表DN50-DN300采用螺翼式。机械表的质量保证期一般为2年。
2.超声波热量表采用超声波流量计的总称。当超声波在流动流体中传播时，顺水流传播速度和逆水流传播速度 计算流体的流速，从而计算流体的流量。对介质没有特殊要求；流量测量的准确性不受被测流体温度、压力、密度等参数的影响。超声波热量表有两种形式，一种是直射式，也称为对射式其工作原理是：超声传感器直接发射和接收信号来确定流量。另一种是反射式，也称为对流式，其工作原理是超声波传感器通过反射板平面的反射速度来确定流量。
3.电磁热量表
使用电磁流量计的热量表的总称。由于成本高，需要额外的电源，很少有热量表使用这种流量计。一些国内热表制造商利用用户对热表的结构和原理了解不多，向用户介绍一般机械热表作为电磁热表。这种现象需要保持警惕。
热表结构划分
根据热量表的整体结构和设计原理，热量表可分为
1.整体热量表
指热量表的三个组成部分（计算器、流量计、温度传感器），理论上有两个以上的部分（而不是形式）是不可分割的组合。例如，机械热量表中的标准运动（无磁电子）热量表的计算器和流量计不能随意交换，验证时只能进行整体测量。
2.组合式热量表
热量表的三个部分可以分开，在同一型号的产品中可以相互替换，每个部分可以在验证时进行分体检测。
3、紧凑式热量表
组合式热量表可视为型式检定或出厂标定过程中的组合式热量表，但标定完成后，其组成部分必须按整体式热量表处理。
热量表功能划分
热量表按使用功能可分为：单用于采暖分户计量的热量表，和可用于空调系统的(冷)热量表。(冷)热量表与热量表在结构和原理上是一样的。主要区别在传感器的信号采集和运算方式上，也就是说，两种表的区别是程序软件的不同。
1.（冷）热量表的冷热计量转换由程序软件完成。当供水温度高于回水温度时，热量表测量供热状态；当供水温度低于回水温度时，为制冷状态，热量表自动转换为测量制冷量。
2.由于空调系统的供回水设计温差和实际温差很小，(冷)量表的程序采样和计算公式参数也大于单用热表。
热量表功率划分
1.户用热量表:口径:DN≤40mm。
2.工业热量表：口径：DN>40mm
热量表器件
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热表传感器
1.温度传感器是收集水温并发出温度信号的部件。一般采用热阻材料，材料的电阻值随温度而变化。采用热量表Pt1000配对温度传感器，配对误差﹤0.1℃。一个有红色标志，安装在进水口，一个有蓝色标志，安装在出水口。Pt它是铂的分子式，具有一定温度范围内温度系数大、温度系数大的特点。R0=1000，即0℃温度传感器的电阻为1000Ω；
2.流量计(基表):收集水流并发出流量信号的部件。热量采用韦根流量计。
热量表中常用的温度传感器是铂丝绕组的电阻。温度越高，电阻值越大。电阻的大小可以通过导线传输到很远的地方来测量。根据铂电阻的变化，我们可以得到温度的变化。当然，温度传感器不是这样的，也可以使用其他传感器。
孔板差压式、旋涡式、涡轮式等常用于热量传感器。涡轮流量传感器是小型水轮发电机，与水力发电水轮发电机相同。只不过非常小巧而简单，仅仅是由管道里的一个叶轮和管外的线圈所构成。叶轮上有一小块磁铁。当叶轮被水冲动旋转时，线圈切割磁线会发出交流信号。当然，管道中的水流越大，叶轮转动越快，交流频率越高。用频率代表流量，所以很容易传到别处，所以可以称之为传感器。
温度传感器测量的温度信号和流量传感器测量的流量信号最终发送到微处理器，其软件完成相乘、相减、累积等操作。最后，在仪器窗口显示结果，甚至通过网络进一步发送到银行，自动从您的账户中扣除加热费用，既担心又麻烦。
当前国内的IC卡热量表大多采用磁钢旋转，双干簧管接收脉冲计数。韦根元件逐渐被使用。
韦根元件的优点：1. 脉冲耗电为零。
2. 脉冲重复频率0~10KHz范围输出脉冲范围与宽度恒定，与被测物体的旋转速度无关，适用于超低速检测。
3. 无机械可动部件，无触点，固体包装，环境耐受性好
4. -1966℃~ 300℃)
热表积分仪
收集温度传感器发出的温度信号、流量计发出的流量信号、计算、存储和显示热量的部件。大多数热表计算机的核心单片机采用集成单片机，性能强、稳定可靠、功耗超低，能满足恶劣的加热环境要求，也使用汉字和数字字符显示测量参数，参数可循环显示，清晰直观，参数显示分辨率高，大大满足测量验证显示要求。
热量表计量检测
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计量热量表的精度
热量表分为三个精度等级，即一级表、二级表和三级表。首先需要注意的是，热量表的精度等级不能用固定误差数来描述，如2%或5%，因为即使是同一精度等级的热量表，对其误差的要求也会随着工作条件的不同而不同。
1.整体式热量表的测量精度
由于整体热量表的测量部件在逻辑上是不可分割的，其精度必须由标准装置一次性给出，误差极限由以下公式给出：
一级表：E=(示值-标准值)/标准值*100%
二级表：E=(示值-标准值)/标准值*100%
三级表：E=(示值-标准值)/标准值*100%
其中：E——相对误差极限，%
Δtmin——最小温差，℃。
Δt——使用范围内的温差，℃。
qp——常用流量，m3/h。
q——流量在使用范围内，m3/h。
2.分体式热量表的测量精度
分体式热量表的测量精度由流量计、温度传感器和计算器的测量精度决定，误差极限为上述三个部件的算术和（即绝对值的和）。
在分体式热量表中，由于流量计的精度分为三个层次，因此分体式热量表的测量精度也分为三个层次。
热量表检测方法
原则上，热量表的验证应尽可能模拟实际工作状态。然而，热量表的实际状态是由流量和温差的任意组合决定的，因此很难模拟所有的实际状态。因此，通常采用以下方法进行测试。
一、整体检定法
整体热量表最好采用整体检测方法进行验证。具体方法是由标准验证装置设置流量和温差，热量标准值由标准装置直接给出。将被检热量表的热值与标准装置的标准值进行比较，可以得到被检热量表的误差。只有这种验证方法才是真正意义上的热量表检测，但这种方法对验证装置的要求很高，国内没有这种验证装置。
2.分体检定法
体检定法是用不同的装置验证热量表的三个组成部分，分别验证流量计、温度传感器和计算器。在得到三个部分的误差后，它们的算术和被认为是热量表的整体误差，不再产生新的误差。具体的方法是：
检查流量传感器：就是只检测流量计在流量计量方面的性能，其性质就如同检测一块水表，不过对于热量表的流量计，还要检测其在不同温度的热水状态下的计量特性。一般的做法是，根据被检流量计的额定流量Qn在标准装置上设定不同的流量点(流速)和不同的温度条件，来综合考察被检流量计的误差。流量点的设定如下：
出厂检验分三点：1.1qmin，0.1qp，qp
型式检验分六点: 1.1qmin，0.1qp，0.3 qp，0.5 qp，qp，0.9 qp，
以上流量点分别在常温，55+/-5℃，85+/-5℃的条件下各测量一遍。
所得到的测量结果按下式计算误差：
E=(示值-标准值)/标准值*100%
其中标准装置通常采用容积法，称量法和标准表法三种。容积法受温度的变化和介质的气化影响较大，所以很少采用。流行的做法是把称重法和标准表法结合使用，即用标准表来保证操作的自动化，用称重来保证精度。
温度传感器的检定：如果某些整体表的温度传感器和积算器是固定在一起的，那么将把温度传感器的误差和积处器的误差是加在一起的，否则，就地温度传感器进行单独检定。其做法是，把温度传感器放入恒温装置中，在不同的温度点下，考察其所示温度与标准温度的误差。需要注意的是，对于温度传感器不光要进行单支检测，更重要的是还要检测其配对误差。
积算器的检定：由于积算器的设计原理各不相同，所以最好针对其各自的原理使用相应的检定方法。具体做法是，通过模拟装置把温差信号和流量信号输入积算器，然后考察其计算结果与理论结果的误差。
3、关于首次检定：
做为计量器具，热量表在安装使用前必须由国家有关部门进行安装前的首次检定。首次检定与生产检定或型式检定在检测方法上是有区别的，因为首次检定的热量表是做为商品进行的使用前的检定，其检定方法不能对产品本身产生影响甚至损坏，这样就意味着，不能用分体检定的方法对其进行检定。这样就需要热量表在使用状态下也能输出很高的数据精度，而这对于干簧管和霍尔原理的热量表来说是不能实现的，因为它们的流量数据最小只能是1升。也就是说，这样的热量表不能对其进行首次检定，从而也无法保证其质量标准。
热量表设计
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首先要把温度差测出，这就需要两个“温度传感器”；然后再把流量测出来，这就需要一个“流量传感器”；积分仪通过进回水的温差，流量及预制在内部的热焓值计算出热能，通过内部的储存装置连续储存记录能耗。最后还要具有相减和相乘功能的辅助器件，以便能随时把得数累加起来；就这样一个热量表就制成了。
热量表寿命因素
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影响热量表寿命的关键是超声波传感器
中国科学院物理研究所研究员、中国住建部专家委员会成员、中国城镇供热协会技术委员王树铎教授对在中国使用的热量表超声波流量计进行了初步调查研究，测量分析了具有代表性的一批超声波换能器的静态参数。结果令人担忧！
中国几乎所有的热量表企业都已开始研发、生产超声波热量表。从近两年上报住建部的几十项相关科研成果中可看出，绝大部分的研究重点都集中在流量计的基表机械结构(包括反射器和测量管段)设计，只有少量涉及传感器输出信号处理；普遍忽视了对超声波换能器件性能研究，有些企业甚至对主要技术参数还缺乏必要了解。
首先:大约60%以上的热量表企业在外购超声波换能器时，没有提出足够全面的技术性能参数要求。一半以上的超声波换能器生产厂提供的技术参数有明显错误；或者过于简单，主要参数没有提供；或者名不副实，实测结果偏差很大。
例如：几乎所有的热量表超声波流量计换能器中心频率标称的都是1MHz。实测的结果是：仅有30%达到1MHz(1000KHz)5%；偏差最大的超过了12%。或许可以认为：如果能在电路上调谐补偿、配对使用，中心频率不在1MHz(1000KHz)也可行；问题在于：80%以上的生产企业忽略了流量计超声波换能器其它重要参数的配对一致性；包括：电容、电导、机械品质因数、阻抗等。应该知道：这些参数随温度的变化都将影响超声波在水中传播的时间差也就是超声波流量计的精度。同样条件下，国产优质和进口的流量计超声波换能器对这5个静态参数的测量结果是：中心频率偏差：1%；其它4个参数配对偏差：4%；而国产热量表流量计的超声波换能器能达到这个水平的极为罕见。这一差距，实在不可忽视！
即便是好的基表和信号处理电路设计，如果采用了劣质及未经老化处理的超声波换能器，不仅是使得热量表的流量测量达不到技术要求，还可能在测量运行中发生无规律而无法补偿的变化，以致缩短热量表的使用寿命。
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