专利名称：散热兼热计量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于集中供热系统中用于向房间中散热并同时进行热量计量的集成装置。
背景技术：
目前，集中供热的热量计量，采用两类方法热计量方法和热分配方法。热计量方法一般适用于新建的“按户分环”的供暖系统(每户有独立的管道系统，即每户只有一对热水的总入、出口)，所使用的装置是“热量表”，其原理是，测出流经每户的热水总流量，以及该户的总供、回水温差，积分算出该户所用的热量。热分配方法则是利用安装在每片暖气片上的蒸发式或电子式的“热分配表”，测出暖气片外表面平均温度对时间的积分，得出各暖气片散热量的相对值，此法需要根据一个总体的热量，才能计算出各暖气片的具体散热量；也就是说，根据“热分配表”的读数，对总体热量在各暖气片之间进行用热量的“分配”。
在上述两类方法中，热计量方法虽然理论上可以测得一户的实际用热量，但由于实行计量供热和收费时，用户应被允许自主调节其用热量，于是，会出现下列情况(a)热水流量过小时，流量测量的误差变大，(b)在大流量小温差时，温差测量的相对误差变大，对热计量的精度影响很大。而且，热量表结构复杂，价格昂贵，可靠性较差，需要定期校准。特别是，对于我国已有的大量的垂直单管采暖系统，由于每户都有几根立管分别通过房间，对这类系统，若采用热计量的方法，就要求在该户的各立管与暖气片连接处分别设置热量表，这显然过于复杂和昂贵。因而，对于这些垂直单管系统，一般只能选择热分配方法。而对于热分配方法，其热量计量的精度差，防范能力差，是其固有的缺点。
发明内容
为解决或避开现行热计量方法中的上述难题，本实用新型提出了一种散热兼热计量装置，它集散热和热计量于一体，可用它代替现有的各种暖气片，具有结构简单、从原理上保障全部热水流量和温差范围的热计量准确性、防范能力强、成本低、可靠性高、对现有的垂直单管系统可实现管路的零改造等特点。
本实用新型所采用的技术方案是该新型散热兼热计量装置由“散热器”、“中间换热器”和“凝液累积流量暨热量测量装置”组成。
中间换热器为一个小的间壁式换热器，散热器的构造则与普通暖气片相同。中间换热器的间壁的一侧(以下称A侧)流通来自供热管网(即二次网)的热水，另一侧(以下称B侧)则为相变传热介质(液体)；中间换热器位于散热器的下方；中间换热器的B侧空间的上部与散热器的内部空间的下部用一连通管相通。供热热水把热量传给相变传热介质，使之汽化，汽化出的饱和蒸汽通过该连通管进入散热器内，在散热器内冷凝成饱和液体状态，同时向房间散热，该冷凝液顺散热器内壁降流到散热器内的底部，再沿该连通管的管壁靠重力回流到中间换热器的“B侧”。热计量的原理是使用凝液累积流量暨热量测量装置，通过测定累积回流液量M，该量M乘以相变传热介质的冷凝潜热R(选的相变传热介质的工作温度远低于临界温度Tc，因而在供热的工作温度范围内R可看作常数，当然也可借助测温装置将R随供热温度的微弱变化加以考虑)，就得到用户所用的热量MR。
对于新制造的散热兼热计量装置，可以用水作为相变传热介质。对于使用现有的旧的铸铁暖气片作为散热器并在其下方加装中间换热器以及凝液累积流量暨热量测量装置的情况，推荐使用常压或稍高压力下沸点为40-50℃的其他安全、化学稳定、价廉的物质。
在本实用新型中，凝液累积流量暨热量测量装置并不一定采用现行的热量表中测量瞬时流量的装置---如机械式、电磁式或超声波式流量仪表；而是可以采用下述方法用容液量一定的容器收集来自散热器的回流凝液，容器充满(或凝液达到一定量)后快速排空到中间换热器的“B侧”，排空后开始新一轮的收集，……，并累计收集-排空的总次数。显然，由该容器的容液量和收集-排空的次数，相乘就可算出总冷凝液体的量，也就可以算出热量。这种简单直接的测量方式从根本上保证了可靠性，特别是保证了在任意小的流量时的测量准确度。
回流液收集-排空的次数可通过电路送给一个单片机，通过单片机中预先设置的程序，计算出热量，并用液晶显示器显示该热量。凝液潜热很大，故凝液的过冷度对热计量的影响可忽略不计；不过也可以设置温度传感器测量该过冷度并传给该单片机处理。
为使本实用新型的结构更加简化(省去上述单片机和液晶显示器)，也可简单地通过一个普通的机械式计数器(在水表、煤气表中普遍使用之)记录和显示累积凝液回流量。
本实用新型中供热网(即二次网)供热热水的热量不是通过普通暖气片直接散到房间里，而是热水的热量先传给相变传热介质，再由相变传热介质通过散热器散到房间里；然而，所增加的中间传热环节其热阻相对原有热阻来说很小(所增加的传热环节为相变传热和金属壁导热)；相应地，中间换热器就可做得很小；因此为达到与普通暖气片相同散热量所需增加的传热面积很少。
本实用新型中，中间换热器外有必要覆以保温层；但保温层并不要求太高的保温性能，只要使中间换热器表面散到房间热量和室内供热热水管道向房间的散热量具有相同数量级即可，因为在计量供热收费时，少量的这类散热的费用可根据居住面积进行计算。
本实用新型的有益效果是，在这种新型热计量中，避免了温差测量，也避免了瞬时流量的测量(代之以累积流量的测量)，因此，从原理上保障了热计量的准确性、可靠性、耐久性，降低了热计量的成本。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的原理图。图1中，(1)为中间换热器，(2)为散热器，(3)为隔热层，(4)为凝液累积流量暨热量测量装置(其详细实施例见图2)，(5)为相变传热介质，(6)为热水盘管，(11)为中间换热器和散热器之间的连通管。
图2是本实用新型中凝液累积流量暨热量测量装置(4)的一个实施例。图2中，在以(8)为支点的杠杆的两端，分别固定有重块(9)和液槽(10)，(11)为中间换热器和散热器之间的连通管，回流凝液从该管流到液槽(10)，(14)为一个位置固定的液槽，(13)为浮球，(12)为带一个小突起的连杆，该连杆一端与浮球(13)固定，另一端与液槽(14)的壁铰链连接。液槽(14)的排液管(15)的下端通到中间换热器内相变传热介质(5)的液面以下。(K)为一个电键。
具体实施方式
热水流经盘管(6)，使相变传热介质(5)沸腾汽化，蒸汽进入散热器(2)，并凝结成液体，同时放出热量，装置(4)测量累积凝液量，通过计算得出热量的使用量。
图2是凝液累积流量暨热量测量装置的详细实施例当液槽(10)内收集的凝液到达一定的量时，杠杆由实线位置旋转到虚线位置，同时产生一个流量累加信号，也就是使电键(K)动作一次，该动作的信号通过电线传导出去，传给单片机(16)进行处理，使液晶显示器(17)的热量读数相应增加。
固定液槽(14)、浮球(13)、带突起的连杆(12)的作用是暂时将液槽(10)卡住一小段时间，以便能排空液槽(10)。图2只是多种可能的实施例中的一个。
为考虑液槽(10)的排空“不够快速”的影响，进一步提高测量精度，可以利用单片机(16)根据液槽(10)离开实线位置的时间计算出凝液近期回流的平均流量(指单位时间回流量，即累积流量/该累积流量所用的时间)，从而推算出液槽(10)离开实线位置期间的回流液量。
为了考虑回流液过冷的微弱影响，可在相变传热介质(5)中以及液槽(10)中设置热电阻或热点偶等测温装置，测出回流液的过冷度，并送由单片机(16)处理。
液槽(10)排空时，杠杆也可以不是推动电键(K)，而是推动一个机械式计数器，使该机械式计数器读数增加，显然该机械式计数器的读数代表凝液回流量，从而也就代表了散热量；这时就不再需要单片机和液晶显示器了。可将机械式计数器置于中间换热器内部，设置观察窗以便读数(当然观察窗必须考虑耐压能力)。
权利要求1.一种散热兼热计量装置，其特征是它由中间换热器(1)、散热器(2)、凝液累积流量暨热量测量装置(4)组成，中间换热器(1)是一个外面包有隔热层的间壁式换热器，中间换热器(1)的间壁的一侧空间装有相变传热介质(5)，且该侧空间的上部与散热器(2)的内部空间的下部用连通管(11)相通，中间换热器(1)的间壁的另外一侧空间与供热网即二次网相通。
2.根据权利要求1所述的散热兼热计量装置，其特征是凝液累积流量暨热量测量装置(4)中包含有一个液槽(10)、一个电键(K)、一个单片机(16)、一个液晶显示器(17)，每当该液槽(10)中的液体量增加到某一定值时，该液槽(10)中的全部液体就被排空，同时使电键(K)动作一次，且电键(K)动作的信号传给单片机(16)，单片机(16)计算散热量，液晶显示器(17)显示该散热量。
3.根据权利要求2所述的散热兼热计量装置，其特征是在液槽(10)的内部以及在中间换热器(1)中的相变传热介质(5)的液面以下，分别装有测温装置，测温装置产生的温度信号传给单片机(16)。
4.根据权利要求1所述的散热兼热计量装置，其特征是凝液累积流量暨热量测量装置(4)中包含一个液槽、一个机械式计数器，每当该液槽中的液体量增加到某一定值时，该液槽中的全部液体就被排空，同时使该机械式计数器的读数改变。
专利摘要集中供热系统中使用的散热兼热计量装置，由间壁式的中间换热器(1)、散热器(2)、凝液累积流量暨热量测量装置(4)组成，该间壁式换热器(1)的一侧空间的上部与该散热器(2)内部空间的下部由连通管(11)相连通。来自供热网的热水通过中间换热器(1)加热一种称为相变传热介质的液体(5)(可用水)，使该液体(5)汽化成饱和蒸汽，该饱和蒸汽经连通管(11)进入散热器(2)的内部空间，并在散热器(2)内壁凝结成液体，将潜热散到房间，该凝结液经连通管(11)回流。凝液累积流量暨热量测量装置(4)测量累积凝液回流量、通过单片机计算出热量、通过液晶显示器显示热量，或只通过一个机械计数器直接显示凝液回流量。
文档编号G01K17/00GK2723971SQ200320130489
公开日2005年9月7日 申请日期2003年12月31日 优先权日2003年12月31日
发明者王洪泰, 商平, 贾原媛, 张建伟, 郝建东, 杨金泉, 刘维华 申请人:天津科技大学