專利名稱：散熱兼熱計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于集中供熱系統(tǒng)中用于向房間中散熱并同時(shí)進(jìn)行熱量計(jì)量的集成裝置。
背景技術(shù)：
目前，集中供熱的熱量計(jì)量，采用兩類方法熱計(jì)量方法和熱分配方法。熱計(jì)量方法一般適用于新建的“按戶分環(huán)”的供暖系統(tǒng)(每戶有獨(dú)立的管道系統(tǒng)，即每戶只有一對(duì)熱水的總?cè)?、出?，所使用的裝置是“熱量表”，其原理是，測出流經(jīng)每戶的熱水總流量，以及該戶的總供、回水溫差，積分算出該戶所用的熱量。熱分配方法則是利用安裝在每片暖氣片上的蒸發(fā)式或電子式的“熱分配表”，測出暖氣片外表面平均溫度對(duì)時(shí)間的積分，得出各暖氣片散熱量的相對(duì)值，此法需要根據(jù)一個(gè)總體的熱量，才能計(jì)算出各暖氣片的具體散熱量；也就是說，根據(jù)“熱分配表”的讀數(shù)，對(duì)總體熱量在各暖氣片之間進(jìn)行用熱量的“分配”。
在上述兩類方法中，熱計(jì)量方法雖然理論上可以測得一戶的實(shí)際用熱量，但由于實(shí)行計(jì)量供熱和收費(fèi)時(shí)，用戶應(yīng)被允許自主調(diào)節(jié)其用熱量，于是，會(huì)出現(xiàn)下列情況(a)熱水流量過小時(shí)，流量測量的誤差變大，(b)在大流量小溫差時(shí)，溫差測量的相對(duì)誤差變大，對(duì)熱計(jì)量的精度影響很大。而且，熱量表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，可靠性較差，需要定期校準(zhǔn)。特別是，對(duì)于我國已有的大量的垂直單管采暖系統(tǒng)，由于每戶都有幾根立管分別通過房間，對(duì)這類系統(tǒng)，若采用熱計(jì)量的方法，就要求在該戶的各立管與暖氣片連接處分別設(shè)置熱量表，這顯然過于復(fù)雜和昂貴。因而，對(duì)于這些垂直單管系統(tǒng)，一般只能選擇熱分配方法。而對(duì)于熱分配方法，其熱量計(jì)量的精度差，防范能力差，是其固有的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決或避開現(xiàn)行熱計(jì)量方法中的上述難題，本實(shí)用新型提出了一種散熱兼熱計(jì)量裝置，它集散熱和熱計(jì)量于一體，可用它代替現(xiàn)有的各種暖氣片，具有結(jié)構(gòu)簡單、從原理上保障全部熱水流量和溫差范圍的熱計(jì)量準(zhǔn)確性、防范能力強(qiáng)、成本低、可靠性高、對(duì)現(xiàn)有的垂直單管系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)管路的零改造等特點(diǎn)。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是該新型散熱兼熱計(jì)量裝置由“散熱器”、“中間換熱器”和“凝液累積流量暨熱量測量裝置”組成。
中間換熱器為一個(gè)小的間壁式換熱器，散熱器的構(gòu)造則與普通暖氣片相同。中間換熱器的間壁的一側(cè)(以下稱A側(cè))流通來自供熱管網(wǎng)(即二次網(wǎng))的熱水，另一側(cè)(以下稱B側(cè))則為相變傳熱介質(zhì)(液體)；中間換熱器位于散熱器的下方；中間換熱器的B側(cè)空間的上部與散熱器的內(nèi)部空間的下部用一連通管相通。供熱熱水把熱量傳給相變傳熱介質(zhì)，使之汽化，汽化出的飽和蒸汽通過該連通管進(jìn)入散熱器內(nèi)，在散熱器內(nèi)冷凝成飽和液體狀態(tài)，同時(shí)向房間散熱，該冷凝液順散熱器內(nèi)壁降流到散熱器內(nèi)的底部，再沿該連通管的管壁靠重力回流到中間換熱器的“B側(cè)”。熱計(jì)量的原理是使用凝液累積流量暨熱量測量裝置，通過測定累積回流液量M，該量M乘以相變傳熱介質(zhì)的冷凝潛熱R(選的相變傳熱介質(zhì)的工作溫度遠(yuǎn)低于臨界溫度Tc，因而在供熱的工作溫度范圍內(nèi)R可看作常數(shù)，當(dāng)然也可借助測溫裝置將R隨供熱溫度的微弱變化加以考慮)，就得到用戶所用的熱量MR。
對(duì)于新制造的散熱兼熱計(jì)量裝置，可以用水作為相變傳熱介質(zhì)。對(duì)于使用現(xiàn)有的舊的鑄鐵暖氣片作為散熱器并在其下方加裝中間換熱器以及凝液累積流量暨熱量測量裝置的情況，推薦使用常壓或稍高壓力下沸點(diǎn)為40-50℃的其他安全、化學(xué)穩(wěn)定、價(jià)廉的物質(zhì)。
在本實(shí)用新型中，凝液累積流量暨熱量測量裝置并不一定采用現(xiàn)行的熱量表中測量瞬時(shí)流量的裝置---如機(jī)械式、電磁式或超聲波式流量儀表；而是可以采用下述方法用容液量一定的容器收集來自散熱器的回流凝液，容器充滿(或凝液達(dá)到一定量)后快速排空到中間換熱器的“B側(cè)”，排空后開始新一輪的收集，……，并累計(jì)收集-排空的總次數(shù)。顯然，由該容器的容液量和收集-排空的次數(shù)，相乘就可算出總冷凝液體的量，也就可以算出熱量。這種簡單直接的測量方式從根本上保證了可靠性，特別是保證了在任意小的流量時(shí)的測量準(zhǔn)確度。
回流液收集-排空的次數(shù)可通過電路送給一個(gè)單片機(jī)，通過單片機(jī)中預(yù)先設(shè)置的程序，計(jì)算出熱量，并用液晶顯示器顯示該熱量。凝液潛熱很大，故凝液的過冷度對(duì)熱計(jì)量的影響可忽略不計(jì)；不過也可以設(shè)置溫度傳感器測量該過冷度并傳給該單片機(jī)處理。
為使本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)更加簡化(省去上述單片機(jī)和液晶顯示器)，也可簡單地通過一個(gè)普通的機(jī)械式計(jì)數(shù)器(在水表、煤氣表中普遍使用之)記錄和顯示累積凝液回流量。
本實(shí)用新型中供熱網(wǎng)(即二次網(wǎng))供熱熱水的熱量不是通過普通暖氣片直接散到房間里，而是熱水的熱量先傳給相變傳熱介質(zhì)，再由相變傳熱介質(zhì)通過散熱器散到房間里；然而，所增加的中間傳熱環(huán)節(jié)其熱阻相對(duì)原有熱阻來說很小(所增加的傳熱環(huán)節(jié)為相變傳熱和金屬壁導(dǎo)熱)；相應(yīng)地，中間換熱器就可做得很??；因此為達(dá)到與普通暖氣片相同散熱量所需增加的傳熱面積很少。
本實(shí)用新型中，中間換熱器外有必要覆以保溫層；但保溫層并不要求太高的保溫性能，只要使中間換熱器表面散到房間熱量和室內(nèi)供熱熱水管道向房間的散熱量具有相同數(shù)量級(jí)即可，因?yàn)樵谟?jì)量供熱收費(fèi)時(shí)，少量的這類散熱的費(fèi)用可根據(jù)居住面積進(jìn)行計(jì)算。
本實(shí)用新型的有益效果是，在這種新型熱計(jì)量中，避免了溫差測量，也避免了瞬時(shí)流量的測量(代之以累積流量的測量)，因此，從原理上保障了熱計(jì)量的準(zhǔn)確性、可靠性、耐久性，降低了熱計(jì)量的成本。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的原理圖。圖1中，(1)為中間換熱器，(2)為散熱器，(3)為隔熱層，(4)為凝液累積流量暨熱量測量裝置(其詳細(xì)實(shí)施例見圖2)，(5)為相變傳熱介質(zhì)，(6)為熱水盤管，(11)為中間換熱器和散熱器之間的連通管。
圖2是本實(shí)用新型中凝液累積流量暨熱量測量裝置(4)的一個(gè)實(shí)施例。圖2中，在以(8)為支點(diǎn)的杠桿的兩端，分別固定有重塊(9)和液槽(10)，(11)為中間換熱器和散熱器之間的連通管，回流凝液從該管流到液槽(10)，(14)為一個(gè)位置固定的液槽，(13)為浮球，(12)為帶一個(gè)小突起的連桿，該連桿一端與浮球(13)固定，另一端與液槽(14)的壁鉸鏈連接。液槽(14)的排液管(15)的下端通到中間換熱器內(nèi)相變傳熱介質(zhì)(5)的液面以下。(K)為一個(gè)電鍵。
具體實(shí)施方式
熱水流經(jīng)盤管(6)，使相變傳熱介質(zhì)(5)沸騰汽化，蒸汽進(jìn)入散熱器(2)，并凝結(jié)成液體，同時(shí)放出熱量，裝置(4)測量累積凝液量，通過計(jì)算得出熱量的使用量。
圖2是凝液累積流量暨熱量測量裝置的詳細(xì)實(shí)施例當(dāng)液槽(10)內(nèi)收集的凝液到達(dá)一定的量時(shí)，杠桿由實(shí)線位置旋轉(zhuǎn)到虛線位置，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)流量累加信號(hào)，也就是使電鍵(K)動(dòng)作一次，該動(dòng)作的信號(hào)通過電線傳導(dǎo)出去，傳給單片機(jī)(16)進(jìn)行處理，使液晶顯示器(17)的熱量讀數(shù)相應(yīng)增加。
固定液槽(14)、浮球(13)、帶突起的連桿(12)的作用是暫時(shí)將液槽(10)卡住一小段時(shí)間，以便能排空液槽(10)。圖2只是多種可能的實(shí)施例中的一個(gè)。
為考慮液槽(10)的排空“不夠快速”的影響，進(jìn)一步提高測量精度，可以利用單片機(jī)(16)根據(jù)液槽(10)離開實(shí)線位置的時(shí)間計(jì)算出凝液近期回流的平均流量(指單位時(shí)間回流量，即累積流量/該累積流量所用的時(shí)間)，從而推算出液槽(10)離開實(shí)線位置期間的回流液量。
為了考慮回流液過冷的微弱影響，可在相變傳熱介質(zhì)(5)中以及液槽(10)中設(shè)置熱電阻或熱點(diǎn)偶等測溫裝置，測出回流液的過冷度，并送由單片機(jī)(16)處理。
液槽(10)排空時(shí)，杠桿也可以不是推動(dòng)電鍵(K)，而是推動(dòng)一個(gè)機(jī)械式計(jì)數(shù)器，使該機(jī)械式計(jì)數(shù)器讀數(shù)增加，顯然該機(jī)械式計(jì)數(shù)器的讀數(shù)代表凝液回流量，從而也就代表了散熱量；這時(shí)就不再需要單片機(jī)和液晶顯示器了?？蓪C(jī)械式計(jì)數(shù)器置于中間換熱器內(nèi)部，設(shè)置觀察窗以便讀數(shù)(當(dāng)然觀察窗必須考慮耐壓能力)。
權(quán)利要求1.一種散熱兼熱計(jì)量裝置，其特征是它由中間換熱器(1)、散熱器(2)、凝液累積流量暨熱量測量裝置(4)組成，中間換熱器(1)是一個(gè)外面包有隔熱層的間壁式換熱器，中間換熱器(1)的間壁的一側(cè)空間裝有相變傳熱介質(zhì)(5)，且該側(cè)空間的上部與散熱器(2)的內(nèi)部空間的下部用連通管(11)相通，中間換熱器(1)的間壁的另外一側(cè)空間與供熱網(wǎng)即二次網(wǎng)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱兼熱計(jì)量裝置，其特征是凝液累積流量暨熱量測量裝置(4)中包含有一個(gè)液槽(10)、一個(gè)電鍵(K)、一個(gè)單片機(jī)(16)、一個(gè)液晶顯示器(17)，每當(dāng)該液槽(10)中的液體量增加到某一定值時(shí)，該液槽(10)中的全部液體就被排空，同時(shí)使電鍵(K)動(dòng)作一次，且電鍵(K)動(dòng)作的信號(hào)傳給單片機(jī)(16)，單片機(jī)(16)計(jì)算散熱量，液晶顯示器(17)顯示該散熱量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的散熱兼熱計(jì)量裝置，其特征是在液槽(10)的內(nèi)部以及在中間換熱器(1)中的相變傳熱介質(zhì)(5)的液面以下，分別裝有測溫裝置，測溫裝置產(chǎn)生的溫度信號(hào)傳給單片機(jī)(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的散熱兼熱計(jì)量裝置，其特征是凝液累積流量暨熱量測量裝置(4)中包含一個(gè)液槽、一個(gè)機(jī)械式計(jì)數(shù)器，每當(dāng)該液槽中的液體量增加到某一定值時(shí)，該液槽中的全部液體就被排空，同時(shí)使該機(jī)械式計(jì)數(shù)器的讀數(shù)改變。
專利摘要集中供熱系統(tǒng)中使用的散熱兼熱計(jì)量裝置，由間壁式的中間換熱器(1)、散熱器(2)、凝液累積流量暨熱量測量裝置(4)組成，該間壁式換熱器(1)的一側(cè)空間的上部與該散熱器(2)內(nèi)部空間的下部由連通管(11)相連通。來自供熱網(wǎng)的熱水通過中間換熱器(1)加熱一種稱為相變傳熱介質(zhì)的液體(5)(可用水)，使該液體(5)汽化成飽和蒸汽，該飽和蒸汽經(jīng)連通管(11)進(jìn)入散熱器(2)的內(nèi)部空間，并在散熱器(2)內(nèi)壁凝結(jié)成液體，將潛熱散到房間，該凝結(jié)液經(jīng)連通管(11)回流。凝液累積流量暨熱量測量裝置(4)測量累積凝液回流量、通過單片機(jī)計(jì)算出熱量、通過液晶顯示器顯示熱量，或只通過一個(gè)機(jī)械計(jì)數(shù)器直接顯示凝液回流量。
文檔編號(hào)G01K17/00GK2723971SQ200320130489
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者王洪泰, 商平, 賈原媛, 張建偉, 郝建東, 楊金泉, 劉維華 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)