引言
根据我国统计数据[1]分析，2007年我国城市采暖建筑面积达80亿平方米，其中城市既有采暖建筑面积约为65亿平方米，若实现城市既有采暖建筑的采暖热计量，则每年采暖节煤量可达9300万吨[2]，可见，实施我国城市既有采暖建筑的热计量，是一重大的节能环保措施。然而，我国城市既有采暖建筑的室内采暖系统，绝大多数采用垂直单管顺流式系统。虽然垂直单管顺流式系统具有系统结构和经济上的优越性，就国际当前的热计量技术而言，由于这种系统对各热用户来说，采暖管道没有形成室内闭环系统，所以无法采用计量准确且热计量表总费用低的热量表来实现用户的热计量，只能采用热分配表系统来实现热计量。由于热分配表系统存在着重大弊病，所以热分配表系统难于或不宜在我国城市既有采暖建筑中推广应用。由此可见，能否研制出适应于我国既有采暖建筑国情的热计量表，是制约我国全面与有效实施采暖热计量的瓶颈问题或关键问题。本文将深入研究和解决这一问题。
1我国既有采暖建筑状况和实施热计量的关键问题
1.1我国既有采暖建筑状况
垂直单管顺流式系统是很常见的一种采暖系统，它具有管路结构形式简单、调节配件少、施工方便、造价低、空间占有少等的优点，几十年来成为了我国城市既有采暖建筑的主要形式，在采暖住宅楼宇和采暖公共楼宇中普遍采用。
我国城市既有采暖建筑采用的垂直单管顺流式系统，见图1，从采暖热计量与温控的角度来分析，它具有如下三个特点：
(1)属于开环采暖系统——不适宜用热量表进行采暖热计量
垂直单管顺流式系统，对用户来说，每个房间都有一根采暖立管贯穿室内。由于用户室内有多根采暖立管，所以用户室内的采暖系统没有形成闭环管路的采暖系统，它属于开环采暖系统。闭环采暖系统，如城市新建采暖住宅那样，其特点为，进出用户室采暖管道只有一根采暖供水管和一根采暖回水管。对闭环采暖系统，采用单个热量表就可实现用户的采暖热计量。然而，对开环采暖系统则不然，用户室内有几根采暖立管就需要安装几个热量表，才能实现用户的采暖热计量。况且，对开环采暖系统的用户来说，室内受空间和管路结构所限，难于安装多个热量表。所以，对于开环采暖系统的采暖建筑，采用热量表实施采暖热计量既不经济也难于安装。因此，开环采暖系统建筑，即我国既有采暖建筑，就不能采用热量表来实现采暖热计量。
(2)温度随楼层降低而依次递减——不适宜用热水表进行采暖热计量
我国既有采暖建筑的垂直单管顺流式系统，大多采用上供下回的采暖供水形式。这种形式表现为，每个采暖立管对楼宇各层用户有相同的采暖热水流量，但从楼宇的最高层开始，采暖水温随楼层降低而依次递减，最高层和最低层用户的采暖水温相差约为20度。由于这一特点，所以，采用热水表来实施用户的采暖量热计量，就会造成20%左右的热计量误差。由于采暖热计量所计量的是向用户提供的采暖热量，而不是采暖热水量，所以，用热水表来实施用户的采暖量热计量，既不公正也不合理。
(3)没有采暖调节功能——不能适应采暖热计量下的采暖温控
我国既有采暖建筑的垂直单管顺流式系统，大多数都没有设置室内跨越管和调节阀，所以就不具有调节采暖热水量的温控功能，因此不能适应采暖热计量下的采暖温控，而采暖温控才是实现采暖热计量的根本目的。所以，在解决我国既有采暖建筑的采暖热计量问题时，需要同步解决其采暖温控问题。
由上述分析可见，我国既有采暖建筑的垂直单管顺流式系统，由于存在着上述三个特点，无法采用热量表或热水表来实现用户的采暖热计量。就当前国际采暖热计量技术而言，只能选用国外热分配表系统，即热分配表加楼栋热量表组成的采暖热计量系统，来实现采暖热计量。
1.2热分配表系统存在着重大弊病——不宜在我国推广应用
1.2.1热分配表系统的分析
热分配表系统，就是在用户室内的每个散热器上安装一个热分配表，在用户所属的楼栋里再安装一个楼栋热量表。以用户各热分配表的计量为权重，以楼栋热量表的计量为基数，进行各用户采暖供热量的分配，这就是热分配表名称的由来。热分配表有两种形式，蒸发式和电子式。蒸发式热分配表与电子式相比，虽然其造价要低于电子式，但它的计量精度远低于电子式，而且每年还必须进入用户室内，进行热分配表的更换和计量数据的采集。
虽然热分配表系统采用了楼栋热量表来修正采暖供热量，但是，这种修正，只是对楼栋采暖供热量的整体误差修正，却没有作出任何对楼栋各用户热分配表计量误差的修正，所以，热分配表系统这种采暖热计量方法，存在着很大的计量误差，它仍然保持着楼栋内用户之间由热分配表引起的高达20-40%的计量误差。
1.2.2热分配表系统的重大弊病
通过上述对热分配表系统计量误差的分析以及其它问题的分析，可得出这样的结论，热分配表系统存在着如下弊病：
(1)计量不直观;
(2)计量误差很大;
(3)安装技术难度大;
(4)热计量处理技术难度很大;
(5)散热器装饰方式影响大;
(6)人为干扰因素影响极大。
由于热分配表系统存在着高达20-40%的热计量误差，以及存在着热计量处理技术难度很大、受散热器装饰方式影响大、以及受人为干扰因素影响极大的重大弊病，所以，热分配表系统难于或不宜在我国既有采暖建筑中推广应用。
1.3我国既有采暖建筑热计量的关键问题
采暖热计量，因为涉及着用户和供热企业的经济利益，只有使用准确、可靠和经济的热计量方式与手段，才能达到采暖热计量的目的——得出客观、公平、公正的采暖供热量计量，并由此促进用户和供热企业去主动进行采暖节能，使国家、热用户和供热企业三方从中获得节能效益和环保效益。
然而，综上分析，对我国既有采暖建筑，因当前缺少准确、可靠和经济的采暖热计量方式与手段，所以，能否研制出适应于我国既有采暖建筑国情的热计量表，是我国既有采暖建筑热计量的瓶颈问题或关键问题。若能成功解决这一关键问题，对于我国既有采暖建筑的热计量这一重大的节能环保举措，将获得实施上的重大突破。
2我国既有建筑采暖热计量关键问题的突破——串联热量表
为克服热分配表系统所存在的计量误差很大、热计量处理技术难度很大、受散热器装饰方式影响大、以及受人为干扰因素影响极大的重大弊病，针对我国既有采暖建筑的垂直单管顺流式系统，参见图1，或者设置有或通过简单管道改造后加有采暖调节功能的垂直单管跨越式系统，参见图2，这里提出并研制了一种新型的热计量表——串联热量表，以实现我国既有采暖建筑准确、可靠和经济的采暖热计量。
2.1串联热量表的组成与结构
串联热量表，也称为串联热量表系统，它由立管流量表、立管温度表和积算显示器组成。参见图3，串联热量表的结构为：在楼栋各采暖立管上安装一个立管流量表，在各立管的进用户处安装一个温度表，在各立管底层用户的出口处安装一个温度表，在楼栋室内或室外的公共区设置一个积算显示器。积算显示器与各立管流量表、立管温度表通信连接，采集它们的测量信息，进行各用户采暖供热量的计算，显示、存储。在楼栋各采暖立管旁设立RS485总线，积算显示器由RS485总线与各立管流量表、立管温度表之间通信连接;也可以在积算显示器、立管流量表、立管温度表内加装无线通信模块，建立它们之间的无线通信。
2.2串联热量表的优越性
串联热量表，完全克服的热分配表系统存在的热计量误差很大、热计量处理技术难度很高、受散热器装饰方式影响大、以及受人为干扰因素影响极大的重大弊病，在我国既有采暖建筑的热计量中，能体现出以下的优良特征：
(1)不需要改造原有的采暖建筑管路结构
串联热量表应用于我国既有采暖建筑的热计量，不需要对原有采暖管路结构进行改造，避免了对原有采暖管路结构改造所引发的耗费大量人力、物力和财力，避免了对原有采暖管路结构改造所引发的扰民影响，仅需在原采暖立管上安装立管流量表、立管温度表即可。
(2)经济实惠
户用热量表由一个流量表和两个温度表组成，流量表的造价约为三倍的温度表造价，这样热量表可折合为5个温度表。户均串联热量表与户用热量表作对比，对一个5层楼且户内有5个散热器的用户来讲，采用串联热量表来进行用户的热计量，户均流量表为1个，温度表为5个，户均串联热量表可折合为8个温度表，再考虑到通信线路和楼栋积算显示器的每户分摊，则户均串联热量表的造价约为1.5倍的户用热量表造价。对于5层以上的多层或高层楼宇，随着楼层数的增多，由于户均流量表分摊数在减少，则户均串联热量表的造价也在减小，一般当楼层数大于8层时，串联热量表的户均造价就与热量表相同了。由此可见，串联热量表仍具有经济实惠的特性。
(3)热计量准确
由于串联热量表与热量表采用相同热计量原理来测定用户的采暖供热量，而不是采用热分配表计量原理，所以串联热量表具有与热量表相当的热计量精度，因而串联热量表具有热计量准确的特性。
(4)不存在热计量处理技术的难度
由于串联热量表采用与热量表相同的热计量原理，其热计量与用户散热器的形式或规格没有关系，因而就不像热分配表那样存在着难度很高的热计量处理技术，所以串联热量表不存在热计量处理技术的难度。
(5)不受散热器装饰方式的影响
由于串联热量表中的流量表、温度表传感器安装在采暖管道内，所以，就不像热分配表那样，散热器的装饰方式不对串联热量表的热计量产生任何影响。
(6)不受人为干扰因素的影响
由于串联热量表中的流量表、温度表传感器安装在采暖管道内，所以，就不像热分配表那样，人为干扰因素不会对串联热量表的热计量产生影响。
2.3串联热量表的研制、实验和实际应用
根据串联热量表的热计量原理、组成和结构，成功研制出了串联热量表，并获得了青岛市高新技术产品，参见图3和图4。
串联热量表经过两年多长期的实验室实验，参见图4，经过在青岛市某住宅楼两个采暖期的实际应用与热计量检验，这些实验室实验和实际应用的实践，证实了：串联热量表，成功克服了热分配表系统的重大弊病，是一种热计量准确、稳定、可靠和经济的新型热计量表，完全可应用于我国城市既有采暖建筑的热计量，是我国既有采暖建筑热计量关键问题的重大突破。
3、结论
(1)对我国城市既有采暖建筑实施采暖热计量，每年可获得采暖节煤量达9300万吨，这是一项重大的节能环保措施。
(2)由于我国城市既有采暖建筑绝大多数采用垂直单管顺流式系统，就当前国际采暖热计量技术而言，只能选用国外的热分配表系统来实现采暖热计量。
(3)由于热分配表系统存在着高达20-40%的热计量误差，以及存在着热计量处理技术难度很高、受散热器装饰方式影响大、以及受人为干扰因素影响极大的重大弊病，所以，热分配表系统难于或不宜在我国城市既有采暖建筑中推广应用。
(4)能否研制出适应于我国既有采暖建筑国情的热计量表，是我国既有采暖建筑热计量的瓶颈问题或关键问题。
(5)本文提出并研制的串联热量表，由理论分析、实验和实际应用证实：它能成功克服热分配表系统的重大弊病，是一种热计量准确、稳定、可靠和经济的新型热计量表。
(6)对于我国既有采暖建筑的采暖热计量，串联热量表具有如下的优越性能：不需要改造采暖建筑原有的管路结构、不存在热计量处理技术的难度、不受散热器装饰方式的影响、不受人为干扰因素的影响、能准确、可靠和经济地实现采暖热计量。
(7)串联热量表的研制成功，是我国既有采暖建筑热计量关键问题的重大突破，它为我国全面与有效实施采暖热计量这一重大节能环保措施，提供了坚实的技术保证。
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