專利名稱：基于室溫的流量溫度熱計量方法及流量溫度熱計量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流量溫度熱計量方法及實現(xiàn)該方法的流量溫度熱計量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從上個世紀(jì)80年代，我國開始關(guān)注計量供熱問題。目前在我國應(yīng)用的熱
計量方法主要有溫度面積法、散熱器熱分配計法、流量溫度法、戶用熱量表 法、通斷時間面積法。
1. 溫度面積法
溫度面積法所依據(jù)的是同一個建筑物的體積供暖熱指標(biāo)和建筑物的高度 是常數(shù)，建筑物所處的室外條件相同，建筑物所消耗的熱量與室內(nèi)溫度及建 筑面積有關(guān)，因此可以通過計量房間的室內(nèi)溫度，來計量建筑物的熱量。該
方法解決了我國公寓類住宅存在的戶間傳熱的計量問題；解決了建筑物內(nèi)各個 不同位置房間能耗不同帶來的熱費不公平問題。做到了同一棟建筑物內(nèi)的用 戶，如果采暖面積相同，在相同的時間內(nèi)，相同的溫度應(yīng)繳納相同的熱費。 計量的結(jié)果可以直接用于收費。溫度面積法的缺陷在于，既有建筑采暖系統(tǒng)進(jìn) 行熱計量改造時，室內(nèi)裝修很好的用戶，戶內(nèi)房間設(shè)置的室內(nèi)溫度傳感器安裝 時，用戶阻力較大。為解決開窗戶放熱問題需要投入大量的研究力量。
2. 戶用熱量表法
戶用熱量表由流量傳感器、配對溫度傳感器和計算器組成。根據(jù)流量傳感 器形式主要有超聲波熱量表和機(jī)械式熱量表兩種。超聲波熱量表，價格比較高， 一般的居住建筑應(yīng)用受限。機(jī)械式熱量表，價格便宜，但是由于我國熱水采暖 系統(tǒng)水質(zhì)差，導(dǎo)致機(jī)械式熱量表大量堵塞，無法正常工作，很多地區(qū)安裝的熱 量表，都拆了下來。盡管系統(tǒng)設(shè)計工程師和供熱部門，想了很多措施，但問題 依然存在。該方法無法解決建筑物內(nèi)各個不同位置房間能耗不同帶來的熱費不 公平問題，無法解決戶間傳熱的計量問題，計量出來的熱量不能直接進(jìn)行收費。3. 散熱器熱分配計法
散熱器熱分配計法是利用測量用戶散熱器的散熱量來計量熱量的方法，主 要有蒸發(fā)式和電子式分配表兩種。該方法由于我國熱用戶大多安裝散熱器罩； 用戶根據(jù)自己的愛好，任意改變散熱器的種類和在建筑物內(nèi)設(shè)置不同種類窗 簾，而使得我國既有建筑不具備應(yīng)用散熱器熱分配計法進(jìn)行熱計量的條件。另 外散熱器熱分配計法缺少防止熱用戶開窗戶后少計量熱量的措施。即使新建筑 由于熱用戶自行更換散熱器，也使散熱器熱分配計法使用受到影響。該方法無 法解決建筑物內(nèi)各個不同位置房間能耗不同帶來的熱費不公平問題，無法解決 戶間傳熱的計量問題，計量出來的熱量不能直接進(jìn)行收費。
4. 通斷時間面積法
通斷時間面積法是在各戶的初始室內(nèi)溫度相近的條件下，通過計量每戶的 供熱時間及面積來計量供熱量的。該方法計量的準(zhǔn)確性受平均溫度影響較大， 如果實際的供熱系統(tǒng)平衡問題解決不好，則開始計量時各戶室內(nèi)溫度的差別要 帶到計量結(jié)果中，引起熱用戶熱費的不公。另外，熱用戶自行更換散熱器，這 不但加劇了上述不公平，同時出現(xiàn)散熱器越多，計量的熱量越少的問題。散熱 器多的用戶，即使開窗戶也不比別人多花錢，不利于節(jié)能。該方法會導(dǎo)致鼓勵 人們多加散熱器，造成資源的浪費。同時無法解決戶間傳熱的計量問題。
5. 流量溫度法
流量溫度法實質(zhì)是采取固定采暖系統(tǒng)中各個熱用戶的流量比例系數(shù)，通過 連續(xù)測量采暖系統(tǒng)中各個熱用戶的供回水溫度來計量熱量的。實際采暖系統(tǒng)， 如果某一戶系統(tǒng)停止供暖或由于用戶系統(tǒng)維修，將導(dǎo)致計量系統(tǒng)中所設(shè)定的每 戶的流量分?jǐn)偙壤l(fā)生變化，由此帶來用戶計量的熱量發(fā)生變化，出現(xiàn)熱費計 量誤差；該方法如果供用熱雙方發(fā)生爭議，用戶維權(quán)時取證困難，不利于保護(hù) 消費者利益。該方法無法解決建筑物內(nèi)各個不同位置房間能耗不同帶來的熱費 不公平問題，無法解決戶間傳熱的計量問題，計量出來的熱量不能直接進(jìn)行收 費。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種基于室溫的流量溫度熱計量方法及流量溫度熱計量系統(tǒng)，用于計量多層(高層)居住建筑熱用戶的熱費；解決溫度面積法既 有建筑計量改造設(shè)置溫度傳感器難的問題，解決時間通斷面積法初始室溫的影 響及散熱器越多計量的熱量越少的問題；解決散熱器熱分配計法遇到的散熱器 遮擋及更換問題，回避熱量表法遇到的水質(zhì)問題，解決流量溫度法的流量分?jǐn)?比例發(fā)生變化問題。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是
本發(fā)明所述的基于室溫的流量溫度熱計量方法包括以下步驟-
步驟一、確定建筑物內(nèi)各個房間的實際室溫"^:土At;:為初始時
各戶的室內(nèi)溫度的平均值；At為熱用戶實際室內(nèi)溫度與平均溫度的差，其大 小反映建筑物室溫的平衡程度；
步驟二、確定初始供回水溫差根據(jù)各用戶的實際室溫和測得的用戶的供 回水溫度利用式(8)計算出用戶的初始供回水溫差；實際情況下熱用戶的供 回水溫差用上角標(biāo)"、"表示；
式中《,?！趇個熱用戶初始時的室內(nèi)溫度，°C; C——初始時的室外溫度，°c; ~——熱用戶的供水溫度，？； 、——熱用戶的回水溫度，°。 角標(biāo)"0"表示初始參數(shù)；
步驟三、計算某用戶消耗的當(dāng)量熱量
根據(jù)所測得的建筑物總供熱量和每戶的供回水溫度，利用式(13)計算熱 用戶消耗的當(dāng)量熱量； ， 、
2, = 2-
式中G
樓棟總供熱量，KJ;
-用戶數(shù)；4 y^某用戶消耗的當(dāng)量熱量，KJ; F——用戶面積，m2; 角標(biāo)"i、 j、 m"分別表示"第i個熱用戶"、"第j個熱用戶"和"第m 個熱用戶"；
在式(13)中，對于固定系統(tǒng)來說，導(dǎo)致初始室溫不同的初始供回水溫差 的比值為一固定數(shù)值，固定每戶的流量后，用戶消耗的當(dāng)量熱量僅與用戶的供 回水溫差有關(guān);只要測定每戶的供回水溫差，就可以計量每戶消耗的當(dāng)量熱量。
實現(xiàn)上述方法的基于室溫的流量溫度熱計量系統(tǒng)，所述流量溫度熱計量系 統(tǒng)包括積算器、樓棟熱量表、若干個流量控制器、多個單元溫度采集器、若干 個供水溫度傳感器、若干個回水溫度傳感器、第一信號傳輸總線、第二信號傳 輸總線、第三信號傳輸總線；在一棟樓內(nèi)的各個用戶熱力入口處的供水干管上 分別設(shè)有一個流量控制器，在每個流量控制器與對應(yīng)的散熱器之間的供水干管 上分別設(shè)有一個供水溫度傳感器，每個用戶的回水干管上設(shè)有一個回水溫度傳 感器；每個單元內(nèi)各個用戶的供水溫度傳感器、回水溫度傳感器通過第三信號 傳輸總線與單元溫度采集器連接，多個單元溫度采集器通過第二信號傳輸總線 與積算器連接，樓棟熱量表通過第一信號傳輸總線與積算器連接。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明方法將建筑物及采暖系統(tǒng)作為一個的綜合系統(tǒng)來考慮，將熱量計量 與熱費分?jǐn)偨Y(jié)合在一起，每戶通過流量控制器將與供熱負(fù)荷相一致的流量固 定，通過初始室溫修正初始流量的影響，通過測量每戶的供回水溫度(或回水 溫度)直接計量每戶消耗的當(dāng)量熱量，最終實現(xiàn)同一棟建筑物內(nèi)的用戶，采暖 面積相同，在相同的時間內(nèi)，相同的溫度應(yīng)繳納相同的熱費的熱計量目標(biāo)。
本發(fā)明直接解決了多層(高層)建筑熱用戶由于位置差別造成的熱費差別 問題，實現(xiàn)了同一棟建筑物內(nèi)采暖面積相同的用戶，在相同的時間內(nèi)，相同的 溫度繳納相同的熱費的目標(biāo)。本發(fā)明解決了流量溫度法各個熱用戶的流量比例 系數(shù)變化的缺陷以及用戶維權(quán)時也無法取證的問題，實現(xiàn)每戶流量不變。解決 了通斷時間面積法各熱用戶初始室溫的差別引起熱用戶熱費的不公問題及散 熱器越多計量的熱量越少的問題，實現(xiàn)計量結(jié)果與用戶散熱器數(shù)量無關(guān)?；乇軝C(jī)械式熱量表測量用戶流量問題，水質(zhì)好壞與儀表無關(guān)。解決了既有建筑熱計 量改造中溫度面積法遇到的室內(nèi)傳感器設(shè)置難的問題，實現(xiàn)了熱計量設(shè)施僅在 樓梯間或管井內(nèi)安裝。
本發(fā)明的主要特點是在樓棟入口安裝一塊樓棟熱量表，計量樓棟總供熱
量；在每個熱用戶入口安裝一個流量控制器，流量控制器設(shè)定的初始流量與每 戶的供熱負(fù)荷相一致。在每個用戶內(nèi)設(shè)置自動記錄室溫的溫度記錄器，記錄器 用于測量初始室溫，測完初始室溫后可以移走。在每個用戶的采暖系統(tǒng)上設(shè)置 測量供回水溫度的傳感器(或每個單元設(shè)置供水溫度傳感器、每個用戶設(shè)置回 水溫度傳感器)，每個單元設(shè)置單元供回水溫度采集器，采集的供回水溫度數(shù) 據(jù)及熱量數(shù)據(jù)，通過有線或無線方式送到積算器。積算器再通過有線或無線方 式將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)中心。根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，計算機(jī)或積算器依據(jù)公式(13)對 熱量進(jìn)行計算。
本發(fā)明的具體優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面
1) 每戶計量的熱量公平合理，不需要根據(jù)熱用戶在建筑物中的位置對計 量結(jié)果進(jìn)行修正，計量的熱量可直接進(jìn)行收費，做到了相同面積的用戶，在室 溫相同時，熱費相等。
2) 計量系統(tǒng)穩(wěn)定，每戶的流量不變。無論是用戶依據(jù)室溫對散熱器所進(jìn) 行的調(diào)節(jié)、供熱部門對室內(nèi)系統(tǒng)的維修及改造或關(guān)閉，每戶設(shè)定的流量均不改 變。解決了流量溫度法由于維修、用戶停熱等原因無法保證各個熱用戶的流量 比例系數(shù)不變的缺陷；解決了用戶維權(quán)時也無法取證，不利于保護(hù)消費者利益 的問題。
3) 消除了熱量分?jǐn)傁到y(tǒng)的系統(tǒng)誤差，解決了通斷時間面積法的各戶初始 室溫的差別引起熱用戶熱費的不公的問題。
4) 用戶散熱器數(shù)量、型號及安裝條件不影響計量結(jié)果。解決了通斷時間 面積法的散熱器越多，計量的熱量越少的問題；解決了散熱器型號、安裝方式 等對熱分配計法計量結(jié)果的影響問題。
5) 可避免用戶開窗戶放熱。解決了散熱器熱分配計法沒有防止熱用戶開 窗戶后少計量熱量的問題；不需要向溫度面積法那樣為解決開窗戶問題而需要投入大量的研究力量，為解釋開窗戶問題花費很多精力。
6) 系統(tǒng)簡單可靠，故障率低，使用時間長，熱費分?jǐn)偨Y(jié)果人們?nèi)菀桌斫?和接受，符合中國老百姓的消費層次和理解接受程度。不存在機(jī)械式熱量表堵 塞問題以及熱費計算需要修正的復(fù)雜問題。
7) 安裝方便。既有建筑熱計量改造，只需要在管井內(nèi)進(jìn)行設(shè)備安裝，擾 民少。
8) 熱計量初投資少，造價低。以一個具有60棟建筑的供熱小區(qū)為例(約 29萬m2)，假設(shè)每棟建筑48戶，每棟建筑為4800 m2。如果每戶設(shè)置一套熱 計量系統(tǒng)，則每棟樓需要DN20超聲波熱量表48塊，總投資需要403.2萬元。 如果做到每戶只安裝一個流量控制閥和兩個溫度傳感器，總投資節(jié)約230.4 萬元。投資節(jié)省42.86%。如果一個城市年開發(fā)建筑1000萬m2，采用本發(fā)明的 回水溫度計量方法，則要節(jié)省投資60000. O萬元。
圖1是本發(fā)明所述的基于室溫的流量溫度熱計量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2 是地板輻射采暖系統(tǒng)的每戶熱力入口形式的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖1的簡圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式所述的基于室溫的流量溫度熱計量方法包括 以下步驟-
步驟一、確定建筑物內(nèi)各個房間的實際室溫^ = C±At; ^為初始時 各戶的室內(nèi)溫度的平均值；At為熱用戶實際室內(nèi)溫度與平均溫度的差，其大 小反映建筑物室溫的平衡程度；
步驟二、確定初始供回水溫差根據(jù)各用戶的實際室溫和測得的用戶的供 回水溫度利用式(8)計算出用戶的初始供回水溫差；實際情況下熱用戶的供 回水溫差用上角標(biāo)"、"表示；
式中f,
第i個熱用戶初始時的室內(nèi)溫度，°C; -初始時的室外溫度，°c;g
-熱用戶的供水溫度， -熱用戶的回水溫度，？；
角標(biāo)"0"表示初始參數(shù)；
步驟三、計算某用戶消耗的當(dāng)量熱量
根據(jù)所測得的建筑物總供熱量和每戶的供回水溫度，利用式(13)計算熱 用戶消耗的當(dāng)量熱量；
u力
2, =2:
式中&
m—
。/" F一
2
-樓棟總供熱量，KJ;
-用戶數(shù)；
一某用戶消耗的當(dāng)量熱量，KJ;
(13)
-用戶面積，m2;
角標(biāo)"i、 j、 m"分別表示"第i個熱用戶"、"第j個熱用戶"和"第m 個熱用戶"；
在式(13)中，對于固定系統(tǒng)來說，導(dǎo)致初始室溫不同的初始供回水溫差 的比值為一固定數(shù)值，固定每戶的流量后，用戶消耗的當(dāng)量熱量僅與用戶的供 回水溫差有關(guān);只要測定每戶的供回水溫差，就可以計量每戶消耗的當(dāng)量熱量。
具體實施方式
二如圖l、 3所示，本實施方式所述的基于室溫的流量溫 度熱計量系統(tǒng)包括積算器1、樓棟熱量表2、若干個流量控制器3、多個單元 溫度采集器4、若干個供水溫度傳感器5、若干個回水溫度傳感器6、第一信 號傳輸總線ll、第二信號傳輸總線12、第三信號傳輸總線13;在一棟樓內(nèi)的 各個用戶熱力入口處的供水干管7-1上設(shè)有一個流量控制器3 (流量控制器3 也可以設(shè)置在回水干管8-1上)，在每個流量控制器3與對應(yīng)的散熱器14之間 的供水干管7-1上設(shè)有一個供水溫度傳感器5 (供水溫度傳感器5可以在每戶 入口設(shè)一個，也可以每根立管上設(shè)一個)，每個用戶的回水干管8-1上設(shè)有一 個回水溫度傳感器6;每個單元內(nèi)各個用戶的供水溫度傳感器5、回水溫度傳 感器6通過第三信號傳輸總線13與單元溫度采集器4連接，多個單元溫度采集器4通過第二信號傳輸總線12與積算器1連接，樓棟熱量表2通過第一信 號傳輸總線ll與積算器l連接。
本實施方式為采用散熱器采暖的系統(tǒng)，采用帶跨越管的單管水平式系統(tǒng) (圖l)，在跨越管處設(shè)置三通調(diào)節(jié)閥或在散熱器支管上設(shè)置調(diào)節(jié)閥10;以滿 足用戶的調(diào)節(jié)需求，同時保證用戶系統(tǒng)的流量不隨散熱器的調(diào)節(jié)而變化。在用 戶熱力入口處設(shè)置流量控制器3 (該控制器可以是帶鎖閉功能的自力式流量控 制閥，也可以是其它可以保持系統(tǒng)流量不變的設(shè)備)，用于設(shè)定用戶的初始流 量，并保證用戶系統(tǒng)的初始流量不變；同時防止用戶系統(tǒng)關(guān)閉、用戶隨意調(diào)節(jié)
以及系統(tǒng)維修后恢復(fù)初始流量。
在建筑物的總熱力入口設(shè)置樓用熱量表2 (圖1)，用于測量供給建筑
物的熱量，熱量表的數(shù)據(jù)通過通訊線路送到積算器l;在每個用戶的采暖 系統(tǒng)上設(shè)置測量供回水溫度的供水溫度傳感器5和回水溫度傳感器6 (供 水溫度傳感器5可以在每戶入口設(shè)一個，也可以每根立管上設(shè)一個)，在 每個單元設(shè)置單元供回水溫度采集器4(或僅設(shè)置回水溫度傳感器)，用于 測量每戶的供回水溫度(或回水溫度)。所測得的供回水溫度，通過通訊線 路送到積算器1。積算器將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲或通過有線或無線方式將 數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。熱量分?jǐn)傆嬎?，可以在計算器進(jìn)行，也可以在數(shù)據(jù) 中心的計算機(jī)上進(jìn)行。
樓用熱量表2設(shè)在建筑物的總熱力入口處，用于測量供給建筑物的熱量;
熱量表的數(shù)據(jù)通過第一信號傳輸總線11送到積算器1。流量控制器設(shè)在熱用 戶熱力入口的供水管或回水管上，流量控制器設(shè)定的初始流量與每戶的供熱負(fù) 荷相一致。在每個用戶內(nèi)設(shè)置自動記錄室溫的溫度記錄器，記錄器用于測量初 始室溫，測完初始室溫后可以移走。供水溫度的傳感器5、回水溫度的傳感器 6分別設(shè)在熱用戶熱力入口的供回水管上，用于測量每戶的供回水溫度；所測 得的每戶供回水溫度，通過第三信號傳輸總線13送到單元溫度采集器4;單 元溫度采集器的數(shù)據(jù)通過第二信號傳輸總線12送到積算器1。積算器將得到 的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲或通過有線或無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。熱量分?jǐn)傆?算，可以在計算器進(jìn)行，也可以在數(shù)據(jù)中心的計算機(jī)上進(jìn)行。在計算器上或在數(shù)據(jù)中心的計算機(jī)上依據(jù)公式(13)計算出每戶分?jǐn)偟臒崃縌。依據(jù)此熱量可 以直接進(jìn)行收費。
具體實施方式
三如圖l、 3所示，本實施方式在初始室內(nèi)溫度測定時， 在每個用戶內(nèi)設(shè)置自動記錄室溫的溫度記錄器或設(shè)置具有遠(yuǎn)傳功能的測量室 溫的儀表，所述遠(yuǎn)傳功能的測量室溫的儀表的遠(yuǎn)傳方式是無線的或是有線的。 其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四如圖l、 3所示，本實施方式在用戶熱力入口處設(shè)置的 流量控制器3是帶鎖閉功能的自力式流量控制閥；流量控制器3設(shè)在用戶供水 干管上或設(shè)置在用戶回水干管上。流量控制器3還可是其它可以保持系統(tǒng)流量 不變的設(shè)備。流量控制器3可以設(shè)在用戶供水干管上也可以設(shè)置在用戶回水干
管上。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
五如圖l、 3所示，本實施方式所述供水溫度傳感器5在
每戶入口設(shè)一個或每根立管7-2上設(shè)一個。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方
式二相同。
具體實施方式
六如圖l、 3所示，本實施方式所述單元溫度采集器的數(shù)
據(jù)通過第二信號傳輸總線12送到積算器1，或通過無線方式送到積算器1。其
它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
七如圖l、 3所示，本實施方式所述單元溫度采集器的數(shù)
據(jù)可以通過第二信號傳輸總線12送到積算器1，或通過無線方式送到數(shù)據(jù)中
心。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
八如圖l、 3所示，本實施方式所述系統(tǒng)的熱量分?jǐn)傆嬎?br>
在計算器進(jìn)行或在數(shù)據(jù)中心的計算機(jī)上進(jìn)行。其它組成及連接關(guān)系與具體實施 方式二相同。
具體實施方式
九如圖l、 3所示，本實施方式所述流量溫度熱計量系統(tǒng)
還包括若干個控制閥9，所述若干個控制閥9分別安裝在各個回水溫度傳感器 6與回水管8之間的回水干管8-1上。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
十如圖2所示，本實施方式所述流量溫度熱計量系統(tǒng)采用器采暖系統(tǒng)時。只需將圖1中的散熱器14 替換為集水器15和分水器16，其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。 要在用戶熱力入口的分集水器之間設(shè)置三通調(diào)節(jié)閥17 (圖1及圖2)，以滿足 用戶的調(diào)節(jié)需求，同時保證用戶系統(tǒng)的流量不隨散熱器的調(diào)節(jié)而變化。
本發(fā)明方法的原理
1、熱計量目標(biāo)及收費模型
我國居住建筑大多為公寓類建筑，建筑物內(nèi)每個房間消耗的熱量與位置有 關(guān)，由于位置差別對熱用戶帶來的熱量差別不解決，將導(dǎo)致熱用戶熱費的不公 平。如果將建筑物及采暖系統(tǒng)作為一個的綜合系統(tǒng)來考慮的話，這一位置差別 帶來的能耗差別屬于這個綜合系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差。這個系統(tǒng)誤差，可以通過綜合 修正系數(shù)來對供給每戶的熱量進(jìn)行修正(式1)，最終達(dá)到同一棟建筑物內(nèi)的 用戶，采暖面積相同，在相同的時間內(nèi)，相同的溫度應(yīng)繳納相同的熱費的熱計 量目標(biāo)。
力、(1- ) (1) 根據(jù)熱量計算的基本公式，上式又可以寫成
力"".(l-a》=cGy.(l-j (2)
式中 幻——j用戶修正后的熱量，KJ;
《 ——供給j用戶的熱量，KJ;
——綜合修正系數(shù)；
Gj——j用戶的平均流量，kg/s; c——水的熱容量，c = 4.187AJ/A:g"C; ~——熱用戶的供水溫度，'C;
^熱用戶的回水溫度，'C; f——熱用戶的供熱時間，s。 原建設(shè)部規(guī)定，采暖熱計量的熱費由基本熱費和計量熱費構(gòu)成，基本熱費 等于基本熱價^與用戶面積Fj的乘積，計量熱費等于計量熱價f2與用戶消耗 的當(dāng)量熱量Qj的乘積，即
s^/i^+y^ (3)式中
S,-用戶的熱費，元；
-某用戶消耗的當(dāng)量熱量，KJ<
當(dāng)量熱量Qj可以表示為
《-"M卜"J
(4)
式中 "^樓棟總供熱量，KJ; m——用戶數(shù)；
i二l、 2、 ......、 j、 ......m。
2、理想情況下的熱費分?jǐn)偰Ｐ?從整棟建筑的角度來看，建筑物為維持某室內(nèi)溫度所消耗的熱量等于散熱 器散到室內(nèi)的熱量，也等于采暖系統(tǒng)供給建筑物的熱量。在理想的條件下，如 果熱負(fù)荷計算準(zhǔn)確，系統(tǒng)設(shè)計合理，散熱器選擇合適，建筑物內(nèi)各個房間的溫 度應(yīng)該相等，各個房間的供回水溫差應(yīng)相同。此時由建筑物及采暖系統(tǒng)組成的 綜合系統(tǒng)達(dá)到了平衡。由于建筑物各個不同位置能耗差別的影響，供給每戶的 熱量雖然有所不同，但是考慮了建筑物的綜合修正系數(shù)后，能夠把建筑物不同 部位熱用戶的能耗折算成中間基準(zhǔn)熱用戶的能耗，使所有用戶都處于同一個計 量起點上，消除了用戶所處的不同位置對其采暖能耗的影響。有下式成立
(5)
式中角標(biāo)"0"表示初始參數(shù)；"i、 j、 m"分別表示"第i個熱用戶"、 "第j個熱用戶"和"第m個熱用戶"。
當(dāng)供回水溫差相同時，如果每戶的面積相同，則上式變?yōu)?br>
G,。(l — "^……=G,o(l-《)=……=G;Q(l- )=……=^。(1 — )
(6)如果將《(l-",)定義為用戶當(dāng)量流量。則式(6)表明，在理想的條件下， 各個用戶當(dāng)量流量相等。也就是說，為消除建筑物各個不同位置的熱用戶的能 耗差別而對每戶供給熱量的修正，實際上是對每戶流量的修正；如果室溫相等， 供回水溫差相同，則供給每戶的流量與消耗的熱量相適應(yīng)，此時實際各個用戶 的流量差別就等于建筑物各個不同位置的能耗差別，供給每個用戶的流量已經(jīng) 包含了為使各個用戶熱費公平而需進(jìn)行的修正。如果將每戶的流量固定，由 式(4)可以得到
, (7)
式(7)表明，當(dāng)初始i溫相同，^戶的流量固定后，每戶消耗的當(dāng)量熱 量僅與每戶的面積有關(guān)。
3、實際情況下的分?jǐn)偰Ｐ?br>
實際的供熱系統(tǒng)，由于熱負(fù)荷計算上的缺陷，散熱設(shè)備選擇以及系統(tǒng)安裝 的缺陷，在初始時，不可能做到建筑物內(nèi)各個房間的溫度都相等。此時實際的
室溫為《,。=^±A" △ t大小反映建筑物室溫的平衡程度。
將實際情況下熱用戶的供回水溫差用上角標(biāo)"'"表示，則根據(jù)各戶的 實際室溫平均值計算出的i、 j用戶初始供回水溫差可以分別表示為
~ — ^4,"。 乂。
/. 一^
(8)
'g 一^
,一LI V —Z
、、
7
式中U、 6
(9)
乂
子別為第i個、第j個熱用戶初始時的室內(nèi)溫度，°C;
w化、'rt乂o 7
C?！跏紩r的室外溫度，°C;
附
—》
-初始時各戶的室溫平均值，,=旦
。c
附由此根據(jù)式(5)可以得到各個熱用戶初始流量之間的關(guān)系為
^ca-"》^^ (io)
G,。(卜",)4",)l^脊 (11)
G附o(l- )^0(1-(12) 式(10) 式(12)表明，實際條件下，熱用盧初始的當(dāng)量流量不相等， 需要根據(jù)初始室溫及初始供回水溫差對其修正。修正后各用戶的初始當(dāng)量流量 相等。如果采暖系統(tǒng)運行時保證用戶流量不變，即《=G,.。，則可得到
A =么
附G —, Y (w、 (13)
在式(13)中，對于固定系統(tǒng)來說，導(dǎo)致初始室溫不同的初始供回水溫差 的比值為一固定數(shù)值，固定每戶的流量后，用戶消耗的當(dāng)量熱量僅與用戶的供 回水溫差有關(guān)。只要測定每戶的供回水溫差，就可以計量每戶消耗的當(dāng)量熱量， 實現(xiàn)同一棟建筑物內(nèi)的用戶，采暖面積相同，在相同的時間內(nèi)，相同的溫度應(yīng) 繳納相同的熱費的熱計量目標(biāo)。由于建筑物內(nèi)供水溫度變化不大，所以也可以 每個單元測量一個供水溫度，每戶測量回水溫度。
由本發(fā)明的原理可知，本發(fā)明的實現(xiàn)，需要下述三個條件-
(1) 每戶的采暖系統(tǒng)調(diào)節(jié)時流過每戶的采暖系統(tǒng)的流量要不變；
(2) 在初始條件下，每戶的流量與房間的消耗的熱量相一致， 一旦流 量確定，應(yīng)保持不變；
(3) 要計量整棟建筑的供熱量和采暖系統(tǒng)供回水溫度。
權(quán)利要求
1、一種基于室溫的流量溫度熱計量方法，其特征在于所述方法包括以下步驟步驟一、確定建筑物內(nèi)各個房間的實際室溫tnio＝<overscore>tno</overscore>±Δt；<overscore>tno</overscore>為初始時各戶的室內(nèi)溫度的平均值；Δt為熱用戶實際室內(nèi)溫度與平均溫度的差，其大小反映建筑物室溫的平衡程度；步驟二、確定初始供回水溫差根據(jù)各用戶的實際室溫和測得的用戶的供回水溫度利用式(8)計算出用戶的初始供回水溫差；實際情況下熱用戶的供回水溫差用上角標(biāo)“`”表示；<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msubsup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>g</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>h</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mi>io</mi> <mo>′</mo></msubsup><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>g</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>h</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mi>io</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mover><msub> <mi>t</mi> <mi>no</mi></msub><mo>‾</mo> </mover> <mo>-</mo> <msub><mi>t</mi><mi>wo</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>nio</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>wo</mi></msub><mo>)</mo> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>式中tnio——第i個熱用戶初始時的室內(nèi)溫度，℃； two——初始時的室外溫度，℃； tg——熱用戶的供水溫度，℃； th——熱用戶的回水溫度，℃；角標(biāo)“0”表示初始參數(shù)；步驟三、計算某用戶消耗的當(dāng)量熱量根據(jù)所測得的建筑物總供熱量和每戶的供回水溫度，利用式(13)計算熱用戶消耗的當(dāng)量熱量；<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>Q</mi> <mi>j</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>Q</mi> <mi>z</mi></msub><mfrac> <mrow><msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>g</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>h</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mi>j</mi></msub><msub> <mi>F</mi> <mi>j</mi></msub> </mrow> <mrow><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi></munderover><mfrac> <msub><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>g</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>h</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mo>′</mo></msup><mrow> <mi>j</mi> <mn>0</mn></mrow> </msub> <msub><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>g</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>h</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mo>′</mo></msup><mrow> <mi>i</mi> <mn>0</mn></mrow> </msub></mfrac><msub> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>g</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>h</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mi>i</mi></msub><msub> <mi>F</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>13</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>式中Qz——樓棟總供熱量，KJ； m——用戶數(shù)； Qj——某用戶消耗的當(dāng)量熱量，KJ； F——用戶面積，m2；角標(biāo)“i、j、m”分別表示“第i個熱用戶”、“第j個熱用戶″和“第m個熱用戶”；在式(13)中，對于固定系統(tǒng)來說，導(dǎo)致初始室溫不同的初始供回水溫差的比值為一固定數(shù)值，固定每戶的流量后，用戶消耗的當(dāng)量熱量僅與用戶的供回水溫差有關(guān)；只要測定每戶的供回水溫差，就可以計量每戶消耗的當(dāng)量熱量。
2、 一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的基于室溫的流量溫度熱計量系統(tǒng)，其 特征在于所述流量溫度熱計量系統(tǒng)包括積算器(1)、樓棟熱量表(2)、若干 個流量控制器(3)、多個單元溫度采集器(4)、若干個供水溫度傳感器(5)、 若干個回水溫度傳感器(6)、第一信號傳輸總線(11)、第二信號傳輸總線(12)、 第三信號傳輸總線(13);在一棟樓內(nèi)的各個用戶熱力入口處的供水干管(7-l) 上分別設(shè)有一個流量控制器(3)，在每個流量控制器(3)與對應(yīng)的散熱器(14) 之間的供水干管(7-1)上分別設(shè)有一個供水溫度傳感器(5)，每個用戶的回 水干管(8-1)上設(shè)有一個回水溫度傳感器(6);每個單元內(nèi)各個用戶的供水 溫度傳感器(5)、回水溫度傳感器(6)通過第三信號傳輸總線(13)與單元 溫度采集器(4)連接，多個單元溫度采集器(4)通過第二信號傳輸總線(12) 與積算器(1)連接，樓棟熱量表(2)通過第一信號傳輸總線(11)與積算器(1)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于室溫的流量溫度熱計量系統(tǒng)，其特征在于 初始室內(nèi)溫度測定時，在每個用戶內(nèi)設(shè)置自動記錄室溫的溫度記錄器或設(shè)置具 有遠(yuǎn)傳功能的測量室溫的儀表，所述遠(yuǎn)傳功能的測量室溫的儀表的遠(yuǎn)傳方式是 無線的或是有線的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于室溫的流量溫度熱計量系統(tǒng)，其特征在于 在用戶熱力入口處設(shè)置的流量控制器(3)是帶鎖閉功能的自力式流量控制閥； 流量控制器3設(shè)在用戶供水干管上或設(shè)置在用戶回水干管上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于室溫的流量溫度熱計量系統(tǒng)，其特征在于: 供水溫度傳感器(5)在每戶入口設(shè)一個或每根立管上設(shè)一個。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于室溫的流量溫度熱計量系統(tǒng)，其特征在于:單元溫度采集器的數(shù)據(jù)通過第二信號傳輸總線(12)送到積算器(1)，或通過 無線方式送到積算器(1)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于室溫的流量溫度熱計量系統(tǒng)，其特征在于:單元溫度采集器的數(shù)據(jù)通過第二信號傳輸總線(12)送到積算器(1)，或通過 無線方式送到數(shù)據(jù)中心。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于室溫的流量溫度熱計量系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)的熱量分?jǐn)傆嬎阍谟嬎闫鬟M(jìn)行或在數(shù)據(jù)中心的計算機(jī)上進(jìn)行。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于室溫的流量溫度熱計量系統(tǒng)，還包括若干 個控制閥(9)，所述若干個控制陶(9)分別安裝在各個回水溫度傳感器(6) 與回水管(8)之間的回水干管(8-1)上。
全文摘要
基于室溫的流量溫度熱計量方法及流量溫度熱計量系統(tǒng)，它涉及一種熱計量方法及流量溫度熱計量系統(tǒng)。本發(fā)明解決了目前所應(yīng)用熱計量方法的缺陷，計量出來的熱量可直接進(jìn)行收費。本方法為確定建筑物內(nèi)各個房間的實際室溫、實際情況下熱用戶的初始供回水溫差，在建筑物入口設(shè)置熱量表，在用戶入口設(shè)置流量控制器和供回水溫度傳感器，所測得的供回水溫度和建筑物供熱量通過有線或無線方式送到積算器或數(shù)據(jù)中心完成熱量計算。本發(fā)明的熱計量系統(tǒng)簡單可靠，安裝方便，故障率低，使用時間長，熱費分?jǐn)偨Y(jié)果人們?nèi)菀桌斫夂徒邮埽现袊习傩盏南M層次和理解接受程度，實現(xiàn)了同一棟建筑物內(nèi)的熱用戶，采暖面積相同，在相同的時間內(nèi)，相同的溫度應(yīng)繳納相同的熱費的熱計量目標(biāo)。
文檔編號G01K17/00GK101556194SQ20091007207
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者姜永成, 孟金玲, 方修睦, 齊先達(dá) 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)