CN101556194A - 基于室温的流量温度热计量方法及流量温度热计量系统 - Google Patents

Abstract

基于室温的流量温度热计量方法及流量温度热计量系统，它涉及一种热计量方法及流量温度热计量系统。本发明解决了目前所应用热计量方法的缺陷，计量出来的热量可直接进行收费。本方法为：确定建筑物内各个房间的实际室温、实际情况下热用户的初始供回水温差，在建筑物入口设置热量表，在用户入口设置流量控制器和供回水温度传感器，所测得的供回水温度和建筑物供热量通过有线或无线方式送到积算器或数据中心完成热量计算。本发明的热计量系统简单可靠，安装方便，故障率低，使用时间长，热费分摊结果人们容易理解和接受，符合中国老百姓的消费层次和理解接受程度，实现了同一栋建筑物内的热用户，采暖面积相同，在相同的时间内，相同的温度应缴纳相同的热费的热计量目标。

Description

基于室温的流量温度热计量方法及流量温度热计量系统

技术领域

本发明涉及一种流量温度热计量方法及实现该方法的流量温度热计量系统。

背景技术

从上个世纪80年代，我国开始关注计量供热问题。目前在我国应用的热计量方法主要有：温度面积法、散热器热分配计法、流量温度法、户用热量表法、通断时间面积法。

1.温度面积法

温度面积法所依据的是同一个建筑物的体积供暖热指标和建筑物的高度是常数，建筑物所处的室外条件相同，建筑物所消耗的热量与室内温度及建筑面积有关，因此可以通过计量房间的室内温度，来计量建筑物的热量。该方法解决了我国公寓类住宅存在的户间传热的计量问题；解决了建筑物内各个不同位置房间能耗不同带来的热费不公平问题。做到了同一栋建筑物内的用户，如果采暖面积相同，在相同的时间内，相同的温度应缴纳相同的热费。计量的结果可以直接用于收费。温度面积法的缺陷在于，既有建筑采暖系统进行热计量改造时，室内装修很好的用户，户内房间设置的室内温度传感器安装时，用户阻力较大。为解决开窗户放热问题需要投入大量的研究力量。

2.户用热量表法

户用热量表由流量传感器、配对温度传感器和计算器组成。根据流量传感器形式主要有超声波热量表和机械式热量表两种。超声波热量表，价格比较高，一般的居住建筑应用受限。机械式热量表，价格便宜，但是由于我国热水采暖系统水质差，导致机械式热量表大量堵塞，无法正常工作，很多地区安装的热量表，都拆了下来。尽管系统设计工程师和供热部门，想了很多措施，但问题依然存在。该方法无法解决建筑物内各个不同位置房间能耗不同带来的热费不公平问题，无法解决户间传热的计量问题，计量出来的热量不能直接进行收费。

3.散热器热分配计法

散热器热分配计法是利用测量用户散热器的散热量来计量热量的方法，主要有蒸发式和电子式分配表两种。该方法由于我国热用户大多安装散热器罩；用户根据自己的爱好，任意改变散热器的种类和在建筑物内设置不同种类窗帘，而使得我国既有建筑不具备应用散热器热分配计法进行热计量的条件。另外散热器热分配计法缺少防止热用户开窗户后少计量热量的措施。即使新建筑由于热用户自行更换散热器，也使散热器热分配计法使用受到影响。该方法无法解决建筑物内各个不同位置房间能耗不同带来的热费不公平问题，无法解决户间传热的计量问题，计量出来的热量不能直接进行收费。

4.通断时间面积法

通断时间面积法是在各户的初始室内温度相近的条件下，通过计量每户的供热时间及面积来计量供热量的。该方法计量的准确性受平均温度影响较大，如果实际的供热系统平衡问题解决不好，则开始计量时各户室内温度的差别要带到计量结果中，引起热用户热费的不公。另外，热用户自行更换散热器，这不但加剧了上述不公平，同时出现散热器越多，计量的热量越少的问题。散热器多的用户，即使开窗户也不比别人多花钱，不利于节能。该方法会导致鼓励人们多加散热器，造成资源的浪费。同时无法解决户间传热的计量问题。

5.流量温度法

流量温度法实质是采取固定采暖系统中各个热用户的流量比例系数，通过连续测量采暖系统中各个热用户的供回水温度来计量热量的。实际采暖系统，如果某一户系统停止供暖或由于用户系统维修，将导致计量系统中所设定的每户的流量分摊比例发生变化，由此带来用户计量的热量发生变化，出现热费计量误差；该方法如果供用热双方发生争议，用户维权时取证困难，不利于保护消费者利益。该方法无法解决建筑物内各个不同位置房间能耗不同带来的热费不公平问题，无法解决户间传热的计量问题，计量出来的热量不能直接进行收费。

发明内容

本发明的目的是发明一种基于室温的流量温度热计量方法及流量温度热计量系统，用于计量多层(高层)居住建筑热用户的热费；解决温度面积法既有建筑计量改造设置温度传感器难的问题，解决时间通断面积法初始室温的影响及散热器越多计量的热量越少的问题；解决散热器热分配计法遇到的散热器遮挡及更换问题，回避热量表法遇到的水质问题，解决流量温度法的流量分摊比例发生变化问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明所述的基于室温的流量温度热计量方法包括以下步骤：

步骤一、确定建筑物内各个房间的实际室温：t_nio＝t_no±Δt；t_no为初始时各户的室内温度的平均值；Δt为热用户实际室内温度与平均温度的差，其大小反映建筑物室温的平衡程度；

步骤二、确定初始供回水温差：根据各用户的实际室温和测得的用户的供回水温度利用式(8)计算出用户的初始供回水温差；实际情况下热用户的供回水温差用上角标“`”表示；

${(t_g-t_h)}_{\mathrm{io}}^{\′}=\frac{{(t_g-t_h)}_{\mathrm{io}}(\stackrel{\‾}{t_{\mathrm{no}}}-t_{\mathrm{wo}})}{(t_{\mathrm{nio}}-t_{\mathrm{wo}})}---\left(8\right)$

式中：t_nio——第i个热用户初始时的室内温度，℃；

t_wo——初始时的室外温度，℃；

t_g——热用户的供水温度，℃；

t_h——热用户的回水温度，℃；

角标“0”表示初始参数；

步骤三、计算某用户消耗的当量热量：

根据所测得的建筑物总供热量和每户的供回水温度，利用式(13)计算热用户消耗的当量热量；

$Q_j=Q_z\frac{{(t_g-t_h)}_j{F}_j}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{j0}}{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{i0}}{(t_g-t_h)}_i{F}_i}---\left(13\right)$

式中：Q_z——楼栋总供热量，KJ；

m——用户数；

Q_j——某用户消耗的当量热量，KJ；

F——用户面积，m²；

角标“i、j、m”分别表示“第i个热用户”、“第j个热用户″和“第m个热用户”；

在式(13)中，对于固定系统来说，导致初始室温不同的初始供回水温差的比值为一固定数值，固定每户的流量后，用户消耗的当量热量仅与用户的供回水温差有关；只要测定每户的供回水温差，就可以计量每户消耗的当量热量。

实现上述方法的基于室温的流量温度热计量系统，所述流量温度热计量系统包括积算器、楼栋热量表、若干个流量控制器、多个单元温度采集器、若干个供水温度传感器、若干个回水温度传感器、第一信号传输总线、第二信号传输总线、第三信号传输总线；在一栋楼内的各个用户热力入口处的供水干管上分别设有一个流量控制器，在每个流量控制器与对应的散热器之间的供水干管上分别设有一个供水温度传感器，每个用户的回水干管上设有一个回水温度传感器；每个单元内各个用户的供水温度传感器、回水温度传感器通过第三信号传输总线与单元温度采集器连接，多个单元温度采集器通过第二信号传输总线与积算器连接，楼栋热量表通过第一信号传输总线与积算器连接。

本发明的有益效果是：

本发明方法将建筑物及采暖系统作为一个的综合系统来考虑，将热量计量与热费分摊结合在一起，每户通过流量控制器将与供热负荷相一致的流量固定，通过初始室温修正初始流量的影响，通过测量每户的供回水温度(或回水温度)直接计量每户消耗的当量热量，最终实现同一栋建筑物内的用户，采暖面积相同，在相同的时间内，相同的温度应缴纳相同的热费的热计量目标。

本发明直接解决了多层(高层)建筑热用户由于位置差别造成的热费差别问题，实现了同一栋建筑物内采暖面积相同的用户，在相同的时间内，相同的温度缴纳相同的热费的目标。本发明解决了流量温度法各个热用户的流量比例系数变化的缺陷以及用户维权时也无法取证的问题，实现每户流量不变。解决了通断时间面积法各热用户初始室温的差别引起热用户热费的不公问题及散热器越多计量的热量越少的问题，实现计量结果与用户散热器数量无关。回避机械式热量表测量用户流量问题，水质好坏与仪表无关。解决了既有建筑热计量改造中温度面积法遇到的室内传感器设置难的问题，实现了热计量设施仅在楼梯间或管井内安装。

本发明的主要特点是在楼栋入口安装一块楼栋热量表，计量楼栋总供热量；在每个热用户入口安装一个流量控制器，流量控制器设定的初始流量与每户的供热负荷相一致。在每个用户内设置自动记录室温的温度记录器，记录器用于测量初始室温，测完初始室温后可以移走。在每个用户的采暖系统上设置测量供回水温度的传感器(或每个单元设置供水温度传感器、每个用户设置回水温度传感器)，每个单元设置单元供回水温度采集器，采集的供回水温度数据及热量数据，通过有线或无线方式送到积算器。积算器再通过有线或无线方式将数据送到数据中心。根据测得的数据，计算机或积算器依据公式(13)对热量进行计算。

本发明的具体优点主要表现在以下几个方面：

1)每户计量的热量公平合理，不需要根据热用户在建筑物中的位置对计量结果进行修正，计量的热量可直接进行收费，做到了相同面积的用户，在室温相同时，热费相等。

2)计量系统稳定，每户的流量不变。无论是用户依据室温对散热器所进行的调节、供热部门对室内系统的维修及改造或关闭，每户设定的流量均不改变。解决了流量温度法由于维修、用户停热等原因无法保证各个热用户的流量比例系数不变的缺陷；解决了用户维权时也无法取证，不利于保护消费者利益的问题。

3)消除了热量分摊系统的系统误差，解决了通断时间面积法的各户初始室温的差别引起热用户热费的不公的问题。

4)用户散热器数量、型号及安装条件不影响计量结果。解决了通断时间面积法的散热器越多，计量的热量越少的问题；解决了散热器型号、安装方式等对热分配计法计量结果的影响问题。

5)可避免用户开窗户放热。解决了散热器热分配计法没有防止热用户开窗户后少计量热量的问题；不需要向温度面积法那样为解决开窗户问题而需要投入大量的研究力量，为解释开窗户问题花费很多精力。

6)系统简单可靠，故障率低，使用时间长，热费分摊结果人们容易理解和接受，符合中国老百姓的消费层次和理解接受程度。不存在机械式热量表堵塞问题以及热费计算需要修正的复杂问题。

7)安装方便。既有建筑热计量改造，只需要在管井内进行设备安装，扰民少。

8)热计量初投资少，造价低。以一个具有60栋建筑的供热小区为例(约29万m2)，假设每栋建筑48户，每栋建筑为4800m²。如果每户设置一套热计量系统，则每栋楼需要DN 20超声波热量表48块，总投资需要403.2万元。如果做到每户只安装一个流量控制阀和两个温度传感器，总投资节约230.4万元。投资节省42.86％。如果一个城市年开发建筑1000万m²，采用本发明的回水温度计量方法，则要节省投资60000.0万元。

附图说明

图1是本发明所述的基于室温的流量温度热计量系统的结构示意图，图2是地板辐射采暖系统的每户热力入口形式的结构示意图，图3是图1的简图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述的基于室温的流量温度热计量方法包括以下步骤：

步骤一、确定建筑物内各个房间的实际室温：t_nio＝t_no±Δt；t_no为初始时各户的室内温度的平均值；Δt为热用户实际室内温度与平均温度的差，其大小反映建筑物室温的平衡程度；

步骤二、确定初始供回水温差：根据各用户的实际室温和测得的用户的供回水温度利用式(8)计算出用户的初始供回水温差；实际情况下热用户的供回水温差用上角标“`”表示；

${(t_g-t_h)}_{\mathrm{io}}^{\′}=\frac{{(t_g-t_h)}_{\mathrm{io}}(\stackrel{\‾}{t_{\mathrm{no}}}-t_{\mathrm{wo}})}{(t_{\mathrm{nio}}-t_{\mathrm{wo}})}---\left(8\right)$

式中：t_nio——第i个热用户初始时的室内温度，℃；

t_wo——初始时的室外温度，℃；

t_g——热用户的供水温度，℃；

t_h——热用户的回水温度，℃；

角标“0”表示初始参数；

步骤三、计算某用户消耗的当量热量：

根据所测得的建筑物总供热量和每户的供回水温度，利用式(13)计算热用户消耗的当量热量；

$Q_j=Q_z\frac{{(t_g-t_h)}_j{F}_j}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{j0}}{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{i0}}{(t_g-t_h)}_i{F}_i}---\left(13\right)$

式中：Q_z——楼栋总供热量，KJ；

m——用户数；

Q_j——某用户消耗的当量热量，KJ；

F——用户面积，m²；

角标“i、j、m”分别表示“第i个热用户”、“第j个热用户″和“第m个热用户”；

在式(13)中，对于固定系统来说，导致初始室温不同的初始供回水温差的比值为一固定数值，固定每户的流量后，用户消耗的当量热量仅与用户的供回水温差有关；只要测定每户的供回水温差，就可以计量每户消耗的当量热量。

具体实施方式二：如图1、3所示，本实施方式所述的基于室温的流量温度热计量系统包括积算器1、楼栋热量表2、若干个流量控制器3、多个单元温度采集器4、若干个供水温度传感器5、若干个回水温度传感器6、第一信号传输总线11、第二信号传输总线12、第三信号传输总线13；在一栋楼内的各个用户热力入口处的供水干管7-1上设有一个流量控制器3(流量控制器3也可以设置在回水干管8-1上)，在每个流量控制器3与对应的散热器14之间的供水干管7-1上设有一个供水温度传感器5(供水温度传感器5可以在每户入口设一个，也可以每根立管上设一个)，每个用户的回水干管8-1上设有一个回水温度传感器6；每个单元内各个用户的供水温度传感器5、回水温度传感器6通过第三信号传输总线13与单元温度采集器4连接，多个单元温度采集器4通过第二信号传输总线12与积算器1连接，楼栋热量表2通过第一信号传输总线11与积算器1连接。

本实施方式为采用散热器采暖的系统，采用带跨越管的单管水平式系统(图1)，在跨越管处设置三通调节阀或在散热器支管上设置调节阀10；以满足用户的调节需求，同时保证用户系统的流量不随散热器的调节而变化。在用户热力入口处设置流量控制器3(该控制器可以是带锁闭功能的自力式流量控制阀，也可以是其它可以保持系统流量不变的设备)，用于设定用户的初始流量，并保证用户系统的初始流量不变；同时防止用户系统关闭、用户随意调节以及系统维修后恢复初始流量。

在建筑物的总热力入口设置楼用热量表2(图1)，用于测量供给建筑物的热量，热量表的数据通过通讯线路送到积算器1；在每个用户的采暖系统上设置测量供回水温度的供水温度传感器5和回水温度传感器6(供水温度传感器5可以在每户入口设一个，也可以每根立管上设一个)，在每个单元设置单元供回水温度采集器4(或仅设置回水温度传感器)，用于测量每户的供回水温度(或回水温度)。所测得的供回水温度，通过通讯线路送到积算器1。积算器将得到的数据进行存储或通过有线或无线方式将数据发送到数据中心。热量分摊计算，可以在计算器进行，也可以在数据中心的计算机上进行。

楼用热量表2设在建筑物的总热力入口处，用于测量供给建筑物的热量；热量表的数据通过第一信号传输总线11送到积算器1。流量控制器设在热用户热力入口的供水管或回水管上，流量控制器设定的初始流量与每户的供热负荷相一致。在每个用户内设置自动记录室温的温度记录器，记录器用于测量初始室温，测完初始室温后可以移走。供水温度的传感器5、回水温度的传感器6分别设在热用户热力入口的供回水管上，用于测量每户的供回水温度；所测得的每户供回水温度，通过第三信号传输总线13送到单元温度采集器4；单元温度采集器的数据通过第二信号传输总线12送到积算器1。积算器将得到的数据进行存储或通过有线或无线方式将数据发送到数据中心。热量分摊计算，可以在计算器进行，也可以在数据中心的计算机上进行。在计算器上或在数据中心的计算机上依据公式(13)计算出每户分摊的热量Q_j。依据此热量可以直接进行收费。

具体实施方式三：如图1、3所示，本实施方式在初始室内温度测定时，在每个用户内设置自动记录室温的温度记录器或设置具有远传功能的测量室温的仪表，所述远传功能的测量室温的仪表的远传方式是无线的或是有线的。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：如图1、3所示，本实施方式在用户热力入口处设置的流量控制器3是带锁闭功能的自力式流量控制阀；流量控制器3设在用户供水干管上或设置在用户回水干管上。流量控制器3还可是其它可以保持系统流量不变的设备。流量控制器3可以设在用户供水干管上也可以设置在用户回水干管上。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式五：如图1、3所示，本实施方式所述供水温度传感器5在每户入口设一个或每根立管7-2上设一个。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式六：如图1、3所示，本实施方式所述单元温度采集器的数据通过第二信号传输总线12送到积算器1，或通过无线方式送到积算器1。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式七：如图1、3所示，本实施方式所述单元温度采集器的数据可以通过第二信号传输总线12送到积算器1，或通过无线方式送到数据中心。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：如图1、3所示，本实施方式所述系统的热量分摊计算在计算器进行或在数据中心的计算机上进行。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式九：如图1、3所示，本实施方式所述流量温度热计量系统还包括若干个控制阀9，所述若干个控制阀9分别安装在各个回水温度传感器6与回水管8之间的回水干管8-1上。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式十：如图2所示，本实施方式所述流量温度热计量系统采用地板辐射采暖的系统或章鱼式散热器采暖系统时。只需将图1中的散热器14替换为集水器15和分水器16，其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。要在用户热力入口的分集水器之间设置三通调节阀17(图1及图2)，以满足用户的调节需求，同时保证用户系统的流量不随散热器的调节而变化。

本发明方法的原理：

1、热计量目标及收费模型

我国居住建筑大多为公寓类建筑，建筑物内每个房间消耗的热量与位置有关，由于位置差别对热用户带来的热量差别不解决，将导致热用户热费的不公平。如果将建筑物及采暖系统作为一个的综合系统来考虑的话，这一位置差别带来的能耗差别属于这个综合系统的系统误差。这个系统误差，可以通过综合修正系数来对供给每户的热量进行修正(式1)，最终达到同一栋建筑物内的用户，采暖面积相同，在相同的时间内，相同的温度应缴纳相同的热费的热计量目标。

q_j＝q_bj(1-α_j)        (1)

根据热量计算的基本公式，上式又可以写成

q_j＝q_bj(1-α_j)＝cG_j(1-α_j)(t_g-t_h)_jτ    (2)

式中q_j——j用户修正后的热量，KJ；

q_bj——供给j用户的热量，KJ；

α——综合修正系数；

G_j——j用户的平均流量，kg/s；

c——水的热容量，c＝4.187KJ/kg·℃；

t_g——热用户的供水温度，℃；

t_h——热用户的回水温度，℃；

τ——热用户的供热时间，s。

原建设部规定，采暖热计量的热费由基本热费和计量热费构成，基本热费等于基本热价f₁与用户面积F_j的乘积，计量热费等于计量热价f₂与用户消耗的当量热量Q_j的乘积，即

S_j＝f₁F_j+f₂Q_j    (3)

式中S_j——用户的热费，元；

Q_j——某用户消耗的当量热量，KJ。

当量热量Q_j可以表示为

$Q_j=Q_z\frac{c{G}_j{(t_g-t_h)}_j(1-{\mathrm{\α}}_j)}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}c{G}_i{(t_g-t_h)}_i(1-{\mathrm{\α}}_i)}---\left(4\right)$

式中Q_z——楼栋总供热量，KJ；

m——用户数；

i＝1、2、......、j、......m。

2、理想情况下的热费分摊模型

从整栋建筑的角度来看，建筑物为维持某室内温度所消耗的热量等于散热器散到室内的热量，也等于采暖系统供给建筑物的热量。在理想的条件下，如果热负荷计算准确，系统设计合理，散热器选择合适，建筑物内各个房间的温度应该相等，各个房间的供回水温差应相同。此时由建筑物及采暖系统组成的综合系统达到了平衡。由于建筑物各个不同位置能耗差别的影响，供给每户的热量虽然有所不同，但是考虑了建筑物的综合修正系数后，能够把建筑物不同部位热用户的能耗折算成中间基准热用户的能耗，使所有用户都处于同一个计量起点上，消除了用户所处的不同位置对其采暖能耗的影响。有下式成立：

$\frac{c{G}_{10}{(t_g-t_h)}_{10}(1-{\mathrm{\α}}_1)}{F_1}=......=\frac{c{G}_{i0}{(t_g-t_h)}_{i0}(1-{\mathrm{\α}}_i)}{F_i}=......$

$=\frac{c{G}_{j0}{(t_g-t_h)}_{j0}(1-{\mathrm{\α}}_j)}{F_j}=......=\frac{c{G}_{m0}{(t_g-t_h)}_{m0}(1-{\mathrm{\α}}_m)}{F_m}---\left(5\right)$

式中角标“0”表示初始参数；“i、j、m”分别表示“第i个热用户”、“第j个热用户″和“第m个热用户”。

当供回水温差相同时，如果每户的面积相同，则上式变为

g₁₀(1-α₁)＝......＝G_i0(1-α_i)＝......＝G_j0(1-α_j)＝......＝G_m0(1-α_m)    (6)

如果将G_i(1-α_i)定义为用户当量流量。则式(6)表明，在理想的条件下，各个用户当量流量相等。也就是说，为消除建筑物各个不同位置的热用户的能耗差别而对每户供给热量的修正，实际上是对每户流量的修正；如果室温相等，供回水温差相同，则供给每户的流量与消耗的热量相适应，此时实际各个用户的流量差别就等于建筑物各个不同位置的能耗差别，供给每个用户的流量已经包含了为使各个用户热费公平而需进行的修正。如果将每户的流量固定，由式(4)可以得到：

$Q_j=Q_z\frac{{(t_g-t_h)}_j{F}_j}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{(t_g-t_h)}_i{F}_i}=Q_z\frac{F_j}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{F}_i}---\left(7\right)$

式(7)表明，当初始室温相同，每户的流量固定后，每户消耗的当量热量仅与每户的面积有关。

3、实际情况下的分摊模型

实际的供热系统，由于热负荷计算上的缺陷，散热设备选择以及系统安装的缺陷，在初始时，不可能做到建筑物内各个房间的温度都相等。此时实际的室温为t_nio＝t_no±Δt，Δt大小反映建筑物室温的平衡程度。

将实际情况下热用户的供回水温差用上角标“′”表示，则根据各户的实际室温平均值计算出的i、j用户初始供回水温差可以分别表示为

${(t_g-t_h)}_{\mathrm{io}}^{\′}=\frac{{(t_g-t_h)}_{\mathrm{io}}(\stackrel{\‾}{t_{\mathrm{no}}}-t_{\mathrm{wo}})}{(t_{\mathrm{nio}}-t_{\mathrm{wo}})}---\left(8\right)$

${(t_g-t_h)}_{\mathrm{jo}}^{\′}=\frac{{(t_g-t_h)}_{\mathrm{jo}}(\stackrel{\‾}{t_{\mathrm{no}}}-t_{\mathrm{wo}})}{(t_{\mathrm{njo}}-t_{\mathrm{wo}})}---\left(9\right)$

式中t_nio、t_njo——分别为第i个、第j个热用户初始时的室内温度，℃；

t_wo——初始时的室外温度，℃；

t_no——初始时各户的室温平均值，

由此根据式(5)可以得到各个热用户初始流量之间的关系为

$G_{10}(1-{\mathrm{\α}}_1)=G_{j0}(1-{\mathrm{\α}}_j)\frac{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{j0}}{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{10}}\frac{F_1}{F_j}---\left(10\right)$

$G_{i0}(1-{\mathrm{\α}}_i)=G_{j0}(1-{\mathrm{\α}}_j)\frac{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{j0}}{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{i0}}\frac{F_i}{F_j}---\left(11\right)$

$G_{m0}(1-{\mathrm{\α}}_m)=G_{j0}(1-{\mathrm{\α}}_j)\frac{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{j0}}{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{m0}}\frac{F_m}{F_j}---\left(12\right)$

式(10)～式(12)表明，实际条件下，热用户初始的当量流量不相等，需要根据初始室温及初始供回水温差对其修正。修正后各用户的初始当量流量相等。如果采暖系统运行时保证用户流量不变，即G_i＝G_i0，则可得到：

$Q_j=Q_z\frac{{(t_g-t_h)}_j{F}_j}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{j0}}{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{i0}}{(t_g-t_h)}_i{F}_i}---\left(13\right)$

在式(13)中，对于固定系统来说，导致初始室温不同的初始供回水温差的比值为一固定数值，固定每户的流量后，用户消耗的当量热量仅与用户的供回水温差有关。只要测定每户的供回水温差，就可以计量每户消耗的当量热量，实现同一栋建筑物内的用户，采暖面积相同，在相同的时间内，相同的温度应缴纳相同的热费的热计量目标。由于建筑物内供水温度变化不大，所以也可以每个单元测量一个供水温度，每户测量回水温度。

由本发明的原理可知，本发明的实现，需要下述三个条件：

(1)每户的采暖系统调节时流过每户的采暖系统的流量要不变；

(2)在初始条件下，每户的流量与房间的消耗的热量相一致，一旦流量确定，应保持不变；

(3)要计量整栋建筑的供热量和采暖系统供回水温度。

Claims (9)

1、一种基于室温的流量温度热计量方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一、确定建筑物内各个房间的实际室温：t_nio＝t_no±Δt；t_no为初始时各户的室内温度的平均值；Δt为热用户实际室内温度与平均温度的差，其大小反映建筑物室温的平衡程度；

步骤二、确定初始供回水温差：根据各用户的实际室温和测得的用户的供回水温度利用式(8)计算出用户的初始供回水温差；实际情况下热用户的供回水温差用上角标“`”表示；

${(t_g-t_h)}_{\mathrm{io}}^{\′}=\frac{{(t_g-t_h)}_{\mathrm{io}}(\stackrel{\‾}{t_{\mathrm{no}}}-t_{\mathrm{wo}})}{(t_{\mathrm{nio}}-t_{\mathrm{wo}})}---\left(8\right)$

式中：t_nio——第i个热用户初始时的室内温度，℃；

      t_wo——初始时的室外温度，℃；

      t_g——热用户的供水温度，℃；

      t_h——热用户的回水温度，℃；

    角标“0”表示初始参数；

步骤三、计算某用户消耗的当量热量：

根据所测得的建筑物总供热量和每户的供回水温度，利用式(13)计算热用户消耗的当量热量；

$Q_j=Q_z\frac{{(t_g-t_h)}_j{F}_j}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{j0}}{{{(t_g-t_h)}^{\′}}_{i0}}{(t_g-t_h)}_i{F}_i}---\left(13\right)$

式中：Q_z——楼栋总供热量，KJ；

      m——用户数；

      Q_j——某用户消耗的当量热量，KJ；

      F——用户面积，m²；

角标“i、j、m”分别表示“第i个热用户”、“第j个热用户″和“第m个热用户”；

在式(13)中，对于固定系统来说，导致初始室温不同的初始供回水温差的比值为一固定数值，固定每户的流量后，用户消耗的当量热量仅与用户的供回水温差有关；只要测定每户的供回水温差，就可以计量每户消耗的当量热量。

2、一种实现权利要求1所述方法的基于室温的流量温度热计量系统，其特征在于：所述流量温度热计量系统包括积算器(1)、楼栋热量表(2)、若干个流量控制器(3)、多个单元温度采集器(4)、若干个供水温度传感器(5)、若干个回水温度传感器(6)、第一信号传输总线(11)、第二信号传输总线(12)、第三信号传输总线(13)；在一栋楼内的各个用户热力入口处的供水干管(7-1)上分别设有一个流量控制器(3)，在每个流量控制器(3)与对应的散热器(14)之间的供水干管(7-1)上分别设有一个供水温度传感器(5)，每个用户的回水干管(8-1)上设有一个回水温度传感器(6)；每个单元内各个用户的供水温度传感器(5)、回水温度传感器(6)通过第三信号传输总线(13)与单元温度采集器(4)连接，多个单元温度采集器(4)通过第二信号传输总线(12)与积算器(1)连接，楼栋热量表(2)通过第一信号传输总线(11)与积算器(1)连接。

3、根据权利要求2所述的基于室温的流量温度热计量系统，其特征在于：初始室内温度测定时，在每个用户内设置自动记录室温的温度记录器或设置具有远传功能的测量室温的仪表，所述远传功能的测量室温的仪表的远传方式是无线的或是有线的。

4、根据权利要求2所述的基于室温的流量温度热计量系统，其特征在于：在用户热力入口处设置的流量控制器(3)是带锁闭功能的自力式流量控制阀；流量控制器3设在用户供水干管上或设置在用户回水干管上。

5、根据权利要求2所述的基于室温的流量温度热计量系统，其特征在于：供水温度传感器(5)在每户入口设一个或每根立管上设一个。

6、根据权利要求2所述的基于室温的流量温度热计量系统，其特征在于：单元温度采集器的数据通过第二信号传输总线(12)送到积算器(1)，或通过无线方式送到积算器(1)。

7、根据权利要求6所述的基于室温的流量温度热计量系统，其特征在于：单元温度采集器的数据通过第二信号传输总线(12)送到积算器(1)，或通过无线方式送到数据中心。

8、根据权利要求2所述的基于室温的流量温度热计量系统，其特征在于：所述系统的热量分摊计算在计算器进行或在数据中心的计算机上进行。

9、根据权利要求2所述的基于室温的流量温度热计量系统，还包括若干个控制阀(9)，所述若干个控制阀(9)分别安装在各个回水温度传感器(6)与回水管(8)之间的回水干管(8-1)上。

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