CN101598611B - 一种集中供热的热量分摊计量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种集中供热的热量分摊计量方法及装置。该方法针对通/断式供热控制模式的供热系统，按照“通断时间面积法”进行采暖热耗量的分摊计量，通过实时测量热用户的供水和回水温度值，按照内置专用修正计算程序对通断阀门开启时间进行逐时修正，并进行累积，进而计算出修正开启比值；采暖季结束时，用最终的修正开启比及各户采暖面积来分摊总热量，确定各户应缴的热费；所述的专用修正计算程序设计为：在通断控制阀打开的状态下，读取供水温度和回水温度值，并计算修正开启比，进而计算用户用热量分摊。该装置适用于本发明所述集中供热的热量分摊计量方法，包括室温控制器、通断控制阀、供水温度传感器、回水温度传感器、供热控制-开启时间修正积算仪和专用修正计算程序。
Description
技术领域
本发明涉及集中供热及热计量(热分摊)技术，属于暖通空调领域，具体为一种集中供热的采暖用户用热量分摊计量的方法及装置。
背景技术
随着国家对建筑节能要求的不断提高和供热收费体制的改革，各种热计量方法及其与之相配套的热计量或热费计量仪表不断涌现，并得到了一定程度的应用。目前，国内外一些厂商已生产的热量表的主要类型有机械式热量表、电磁式热量表和超声波式热量表等。机械式热量表的初始投资低，但流量测量精度不高，表阻力较大、容易阻塞，易损件较多，对水质也有一定要求。电磁式热量表、超声波式热量表的流量测量精度高、压损小、不易堵塞，但初始投资很高。对于热费结算而言，无论是采用户用热量表直接计量结算还是根据户用热量表值再行分摊总热量的结算，户表的投资高或者故障率高(水质处理不好易堵塞、仪表运动部件难以满足供热系统水温高、工作时间长的使用环境等)都是主要的问题。这也是近年来在工程实践中推行热计量的一个很棘手的问题。
由建设部颁布并于2009年7月1日起施行的《供热计量技术规程JCJ173-2009》中，给出了一种“通断时间面积法”的用户热量分摊计量方法。该方法是以采用通/断式供热控制模式(Q式系统)时的每个采暖用户累积通水时间为依据，结合供暖面积来分摊整栋建筑采暖耗热量，从而计算出每个热用户的采暖耗热量，并进行热计量收费。与此方法相配套的热计量(热分摊)装置仅需统计和记录各户通断控制阀的接通时间即可，与以前其他各类户用热量表相比，此装置无须再测量供热流体的流量。目前已有一些基于通断控制模式(Q式系统)的采暖室温控制及热计量(分摊)装置，并在工程中获得实际应用。中国专利02237727.1公布了一种可自动控制室温IC卡智能热量表，中国专利03242120.6公布了一种计量与室温控制一体化的智能热量表，该两种热量表的热计量仍是基于测量供热流体流量与供回水温差来计量热量。中国专利200610114686.2公布了一种同时实现热调节和热计量的方法，但该方法热量分摊计量的准确度及公平性还存在不足。在实际工程使用中，上述基于通断控制模式(Q式系统)的采暖室温控制及热分摊装置，以及采用“通断时间面积法”进行采暖热量热计量(分摊)的方法，还存在许多尚未解决或克服的问题，未能真正实现公平合理地分摊热量。这些问题包括：1、目前的通断式热分摊装置均不能解决因采暖散热器初设计不合理或用户私自改变采暖散热器容量所引起的热分摊偏差问题，而目前国内自主变更采暖散热器面积的住户还较多。一般来说，采用目前的通断式热分摊装置及“通断时间面积法”进行热分摊的结果，往往是私自增加散热器面积的用户反而会少分摊热量、少缴用热费用，这使得基于“通断时间面积法”的热计量(分摊)方法和装置的推广应用 受到限制，其热分摊和热费收缴误差不能被热用户普遍接受。2、实际运行的供热系统会通过气候补偿器实现依据室外气温变化来调节供水温度，不同时段供水温度的改变直接影响着热用户实际用热量的多少，但目前的通断式热分摊装置均不能反映不同用热时段在相同用热时长下用户耗热量的差别，亦即未能真正做到公平分摊热量。3、目前户内系统仍采用的是连续供热工况条件下的设计结果，而在通断调节模式的供热工况下，必然会出现设备选型与设计负荷匹配不合理的问题，从而带来不利位置的住户可能要分摊更多热量、缴费更多的不公平现象。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种集中供热的热量分摊计量方法及装置，该方法及装置采用热用户供回水温度校正的方法提高热分摊计量的准确度，并可实现温度合理修正，符合建筑采暖分户热计量(分摊)、按采暖耗热量计量收费的要求，具有更好的公平性，易于实际推广使用。
本发明解决所述方法技术问题的技术方案是，设计一种集中供热的热量分摊计量方法，该方法针对通/断式供热控制模式的供热系统，按照“通断时间面积法”进行采暖热耗量的分摊计量，通过实时测量热用户地供水和回水温度值，按照内置专用修正计算程序对通断阀门开启时间进行逐时修正，并进行累积，进而计算出修正开启比值；采暖季结束时，用最终的修正开启比及各户采暖面积来分摊总热量，确定各户应缴的热费；所述的专用修正计算程序设计为：在通断控制阀打开的状态下，读取供水温度和回水温度值，并按照下述公式(1)计算修正开启比，进而按下述公式(2)计算用户用热量分摊：
设计供回水温度值根据当地具体供热设计工况参数确定，修正指数a、b及系数c的取值可据试验测试工况结果而定，或根据供热系统及采暖建筑热特性而定。
本发明解决所述装置技术问题的技术方案是，设计一种集中供热的热量分摊计量的装 置，其特征在于该装置包括室温控制器、通断控制阀、供水温度传感器、回水温度传感器、供热控制-开启时间修正积算仪和专用修正计算程序；所述的通断控制阀、供水温度传感器、回水温度传感器分别采用信号导线与供热控制-开启时间修正积算仪连接；所述的室温控制器通过有线或无线方式与供热控制-开启时间修正积算仪连接；所述的通断控制阀安装于热用户供热回水管道上或供水管道上；所述的供水温度传感器安装在用户的供水管道上，所述的回水温度传感器安装在用户的回水管道上；所述的供热控制-开启时间修正积算仪是在通断控制阀开通状态下，据其内置的专用修正计算程序计算修正累积接通时间，并根据室温控制器的信号驱动通断控制阀，控制供热状态。所述的供热控制-开启时间修正积算仪带有数据传输接口，该接口用于向上位机传输数据并接受上位机管理命令，对于未缴纳热费或办理停热手续的热用户上位机可发送关闭通断控制阀的命令，管理用户用热状态。
本发明方法和基于该方法的热分摊计量装置，可以有效解决目前“通断时间面积法”热计量方法中存在的问题：
1、当室内采暖系统初设计不合理，或用户私自更改采暖散热器容量时，如仍仅用每户累积接通时间去分摊整栋楼总热量，则会出现那些散热器面积超过设计要求的住户实际用热量大，而分摊热量少、缴费少的不公平现象。该方法通过测量供回水温度并采用专用算法，修正采暖散热器面积变化引起的热分摊误差，使热分摊更准确合理。
2、因供热系统水温是随不同气候时段而调节变化的，故不同用户在不同时段用热时，各户实际用热量的多少除了与用热时长有关外，还与供水温度的高低直接相关，本装置及方法很好解决了供水温度变化所带来热分摊的偏差。
3、按连续供热工况设计出来的室内采暖系统，用于流量阶跃供热模式下时，散热设备面积与设计负荷会出现匹配不合理问题，特别是对于处于不利位置的住户，此问题更为严重。研究表明，同等条件下，不利位置住户通断控制阀门的开启时间会明显增加、分摊热量增多。而本方法中通过加入供回水温度专用修正计算程序对开启比进行修正后再行分摊总热量，则可以大大改善不利位置用户过多分摊热量、缴费过多的不公平现象。
4、用户可以根据自己的意愿和实际需求，通过安装在室内的室温控制器很方便地设定供暖状态；根据房间有、无人的情况或其它具体需要，随时主动控制采暖房间的温度，实现节约能源、节省取暖费用。
5、本装置具有通过数据传输接口激活内置的控制管理程序的功能，控制管理程序激活后，管理人员可通过上位机管理软件，对于未缴纳热费或办理停热手续的热用户关闭供热通断控制阀，起到供热管理的作用。
6、本装置操作方便可靠，安装简单，寿命长，成本低，兼具对热用户供热管理的功能。用于取代目前通断面积法所用的计量仪表，可以大大提高系统热量分摊的公平性，便于推广，适合中国的国情。
附图说明
图1是本发明集中供热的热量分摊计量方法及装置一个实施例的整体结构示意图；
图2是本发明集中供热的热量分摊计量方法及装置另一个实施例的整体结构示意图；
图3是本发明集中供热的热量分摊计量方法及装置又一个实施例的整体结构示意图；
图4是本发明集中供热的热量分摊计量方法及装置的控制电路方框图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明，但它不构成对本发明权利要求的限制：
本发明集中供热的热量分摊计量方法(简称方法)针对通/断式供热控制模式(Q式系统)的供热系统，按照“通断时间面积法”进行采暖热耗量的分摊计量，通过实时测量热用户的供水和回水温度值，按照内置专用修正计算程序对通断阀门开启时间进行逐时修正，并进行累积，进而计算出修正开启比值(修正累积开启时间与系统已供暖总时间的比)；采暖季结束时，用最终的修正开启比及各户采暖面积来分摊总热量，确定各户应缴的热费；所述的专用修正计算程序设计为：在通断控制阀打开的状态下，读取供水温度和回水温度值，并按照下述公式(1)计算修正开启比，进而按下述公式(2)计算用户用热量分摊：
在上述方法中，在每个采暖用户的入口总供水管上安装供水温度传感器、出口总回水管上安装回水温度传感器，用于计量该户接通状态下的实际供回水温度值，并以此作为该户开启时间修正的依据，同时结合热用户设计供回水温度，按照其内置的专用修正计算程序，对热用户的通断控制阀开启比进行修正，从而提高采暖用户热量分摊的准确性和公平合理性。
本发明提出的集中供热的热量分摊计量方法，可以克服现有技术中存在的问题，可实现热量分摊更准确、更公平合理。所述方法是通过测量因热用户采暖散热器容量改变、供水温度随气温实时变化、热用户位置不同等引起的供回水温度的变化，按照专用修正计算公式，对热用户的通断控制阀开启比进行修正，进而修正用户热量分摊比值，从而达到提高热用户采暖热分摊的准确性和公平合理性的目的。
本发明同时设计了基于本发明方法的集中供热的热量分摊计量的装置(参见图1-4)，其特征在于该装置包括室温控制器4、通断控制阀3、供水温度传感器6、回水温度传感器 7、供热控制-开启时间修正积算仪5和专用修正计算程序；所述的通断控制阀3、供水温度传感器6、回水温度传感器7分别采用信号导线与供热控制-开启时间修正积算仪5连接；所述的室温控制器4通过有线或无线方式与供热控制-开启时间修正积算仪5连接；所述的通断控制阀3安装于热用户供热回水管道1上或供水管道2上；所述的供水温度传感器6安装在用户的供水管道2上，所述的回水温度传感器7安装在用户的回水管道1上；所述的供热控制-开启时间修正积算仪5是针对通断控制阀3开通状态下据其内置的专用修正计算程序计算累积修正开启时间，并根据室温控制器4的信号驱动通断控制阀3，控制供热状态。
所述的室温控制器4为机械电子式室内温度控制器或可编程电子式室内温度控制器。机械电子式室内温度控制器是通过调节接触触点来设定所需要的室温。可编程电子式室内温度控制器是按需要把一天24小时分为4～8个时间段，通过编程预先分别输入各时间段的设定温度。用户根据自己的需要选取各时间段的温度。所述的室温控制器4可以固定安装在室内，也可以是不固定的遥控器型式。采用遥控器型式时，室温控制器的感温探头设置在所述遥控器内部，以检测周围温度。
所述的供热控制-开启时间修正积算仪5包括微处理控制器55、通断阀控制电路52、室温控制电路53、时钟电路54、供水测温电路56、回水测温电路57、显示器59、显示控制按键58、数据传输接口510和电源511。所述的微处理控制器55与数据传输接口510通过印刷电路板连接；所述数据传输接口510是用于供热控制-开启时间修正积算仪5数据的远传读取和传输，可以是M-BUS、RS485、RS232、TTL、光电通讯接口等。所述的供热控制-开启时间修正积算仪5内的电路基本为现有技术。
所述的室温控制器4与供热控制-开启时间修正积算仪5之间的无线连接包括无线电波或红外线等无线连接。
所述的电源511可以是电池或太阳能电池，也可以是外部交流电源，还可以是可充电或不可充电电池与交流电源和整流电路构成的组合电源。
所述的通断控制阀3可以是二通或三通的控制阀；控制阀可以是电动控制阀、电磁控制阀或电热控制阀；采用三通式通断控制阀3时，可以把其装于热水供水管2上，并设计一个旁通管8，旁通管8的一端与通断控制阀3相连，旁通管8的另一端连接在热水回水管1上。旁通管8上可加装节流装置，以平衡供热主管通断时的流量。所述的二通或三通通断控制阀可在微处理器的控制下，遇堵塞自动反转，避免阀芯卡死。
所述的专用修正计算程序采用实际测量的供回水温度和设计供回水温度为参数计算修正开启比，根据供热设计和运行参数确定恰当的修正公式并写入微处理控制器55，供热控制-开启时间修正积算仪5记录的修正开启时间(比)，作为采用“通断时间面积法”进行热量分摊和热费结算的依据。
本发明方法及装置的工作原理是：使用时，室温控制器4安装在欲控制室温的室内典型地点，供热控制-开启时间修正积算仪5安装在住户的采暖系统入户管道上。用户上班家中 无人时，可把室温控制器4的设定温度调低，例如调至摄氏10度以下，室温控制器自动将其测得的室温值和设定值进行比较，如室温达到设定值，室温控制器5触点断开(或闭合)，通过室温控制电路向微处理器发出信号，微处理器将输出控制信号通过通断阀控制电路使通断控制阀3关闭，停止供热，同时停止累积接通时间；如室温低于设定值，室温控制器4触点闭合(或断开)，通过室温控制电路向微处理器发出供热信号，微处理器将输出控制信号通过通断阀控制电路使通断控制阀3开启，开始供热，同时开始累积接通时间并据测出的供回水温度按专用修正计算程序进行一定的修正，并实时显示修正开启比值，直至达到设定温度通断控制阀再自行关闭。对于两位三通通断控制阀，微处理器发出供热信号时，阀门打开，供热管路接通，同时旁通管路关闭，开始供热；当微处理器发出停止供热信号时，阀门关闭，供热给水管路关闭，同时旁通管路接通，停止供热。由于用户家中无人时设定室温低，通断控制阀开启供热的时间缩短，可实现节省热能、节约热费。如用户下班回家，可把室温控制器的设定温度调高，例如调至摄氏18度以上，室温控制器将自动在新的设定状态下控制供热，实现自动控制室内采暖温度处在设定状态，满足供热需求，同时实现按需供热。室温控制器的设定温度可以随时按需要方便地调节，实现用户主动按需用热、节约能源、节省热费的要求。采用可编程室温控制器按需要把一天24小时分为4～8个时间段，分别设定各时间段的温度，室温控制器将自动控制通断控制阀的启闭，控制供热和计费，实现采暖室温自动控制和节省供热费用、减少能源浪费。
在采暖季开始时(例如11月15日0点)供热控制-时间修正积算仪5自动清除以前(上一采暖季)的存储数值，并通过通断阀控制电路52输出控制信号，使通断控制阀3打开，开始供热。对于未缴纳热费或办理停热手续的热用户，通过数据传输接口510激活内置的控制管理程序，关闭供热通断控制阀3，且在供热期间，只有管理人员通过重新设定程序才能打开供热通断控制阀3。开始供热后，正常供热用户的供热控制-时间修正积算仪5开始工作，其时钟电路510开始积算本采暖季内该热用户的供热接通时间和断开时间，并且根据用户设定温度进行通断控制。当通断控制阀3处于开启状态时，微处理控制器55会根据温度传感器6和7传来的温度信号，按供回水温度专用修正计算程序对接通时间进行修正计算，然后结合系统已供暖总时间，计算出一个修正开启比值，再通过显示电路，逐时地在显示器59上显示该修正开启比值。接通时间和断开时间在采暖季结束时(例如3月16日0点)停止积算，保持并存储此时的修正开启比值。通断控制阀门3打开，并且不再进行通断控制。供热过程中或供热结束后任意时间，均可通过数据传输接口510传送供热控制-开启时间修正积算仪5内的数据，包括系统供热总时间、阀门累积开启时间、修正开启比、供水温度、回水温度等。
所述的专用修正计算程序为本发明的创新技术。所述的专用修正计算程序设计为：在通断控制阀3打开的状态下读取供水温度传感器6和回水温度传感器7检测到的温度，进而按照下述公式(1)计算修正开启比：
上述计算公式中接通时间、系统已供暖总时间均以秒为计算单位，系统已供暖总时间为从供热开始时刻起到所计算时刻止的供热系统累积运行时间(即：阀门累积接通时间与累积断开时间的和)。设计供回水温度值根据当地具体供热设计工况参数确定，修正指数a、b及系数c的取值可据试验测试工况结果而定，或根据供热系统及采暖建筑热特性而定。
当采暖季结束时，各热用户根据供热控制-开启时间修正积算仪5存储的修正开启比值及户内采暖面积值，进行用户供热量分摊。例如可依据公式(2)进行热量分摊：
本发明提出的热分摊(热计量)方法及其装置中因为设计了供回水温度的采集部件，以及专用修正计算程序，因此本发明装置可以针对用户私改散热设备、采暖散热器初设计不合理、供热系统供水温度实时变化、住户所处位置不同等实际可能出现的供热状况下，对各热用户起到更为科学合理分摊整栋楼(或整个小区)总热量的目的，提高“通断时间面积法”进行采暖耗热量分摊的准确度。本发明装置对“通断时间面积法”这种新的分户热计量(分摊)方式的广泛推广应用提供了必要的设备保障。
本发明未述及之处适用于现有技术。
下面给出本发明具体实施例，具体实施例只是为了进一步说明本发明，不限制本发明权利要求。
实施例1
本实施例的集中供热的热量分摊计量装置(以下简称装置，参见图1-4)包括安装在室内的机械电子式室内温度控制器4、通断控制阀3、供水温度传感器6、回水温度传感器7、供热控制-开启时间修正积算仪5和专用修正计算程序。
在供水接管2上安装着通断控制阀3、温度传感器6，通断控制阀3是两位通断控制阀；回水接管1上装着温度传感器7；壳体51为封装各电子电路和器件的供热控制-开启时间修正积算仪5的封装壳；该壳体内封装着通断阀控制电路52、室温控制电路53、时钟电路54、带有电源电路和数据显示电路的微处理控制器55、供水测温电路56、回水测温电路57、电源511等；壳体面板上装着与微处理控制器55和时钟电路54及数据显示电路相连接的显示控制按键58、显示器59、数据传输接口510等；壳体51可以与通断控制阀3机械连接固定；供水温度传感器6、回水温度传感器7分别通过导线连接进、回水测温电路56、57，通断控制阀3 安装于供水管路2上，并通过导线与通断阀控制电路52连接，室温控制器4通过导线与室温控制电路53连接。
实施例2
本实施例的集中供热的热量分摊计量方法及装置(参见图2、图4)的室温控制器4采用可编程电子式室内温度控制器，即按需要把一天24小时分为4～8个时间段，分别设定各时间段的温度，将各时间段和设定的温度编成程序存储在控制器的芯片中。用户根据自己的需要选取时间段的温度。所述的通断控制阀3采用两位三通控制阀，通断控制阀3装于供水接管2上，并设计有旁通管8，旁通管8的一端与控通断制阀3相连接，另一端与回水管1连接。所述旁通管8上还可加装节流装置，以平衡供热主管通断时的流量和水压变化。所述节流装置为常规产品。
实施例3
本实施例的集中供热的热量分摊计量方法及装置的通断控制阀3装于回水接管1上，其他同实施例1(参见图3、图4)。
Claims (4)
1.一种集中供热的热量分摊计量方法，该方法针对通/断式供热控制模式的供热系统，按照通断时间面积法进行采暖热耗量的分摊计量，通过实时测量热用户的供水和回水温度值，按照内置专用修正计算程序对通断阀门开启时间进行逐时修正，并进行累积，进而计算出修正开启比值；采暖季结束时，用最终的修正开启比及各户采暖面积来分摊总热量，确定各户应缴的热费；所述的专用修正计算程序设计为：在通断控制阀打开的状态下，读取供水温度和回水温度值，并按照下述公式(1)计算修正开启比，进而按下述公式(2)计算用户用热量分摊：
设计供回水温度值根据当地具体供热设计工况参数确定，修正指数a、b及系数c的取值可据试验测试工况结果而定，或根据供热系统及采暖建筑热特性而定。
2.一种适用于权利要求1所述方法的集中供热的热量分摊计量装置，其特征在于该装置包括室温控制器、通断控制阀、供水温度传感器、回水温度传感器、供热控制-开启时间修正积算仪和专用修正计算程序；所述的通断控制阀、供水温度传感器、回水温度传感器分别采用信号导线与供热控制-开启时间修正积算仪连接；所述的室温控制器通过有线或无线方式与供热控制-开启时间修正积算仪连接；所述的通断控制阀安装于热用户供热回水管道上或供水管道上；所述的供水温度传感器安装在用户的供水管道上，所述的回水温度传感器安装在用户的回水管道上；所述的供热控制-开启时间修正积算仪是在通断控制阀开通状态下，据其内置的专用修正计算程序计算修正累积接通时间，并根据室温控制器的信号驱动通断控制阀，控制供热状态；所述的供热控制-开启时间修正积算仪带有数据传输接口。
3.根据权利要求2所述的集中供热的热量分摊计量装置，其特征在于所述的通断控制阀采用两位三通控制阀，该通断控制阀装于供水接管上，并设计有旁通管，旁通管的一端与通断控制阀相连接，另一端与回水管连接。
4.根据权利要求3所述的集中供热的热量分摊计量装置，其特征在于所述的旁通管上加装有节流装置。
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