CN101975628B - 一种热能实时实效功率分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集中供热计量计费方法。一种热能实时实效功率分配方法，对于一个热能分配核算单位，首先核准每一个用户散热器额定功率，并对其进行修正获得该用户实效功率值；然后，根据该供热区域该单位时间内各个用户在用散热器实效功率占全部用户在用散热器实效功率的比值，对该供热区域该单位时间总热能表即时热能值进行实时分配；将某一时刻至另一时刻每一个用户所分配的实时分配热能值累计，得出用户该时间段内分配的总热能值，作为供热计量收费的依据。本发明从热能分配方案上抛开了热能表，以较低的成本更加科学的实现了集中供热/暖的按需计量计费，计费方法科学合理，易于被用户接受，设备投入成本低。能够提高用户节能意识，有利于节约能源。

Description

一种热能实时实效功率分配方法

一、技术领域：本发明涉及一种集中供热计量计费方法，特别是涉及一种热能实时实效功率分配方法。

二、背景技术：在我国的社会能源的总能耗中，居民建筑采暖能耗占有相当重要部分。由于目前多数的建筑供暖都是按照面积收取采暖费用，这就大大的降低了居民节约采暖能耗的积极性，无意中造成了很大的能源浪费。

热量分配系统中，热量表分配方案是一个最合理的计费方法。从理论上来讲，热量表分配方案采用热量表安装在每家每户，就像电表、水表一样准确记录着该户能耗，按照这些能耗的数据，无论面积大小，都可以做到用多少能源付多少费用。但是由于热能的积算对温差和流量具有较高的要求，而目前的设计、制造工艺不能保证这些数据的稳定性，特别对于小流量的热能表，适应性更差，使用寿命更短，维护维修成本很高，投入和效益不相匹配，已经渐入艰难的境界。这是目前热量表分配方案存在的一个根本性的缺点，设备投入大，运营成本很高。

目前流行的“时间面积分配法”热能分配方案，其分配的原则大概是依据使用热能的时间和使用热能的面积来计算的。计算的结果是取暖的时间越长，房间的面积越大，获取能量就会越多。但是实际情况却是，使用热能时间的长短和房间面积的大小，并不是决定该用户用热多与少的全部因素，不同的用户在不同的时间取暖，即使采暖的时间相同，他们获取的热能也可能不相同，仅仅用采暖时间的长短来判断获取热能的多少是片面的。仅仅因为取暖的时间一样长就认为获取的热能一样，这样的计算是存在一定的问题的。

还有，实施分户计量的目的是为了促进节约，减少资源浪费，鼓励用户主动关闭阀门去节约能源，但是此类分配方案仍然将用户的整体面积作为固定的数据参与分配，不利于鼓励用户将未使用的房间热源关掉以更灵活的方式节约能源。总之，“时间面积”或类似的分配方案，仅仅利用取暖时间的长短，而不分辨取暖时间的差异，利用房间整套面积的大小，不能够起到鼓励用户局部取暖来节约能源的目的。类似的分配方案，虽然在热能分配方式上有一定的探讨意义，但是还有进一步走向科学化合理化的必要。

科学的用户采暖热量分配方案，能做到用热和付费密切关联，有助于提高居民节约的意识，对用户乃至整个社会，都具有相当重要的社会和经济效益。合理的热能分配方案应该具有的特点：1)一个抛开了热能表的合理的热能分配方案，应该是一个具有良好的物理模型结构，能科学的、不容置疑的给出修正系数K形成机理，方便、清晰、浅显的给出数值的计算方法，从而易于被广大用户接受的方案。2)虽然抛开了热能表，但是系统应该仍然是一个实际热量的分配系统。用户采暖费用的多少，只能和其能量耗费的多少相关联，不应该和房屋的面积、房屋的保温级别、是否开窗等外界条件相关联。3)从热能分配方案上，应该能够给用户非常清晰的意识，那就是用多少热量付多少费用，每关掉一个散热片，您就能够节省多少钱。4)系统应该具有让用户自觉提高保温措施，节约能源的功能。避免因破坏保暖措施(比如恶意开窗)，恶意改变采样温度而逃避付费的功能。

三、发明内容：

本发明针对现有技术不足，提出一种热能实时实效功率分配方法，从热能分配方案上抛开了热能表，但是系统仍然是一个实际热量的分配系统。用户采暖费用的多少，只和其能量耗费的多少相关联，不和房屋的面积、房屋的保温级别、是否开窗等外界条件相关联。

本发明所采用的技术方案：

一种热能实时实效功率分配方法，将设置了总热能表的某一供热区域作为一个热能分配核算单位，首先核准每一个用户每一个散热器额定功率，通过每一个用户在供热管道所处位置不同而拥有的不同特征系数，对该用户散热器额定功率进行修正，获得该用户实效功率值；然后，根据该供热区域该单位时间内，各个用户在用散热器实效功率占全部用户在用散热器实效功率的比值，对该供热区域该单位时间总热能表即时热能值进行实时分配，得出各用户在该单位时间内实时分配热能值；将某一时刻至另一时刻内所有连续的单位时间每一个用户所分配的实时分配热能值累计，得出用户该时间段内分配的总热能值，作为供热计量收费的依据。

所述的热能实时实效功率分配方法，用户特征系数代表供暖管道上不同位置的用户散热器获得热能能力的差异，以下是用户特征系数的核算方法：

以某供热区域A为例，在供热区域A设置总热能表，从该总热能表获取某单位时间i内即时热能值QA_i，设该供热区域共有M个用户，第x户特征系数为K_x，该户共有N组散热器，每一组散热器核准的额定功率分别为xp₁、xp₂、xp₃、…、xp_N；上述中M、N、x为自然数；前述x及下述m表示从第1到第M户的任何一户，1≤x≤M，1≤m≤M；

通过在该供热区域所有用户安装热能表和模拟负载，检测得到各个用户获得同样的热能所需要的时间，设分别为T₁、T₂、T₃、…、T_M，第x户耗费的时间为T_x；总共耗费的时间

平均耗费时间为 $T_P=T_Z/M$

$=\left(\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Tm}\right)/M$

第x户的用户特性系数K_x即为

所述的热能实时实效功率分配方法，确定第x户在i单位时间内的在用实效功率xpy_i：

实时监测用户散热器工作状态，把在用的散热器额定功率与其特征系数的乘积相加，得到该用户在用实效功率xpy_i，其中未在用的散热器功率视为0，用公式表示如下： ${\mathrm{xpy}}_i=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{xpn}*\mathrm{Kx})$

$=\left(\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{xpn}\right)*K_x;$

上式中，n为自然数，且1≤n≤N。

所述的热能实时实效功率分配方法，计算A供热区域i单位时间所有用户的在用实效功率Apy_i，

用公式表示如下：

上式中，m为自然数，且1≤m≤M。

所述的热能实时实效功率分配方法，计算A供热区域第x户在i单位时间内的在用系数K_xi；

A供热区域第x户在i单位时间内的在用系数K_xi指的是该户在该单位时间在用实效功率占A供热区域所有用户在用实效功率的比值；用公式表示如下：

K_xi＝第x户在用实效功率/A供热区域在用实效功率

＝xpy_i/Apy_i

所述的热能实时实效功率分配方法，计算A供热区域第x户在i单位时间内的热能分配值；在该单位时间内，第x户即时分配热能值xq_i即为：

xq_i＝A区域i单位时间即时热能值*第x户该单位时间在用系数

＝QA_i*K_xi

＝QA_i*(xpy_i/Apy_i)

所述的热能实时实效功率分配方法，将第x户从某时刻开始至某时刻为止的时间内，对所含I个单位时间内分配热能值进行累积，得到A供热区域第x户在某时间段内获取的热能值Q_x；

$Q_x=\underset{i=1}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{\mathrm{xpyi}}{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{mpyi}}*\mathrm{QAi})$

上式中，i、m都为自然数，且1≤m≤M，1≤i≤I，I为两时刻内所含连续单位时间的个数。

本发明的有益积极效果：

1、本发明热能实时实效功率分配方法，从热能分配方案上抛开了热能表，但是系统仍然是一个实际热量的分配系统，以较低的成本更加科学的实现了集中供热/暖的按需计量计费，计费方法合理，设备投入成本低。本发明热能实时实效功率分配方法，能够给用户非常清晰的意识，就是科学的供暖计费方法，只能和用户能量耗费的多少相关联，不应该和房屋的面积、房屋的保温级别、是否开窗等外界条件相关联。本发明从侧面实现了这一点：实时读取总热表即时热值，按照各户在用散热器功率在全部在用散热器功率的比例，进行热能的即时分配，计算单位时间内用户分配热量的多少，然后直接累计出总分配热能的多少，以此作为供暖计费的依据。

2、本发明热能实时实效功率分配方法，热量分配原则浅显易懂，用户采暖使用多少热量付多少费用，能够让用户清晰认识到耗能和付费相对应，易于被用户接受，提高用户节能意识，有利于节约能源。根据用户每一个散热器在用状态分配热能，供热和计量直接挂钩，分配的依据不再是用户房间的面积，而是用户散热器的功率，易于理解、数据的推算科学合理。

3、本发明热能实时实效功率分配方法，分配过程中，考虑了用户最利端和最不利端现象的存在，利用用户特性系数对由于用户温差和流量不同而造成的分配差异进行修正，使以散热器功率用来作为能量分配的依据更加科学。以散热器功率作为热能分配的依据，可以灵活的把用户的多个散热器分开来参与分配，更有利于鼓励用户关掉某些用不着的散热器，做到主动节能的目的。本发明的推广，必然具有较好的经济效益和社会效益。

五、具体实施方式：

实施例一：本发明热能实时实效功率分配方法，将设置了总热能表的某一供热区域作为一个热能分配核算单位，首先核准每一个用户每一个散热器额定功率，通过每一个用户在供热管道所处位置不同而拥有的不同特征系数，对该用户散热器额定功率进行修正，获得该用户实效功率值；然后，根据该供热区域该单位时间内，各个用户在用散热器实效功率占全部用户在用散热器实效功率的比值，对该供热区域该单位时间总热能表即时热能值进行实时分配，得出各用户在该单位时间内实时分配热能值；将某一时刻至另一时刻内所有连续的单位时间每一个用户所分配的实时分配热能值累计，得出用户该时间段内分配的总热能值，作为供热计量收费的依据。

实施例二：本实施例热能实时实效功率分配方法，是实施例一的进一步细化。其中用户特征系数通过下面的方法来核算：

以某供热区域A为例，在供热区域A设置总热能表，从该总热能表获取某单位时间i内即时热能值QA_i，设该供热区域共有M个用户，第x户特征系数为K_x，该户共有N组散热器，每一组散热器核准的额定功率分别为xp₁、xp₂、xp₃、…、xp_N；上述中M、N、x为自然数；前述x及下述m表示从第1到第M户的任何一户，1≤x≤M，1≤m≤M；

在该供热区域所有用户安装热能表和模拟负载，检测各个用户获得同样的热能所需要的时间，设分别为T₁、T₂、T₃、…、T_M，第x户耗费的时间为T_x；

总共耗费的时间 $T_Z=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Tm}$

平均耗费时间为 $T_P=T_Z/M$

$=\left(\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Tm}\right)/M$

第x户的用户特性系数K_x即为

用户特征系数代表供暖管道上不同位置的用户散热器获得热能能力的差异。暖通设计要求上，要求根据每个终端用户的远近、高低等不同相关因素，设计不同管道口径、压力大小、温度高低等参数，以保证供暖到达每个终端用户时，各项指标都是相同的。但是在实际的设计和应用中，不可能做到每个终端用户都相同，这就存在最利端和最不利端。一般来讲，最利端和最不利端是有规律可循的，那就是随着供暖管道的延伸，压力和温度逐渐减小，温度逐渐降低，或者由于其他暖通及流体力学的原因，相同时间内，向用户提供的热能是不相同的。我们把最靠近供暖出口端，或者由于其他暖通或流体力学原因，单位时间内接受能量最多的用户称之为最利端用户，把单位时间内接受能量最少的用户称之为最不利端用户。在暖通设计中，是以保障最不利端正常使用标准为标准的。不是最不利端少得到了能量，而是最利端获得了更多的能量。

本发明热能实时实效功率分配方法，通过下述方式确定第x户在i单位时间内的在用实效功率xpy_i：

实时监测用户散热器工作状态，把在用的散热器额定功率与其特征系数的乘积相加，得到该用户在用实效功率xpy_i，其中未在用的散热器功率视为0，用公式表示如下： ${\mathrm{xpy}}_i=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{xpn}*\mathrm{Kx})$

$=\left(\underset{n=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{xpn}\right)*K_x;$

上式中，n为自然数，且1≤n≤N。

A供热区域i单位时间所有用户的在用实效功率Apy_i计算：

用公式表示如下：

上式中，m为自然数，且1≤m≤M。

第x户在i单位时间内的在用系数K_xi计算：

A供热区域第x户在i单位时间内的在用系数K_xi指的是该户在该单位时间在用实效功率占A供热区域所有用户在用实效功率的比值；用公式表示如下：

K_xi＝第x户在用实效功率/A供热区域在用实效功率

＝xpy_i/Apy_i

A供热区域第x户在i单位时间内的热能分配值计算：在该单位时间内，第x户即时分配热能值xq_i即为：

xq_i＝A区域i单位时间即时热能值*第x户该单位时间在用系数

＝QA_i*K_xi

＝QA_i*(xpy_i/Apy_i)

将第x户从某时刻开始至某时刻为止的时间内，对所含I个单位时间内分配热能值进行累积，得到A供热区域第x户在某时间段内获取的热能值Q_x；

$Q_x=\underset{i=1}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{\mathrm{xpyi}}{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{mpyi}}*\mathrm{QAi})$

上式中，i、m都为自然数，且1≤m≤M，1≤i≤I，I为两时刻内所含连续单位时间的个数。

Claims (6)

1.一种热能实时实效功率分配方法，其特征是：将设置了总热能表的某一供热区域作为一个热能分配核算单位，首先核准每一个用户每一个散热器额定功率，通过每一个用户在供热管道所处位置不同而拥有的不同特征系数，对该用户散热器额定功率进行修正，获得该用户实效功率值；然后，根据该供热区域该单位时间内，各个用户在用散热器实效功率占全部用户在用散热器实效功率的比值，对该供热区域该单位时间总热能表即时热能值进行实时分配，得出各用户在该单位时间内实时分配热能值；将某一时刻至另一时刻内所有连续的单位时间每一个用户所分配的实时分配热能值累计，得出用户该时间段内分配的总热能值，作为供热计量收费的依据；所述用户特征系数的核算方法如下：

以某供热区域A为例，在供热区域A设置总热能表，从该总热能表获取某单位时间i内即时热能值QA_i，设该供热区域共有M个用户，第x户特征系数为K_x，该户共有N组散热器，每一组散热器核准的额定功率分别为xp₁、xp₂、xp₃、…、xp_N；上述中M、N、x为自然数；前述x及下述m表示从第1到第M户的任何一户，1≤x≤M，1≤m≤M；

通过在该供热区域所有用户安装热能表和模拟负载，检测得到各个用户获得同样的热能所需要的时间，设分别为T₁、T₂、T₃、…、T_M，第x户耗费的时间为T_x；

总共耗费的时间

平均耗费时间为 $T_P=T_Z/M$

$=\left(\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Tm}\right)/M$

第x户的用户特征系数K_x即为

2.根据权利要求1所述的热能实时实效功率分配方法，其特征是：确定第x户在i单位时间内的在用实效功率xpy_i：

实时监测用户散热器工作状态，把在用的散热器额定功率与其特征系数的乘积相加，得到该用户在用实效功率xpy_i，其中未在用的散热器功率视为0，用公式表示如下：

${\mathrm{xpy}}_i=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(\mathrm{xpn}*\mathrm{Kx})$

$=\left(\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{xpn}\right)*K_x;$

上式中，n为自然数，且1≤n≤N。

3.根据权利要求1或2所述的热能实时实效功率分配方法，其特征是：计算A供热区域i单位时间所有用户的在用实效功率Apy_i，

用公式表示如下： ${\mathrm{Apy}}_i=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{mpyi}$

上式中，m为自然数，且1≤m≤M。

4.根据权利要求3所述的热能实时实效功率分配方法，其特征是：计算A供热区域第x户在i单位时间内的在用系数K_xi；

A供热区域第x户在i单位时间内的在用系数K_xi指的是该户在该单位时间在用实效功率占A供热区域所有用户在用实效功率的比值；用公式表示如下：

K_xi＝第x户在用实效功率/A供热区域在用实效功率

   ＝xpy_i/Apy_i。

5.根据权利要求4所述的热能实时实效功率分配方法，其特征是：计算A供热区域第x户在i单位时间内的热能分配值；在该单位时间内，第x户即时分配热能值xq_i即为：

xq_i＝A区域i单位时间即时热能值*第x户该单位时间在用系数

   ＝QA_i*K_xi

   ＝QA_i*(xpy_i/Apy_i)。

6.根据权利要求5所述的热能实时实效功率分配方法，其特征是：将第x户从某时刻开始至某时刻为止的时间内，对所含I个单位时间内分配热能值进行累积，得到A供热区域第x户在某时间段内获取的热能值Q_x；

$Q_x=\underset{i=1}{\overset{I}{\mathrm{\Σ}}}(\frac{\mathrm{xpyi}}{\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{mpyi}}*\mathrm{QAi})$

上式中，i、m都为自然数，且1≤m≤M，1≤i≤I，I为两时刻内所含连续单位时间的个数。