CN102494810A

CN102494810A - 单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置及方法

Info

Publication number: CN102494810A
Application number: CN2011103802941A
Authority: CN
Inventors: 孙卫国
Original assignee: Jiangsu Maituo Intelligent Meter Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Maituo Intelligent Meter Co Ltd
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明涉及一种单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置，包括流量计，热量积分温控阀，M_BUS总线，M_BUS数据采集器，DTU，电脑，及分户热计量方法，该方法将每户的热量测量分配到每根立管上散热器损耗的热量测量，每个热量积分温控阀测量接在其后面的散热器所损失的热量，然后通过M-bus总线和数据控制中心采集该户每个热量积分温控阀所计算的热量，并计算出该户所消耗的热量，采用本发明无需改动原先的管网布局、无需打孔穿墙、扰民小、成本低，无需每户都安装热量表即可以实现了分户热计量和节能的问题。

Description

单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置及方法

技术领域

本发明涉及既有建筑分户热计量，特别是单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置及方法。

背景技术

据初步统计，北方具备改造价值的老旧住宅约12亿平方米，如果再考虑节能建筑的热计量改造部分，需要改造面积将达到20亿平方米，工程量十分浩大，需要的资金量也很大，对既有建筑进行节能改造，不仅可以节约大量能源，而且可以大幅提高室内温度。但现实问题是，一面政府投入不足，一面房主又不愿投入，造成各地的改造面临困难重重，进度迟缓。我国北方老旧住宅供热管道多为单管串联式，如果改为按户热计量收费需要将管网改为双管并联式，改造成本会大大增加，扰民，工期长，在我国现阶段的形势下，要求企业推出适合中国国情的产品，切实解决问题。

在目前的现状条件下如果改造的方案能够获得成功的需要有以下几个条件：1、不动原来的管网结构，2、实现分户热计量，3、改造工期不能长，改造成本不能高。

针对上述的要求，本发明人提出了一种分户计量方法，此方法将温度测量装置安装在每户房间的立管上，流量测量装置安装在每根立管的进水口或出水口，通过M-bus总线连接这两个装置，并提供这两个装置之间的数据交换。此方案不需要改变建筑原有的管路布局，无需破坏居民家中的装修即可完成供暖的分户计量和收费，扰民小、施工简单、工期短、改造费用低，并提供了房间内控制温度恒定的阀门，提高居民屋内的舒适感。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低，施工简单、工期短、改造费用低的单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置及方法。

为实现上述发明目的可按以下方案来实现，一种单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置，包括流量计，热量积分温控阀，M_BUS总线，M_BUS数据采集器，DTU，电脑，所述的流量计带有通讯模块，安装在立管上，所述热量积分温控阀带有通讯模块，为三通结构，分别接在立管，分户水管和短跨接管上，流量计和热量积分温控阀分别通过M_BUS总线和M_BUS数据采集器相连，M_BUS数据采集器经过DTU将数据传输至电脑。DTU是无线数据传输单元的缩写。

所述流量计可以机械式流量计或超声波流量计，此设备用于采集单根立管水流的瞬时流量，它采用先进的超声波测量技术，利用时差法对流经表内的瞬时水流量进行实时采集。将每次计算得出的瞬时流量存于表内存储器。此设备还带有通讯接口，它可以将数据通过M-BUS总线实时的将所测瞬时流量传递给数据控制中心。

所述热量积分温控阀，用于检测用户房间内散热片进水口与回水口的温度，它采用高精度PT1000铂电阻对水温进行检测，检测电路采用16位数字/模拟转换器对PT1000电阻进行采样，此方法检测精度高，检测时间短，功耗低。

所述热量积分温控阀，含有通讯模块，能与数据控制中心实时进行数据通讯。

所述热量积分温控阀，用于热量计算，它通过采集散热片进水口与回水口的温度，计算出温差△h。同时接收数据中心传递来的瞬时流量Q_v，根据下列计算公式计算出热量值：

式中：

Q-----系统释放或吸收的热量，单位为J，

Q_m-----流经热量表的水的质量流量，单位为kg/h，

Q_v-----流经热量表的水的体积流量，单位为m³/h，

ρ-----流经热量表的水的密度，单位为kg/ m³，

△h-----在热交换系统进口和出口温度下水的焓值差，单位为J/kg，

τ-----时间，单位为h ，

计算出的热量值被存储于内部存储器中，数据控制中心可以实时对此数据进行采集并通过无线数据模块传输到到数据中心的数据库中。

所述热量积分温控阀，用于采集室内温度，热量积分温控阀上带有热敏电阻，通过内部测量电路，测量室内温度。

所述热量积分温控阀，用户通过按钮来设定温度范围，来实现室内温度恒定。当室内温度小于设定温度值3摄氏度时，热量积分温控阀打开阀门，热水流过散热器，将热量释放，房屋内温度升高。当温度大于设定温度时，热量积分温控阀关闭阀门。

所述M-bus主机，其功能为数据采集器，提供数据控制中心与各设备之间数据通讯的物理设备，通过它，数据控制中心可以采集超声波流量计的瞬时流量，并将该瞬时流量发送给热量积分温控阀，也可以实时采集热量积分温控阀的热量值。

所述数据控制中心，用于各设备之间数据交换的载体，它将自生所带的处理器串口连接到M-bus主机串口。首先，发送读超声波流量计指令读取瞬时流量Q_v，并将读取的瞬时流量Q_v发送给热量积分温控阀；其次，待热量积分温控阀计算出热量后，读取热量，并将热量通过DTU无线数据通讯模块传送给数据中心进行存储。

所述数据控制中心，采集各热量积分温控阀所存储的热量信息，并将其按对应的序列号存储在用户数据库中。

所述数据控制中心，可以通过查询来确认该用户所使用的热量。

一种单管串联式供暖管网系统的分户热计量方法，包括以下步骤：

A、通过流量计，采集瞬时的流量数据Q_v；

B、通过M_BUS总线将流量数据Q_v传输至M_BUS数据采集器，经DTU发送至电脑数据控制中心；

C、数据控制中心将读取的瞬时流量Q_v发送给热量积分温控阀；

D、热量积分温控阀通过采集散热片进水口与回水口的温度，计算出温差△h，同时接收数据中心传递来的瞬时流量Q_v，根据下列计算公式计算出热量值：

式中：

Q-----系统释放或吸收的热量，单位为J，

Q_m-----流经热量表的水的质量流量，单位为kg/h，

Q_v-----流经热量表的水的体积流量，单位为m³/h，

ρ-----流经热量表的水的密度，单位为kg/ m³，

τ-----时间，单位为h ，

计算出的热量值被存储于内部存储器中，

E、读取热量值，并将热量值通过DTU无线数据通讯模块传送给数据中心进行存储。

本发明的有益效果是：无需改动原先的管网布局、无需打孔穿墙、扰民小、成本低，无需每户都安装热量表即可以实现了分户热计量和节能的问题。

说明书附图

附图1为单管串联式供暖管网分户热计量系统结构示意图，

附图2为既有建筑分户热计量系统结构示意图，

附图3为热量积分温控阀开阀状态水流向示意图，

附图4为热量积分温控阀关阀状态水流向示意图，

附图5为单管串联式供暖管网分户热计量系统流程示意图。

图标1、流量计；2、热量积分温控阀；3、M_BUS总线；4、短跨接管；5、M_BUS数据采集器；6、DTU；7、电脑；8、立管；9、分户水管。

具体实施方式

附图1为本发明的一种具体实施示例，，一种单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置，包括流量计1，热量积分温控阀2，M_BUS总线3，M_BUS数据采集器5，DTU6，电脑7，所述的流量计1带有通讯模块，安装在立管8上，所述热量积分温控阀2带有通讯模块，为三通结构，分别接在立管8，分户水管9和短跨接管4上，流量计1和热量积分温控阀2分别通过M_BUS总线3和M_BUS数据采集器5相连，M_BUS数据采集器5经过DTU6将数据传输至电脑7上。

所述的热量积分温控阀，为整个系统的核心部分，安装在每户家庭的暖气片前，安装时需要安装相应的短跨接管4，其特征在于：1.阀体为三通结构，当阀门为开阀状态时，热水流经住户暖气片，不走跨接管；当用户外出不需用热时，可以将温度设低，阀门关闭，热水不流经住户暖气片而直接走跨接管流到下一层住户，自己既节约了能源又不影响低层住户的用热，2.带有一对温度传感器分别采集屋内进口与出口的温度值，3.根据超声流量计传回的瞬时流量信息和进回水温差计算得出屋内消耗的热量值，4.带温控功能，可以根据户主需要设置成不同的温度，节能舒适，5.远程关闭功能，通过上位机操作可以远程对阀门进行开关阀门操作，方便管理部分进行远程管理活动。

所有的数据通信均采用M_BUS+GPRS方式，M_BUS主机将采集到的所有终端仪表数据打包经DTU使用GPRS网络传输至中央站电脑中，中央站电脑需要有固定的宽带IP地址，中央站将收到的信息进行解析整理，存储以便查阅；中央站同样可以下行发送各种指令至终端仪表，包括抄表指令和开关阀门指令等。

A、通过流量计，采集瞬时的流量数据Q_v；

式中：

Q-----系统释放或吸收的热量，单位为J，

Q_m-----流经热量表的水的质量流量，单位为kg/h，

Q_v-----流经热量表的水的体积流量，单位为m³/h，

ρ-----流经热量表的水的密度，单位为kg/ m³，

τ-----时间，单位为h ，

计算出的热量值被存储于内部存储器中，

Claims

1.一种单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置，包括流量计，热量积分温控阀，M_BUS总线，M_BUS数据采集器，DTU，电脑，所述的流量计带有通讯模块，安装在立管上，所述热量积分温控阀带有通讯模块，为三通结构，分别接在立管，分户水管和短跨接管上，流量计和热量积分温控阀分别通过M_BUS总线和M_BUS数据采集器相连，M_BUS数据采集器经过DTU将数据传输至电脑。

2.根据权利要求1所述的单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置，其特征在于所述流量计可以是机械式流量计或超声波流量计。

3.根据权利要求1所述的单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置，其特征在于所述的热量积分温控阀有温度传感器，通过内部测量电路，采集屋内进口与出口水流的温度值。

4.根据权利要求3所述的单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置，其特征在于所述的温度传感器为高精度PT1000铂电阻，所述的检测电路采用16位数字/模拟转换器对PT1000电阻进行采样。

5.根据权利要求1所述的单管串联式供暖管网系统的分户热计量装置，其特征在于所述的热量积分温控阀包含可以设定温度装置和室温检测装置，来实现室内温度恒定。

6.一种单管串联式供暖管网系统的分户热计量方法，包括以下步骤：

通过流量计，采集瞬时的流量数据Q_v；

通过M_BUS总线将流量数据Q_v传输至M_BUS数据采集器，经DTU发送至电脑数据控制中心；

数据控制中心将读取的瞬时流量Q_v发送给热量积分温控阀；

热量积分温控阀通过采集散热片进水口与回水口的温度，计算出温差△h，同时接收数据中心传递来的瞬时流量Q_v，根据下列计算公式计算出热量值：

Figure 2011103802941100001DEST_PATH_IMAGE002

式中：

Q-----系统释放或吸收的热量，单位为J，

Q_m-----流经热量表的水的质量流量，单位为kg/h，

Q_v-----流经热量表的水的体积流量，单位为m³/h，

ρ-----流经热量表的水的密度，单位为kg/ m³，

τ-----时间，单位为h ，

计算出的热量值被存储于内部存储器中，

读取热量值，并将热量值通过DTU无线数据通讯模块传送给数据中心进行存储。