CN102620346B - 可自调控房间温度的温控-流量分档调节分户热计量系统 - Google Patents

Abstract

可自调控房间温度的温控一流量分档调节分户热计量系统，属于热力控制领域，包括安在楼栋热力入口供或回水主干管段上的一套楼栋入口热量计量表；安装在每一户热力入口供或回水支干管段上的用于控制调节进入每一户热力入口供水量大小的电动调节阀；安装在各热用户客厅的便于热用户自主调节电动调节阀的手动分档温度调节器；安装在单元管辖区内某热用户所在层的管道设备间内的楼栋单元分控制器，楼栋单元分控制器与管辖区内各热用户的电动调节阀连接，同时与手动分档温度调节器连接；安装在楼栋管理中心的楼栋主控制器分别与楼栋入口热量计量表和下游各楼栋分管理单元的通讯接口连接。本发明实现了量化的分户取暖计费，使分户取暖收费体制更为合理。

Description

可自调控房间温度的温控-流量分档调节分户热计量系统

技术领域

本发明涉及一种新型可自调控房间温度的温控-流量调节分户热计量系统，属于建筑供热采暖领域。

背景技术

我国建筑能耗占全国总能耗的比例约为28％左右，且逐年上升。北方地区建筑总量占全国建筑总量的比例不到10％，但耗能却占了40％以上，其中尤以冬季供热采暖能耗巨大。现行采暖方式(采暖按面积收费)源于计划经济时期把采暖当成一种职工福利进行分配。

供热收费体制改革，影响最大的将是人们的用热观念，也即人们的行为节能意识。而这种节能意识的改变，将直接影响人们对热的需求以及热消费观。相对以往的采暖按面积收热费方式，热计量收费方式将促使人们注重行为方式的节能。如果说按面积收热费方式，热节能的主体是供热方的话；那么热计量收费方式，热节能的主体首先是建筑热用户。国外的热计量经验表明，按照热量收费的制度是促使用户自觉节能的最有效手段，据统计，把“大锅饭”式的按面积收热费方式，改为按实际使用热量向用户收费，可节能20％～30％。

然而要对沿用了几十年的采暖按面积收热费的供热收费体制进行改革，不仅面临人们用热观念的转变，同时也面临供热系统的技术调整以及热计量方式适应性的挑战。分户热计量一直被认为是供暖节能的良方，然而实际推广应用过程仍十分困难，在一些试点小区，用户与供热、物业部门之间存在不少矛盾。主要是因为目前的分户热计量方法还处于初步实施阶段，无论是技术方法、还是运行维护管理与热计费体系都还不成熟，尚存在多方面的问题需要解决。

热计量方法及其热计量系统的可适应性直接影响了分户热计量工作的推进。热计量系统的精确性、耐用性、以及仪器的保养、维修和检测等配套服务的完善性，户间传热问题的合理控制，热用户能否在允许的供暖温度范围内调节房间供暖温度，如何避免由于控制水阀频繁开停而可能影响管网的水力平衡等问题，都是目前分户热计量工作亟待解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的分户热计量系统，以克服目前常用分户热计量方法遇到的难点问题。该系统可适应于可分户控制的水平双管系统，仪器设备构成简单、无需热表和温度传感器这类要求维护与检测水平高的仪器设备，热用户可根据用热需要调节自家的供暖温度，而且各热用户的入户调节水阀调节平滑，不会对热力管网系统的水力特性造成影响，热计费方式简单明了、热计量准确、无分摊问题，便于物业日常维护管理，系统安装简单方便、投入成本低。

本发明采用如下技术方案：

可自调控房间温度的温控-流量分档调节分户热计量系统，包括：安装在楼栋热力入口供或回水主干管段上的一套楼栋入口热量计量表1；安装在每一户热力入口供或回水支干管段上的用于控制调整进入每一户热力入口供水量大小的电动调节阀5；安装在各热用户客厅的便于热用户自主调节电动调节阀5的手动分档温度调节器4；安装在单元管辖区内某热用户所在层的管道设备间内的楼栋单元分控制器3，楼栋单元分控制器3通过电缆线与管辖区内各热用户的电动调节阀5连接，同时与手动分档温度调节器4连接；安装在楼栋管理中心的楼栋主控制器2通过电缆线分别与楼栋入口热量计量表1和下游各楼栋单元分控制器3的通讯接口连接。

楼栋单元分控制器3通过电缆线直接连接方式或现有电力线通信方式或无线通信方式与手动分档温度调节器4连

本发明可以获得如下有益效果：

热用户可以自己手动调节手动分档温度调节器4，进而通过楼栋单元分控制器3调节电动解压阀5的开度来控制进入每户的热水的流量，同时还通过楼栋单元分控制器3采集电动调节阀5的开度和开度时间等数据，楼栋主控制器2通过各楼栋单元分控制器3采集的数据以及楼栋入口热计量表1实时计量的楼栋用热量数据准确计算每户所使用的当量热量，从而实现了量化的分户取暖计费，使分户取暖收费体制更为合理。

附图说明

图1本发明的可自调控房间温度的“温控-流量调节”分户热计量方法原理图。

图中：1、楼栋入口热计量表，2、楼栋主控制器，3、楼栋单元分控制器，4、手动分档温度调节器，5、电动调节阀，6、房间采暖设备，7、手动温控调节阀。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明进行详细说明。

新型分户热计量系统主要由三部分组成：楼栋主管理中心、楼栋单元分控制器、热用户管理器。图中N表示将楼栋内S户分成若干个组(1，…，N)，组；U_N表示对应第N组的楼栋单元分控制器；R表示热用户采暖的房间；S表示楼栋内的总热用户数量，户。

具体功能结构如下：

1)楼栋主管理中心

主要负责对整个楼栋以及各热用户实时用热情况的管理。可设置在楼栋物业管理中心，管理权限为物业管理中心。

楼栋管理中心需配置的主要设备有：1套楼栋入口热计量表、1个楼栋主控制器(配置小型触摸屏显示器)。

物业管理人员可通过小型可触摸屏显示器，随时了解整个楼栋用热情况、以及各热用户历史和当前的用热量以及预存热费剩余金额。

2)楼栋单元分控制器

根据楼栋总热用户数量(假定S户)，可将楼栋总热用户(S户)分成N个楼栋单元分控制器，每个单元管辖若干热用户。

每个楼栋单元分控制器需配置的主要设备有：若干个控制模块、1个小电控箱。该部分可设置在单元管辖区内某热用户所在层的管道设备间内，管理权限为物业管理中心。

楼栋单元分控制器一方面执行来自单元管辖区内各热用户需要调节入户电动调节水阀开度的指令；同时将调节后的相关信息通信给上级楼栋主控制器。

3)热用户管理器

热用户可根据家庭成员在室情况以及对室内温度的需要，通过热用户管理器确定各户的供暖水平和用热量。热用户各房间(假设有5个房间)的温度控制则通过设在各房间采暖设备管路上的手动温控调节阀自行调节(不能全关闭，有最小流量限制)。

热用户管理器需配置的主要设备有：1个手动分档温度调节器(统一安装在各热用户客厅方便调控的位置，管理权限为各用户)、1套入户电动调节阀(设置在当层管道竖井内，管理权限为物业管理中心，物业管理人员可以开启或关断该阀门)、5个手动温控调节阀(根据采暖房间数量确定)。

热用户可以根据对房间整体用热水平的需求，通过手动分档温度调节器设定所需要的供暖水平档位，包括，最高档(为最大设计流量档，最高供暖水平)，中间档(小于最大设计流量)，最低档(为控制户间传热的最小设计流量)，无关断档；与此同时，手动分档温度调节器迅速将热用户调节后的档位信息传送给楼栋单元分控制器；楼栋单元分控制器根据该热用户的档位信息实时调大或调小该热用户入户电动调节阀的开度、以调节该热用户的供水流量和供热量，并同时将该信息通信给上级楼栋主控制器，进而达到分户热调节、计量、计费的目的。

本体系的结构如图1所示，主要包括有楼栋入口热计量表1、楼栋主控制器2、楼栋单元分控制器3、手动分档温度调节器4、电动调节阀5、房间采暖设备6、手动温控调节阀7。

楼栋入口热计量表1安装在楼栋热力入口供(或回)水主干管段上；楼栋主控制器2同时配置一个小型触摸屏显示器，可设置在楼栋物业管理中心，管理权限为物业管理中心；楼栋单元分控制器3附带一个小电控箱，可设置在单元管辖区内某热用户所在层的管道设备间内，管理权限为物业管理中心；电动调节阀4设置在热用户所在层管道竖井内的各热用户入户热水供(或回)水分支干管上，管理权限为物业管理中心，物业管理人员可以开启或关断该阀门；手动分档温度调节器5统一安装在各热用户客厅方便调控的位置，管理权限为各用户；房间采暖设备6可以是各种形式；手动温控调节阀7安装在各房间采暖设备的供(或回)水管道上。

本体系的工作过程如下：

楼栋入口热计量表1实时计量楼内S户热用户的采暖热量，并将用热量信息实时通信给楼栋主管理中心的主控制器2；热用户根据家庭成员在室情况以及对室内温度的需要，调节各房间采暖设备6管路上的手动温控调节阀7的开度(或最大、或部分开启(不能全关闭，有最小流量限制))，并根据各房间的用热水平将安放在客厅的手动分档温度调节器5面板上的按键(或旋钮)调节至所对应的供暖水平档位，手动分档温度调节器4可通过三种不同的传送方式(电缆线直接连接方式、现有电力线通信方式、无线通信方式)将该档位信息传送给楼栋单元分控制器3；楼栋单元分控制器3根据该信息调节安装在该热用户入户热水供(或回)水分支干管上电动调节阀5的开度(或最大档、或中间档、或最小档)，通过调节该户的总热水供水流量以达到调节供热量的目的，并同时将该信息通信给楼栋主管理中心的主控制器2；主控制器2根据内部带有的计算程序处理并储存楼内S户热用户的用热信息，包括历史的和当前的用热量、以及预存热费剩余金额等信息；物业管理人员可通过楼栋主管理中心配置的小型触摸屏显示器查阅到上述相关信息，并可进行权限范围内的相关信息修改和处理。

具体的关于热计量计费方法如下：

●手动分档温度调节器4预设的档位(通常可考虑3～4档，即，高档、中档1、中档2、低挡)与电动调节阀5的开度调节直接对应，即，高档——100％设计水流量，中档1——X％设计水流量(X＜100)，中档2——Y％设计水流量(Y＜X)，低档——Z％设计水流量(0＜Z＜Y)；其中，参数X、Y的确定主要综合考虑热用户冬季供暖负荷的变化情况(例如，人员在室情况、室外气候条件变化、人员对房间温度水平的需要等因素的综合考虑)，参数Z的确定主要考虑户间传热量的计量(也即，手动分档温度调节器4的“低档”控制了各热用户的最小用热量)。根据对应开度的供水流量，确定对应开度下的供热量以及相对满开度时的热量比(β_X、β_Y、β_Z)。

●通过楼栋主控制器2，可以获得由楼栋入口热量计量表1提供的楼栋实时供热量、以及供暖期各阶段或整个供热期的累计供热量Q和对应的供热费￥(元)。进而得到单位热量的热费￥(元/)。

●通过楼栋主控制器2，可以获得由各楼栋单元分控制器3提供的各热用户的电动调节阀5的实时开度位置(X或Y或Z)、供暖期各阶段或整个供暖期对应各开度位置的累计时间(τ_X、τ_Y、τ_Z)；进而可得到各热用户供暖期各阶段或整个供暖期相对满开度的当量用热时间τ_j(100％)如式(1)。

τ_j(100％)＝τ_100％+(τ_X、·β_X)+(τ_Y·β_Y)+(τ_Z·β_Z)(当量小时)  (1)

●根据楼栋户型种类以及各户型设计供热量(也即，电动调节阀5满开度时的供热量)的大小进行分类；并确定一个标准户型，计算其他类型户型相对标准户型设计供热量的热量比(θ₁、θ₂、…θ_g、…、θ_n)；进而各热用户可根据其对应户型的热量比(θ_g)，计算出相对于标准户型的供暖期各阶段或整个供暖期的标准用热时间τ_j，g(标准)；最终可以统计出供暖期各阶段或整个供暖期该楼栋的标准用热时间τ_Q。

τ_j，g(标准)＝τ_j(100％)·θ_g    (标准小时) (2)

τ_Q＝∑τ_j，g(标准)              (标准小时) (3)

(j＝1，2，…，S)

●根据该楼栋供暖期各阶段或整个供热期的累计供热费￥(元)以及对应的楼栋标准用热时间τ_Q(小时)，即可计算出该楼栋的标准小时热费

(元/标准小时)       (4)

●最终，各热用户供暖期各阶段或整个供暖期的热费$可根据式(5)计算。

(元)                (5)

式中，X、Y、Z——热用户电动调节阀5相对最大设计流量的百分比值对应的实时开度位置；

τ_X、τ_Y、τ_Z——热用户电动调节阀5供暖期各阶段或整个供暖期对应各开度位置(X、Y、Z)的累计时间，小时；

β_X、β_Y、β_Z——对应电动调节阀5开度下的供热量与满开度时的热量比，％；

τ_j——各热用户供暖期各阶段或整个供暖期相对满开度的当量用热时间，当量小时；

θ_g——各热用户与标准户型的热量比(g＝1，…，n)，％；

τ_j，g——标准户型供暖期各阶段或整个供暖期相对于标准户型的标准用热时间(j＝1，2，…，S)，标准小时；

τ_Q——供暖期各阶段或整个供暖期该楼栋的标准用热时间，标准小时；

——楼栋的标准小时热费，元/标准小时；

$——各热用户供暖期各阶段或整个供暖期的热费，元。

Claims (2)

1.可自调控房间温度的温控-流量分档调节分户热计量系统，其特征在于：其包括：安装在楼栋热力入口供或回水主干管段上的一套楼栋入口热量计量表(1)；安装在每一户热力入口供或回水支干管段上的用于控制调节进入每一户热力入口供水量大小的电动调节阀(5)；安装在各热用户客厅的便于热用户自主调节电动调节阀(5)的手动分档温度调节器(4)；安装在单元管辖区内某热用户所在层的管道设备间内的楼栋单元分控制器(3)，楼栋单元分控制器(3)的控制模块与手动分档温度调节器(4)连接，同时楼栋单元分控制器(3)的控制模块还通过电缆线与管辖区内各热用户的电动调节阀(5)连接，安装在楼栋管理中心的楼栋主控制器(2)通过电缆线分别与楼栋入口热量计量表(1)和下游各楼栋单元分控制器(3)的通讯接口连接；

楼栋入口热计量表(1)实时计量楼内热用户的采暖热量，无需采用热表或温度传感器，并将用热量信息实时通信给楼栋主管理中心的主控制器(2)；热用户调节各房间采暖设备(6)管路上的手动温控调节阀(7)的开度，并将安放在客厅的手动分档温度调节器(4)面板上的按键或旋钮调节至所对应的供暖水平档位，手动分档温度调节器将该档位信息传送给楼栋单元分控制器(3)；楼栋单元分控制器(3)根据该信息调节安装在该热用户入户热水供或回水分支干管上电动调节阀(5)的开度，通过调节该户的总热水供水流量以达到调节供热量的目的，并同时将该信息通信给楼栋主管理中心的主控制器(2)；

手动分档温度调节器(4)预设的档位设为4档时分别为高档、中档1、中档2、低挡，与电动调节阀(5)的开度调节直接对应，即，高档——100％设计水流量，中档1——X％设计水流量，其中X<100,中档2——Y％设计水流量，Y<X,低档——Z％设计水流量，0<Z<Y；其中，参数X、Y的确定综合考虑热用户冬季供暖负荷的变化情况，参数Z的确定考虑户间传热量的计量，也即手动分档温度调节器(4)的“低档”控制了各热用户的最小用热量；

通过楼栋主控制器(2)，获得由各楼栋单元分控制器(3)提供的各热用户的电动调节阀(5)的实时开度位置，即X或Y或Z、供暖期各阶段或整个供暖期对应各开度位置的累计时间，即τ_X、τ_Y或τ_Z；进而得到各热用户供暖期各阶段或整个供暖期相对满开度的当量用热时间τ_j(100％)如式(1)；

τ_j(100％)＝τ_100％+(τ_X、·β_X)+(τ_Y·β_Y)+(τ_Z·β_Z)当量小时   (1)。

β_X、β_Y、β_Z分别为中档1,中档2和低档相对满开度时的热量比。

2.根据权利要求1所述的可自调控房间温度的温控-流量分档调节分户热计量系统，其特征在于：楼栋单元分控制器(3)的控制模块通过电缆线直接连接方式或现有电力线通信方式或无线通信方式与手动分档温度调节器(4)连接。