CN102721106A - 一种单管顺流式供暖方式的计量控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单管顺流式供暖方式的计量控制系统，用于实现单管顺流式供暖方式的分户计量与控制调节，该系统包括：设置于每个供暖用户室内的每个散热器入口处的三通阀；设置于所述每个供暖用户室内的温控器和计量控制器，温控器用于获取用户设定温度，测量室内温度，计量控制器用于根据温控器发送的控制信号控制室内全部三通阀开启或关闭；监控终端，用于获得每个供暖用户的分摊热量值；设置于供暖楼栋或单元中的区域热能表和网络数据采集器，区域热能表用于对供暖楼栋或单元中全部供暖用户使用的总热量值进行计量，网络数据采集器用于接收计量控制器发送的累计开启时间和总热量值。本发明还公开了一种单管顺流式供暖方式的计量控制方法。

Description

一种单管顺流式供暖方式的计量控制系统及方法

技术领域

本发明涉及城市热力供应领域，具体涉及一种单管顺流式供暖方式的计量控制系统及方法。

背景技术

目前我国大部分地区老式住宅楼采取单管顺流式供暖方式，单管顺流式集中供暖方式是指以城市热网、区域供热厂、小区锅炉房或单幢建筑物锅炉房以及单元燃气炉为热源，热源和散热设备分别设置，由热源通过管道顺流向各个房间或各个建筑物供给热量的采暖方式。单管顺流式供暖系统的特点是立管中全部水量顺次流入各层散热器，但是这种供暖方式不具有个体调节的能力，由于设计选型上的偏差，整个单元用户室内温度不可能均衡，存在用户之间冷热不均的现象，特别是楼层两端温度差异较大，系统无法改善和满足热用户的热舒适性要求，这种供热方式使室温度既不舒适又浪费了大量热能。同时，采用单管顺流式供暖方式是按建筑面积由个人或单位代交纳采暖费，由于室内采暖系统是单管串联式，所以每层、每户必须用热，否则该系统无法正常运行，如出现有些用户不想用热或者有些住宅长期闲置，必然导致经济、能源方面的浪费。另外，如果对传统单管顺流式集中供暖方式进行改造，例如将现有系统改造为双管式供暖方式，会面临施工周期较长，施工难度大，对原建筑和房屋装修有不同程度的破坏等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种单管顺流式供暖方式的计量控制系统及方法，用以解决传统单管顺流式集中供暖不能进行分户调节及计量从而造成经济损失及能源浪费的问题。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

一种单管顺流式供暖方式的计量控制系统，所述系统包括：

三通阀，设置于每个供暖用户室内的每个散热器入口处，用于控制所述散热器的开启或关闭；

温控器，设置于所述每个供暖用户室内，用于获取用户设定温度，并测量室内当前温度；根据所述用户设定温度和所述室内当前温度，向计量控制器发送控制信号；

计量控制器，设置于所述每个供暖用户室内，与室内全部所述三通阀相连，用于根据所述温控器发送的所述控制信号，控制室内全部所述三通阀开启或关闭；计算所述三通阀的累计开启时间，并向网络数据采集器发送所述累计开启时间；

区域热能表，设置于供暖楼栋或单元中，用于对所述供暖楼栋或单元中全部供暖用户使用的总热量值进行计量，并向所述网络数据采集器发送所述总热量值；

网络数据采集器，设置于供暖楼栋或单元中，用于接收所述累计开启时间和所述总热量值，向监控终端发送所述累计开启时间和所述总热量值；

监控终端，用于接收所述网络数据采集器发送的所述累计开启时间和所述总热量值；根据所述累计开启时间、所述总热量值、供暖用户采暖面积以及温差校正系数，获得每个供暖用户的分摊热量值。

相应的，所述温控器还用于显示所述用户设定温度和所述室内当前温度；向所述网络数据采集器发送所述用户设定温度和所述室内当前温度；

所述网络数据采集器还用于接收所述温控器发送的所述用户设定温度和所述室内当前温度，向所述监控终端发送所述用户设定温度和所述室内当前温度；

所述监控终端还用于接收所述网络数据采集器发送的所述用户设定温度和所述室内当前温度。

相应的，所述监控终端还用于根据所述用户设定温度、所述室内当前温度和所述每个供暖用户的分摊热量值，生成用户用热情况报表。

相应的，所述监控终端还用于通过所述网络数据采集器向所述计量控制器发送辅助控制信号，以使所述计量控制器根据所述辅助控制信号，控制所述三通阀开启或关闭。

相应的，所述温控器包括：

获取单元，用于根据用户设定，获取用户设定温度；

测温单元，用于测量室内当前温度；

显示单元，用于显示所述用户设定温度和所述室内当前温度；

第一发送单元，用于如果所述室内当前温度小于所述用户设定温度，则向所述计量控制器发送开启控制信号；如果所述室内当前温度大于所述用户设定温度，则向所述计量控制器发送关闭控制信号；

第二发送单元，用于向所述网络数据采集器发送所述用户设定温度和所述室内当前温度。

相应的，所述计量控制器包括：

第一控制单元，用于根据所述温控器发送的所述开启控制信号，控制室内全部所述三通阀开启；根据所述温控器发送的所述关闭控制信号，控制室内全部所述三通阀关闭；

计时单元，用于计算所述三通阀的累计开启时间；

第三发送单元，用于向所述网络数据采集器发送所述累计开启时间；

第二控制单元，用于通过所述网络数据采集器接收所述辅助控制信号后，控制所述三通阀开启或关闭。

一种单管顺流式供暖方式的计量控制方法，所述方法包括：

获取用户设定温度，并测量室内当前温度；

根据所述用户设定温度和所述室内当前温度，控制三通阀开启或关闭；所述三通阀设置于每个供暖用户室内的每个散热器入口处；

计算所述三通阀的累计开启时间；

计量供暖楼栋或单元中全部供暖用户使用的总热量值；

根据所述累计开启时间、所述总热量值、供暖用户采暖面积以及温差校正系数，获得每个供暖用户的分摊热量值。

相应的，所述根据所述用户设定温度和所述室内当前温度，控制三通阀开启或关闭，包括：

如果所述室内当前温度小于所述用户设定温度，则控制三通阀开启；如果所述室内当前温度大于所述用户设定温度，则控制三通阀关闭。

相应的，所述方法还包括：

根据所述用户设定温度、所述室内当前温度和所述每个供暖用户的分摊热量值，生成用户用热情况报表。

相应的，所述方法还包括：

根据监控终端发送的辅助控制信号，控制所述三通阀开启或关闭。

由此可见，本发明具有如下有益效果：

本发明的技术方案，用户可以通过温控器自行设定室内温度，温控器可以把用户设定温度和室内当前温度发送给计量控制器，计量控制器根据用户设定温度和室内当前温度的比较控制三通阀的开关，过热用户无需打开窗户就能降低室内温度，实现了分户调节的功能，达到舒适节能的目的；同时，安装区域热能表，对用户使用的总热量值进行计量，计量控制器通过计算三通阀的累计开启时间，经网络数据采集器发送至监控终端，实现合理分摊对应供暖楼栋或单元区域热能表所计费用，实现了分户计量的功能。另外，凡使用单管顺流式集中供暖方式的楼栋或单元，均可安装本发明提供的计量控制系统，不需要对现有供暖结构进行改造，可以缩短单管顺流式供暖方式节能改造的周期，降低了施工难度，节约了改造成本。

附图说明

图1为本发明单管顺流式供暖方式的计量控制系统的一种结构图；

图2为本发明实施例中温控器的一种结构图；

图3为本发明实施例中计量控制器的一种结构图；

图4为本发明单管顺流式供暖方式的计量控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

本发明单管顺流式供暖方式的计量控制系统，是针对现有技术中单管顺流式供暖方式不能进行分户调节和计量，导致不能满足用户热舒适性，同时造成经济损失、能源浪费的问题，在每个供暖用户室内安装温控器以及计量控制器，可以由用户自行设定温度，根据当前室温与设定温度控制与室内每个散热器相连的三通阀的开启或关闭；同时，由监控终端通过网络数据采集器获得三通阀的累计开启时间以及供暖区域内全部用户使用的总热量值，计算每户用热量的分摊值。

基于上述思想，参见图1所示，本发明单管顺流式供暖方式的计量控制系统包括：三通阀1、温控器2、计量控制器3、区域热能表4、网络数据采集器5以及监控终端6。

其中，三通阀1，设置于每个供暖用户室内的每个散热器入口处，用于控制散热器的开启或关闭；

温控器2，设置于每个供暖用户室内，用于获取用户设定温度，并测量室内当前温度；根据用户设定温度和室内当前温度，向计量控制器发送控制信号；

计量控制器3，设置于每个供暖用户室内，与室内全部三通阀相连，用于根据温控器发送的控制信号，控制室内全部三通阀开启或关闭；计算三通阀的累计开启时间，并向网络数据采集器发送累计开启时间；

区域热能表4，设置于供暖楼栋或单元中，用于对供暖楼栋或单元中全部供暖用户使用的总热量值进行计量，并向网络数据采集器发送总热量值；

网络数据采集器5，设置于供暖楼栋或单元中，用于接收累计开启时间和总热量值，向监控终端发送累计开启时间和总热量值；

监控终端6，用于接收网络数据采集器发送的累计开启时间和总热量值；根据累计开启时间、总热量值、供暖用户采暖面积以及温差校正系数，获得每个供暖用户的分摊热量值。

本系统的工作原理是：

温控器获取到用户设定温度，并测量室内当前温度，根据用户设定温度和室内当前温度，向计量控制器发送控制信号；计量控制器根据控制信号，控制室内设置于每个散热器入口处的三通阀开启或关闭，计量控制器同时计算三通阀的累计开启时间，并将累计开启时间发送至网络数据采集器；区域热能表对供暖楼栋或单元中全部供暖用户使用的总热量值进行计量，并将总热量值发送至网络数据采集器；网络数据采集器将累计开启时间和总热量值发送至监控终端；监控终端根据累计开启时间、总热量值、供暖用户采暖面积以及温差校正系数，获得每个供暖用户的分摊热量值。

这样，用户可以通过温控器自行设定室内温度，温控器可以把用户设定温度和室内当前温度发送给计量控制器，计量控制器根据用户设定温度和室内当前温度的比较控制三通阀的开关，过热用户无需打开窗户就能降低室内温度，实现了分户调节的功能，达到舒适节能的目的；同时，安装区域热能表，对用户使用的总热量值进行计量，计量控制器通过计算三通阀的累计开启时间，经网络数据采集器发送至监控终端，实现合理分摊对应供暖楼栋或单元区域热能表所计费用，实现了分户计量的功能。另外，凡使用单管顺流式集中供暖方式的楼栋或单元，均可安装本发明提供的计量控制系统，不需要对现有供暖结构进行改造，可以缩短单管顺流式供暖方式节能改造的周期，降低了施工难度，节约了改造成本。

在同一区域内如同一楼栋或单元中，供暖管网压力相对恒定，用户采暖管路口径固定不变，因此可以采用三通阀来控制热源，具体的，可以通过三通通断阀控制室内每个散热器的开启或关闭。

由于阀门开启时间涉及到用户的切实利益，同时考虑到成本及可操作性，温控器获取用户设定温度和室内当前温度时，温度准确度为0.5℃，计量控制器计算三通阀累计开启时间时，时间准确度为0.01％，内部计量最小单位为秒。

上述单管顺流式集中供暖控制系统的拓扑结构可以采用星型结构与网状结构并存。具体地，以监控终端为中心，与设置于各区域的网络数据采集器分别相连，各区域的网络数据采集器再与本区域的区域热能表、计量控制器以及温控器相连。

考虑到施工和用户使用，将计量控制器和温控器分开，两者通过无线通讯的方式交换数据，具体可以通过射频无线网通信；同时，计量控制器和温控器也可以通过射频无线网将数据发送至区域网络数据采集器。各网络数据采集器可以通过无线网络或者有线网络将数据发送至监控终端。

监控终端可以根据累计开启时间、总热量值、供暖用户采暖面积以及温差校正系数，获得每个供暖用户的分摊热量值，具体的供暖用户的分摊热量值可以通过以下公式计算：

$Q_i=k_i\·{\mathrm{\δ}}_i\·F_i\·\frac{Q}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{k}_j{\mathrm{\ϵ}}_j{F}_j}$

其中，Q为分摊计算周期内区域热能表读取的总热量值；

为用户的三通阀开启比；Δτ为分摊计算周期，Δτ′为分摊计算周期内用户三通阀的累计开启时间；F为用户的采暖面积；K为温差校正参数。

因为传统单管供暖系统导致各楼层供暖温差较大，所以引进温差校正参数k，以求能准确计算出各用户的用热量。

另外，温控器还具有显示用户设定温度和室内当前温度的功能，可以作为用户操作界面；温控器可以向网络数据采集器发送用户设定温度和室内当前温度，使网络数据采集器接收温控器发送的用户设定温度和室内当前温度后，再将用户设定温度和室内当前温度发送至监控终端。

监控终端还可以根据用户设定温度、室内当前温度和每个供暖用户的分摊热量值，生成用户用热情况报表。

同时，监控终端可以通过网络数据采集器向计量控制器发送辅助控制信号，以使计量控制器根据辅助控制信号，控制三通阀开启或关闭。

这样，用户的各种用热情况信息可以通过网络数据采集器发送至监控终端，同时监控终端也可以将辅助控制信号通过网络数据采集器发送至用户的计量控制器，实现信息的双向传输。监控终端可以查看和控制各用户的用热情况信息，并生成用户用热情况报表，例如，当用户欠费等情况发生时，可以通过辅助控制信号切断该用户的三通阀，同时不会影响其他用户的正常供暖。

参见图2所示，是温控器的一种示意图，温控器可以包括：获取单元21、测温单元22、显示单元23、第一发送单元24以及第二发送单元25。

其中，获取单元21，用于根据用户设定，获取用户设定温度；

测温单元22，用于测量室内当前温度；

显示单元23，用于显示用户设定温度和室内当前温度；

第一发送单元24，用于如果室内当前温度小于用户设定温度，则向计量控制器发送开启控制信号；如果室内当前温度大于用户设定温度，则向计量控制器发送关闭控制信号；

第二发送单元25，用于向网络数据采集器发送用户设定温度和室内当前温度。

测温单元具体可以由温度传感器实现；温控器作为用户界面可以显示用户设定温度和室内当前温度，提示用户设置用户设定温度；获取用户设定温度；用于如果室内当前温度小于用户设定温度，则向计量控制器发送开启控制信号；如果室内当前温度大于用户设定温度，则向计量控制器发送关闭控制信号。

参见图3所示，是计量控制器的一种示意图，计量控制器可以包括：第一控制单元31、计时单元32、第三发送单元33以及第二控制单元34。

第一控制单元31，用于根据温控器发送的开启控制信号，控制室内全部三通阀开启；根据温控器发送的关闭控制信号，控制室内全部三通阀关闭；

计时单元32，用于计算三通阀的累计开启时间；

第三发送单元33，用于向网络数据采集器发送累计开启时间；

第二控制单元34，用于通过网络数据采集器接收辅助控制信号后，控制三通阀开启或关闭。

计量控制器可以作为用户室内控制和计量的核心，根据温控器发送的开启控制信号，控制室内全部三通阀开启；根据温控器发送的关闭控制信号，控制室内全部三通阀关闭；计算并向网络数据采集器发送三通阀的累计开启时间；同时，可以根据网络数据采集器发送的辅助控制信号，控制三通阀开启或关闭。

相应的，本发明还提供了一种单管顺流式供暖方式的计量控制方法，参见图4所示，该方法包括：

步骤101：获取用户设定温度，并测量室内当前温度；

步骤102：根据用户设定温度和室内当前温度，控制三通阀开启或关闭；三通阀设置于每个供暖用户室内的每个散热器入口处；

步骤103：计算三通阀的累计开启时间；

步骤104：计量供暖楼栋或单元中全部供暖用户使用的总热量值；

步骤105：根据累计开启时间、总热量值、供暖用户采暖面积以及温差校正系数，获得每个供暖用户的分摊热量值。

具体的，可以由设置于每个供暖用户室内的温控器获取用户设定温度，并测量室内当前温度；温控器根据用户设定温度和室内当前温度，向设置于每个供暖用户室内的计量控制器发送控制信号，计量控制器根据控制信号控制设置于每个供暖用户室内的每个散热器入口处的三通阀开启或关闭，并计算三通阀的累计开启时间；区域热能表计量供暖楼栋或单元中全部供暖用户使用的总热量值；监控终端通过网络数据采集器接收三通阀的累计开启时间以及总热量值，根据累计开启时间、总热量值、供暖用户采暖面积以及温差校正系数，获得每个供暖用户的分摊热量值。

其中，如果所述室内当前温度小于所述用户设定温度，则控制三通阀开启；如果所述室内当前温度大于所述用户设定温度，则控制三通阀关闭。

另外，单管顺流式供暖方式的计量控制方法还可以包括：根据所述用户设定温度、所述室内当前温度和所述每个供暖用户的分摊热量值，生成用户用热情况报表；

根据监控终端发送的辅助控制信号，控制所述三通阀开启或关闭。

这样，用户可以通过自行设定室内温度，根据用户设定温度和室内当前温度控制三通阀的开关，过热时用户无需打开窗户就能降低室内温度，实现了分户调节的功能，达到舒适节能的目的；同时，对用户使用的总热量值进行计量，计算三通阀的累计开启时间，根据累计开启时间、总热量值、供暖用户采暖面积以及温差校正系数，合理分摊总热量所计费用，实现了分户计量的功能。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统或装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种单管顺流式供暖方式的计量控制系统，其特征在于，所述系统包括：

三通阀，设置于每个供暖用户室内的每个散热器入口处，用于控制所述散热器的开启或关闭；

温控器，设置于所述每个供暖用户室内，用于获取用户设定温度，并测量室内当前温度；根据所述用户设定温度和所述室内当前温度，向计量控制器发送控制信号；

计量控制器，设置于所述每个供暖用户室内，与室内全部所述三通阀相连，用于根据所述温控器发送的所述控制信号，控制室内全部所述三通阀开启或关闭；计算所述三通阀的累计开启时间，并向网络数据采集器发送所述累计开启时间；

区域热能表，设置于供暖楼栋或单元中，用于对所述供暖楼栋或单元中全部供暖用户使用的总热量值进行计量，并向所述网络数据采集器发送所述总热量值；

网络数据采集器，设置于供暖楼栋或单元中，用于接收所述累计开启时间和所述总热量值，向监控终端发送所述累计开启时间和所述总热量值；

监控终端，用于接收所述网络数据采集器发送的所述累计开启时间和所述总热量值；根据所述累计开启时间、所述总热量值、供暖用户采暖面积以及温差校正系数，获得每个供暖用户的分摊热量值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温控器还用于显示所述用户设定温度和所述室内当前温度；向所述网络数据采集器发送所述用户设定温度和所述室内当前温度；

所述网络数据采集器还用于接收所述温控器发送的所述用户设定温度和所述室内当前温度，向所述监控终端发送所述用户设定温度和所述室内当前温度；

所述监控终端还用于接收所述网络数据采集器发送的所述用户设定温度和所述室内当前温度。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述监控终端还用于根据所述用户设定温度、所述室内当前温度和所述每个供暖用户的分摊热量值，生成用户用热情况报表。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控终端还用于通过所述网络数据采集器向所述计量控制器发送辅助控制信号，以使所述计量控制器根据所述辅助控制信号，控制所述三通阀开启或关闭。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述温控器包括：

获取单元，用于根据用户设定，获取用户设定温度；

测温单元，用于测量室内当前温度；

显示单元，用于显示所述用户设定温度和所述室内当前温度；

第一发送单元，用于如果所述室内当前温度小于所述用户设定温度，则向所述计量控制器发送开启控制信号；如果所述室内当前温度大于所述用户设定温度，则向所述计量控制器发送关闭控制信号；

第二发送单元，用于向所述网络数据采集器发送所述用户设定温度和所述室内当前温度。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述计量控制器包括：

第一控制单元，用于根据所述温控器发送的所述开启控制信号，控制室内全部所述三通阀开启；根据所述温控器发送的所述关闭控制信号，控制室内全部所述三通阀关闭；

计时单元，用于计算所述三通阀的累计开启时间；

第三发送单元，用于向所述网络数据采集器发送所述累计开启时间；

第二控制单元，用于通过所述网络数据采集器接收所述辅助控制信号后，控制所述三通阀开启或关闭。

7.一种单管顺流式供暖方式的计量控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取用户设定温度，并测量室内当前温度；

根据所述用户设定温度和所述室内当前温度，控制三通阀开启或关闭；所述三通阀设置于每个供暖用户室内的每个散热器入口处；

计算所述三通阀的累计开启时间；

计量供暖楼栋或单元中全部供暖用户使用的总热量值；

根据所述累计开启时间、所述总热量值、供暖用户采暖面积以及温差校正系数，获得每个供暖用户的分摊热量值。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述根据所述用户设定温度和所述室内当前温度，控制三通阀开启或关闭，包括：

如果所述室内当前温度小于所述用户设定温度，则控制三通阀开启；如果所述室内当前温度大于所述用户设定温度，则控制三通阀关闭。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述用户设定温度、所述室内当前温度和所述每个供暖用户的分摊热量值，生成用户用热情况报表。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述方法还包括：

根据监控终端发送的辅助控制信号，控制所述三通阀开启或关闭。

Images