CN102927621A - 一种热计量系统及大面积区域热计量系统以及热计量分摊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热计量系统，其包括由楼栋总热量表、楼栋分摊装置、通断控制器组成的计量控制单元及由通断控制阀、流量调节阀、室温控制器、进水温度传感器、回水温度传感器、受热器组成的用户终端单元；另外，本发明还提供了上述热计量系统的热计量分摊方法，室温控制器实时检测室内的温度，当检测温度低于用户的设置温度时，通断控制器会向该户的通断控制阀发送开启命令，进行供热；当检测温度高于用户的设置温度的时候，通断控制器会向该户的通断控制阀发送关闭命令，停止供热。本发明系统实行分层控制，模块设计，各分系统数量及结构可由工程实际情况做灵活调整，并层层安全保护，保证用户基本生活使用需求及有效的供热计量控制。

Description

一种热计量系统及大面积区域热计量系统以及热计量分摊方法

技术领域

本发明涉及具备实时热量分摊功能的楼栋热计量系统。 

背景技术

随着我国城市化进程的不断推进，市区住宅面积不断增加，集中供热已经成为我国供热领域的发展趋势。同时，随着人们对物质生活水平要求的不断提高，许多曾经不集中采暖的中部地区，也开始越来越广泛的使用采暖设施。由于传统的供热计量方式仅按面积计量收费，无法体现收费的公平性和合理性，也无法调动用户的采暖节能意识，浪费了大量的能源，这违背了环保型，可持续发展的社会理念。 

目前很多地区试行的供热计量方法有热量表法和温差面积法。热量表法主要是通过机械式热量表或超声波热量表加温控阀的方式，在天津地区被普遍使用，这种方法经过长时间的检验，比较稳定，但是存在以下缺点：1、水质问题，如果水质差容易造成机械式热量表堵塞；超声波热量表本身计量精度不高，且目前国产的合格率只有15%，且长时间使用计量精度会下降。此种方法对公用面积热量无法直接分摊，不受热力公司欢迎。 

温差面积法是通过测量进回水温度，并根据面积、朝向、楼层等因素，设定不同的计算公式，计算用户使用的热量。这种方法在东北、山西等地区使用较多，其解决了热表质量不高、管路易堵塞、公用面积分摊等问题，但该方法没有实现精确计量，并且在操作过程中，使用的是大流量区域控制阀，容易出现水力失衡的现象。 

相同的供热条件下，因户型、朝向的不同，会得到不同的室温。供热的关键就是要保证在不同户型、朝向的条件下，通过调节各用户的供热流量，以得到相同的供热效果。该相同效果一般来讲有两个标准，一是相同的散热量，二是相同的室温。本发明是以相同室温为目标的热计量系统及方法。 

目前市场上现有的通断式热分摊装置均不能应对国内供热“大滞后”系统的特点，造成了分摊热量不准确、不合理，其热分摊和热费收缴误差不能被热用户接受；在实际供热过程中，热力公司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，这将直接影响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该状况下用户耗热量的差别，而且，在不同的用热时段，末端的热需求不同，管道内流量流速不同，导致进户的实际水温不同，这都会影响热计量的准确性；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，从而带来热用户相同面积相同温度因不同位置而造成费用的不公平现象。现有装置有如下问题： 

在现有的系统产品中，已知有一种集中供热的热量分摊计量方法及装置（专利号：200910069672.7），该方法在进户端安装通断控制阀，其对各用户的流量没有修正，其对各用户的热计量分摊值的计算是通过各用户的供回水温度进行修正的。同时该方法所涉及的通断控制阀为两位三通控制阀，其装于供水接管上，设有旁通管，该方法在实际使用时，同一主管上各个通断阀处于接通或关闭状态比例的变化，会严重影响进户的流量，比如在全部打开的时候各用户的进户流量基本比较均匀，但当部分通断阀打开，部分通断阀关闭的时候，供热用户（即通断阀打开的用户）因其热水要通过受热器，流阻较大，而其他处于关闭状态的用户其热水直接进入回水管，流阻较小，这会导致两种状态的流量 极不平衡，而影响供热用户的实际采暖需求。 

在现有的系统产品中，有一种提高“通断时间面积法”热分摊系统准确性和节能效率的方法及其装置（专利号：201010549089.9），其所涉及的电动热平衡流量调节装置成本较高，技术比较复杂，并且流阻较大，导致这个系统的初投入及运行维护的成本都比较高；该方法所涉及的温度控制器可将一天内的温度预设为若干个时间段，但是在实际使用过程中用户每天的采暖需求不尽相同，使用时反而更加麻烦，并不能很好的发挥它的节能功效； 

在现有的系统产品中，有一种动态平衡双源时间通断面积热计量系统及方法（专利号：201110131515.1），其所涉及的可调流量平衡阀具备流量调节和通断的功能，该阀的技术含量较复杂，生产成本较高，导致系统初投入及运行维护的成本都较高，普及性差。同时，该阀上所使用的通断控制元件为电热执行器，目前市场上的电热执行器其在接收指令到动作完毕的时间比较长，并不能满足系统要求的及时通断的功能，也影响了系统热计量的准确性。 

市场上现有的各个供热计量系统都没有在系统断电或用户欠费等特殊的状态下设定一个合理的模式，对居住环境缺乏人性化的考虑； 

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种“通断时间面积法”热计量系统，以热用户的感温度为基准，来分摊各用户的采暖耗热量，并提供更加人性化的室温调节模式，以促成用户节能行为的养成。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种热计量系统，其特征在于：包括由楼栋总热量表、楼栋分摊装置、通断控制器组成的计量控制单元及由通断控制阀、流量调节阀、室温控制器、进水温度传感器、回水温度传感器、受热器组成的用户终端单元； 

楼栋总热量表设置在楼栋总供热管道上，以测量该楼栋所有用户使用的热量总和；楼栋分摊装置与楼栋总热量表和若干个通断控制器通信连接，通断控制器数量与楼栋的楼层数或单元数对应，各通断控制器与对应楼栋的楼层或者单元的用户终端单元通信连接； 

通断控制阀设置于各用户的进水或回水管道上，用于控制各用户供热的通或断；流量调节阀设置于各用户的进水或回水管道上，用于根据通断控制器的命令调节各用户的供热水流量；室温控制器设置于各用户内，用于感应户内的平均温度，同时用来供用户调节室内温度；进水温度传感器装于各用户的进水管道上，用于检测各用户进水管道上的热水温度；回水温度传感器装于各用户的回水管道上，用于检测各用户回水管道上的热水温度；受热器安装于户内各个房间中，用于将管道热水热量传导并散发到房间内，实现房间供热目的。 

优选的，所述流量调节阀为低流阻的流量调节阀，所述通断控制阀为具备开关动作和信号反馈功能的控制阀。 

优选的，所述室温控制器设有模式切换键，用户可预先根据自己的实际生活需求设置好若干种供热模式，在实际使用时可通过模式切换键实现室内供热模式及温度的调节。 

优选的，该热计量系统的通信连接采用电力载波通信技术。 

优选的，所述通断控制阀内设置有一个预备电池和一个控制电路，预备电池为控制电路在断电情况下供电，控制电路在整个供热系统断电的时候控制该通断控制阀的阀杆转动到一个预设的角度。 

本发明还提供了一种大面积区域热计量系统，其包括上述的热计量系统及一个供热控制中心；该供热控制中心与楼栋分摊装置之间建立通信连接。 

另外，本发明还提供了上述热计量系统的热计量分摊方法，其特征在于： 所述室温控制器实时检测室内的温度，当检测温度低于用户的设置温度时，通断控制器会向该户的通断控制阀发送开启命令，进行供热；当检测温度高于用户的设置温度的时候，通断控制器会向该户的通断控制阀发送关闭命令，停止供热；该通断控制阀在执行命令并启闭到位时，会向通断控制器发送到位信号；通断控制器在向通断控制阀发送命令后，通断控制器会开始计时，如果在设置的时间内没有收到通断控制阀发送的到位信号，其系统会默认为通断控制阀被杂质卡阻，不能启闭到位，这时就会发送报警信号给楼栋分摊装置；同时在用户的供热系统在供热的过程中，通断控制器会随时记录供水温度传感器和回水温度传感器所测量的供回水温度。 

优选的，楼栋分摊装置会记录报警信号并即时将信号传递给供热控制中心，指示供热中心的工作人员即时处理。 

优选的，当整个供热系统断电或者用户欠费的时候，通断控制阀自动地控制阀杆转动到预设角度，该角度为预先根据用户的室内面积、供热管径、将室内控制在一特定温度所需的流量参数计算出来，该角度能保证所控制的室温在一个较低的值，该值又不至于将室内的管道冻裂且能保证基本的采暖需求。 

优选的，所述的流量调节阀预先设置好各个用户的进户流量，该流量值能保证各用户在单位供暖时间内室内温度变化相同。 

本发明系统实行分层控制，模块设计，各分系统数量及结构可由工程实际情况做灵活调整，并层层安全保护，任何一部分连接线路的破坏，其下设各子系统均能自动调整到安全保护状态，并能存储所有记录的信号参数，在线路重新连接后自动将信号发送给中心系统，保证用户基本生活使用需求及有效的供热计量控制。 

因而，根据以上所述，本发明所采用的技术方案所取得的技术效果有： 

1.本发明系统所涉及的室内温控器对室内温度设置为两种模式，及有人模式和无人模式，该两种模式可以通过一键来切换，方便了用户对室内温度的调节和控制，利于用户养成节能行为； 

2.本发明系统所涉及供热计量系统的核心计量模式采用高频计量模式，电子控制系统及软件具备高频即瞬时数据采集和计算功能，楼栋分摊装置和通断控制器的核心计算芯片为高主频的计算芯片，满足瞬时采集及计算功能；采用高端计算芯片，配以对各部分数据的高频采集，能够计算用户瞬时的供热量，避免了因数据采集瞬时变化带来的计量误差； 

3.本发明系统所涉及的通断阀能够在断电或用户欠费的情况下，将阀门自动调整到一个很小的开启角度，将用户室内温度控制在一个较低的值，但该值又不至于把室内管道冻裂或生命冻伤，具备将控制区域维持在生命生存范围的能力，防止不可控及不人道的情况出现； 

4.本发明系统所涉及的通断控制阀具备启闭到位信号的反馈功能，能够及时发现卡阻并提示，便于及时解决处理，提高产品在复杂工况下的运行稳定性； 

5.本发明系统所涉及的产品其各个配件之间的通信采用电力载波通信技术，该技术只需一根电力线就能同时完成电源供电和信号传输两个功能，保证了老建筑的热计量改造不需重新布线，降低施工成本； 

6.本发明系统所涉及的产品在使用中实现末端供热的户平衡，及相同的通断时间内各用户的室温变化是相同的，让各用户的耗热量通过通断时间直接计算，而不需进行修正。 

附图说明：

图1为本发明的系统控制模式图； 

图2为本发明的技术方案图，其中：1为用户受热器；2为室内温控器；3 为通断控制阀；4为回水温度传感器；5为供水温度传感器；6为流量控制阀；7为数据线；8为采暖回水管；9为采暖供水管；10为通断控制器；11为楼栋总热计量表；12为楼栋分摊装置。 

具体实施方式

如图1所示，本发明的系统控制模式可以整个小区或供热区域为整体设置管控团体，即设置一个供热控制中心，该供热控制中心配备电脑、收费管理模块、数据收发装置等；该供热控制中心直接控制各个供热楼宇的楼栋分摊装置，各个控制中心与楼栋分摊装置之间的通讯以无线或者有线的方式传输，楼栋分摊装置根据预设的参数及即时收到的供热数据计算各用户的热分摊值；其控制各个楼层或供热单元的通断控制器，楼栋分摊装置与通断控制器之间的通讯以有线的方式传输，并且使用电力载波通信技术，将供电和通讯通过一根电力线来实现，通断控制器直接连接到各用户的供热设备。 

如图2所示，本发明的具体技术实施方式为：在各个供热楼宇设置一楼栋分摊装置12，该楼栋分摊装置12设有用户查询模块，能够查询该楼栋内各个用户的热分摊值、供热时间等参数；在楼栋的总供热管道上设置一楼栋总热计量表11，该表具备实时通讯功能，能实时地将总供热量传递给楼栋分摊装置12，楼栋分摊装置12控制各个楼层的通断控制器10，通断控制器10安装于各个楼层的管道井里，通断控制器10直接连接每个用户的供热设备，包括室内温控器2、通断控制阀3、供水温度传感器5和回水温度传感器4，通断控制器10和通断控制阀3之间的通讯以有线的方式传输，并且使用电力载波通信技术，将供电和通讯通过一根电力线来实现。其室内温控器2应安装于能准确感应户内平均温度的基准位置，通断控制阀3、流量调节阀6和供水温度传感器5安装于采暖供水管9上，回水温度传感器4安装于采暖回水管8上。其用户内的各个供 热装置都已经按照户平衡技术设置好其参数，包括流量控制阀6和受热器1，即各个用户在单位供热时间内的室温变化率是相同的。室内温控器2能够检测室内的实际温度，用户能够根据自己的需求设置所需的温度，室内温控器2能随时将检测温度和设置温度通过数据线7传递给通断控制器10，通断控制器会进行比较。各用户内装置的工作方式为，室内温控器2实时检测室内的温度，当检测温度低于用户的设置温度的时候，通断控制器10会向该户的通断控制阀3发送开启命令，进行供热；当检测温度高于用户的设置温度的时候，通断控制器10会向该户的通断控制阀3发送关闭命令，停止供热；该通断控制阀3在执行命令并启闭到位时，会向通断控制器10发送到位信号；通断控制器10在向通断控制阀3发送命令后，通断控制器10会开始计时，如果在设置的时间内没有收到通断控制阀3发送的到位信号，其系统会默认为通断控制阀3被杂质卡阻，不能启闭到位，这时就会发送报警信号给楼栋分摊装置12，楼栋分摊装置12会记录并即时将信号传递给供热控制中心，指示供热中心的工作人员即时处理，该功能能及时解决系统应杂质堵塞造成的影响。在用户的供热系统在供热的过程中，通断控制器10会随时记录供水温度传感器5和回水温度传感器4所测量的供回水温度。 

本发明系统所述的环境控制程序的实施方式为，通断控制阀3内设置有一个预备电池和一套控制电路，当整个供热系统断电的时候，其能够自动地控制阀杆转动一个预先设置好的角度，该角度为预先根据用户的室内面积、供热管径、将室内控制在一特定温度所需的流量等参数计算出来的。该角度能保证所控制的室温在一个较低的值，该值又不至于将室内的管道冻裂且能保证基本的采暖需求。当用户欠费的时候，该系统能向通断控制器发送一个指令，将通断控制阀调整到上述状态，促使用户即时去缴费。 

Claims (10)

1.一种热计量系统，其特征在于：包括由楼栋总热量表、楼栋分摊装置、通断控制器组成的计量控制单元及由通断控制阀、流量调节阀、室温控制器、进水温度传感器、回水温度传感器、受热器组成的用户终端单元；

楼栋总热量表设置在楼栋总供热管道上，以测量该楼栋所有用户使用的热量总和；楼栋分摊装置与楼栋总热量表和若干个通断控制器通信连接，通断控制器数量与楼栋的楼层数或单元数对应，各通断控制器与对应楼栋的楼层或者单元的用户终端单元通信连接；

通断控制阀设置于各用户的进水或回水管道上，用于控制各用户供热的通或断；流量调节阀设置于各用户的进水或回水管道上，用于根据通断控制器的命令调节各用户的供热水流量；室温控制器设置于各用户内，用于感应户内的平均温度，同时用来供用户调节室内温度；进水温度传感器装于各用户的进水管道上，用于检测各用户进水管道上的热水温度；回水温度传感器装于各用户的回水管道上，用于检测各用户回水管道上的热水温度；受热器安装于户内各个房间中，用于将管道热水热量传导并散发到房间内，实现房间供热目的。

2.根据权利要求1所述的热计量系统，其特征在于：所述流量调节阀为低流阻的流量调节阀，所述通断控制阀为具备开关动作和信号反馈功能的控制阀。

3.根据权利要求1所述的热计量系统，其特征在于：所述室温控制器设有模式切换键，用户可预先根据自己的实际生活需求设置好若干种供热模式，在使用时可通过模式切换键实现室内供热模式及温度的调节。

4.根据权利要求1所述的热计量系统，其特征在于：该热计量系统的通信连接采用电力载波通信技术。

5.根据权利要求1所述的热计量系统，其特征在于：所述通断控制阀内设置有一个预备电池和一个控制电路，预备电池为控制电路在断电情况下供电，控制电路在整个供热系统断电的时候控制该通断控制阀的阀杆转动到一个预设的角度。

6.一种大面积区域热计量系统，其特征在于：包括若干个权利要求1至5任意一项所述的热计量系统及一个供热控制中心；该供热控制中心与楼栋分摊装置之间建立通信连接。

7.一种权利要求1至6任意一项所述的热计量系统的热计量分摊方法，其特征在于：所述室温控制器实时检测室内的温度，当检测温度低于用户的设置温度时，通断控制器会向该户的通断控制阀发送开启命令，进行供热；当检测温度高于用户的设置温度的时候，通断控制器会向该户的通断控制阀发送关闭命令，停止供热；该通断控制阀在执行命令并启闭到位时，会向通断控制器发送到位信号；通断控制器在向通断控制阀发送命令后，通断控制器会开始计时，如果在设置的时间内没有收到通断控制阀发送的到位信号，其系统会默认为通断控制阀被杂质卡阻，不能启闭到位，这时就会发送报警信号给楼栋分摊装置；同时在用户的供热系统在供热的过程中，通断控制器会随时记录供水温度传感器和回水温度传感器所测量的供回水温度。

8.根据权利要求7所述的热计量分摊方法，其特征在于：楼栋分摊装置会记录报警信号并即时将信号传递给供热控制中心，指示供热中心的工作人员即时处理。

9.根据权利要求7所述的热计量分摊方法，其特征在于：当整个供热系统断电或者用户欠费的时候，通断控制阀自动地控制阀杆转动到预设角度，该角度为预先根据用户的室内面积、供热管径、将室内控制在一特定温度所需的流量参数计算出来，该角度能保证所控制的室温在一个较低的值，该值又不至于将室内的管道冻裂且能保证基本的采暖需求。

10.根据权利要求7所述的热计量分摊方法，其特征在于：所述的流量调节阀预先设置好各个用户的进户流量，该流量值能保证各用户在单位供暖时间内室内温度变化相同。

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