CN103323149A - 基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法及热计量系统 - Google Patents

Abstract

基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法及热计量系统，涉及热计量技术领域。本发明解决了现有热计量方法存在的当总热量表所辖范围内热用户散热器型号、安装使用条件或散热器面积与设计不同时无法计量的问题。热计量方法为：测量整个采暖系统的总供热量、各个热用户的实际室温和供回水温度；确定每个热用户内的所有散热器的综合热特性参数b_i和A_i；最终确定每个热用户的分摊热量。热计量系统中的单元温度采集装置采集位于一条供热支路上的所有热用户的供回水管温度和室内温度，总热量表和所有单元温度采集单元发送温度信息给计算机。本发明计量系统简单，适应性范围广、准确度比现有热计量方法更优，适用单户水平式采暖系统。

Description

基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法及热计量系统

技术领域

本发明涉及建筑物的采暖系统的热计量技术领域。

背景技术

从上个世纪80年代，我国开始关注计量供热问题。经过几十年的不懈努力，已经有多种热计量方法在工程中应用。目前在我国居住建筑热计量采用的技术路线有两种，一种是在建筑物的热力入口处，设置总热量表，测量建筑物的总供热量，然后根据某些测量量，对总热量进行分摊。另一种是建筑物的热力入口，不设置总热量表，直接在每一户内设置户用热量表进行计量。

随着人们对于热计量认识的深入，越来越多的建筑物的热计量开始采用第一种技术路线。在《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2010中以强制性条文的形式规定：集中采暖系统中建筑物的热力入口处，必须设置楼前热量表，作为该建筑物采暖耗热量的热量结算点。集中采暖系统，必须设置住户分户热计量（分户热分摊）的装置或设施。

目前基于总热量表的热计量方法很多，根据其依据的分摊原理可以分为三类：一类为依据建筑物特性来分摊热量的仪表；一类是依据散热器散热量特性来分摊热量的仪表；另一类是依据供热系统的流量及温差来分摊热量的仪表。

利用散热器的特性来分摊热量的方法，所依据的基本公式为式（1）。

$Q_i=\∫a{f}_i{(t_p-t_n)}_i^{1+b}\·\mathrm{d\τ}\·{10}^{-3}/{({\mathrm{\β}}_1\·{\mathrm{\β}}_2\·{\mathrm{\β}}_3\·{\mathrm{\β}}_4)}_i---\left(1\right)$

式中Q_i表示散热器供给室内的热量，单位千瓦小时KWH；

t_n表示室内温度，单位是摄氏度℃；

τ表示时间，单位是小时H；

t_p表示散热器的平均温度，单位是摄氏度℃；

f_i表示散热器的散热面积，单位是平房米m²；

a、b表示散热器特性系数；

β₁表示散热器组装片数修正系数；

β₂表示散热器连接形式修正系数；

β₃表示散热器安装形式修正系数；

β₄示散热器流量修正系数。

所述t_p是指每组散热器的平均温度。当将一户所有散热器折算为一组当量散热器时，此时应为当量散热器的平均温度。

根据其计量的散热器组数，可分为散热器热分配表法和等效热量分配表法，其中：

1.散热器热分配表法：

散热器热分配表法是在每栋建筑的热力入口处设置测量总供热量的热量表，在建筑物的每组散热器上设置一个散热器热分配表，利用散热器热分配表测量房间内每组散热器的散热量占楼栋总供热量的比例来分摊热量的方法。该方法在德国应用较多。散热器热分配表法可分为蒸发式热分配表和电子式分配表两种。

蒸发式热分摊表，由金属底板、内装蒸发液的蒸发管以及带有刻度尺和密封插件的表罩盖板组成，它是利用散热器热媒平均温度和液体蒸发量的关系来得出每组散热器散出的热量占楼栋总供热量的比例。蒸发式热分配表的液柱高度与散热器的特性、热媒平均温度及室温有关。蒸发式热分配表将室温作为常数（室温取为20℃），分配表的金属底板安装在每组散热器中间2/3高度处（该处近似等于散热器平均温度）。在采暖开始前和采暖结束后，要进入热用户，读取分配表的液柱高度。

电子式热分配表由金属底板、温度传感器、微处理器、带显示器的外壳等组成，是采用温度传感器测量散热器的特征温度与相应采暖时间积分的装置，其显示值是散热器被测量的特征温度与时间积分的近似值或散热器表面平均温度与室内温度的差值对时间积分的近似值，进而得出每组散热器散出的热量占楼栋总供热量的比例。根据温度传感器的数量，电子式热分配表可分为单传感器、双传感器和三传感器三种。单传感器热分配表，采用一个温度传感器测量散热器的平均温度，室温取为20℃；双传感器热分配表，采用两个传感器，分别测量散热器的平均温度和室内温度。单传感器和双传感器热分配表同蒸发式热分配表一样，分配表的金属导热板安装在每组散热器中间2/3高度处。三传感器热分配表，采用三个传感器，分别测量散热器的供回水温度和室内温度。

散热器热分配表设备简单、初投资低，维护简单。但存在下述问题：

（1）、无论是电子式热分配表还是蒸发式的热分配表，均是利用在实验室中散热器在额定条件下的散热量与任一条件下的散热量关系，将式（1）变为式（2），而利用式（2)进行热量分配。

$Q_i=Q_{\mathrm{ni}}{\left(\frac{1}{\mathrm{\Δ}{t}_{\ln }}\right)}^n{\∫(t_p-t_n)}_i^n\·\mathrm{d\τ}---\left(2\right)$

式中Q_ni表示散热器的额定散热量，单位是千瓦时；

△t_ln表示散热器在额定条件下的对数温差，单位是℃；

n表示散热器特性系数，n=1+b。

式（1）变为式（2），要求采用散热器热分配表进行热量分摊时，需要保证同一栋建筑物内，不同热用户散热器的特性系数相同（散热器形式相同），散热器组装片数修正系数、散热器连接形式修正系数、散热器安装形式修正系数和散热器流量修正系数相同。由于我国热用户内的散热器大多安装散热器罩，热用户根据自己的爱好，任意改变散热器的种类、数量，室内设置不同种类的窗帘，这使得我国的实际应用条件不满足散热器热分配表法要求的基本计量条件，导致应用困难。

（2）蒸发式热分配表和单传感器热分配表在热量计算时，将室温取为基准室温（tn=20℃）。这将导致热用户开窗户时，实际散热器散出的热量增加，但分配表计算出的散热器的热量却会减少，不利于节能。

（3）散热器热分配表是以每组散热器为计算单元进行热量计量的，散热器的数量巨大，需要统计散热器的数量，仪表的数量大，抄表工作量亦大。近几年，电子式散热器热分配表增加了数据远传功能，解决了抄表工作量大的问题；但使得计量仪表的初投资增加，同时也由于数据传输电耗增加，使得电子式热分配表配置的电池的使用寿命缩短。

（4）只能计量散热器采暖系统的热量，无法计量地板采暖系统的热量。

2、等效热量分配表法

等效热量分配表法是最近几年国内新出现的热计量方法。该方法不测量每组散热器的进出水温度，而是通过测量每户采暖系统的进出水温度来计算出每户散热器散出的热量占楼栋总供热量的比例。

目前国内研究的等效热量分配表法，将式（1）中的与散热器使用条件有关的系数均取为1。目前有两种方法：

方法一、测量热用户进水温度和出水温度，与双传感器法一样，将室温取为20℃，依据式（3）进行热量计算，

$Q_i=\∫a{f}_i{(t_p-20)}_i^{1+b}\·\mathrm{d\τ}\·---\left(3\right)$

方法二、该方法与三传感器法类似，测量热用户进水温度、出水温度及室内温度，依据式（4）进行热量计算，

$Q_i=\∫a{f}_i{(t_p-t_n)}_i^{1+b}\·\mathrm{d\τ}\·---\left(4\right)$

等效热量分配表法，将依据散热器进行热量计量的方法变得简单，每栋建筑的测量仪表的数量大为降低，可以方便地实现热用户的计量数据的远传，便于计算机统一管理。但是仍存在下述问题：

（1）没有解决实际应用的散热器的安装使用条件的变化及热用户更换散热器的问题。

（2）没设置温度传感器的等效热量分配表法，没有解决热用户开窗户所带来的分配表计算出的散热器的热量减少的问题。

目前我国的新建建筑的室内采暖系统大多设计成单户水平式系统，一个热用户内存在着多组散热器，且地板采暖的热用户众多，急需发明一种原理正确、设备简单、造价低廉、满足我国使用特点要求的新的热计量方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有散热器分配表法和等效热量分配表法在总热量表所辖范围内热用户散热器型号不同、安装使用条件不同、散热器面积与设计不同的条件下无法实现热计量的问题，而设计一种以户作为数据采集单元的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法及热计量系统。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法为：

步骤一、采用安装在建筑物采暖系统热力入口处的总热量表，测量整个建筑物的总供热热量；

步骤二、通过安装在建筑物内每个热用户室内的温度传感器，测量建筑物内各个热用户的实际室温；

步骤三、通过安装在每个热用户的入户处的供回水管上的水温传感器测量每个热用户的供回水温度；

步骤四、确定每个热用户内的所有散热器的综合热特性参数b_i值；

步骤五、确定每个热用户内的散热器的综合热特性参数A_i值；

步骤六、确定每个热用户的分摊的热量，实现对每个热用户的热计量。

上述步骤四所述的确定每个热用户内的所有散热器的综合热特性参数b_i值的方法可以为：

保持所述热用户所在建筑物的整体供热系统的流量不变，根据热用户的实际室温和该热用户的供回水温度，利用式（5)求出热用户散热器的特性系数b_i值：

$b_i=\frac{\lg \frac{\mathrm{\Δ}{t}_{i1}}{\mathrm{\Δ}{t}_{i2}}}{\lg \frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{pi}1}}{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{pi}2}}}-1---\left(5\right)$

式中：△t_i表示第i个热用户系统供回水温差，单位是℃；△θ_pi表示散热器的过余温度，单位是℃；参数的下角标中的“1”、“2”代表两个工况，参数的下角标中的角标“i”表示该参数是对应第i个热用户的。

上述步骤五中确定每个热用户中散热器的综合热特性参数A_i方法相同，具体方法可以为：

根据采暖季供热实际情况取X个供热时段，通过实测的采暖系统数据t_g、t_h和t_n，利用式（6）获得第i个热用户中散热器的综合热特性参数A_i值，

$A_i=Q_{\mathrm{Zj}}\·\frac{{(\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{ij}}}-1)}^{-b_i}-{\left(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δ}t}_{\mathrm{ij}}}\right)}^{-b_i}}{b_i\·{(t_{\mathrm{gij}}-t_{\mathrm{hij}})}^{b_i+1}}---\left(6\right)$

式中：t_gij表示第i个用户在第j个供热时段的供水温度；t_hij表示第i个用户在第j个供热时段的回水温度；

表示第i个热用户在第j个供热时段的相对温差，该相对温差与供回水温度及室内温度有关，单位是℃；Q_Zj表示总热量表获得的在j时段计量的建筑物总供热量。

上述步骤六中确定每个热用户的分摊的热量的过程相同，其中，确定第i个热用户分摊的热量Q_i的过程为：

根据总热量表测量的建筑物总供热量，依据式（7）求得第i个热用户分摊的热量Q_i为：

$Q_i=Q_Z\frac{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_i{b}_i\·{(t_{\mathrm{gi}}-t_{\mathrm{hi}})}_k^{b_i+1}}{{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δ}t}_{\mathrm{ik}}}-1)}^{-b_i}-{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{ik}}}\right)}^{-b_i}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_k}{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_j{b}_j\·{(t_{\mathrm{gj}}-t_{\mathrm{hj}})}_k^{b_j+1}}{{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{jk}}}-1)}^{-b_j}-{\left(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{jk}}}\right)}^{-b_j}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_k}---\left(7\right)$

式中Q_i的单位是GJ；Q_Z表示总热量表测量的建筑物总供热量，单位是GJ；△τ_k表示第k个采样时段；k表示采样间隔的序号，m表示建筑物所包含的所有热用户的总数，n表示总的采样时段。

上述采暖系统为单户水平式采暖系统。

上述采暖系统为采用散热器采暖的采暖系统或采用地板采暖的采暖系统。

实现上述热计量方法的热计量系统适用对单户水平式采暖系统的热计量，所述热计量系统包括用于采集每个热用户入户处的供水管温度的供水温度传感器5、用于采集每个热用户入户处的回水管温度的回水温度传感器6、用于采集每个热用户的室内温度的室温传感器3、用于采集单户水平式采暖系统中一条供热支路上的所有热用户的供水温度传感器5、回水温度传感器6和室温传感器3输出的温度信号的单元温度采集显示装置4，该系统还包括用于采集所有单元温度采集显示装置4发送所采集的温度信息的数据传输装置1、串联在单户水平式采暖系统的供热总管路的贸易结算表2、数据接收装置15和计算机14，该贸易结算表2发送热计量信息给数据传输装置1，所述数据传输装置1将接收到的所有数据发送给数据接收装置15，所述数据接收装置15将接收到的信号发送给计算机14，所述计算机14用于根据接收到的所有数据计算获得单户水平式采暖系统中每个热用户的用热量。

所述单元温度采集显示装置4可显示所有温度信息及热量信息。

所述热计量系统中所有电信号的传递为有线传输方式或无线传输方式。

本发明方法是将由N组散热器组成的单户水平式采暖系统看做是一个水温及散热量沿散热面积连续变化的一组当量散热器系统，用综合特性系数为A及b反映这组当量散热器系统热特性。通过测量每户的室温及热用户供水温度和回水温度，求得当量散热器系统综合特性系数为A及b，并依据各个热热用户的供水温度、回水温度及各热户的室内温度，将贸易结算表测量的贸易结算热量分摊给贸易结算表所负责的热热用户，完成热热用户的热量计量。

本发明所述的户式散热器热分配表法适用于多层或高层居住建筑热用户水平式散热器采暖系统及地板采暖系统的热计量。

本发明主要特点是将由N组散热器组成的单户水平式采暖系统看做一组当量散热器系统，通过测量热用户的供回水温度和室内温度来实现对每个热用户的供热量的计量。本发明克服了现有散热器热计量方法所要求的总热量表所辖范围内的所用热用户散热器的特性及应用条件必须相同，所安装的散热器的面积不能改变的问题，解决了我国采暖系统所存在的总热量表所辖范围内热用户散热器型号不同、安装使用条件不同、散热器面积与设计不同时的热计量问题，计量系统简单，适应性范围广、准确度比现有热计量方法更优。

本发明的具体优点主要表现在以下几个方面：

1.计量原理正确，计量系统简单。本发明将室内单户水平式系统作为整体，通过当量散热器系统的综合热特性参数A、b来计算热用户散热器的散热量。由于所得到的当量散热器系统综合热特性参数A和b是系统实际运行情况下综合热特性参数，实际应用的散热器数量及型号与设计不同的问题，各个热用户散热器型号差别的问题，散热器连接形式的差别问题、散热器的遮挡及更换问题、流经散热器的流量的差别问题，均已综合考虑到A及b中，从而解决了现有的散热器分配表法及等效热量分配表法所存在的缺陷。

2.只测量温度，回避了热用户的流量测量，不必担心系统水质好坏；测量系统设计制造简单，易提高计量系统的可靠性。

3.热计量初投资少，造价低，安装方便，扰民少，易于实施。

综上所述，本发明的有益效果有：

本发明将由N组散热器组成的单户水平式采暖系统看做是一个水温及散热量沿散热面积连续变化的一组当量散热器系统，通过测量每户的室温及热用户供水温度和回水温度来计量每户的供热量。

本发明解决了现有的散热器分配表法和等效热量分配表法存在的要求同一栋建筑物内各热用户散热器的特性系数相同，散热器安装使用方式相同的问题。

本发明还解决了现有的散热器分配表法以每组散热器为计算单元所带来的仪表数量大、数据远传成本高，以及无法计量地板采暖系统热量的问题。本发明所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法的计量准确度能够达到为3.7%，比现有热计量方法更优。

本发明还解决了蒸发式热分配表、单传感器热分配表和双传感器的等效热量分配表法在热量计算时，将室温取为定值带来的缺陷。

本发明为我国采暖热计量提供了一种新的热计量方法，可用于居住建筑单户水平式散热器系统及地板采暖系统的热计量。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法的流程图。

图2是具体实时方式八所述的热计量系统应用于单户水平式采暖系统中之后的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、参见图1说明本实施方式。本实施方式所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法为：

步骤一、采用安装在建筑物采暖系统热力入口处的总热量表，测量整个建筑物的总供热热量；

步骤二、通过安装在建筑物内每个热用户室内的温度传感器，测量建筑物内各个热用户的实际室温；

步骤三、通过安装在每个热用户的入户处的供回水管上的水温传感器测量每个热用户的供回水温度；

步骤四、确定每个热用户内的所有散热器的综合热特性参数b_i值；

步骤五、确定每个热用户内的散热器的综合热特性参数A_i值；

步骤六、确定每个热用户的分摊的热量，实现对每个热用户的热计量。

具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法的进一步限定，本实施方式中,步骤四所述的确定每个热用户内的所有散热器的综合热特性参数b_i值的方法为：

保持所述热用户所在建筑物的整体供热系统的流量不变，根据热用户的实际室温和该热用户的供回水温度，利用式（5)求出热用户散热器的特性系数b_i值：

$b_i=\frac{\lg \frac{{\mathrm{\Δt}}_{i1}}{{\mathrm{\Δt}}_{i2}}}{\lg \frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{pi}1}}{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{pi}2}}}---\left(5\right)$

式中：△t_i表示第i个热用户的供回水温差，单位是℃；△θ_pi表示第i个热用户的散热器的过余温度，单位是℃；参数的下角标中的“1”、“2”代表两个工况，参数的下角标中的角标“i”表示该参数是对应第i个热用户的。

具体实施方式三、本实施方式是对具体实施方式一所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法的进一步限定，本实施方式中,步骤五中确定每个热用户中散热器的综合热特性参数A_i值的方法相同，具体方法为：

根据采暖季供热实际情况取X个供热时段，通过实测的采暖系统数据t_g、t_h和t_n，利用式（6）获得第i个热用户中散热器的综合热特性参数A_i值，

$A_i=Q_{\mathrm{zj}}\·\frac{{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{ij}}}-1)}^{-b_i}-{\left(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{ij}}}\right)}^{-b_i}}{b_i\·{(t_{\mathrm{gij}}-t_{\mathrm{hij}})}^{b_i+1}}---\left(6\right)$

式中：t_g表示热用户的供水温度，t_gij表示第i个用户在第j个供热时段的供水温度；t_hij表示第i个用户在第j个供热时段的回水温度；表示第i个热用户在第j个供热时段的相对温差，单位是℃；Q_Zj表示总热量表获得的在j时段计量的建筑物总供热量。

具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法的进一步限定，本实施方式中,步骤六中确定每个热用户的分摊的热量的过程相同，其中，确定第i个热用户分摊的热量Q_i的过程为：

根据总热量表测量的建筑物总供热量，依据式（7）求得第i个热用户分摊的热量Q_i为：

$Q_i=Q_Z\frac{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_i{b}_i\·{(t_{\mathrm{gi}}-t_{\mathrm{hi}})}_k^{b_i+1}}{{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δ}t}_{\mathrm{ik}}}-1)}^{-b_i}-{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{ik}}}\right)}^{-b_i}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_k}{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_j{b}_j\·{(t_{\mathrm{gj}}-t_{\mathrm{hj}})}_k^{b_j+1}}{{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{jk}}}-1)}^{-b_j}-{\left(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{jk}}}\right)}^{-b_j}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_k}---\left(7\right)$

式中Q_i的单位是GJ；Q_Z表示总热量表测量的建筑物总供热量，单位是GJ；△τ_k表示第k个采样时段；k表示采样间隔的序号，m表示建筑物所包含的所有热用户的总数，n表示总的采样时段。

具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式一所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法的进一步限定，本实施方式中,所述采暖系统为单户水平式采暖系统。

具体实施方式六、本实施方式是对具体实施方式一所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法的进一步限定，本实施方式中,所述采暖系统为采用散热器采暖的采暖系统。

具体实施方式七、本实施方式是对具体实施方式一所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法的进一步限定，本实施方式中,所述采暖系统为采用地板采暖的采暖系统。

具体实施方式八、参见图2说明本实施方式。本实施方式所述的是实现具体实施方式一至七任意一个实施方式所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法的热计量系统，该热计量系统适用对单户水平式采暖系统中热用户用热量的热计量，所述热计量系统包括用于采集每个热用户入户处的供水管温度的供水温度传感器5、用于采集每个热用户入户处的回水管温度的回水温度传感器6、用于采集每个热用户的室内温度的室温传感器3、用于采集单户水平式采暖系统中一条供热支路上的所有热用户的供水温度传感器5、回水温度传感器6和室温传感器3输出的温度信号的单元温度采集显示装置4，该热计量系统还包括用于采集所有单元温度采集显示装置4发送所采集的温度信息的数据传输装置1、串联在单户水平式采暖系统的供热总管路的总热量表2、数据接收装置15和计算机14，总热量表2发送热计量信息给数据传输装置1，所述数据传输装置1将接收到的所有数据发送给数据接收装置15，所述数据接收装置15将接收到的信号发送给计算机14，所述计算机14用于根据接收到的所有数据计算单户水平式采暖系统中每个热用户的供热量。

本实施方式中，计算机14用于根据接收到的所有数据计算单户水平式采暖系统中每个热用户供热量的热计量方法为具体实施方式一至七种的任意一种方法。

本实施方中，所有电信号的传递为有线传输方式或无线传输方式。

例如：所述的温度传感器与单元温度采集显示装置4之间的信号传输方式、单元温度采集显示装置4之间的信号传输方式、贸易结算表2与数据传输装置1之间的信号传输方式、数据传输装置1和数据接收装置15之间的信号传输方式均可采用有线的传输方式或者是无线的传输方式。

本发明所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法的基本原理为：

对任一个由N组散热器组成的单户水平式采暖系统，假定系统管路散热导致的热媒温度降低小到可以忽略不计，即前一组散热器的进水温度等于系统供水温度，前一组散热器的出水温度为后一组散热器的进水温度，最后一组散热器的出水温度等于系统的回水温度；假定水温及散热量沿散热面积连续变化，呈一条光滑的曲线。依此假设可以将室内采暖系统看做一个连续的大散热器，这个大散热器系统有自己的热特性参数来反映热用户的散热器向室内的散热量。定义这个大散热器系统称为当量散热器系统。

1.当量散热器系统的总散热量：

设当量散热器系统散热面积为f_zi为该户内N组散热器的散热面积之和，单位是m²，当量散热器的总散热量为Q_i0，单位是KJ/h，热用户热媒流量为G_i，单位是Kg/h。则该热热用户由系统供给的热量见式（8）：

Q_i0=G_i·c·(t_gi-t_hi)   （8）

式中，c表示热媒比热，单位是kJ/(kg·℃)；t_gi表示第i个热用户的供水温度，单位是℃；t_hi表示第i个热用户的回水温度，单位是℃。

任取散热器微元面积df_i，此微元面积的散热器的散热量见式（9）

dQ_i=a_i·(t_i-t_ni)^1+b·df_i    （9）

式中t_i表示微元面积处热媒温度，单位是℃；t_ni表示第i个热用户的室内温度，单位是℃；a、b表示当量散热器系统的综合热特性参数。

在此微元面积处之前的累加散热量Q_i见式（10）

Q_i=G_i·c·(t_gi-t_hi)   （10）

则由上述公式，可以得到式（11）

$d{Q}_i==a_i\·{(t_{\mathrm{gi}}-t_{\mathrm{hi}})}^{b_i}{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_i}-\stackrel{\‾}{Q_i})}^{b_i+1}\·{\mathrm{df}}_i---\left(11\right)$

式中，表示相对温差，与供回水温度及室内温度有关，单位是℃；

表示相对热量。进而，由式（11）可以得到

$Q_{i0}=A_i\·\frac{b_i\·{(t_{\mathrm{gi}}-t_{\mathrm{hi}})}^{b_i+1}}{{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_i}-1)}^{-b_i}-{\left(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_i}\right)}^{-b_i}}---\left(12\right)$

式中A_i表示第i个用户的当量散热器系统的综合热特性参数,A_i=a_i·f_iz；f_iz表示第i个用户的当量散热器系统的散热面积，单位是m²。

式（12）是将室内单户水平式系统作为整体，通过单用户的当量散热器系统的综合热特性参数A_i、b_i来计算当量散热器散热量的公式。

式（12）中当量散热器系统综合热特性参数A_i、b_i是系统实际运行情况下综合热特性参数。以往计算散热器散热量所涉及的热用户散热器的散热器组装片数修正系数、散热器连接形式修正系数、散热器安装形式修正系数和散热器流量修正系数已综合考虑到A_i、b_i中。

2.当量散热器系统的综合热特性参数

由于当量散热器系统的散热量与热用户系统通过管道供给的热量相等，因此对于同一热用户的两个不同的供热工况可以得到

$\frac{{\left({\mathrm{\Δ\θ}}_{\mathrm{pi}1}\right)}^{1+b_i}}{{\left({\mathrm{\Δ\θ}}_{\mathrm{pi}2}\right)}^{1+b_i}}=\stackrel{\‾}{G_i}\frac{{\mathrm{\Δt}}_{i1}}{\mathrm{\Δ}{t}_{i2}}---\left(13\right)$

式中

表示相对流量；△θ_pi表示散热器过余温度，单位是℃；△t_i表示系统供回水温差，单位是℃；参数的下角标1、2代表两个工况。

当热用户支管的流量固定不变后，b_i值可以通过式（14）求得，

$b_i=\frac{\lg \frac{{\mathrm{\Δt}}_{i1}}{{\mathrm{\Δt}}_{i2}}}{\lg \frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{pi}1}}{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{pi}2}}}---\left(14\right)$

当一栋建筑中有n个热用户时，可以根据采暖季的供热实际情况取X个供热时段，通过实测采暖数据t_g、t_h和t_n，利用式（15）即可得到A_i值，

$A_i=Q_{\mathrm{zj}}\·\frac{{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{ij}}}-1)}^{-b_i}-{\left(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{ij}}}\right)}^{-b_i}}{b_i\·{(t_{\mathrm{gij}}-t_{\mathrm{hij}})}^{b_i+1}}---\left(6\right)$

式中：

表示j时段计量的第i个用户的相对温差，该相对温差与供回水温度及室内温度有关，单位是℃；Q_Zj表示总热量表获得的在j时段计量的建筑物总供热量,单位是GJ。

3.热用户分摊的热量

根据贸易结算表测量的贸易结算热量，依据式（16）求得热用户i分摊的热量

$Q_i=Q_Z\frac{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_i{b}_i\·{(t_{\mathrm{gi}}-t_{\mathrm{hi}})}_k^{b_i+1}}{{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δ}t}_{\mathrm{ik}}}-1)}^{-b_i}-{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{ik}}}\right)}^{-b_i}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_k}{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_j{b}_j\·{(t_{\mathrm{gj}}-t_{\mathrm{hj}})}_k^{b_j+1}}{{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{jk}}}-1)}^{-b_j}-{\left(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{jk}}}\right)}^{-b_j}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_k}---\left(16\right)$

式（16）表明，通过测量的建筑物总供热量、各个热用户的供回水温度、各热用户的室内温度，就可以依据各个热用户的供水温度、回水温度及各热用户的室内温度，将总热量表测量的建筑物总供热量分摊给总热量表所负责的热用户，完成热用户的热量计量。

由本发明的原理可知，本发明的实现，需要下述三个条件：

（1）要计量整栋建筑的供热量；

（2）要计量各个热用户的供水温度、回水温度和室内温度。

（3）当量散热器系统综合热特性参数分析期间，需要保持每户的采暖系统流量不变。

Claims (9)

1.基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法,其特征在于,所述方法为：

步骤一、采用安装在建筑物采暖系统热力入口处的总热量表，测量整个建筑物的总供热热量；

步骤二、通过安装在建筑物内每个热用户室内的温度传感器，测量建筑物内各个热用户的实际室温；

步骤三、通过安装在每个热用户的入户处的供回水管上的水温传感器测量每个热用户的供回水温度；

步骤四、确定每个热用户内的所有散热器的综合热特性参数b_i值；

步骤五、确定每个热用户内的散热器的综合热特性参数A_i值；

步骤六、确定每个热用户的分摊的热量，实现对每个热用户的热计量。

2.根据权利要求1所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法,其特征在于,步骤四所述的确定每个热用户内的所有散热器的综合热特性参数b_i值的方法为：

保持所述热用户所在建筑物的整体供热系统的流量不变，根据热用户的实际室温和该热用户的供回水温度，利用式（5)求出热用户散热器的特性系数b_i值：

$b_i=\frac{\lg \frac{\mathrm{\Δ}{t}_{i1}}{\mathrm{\Δ}{t}_{i2}}}{\lg \frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{pi}1}}{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{pi}2}}}-1---\left(5\right)$

式中：△t_i表示第i个热用户的供回水温差，单位是℃；△θ_pi表示第i个热用户的散热器的过余温度，单位是℃；参数的下角标中的“1”、“2”代表两个工况，参数的下角标中的角标“i”表示该参数是对应第i个热用户的。

3.根据权利要求1所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法,其特征在于,步骤五中确定每个热用户中散热器的综合热特性参数A_i值的方法相同，具体方法为：

根据采暖季供热实际情况取X个供热时段，通过实测的采暖系统数据t_g、t_h和t_n，利用式（6）获得第i个热用户中散热器的综合热特性参数A_i值，

$A_i=Q_{\mathrm{Zj}}\·\frac{{(\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{ij}}}-1)}^{-b_i}-{\left(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δ}t}_{\mathrm{ij}}}\right)}^{-b_i}}{b_i\·{(t_{\mathrm{gij}}-t_{\mathrm{hij}})}^{b_i+1}}---\left(6\right)$

式中：t_g表示热用户的供水温度，t_gij表示第i个用户在第j个供热时段的供水温度；t_hij表示第i个用户在第j个供热时段的回水温度；

表示第i个热用户在第j个供热时段的相对温差，单位是℃；Q_Zj表示总热量表获得的在j时段计量的建筑物总供热量。

4.根据权利要求1所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法,其特征在于,步骤六中确定每个热用户的分摊的热量的过程相同，其中，确定第i个热用户分摊的热量Q_i的过程为：

根据贸易结算表测量的贸易结算热量，依据式（7）求得第i个热用户分摊的热量Q_i为：

$Q_i=Q_Z\frac{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_i{b}_i\·{(t_{\mathrm{gi}}-t_{\mathrm{hi}})}_k^{b_i+1}}{{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δ}t}_{\mathrm{ik}}}-1)}^{-b_i}-{\left(\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}{t}_{\mathrm{ik}}}\right)}^{-b_i}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_k}{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A_j{b}_j\·{(t_{\mathrm{gj}}-t_{\mathrm{hj}})}_k^{b_j+1}}{{(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{jk}}}-1)}^{-b_j}-{\left(\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δt}}_{\mathrm{jk}}}\right)}^{-b_j}}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\τ}}_k}---\left(7\right)$

式中Q_i的单位是GJ；Q_Z表示总热量表测量的建筑物总供热量，单位是GJ；△τ_k表示第k个采样时段；k表示采样间隔的序号，m表示建筑物所包含的所有热用户的总数，n表示总的采样时段。

5.根据权利要求1所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法,其特征在于,所述采暖系统为单户水平式采暖系统。

6.根据权利要求1所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法,其特征在于,所述采暖系统为采用散热器采暖的采暖系统。

7.根据权利要求1所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法,其特征在于,所述采暖系统为采用地板采暖的采暖系统。

8.实现权利要求1所述的基于户式散热器热分配表法实现采暖系统的热计量方法的热计量系统，其特征在于，该热计量系统适用对单户水平式采暖系统中热用户用热量的热计量，所述热计量系统包括用于采集每个热用户入户处的供水管温度的供水温度传感器（5）、用于采集每个热用户入户处的回水管温度的回水温度传感器（6）、用于采集每个热用户的室内温度的室温传感器（3）、用于采集单户水平式采暖系统中一条供热支路上的所有热用户的供水温度传感器（5）、回水温度传感器（6）和室温传感器（3）输出的温度信号的单元温度采集显示装置（4），该热计量系统还包括用于采集所有单元温度采集显示装置（4）发送所采集的温度信息的数据传输装置（1）、串联在单户水平式采暖系统的供热总管路的总热量表（2）、数据接收装置（15）和计算机（14），总热量表（2）发送热计量信息给数据传输装置（1），所述数据传输装置（1）将接收到的所有数据发送给数据接收装置（15），所述数据接收装置（15）将接收到的信号发送给计算机（14），所述计算机（14）用于根据接收到的所有数据计算单户水平式采暖系统中每个热用户的供热量。

9.根据权利要求8所述的热计量系统，其特征在于，所有电信号的传递为有线传输方式或无线传输方式。

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