CN106322499A - 供热系统及其方法 - Google Patents

Abstract

公开了供热系统及其方法。该系统包括：至少一个温度控制模块、至少一个数据采集模块、至少一个通断控制阀、至少一个通讯模块和远程控制模块；所述温度控制模块设置于用户室内并测定室内温度；所述数据采集模块接收来自所述温度控制模块的温度信息，并将温度信息传递至所述通讯模块；所述通断控制阀安装于用户室外的供热管道上并根据来自所述温度控制模块的信息开启或闭合所述供热管道；所述远程控制模块对接收自所述通讯模块的信息进行处理并发送控制指令。该系统能够提高供热效率并降低供热成本。

Description

供热系统及其方法

技术领域

本申请涉及供热系统，具体地涉及适于安装在单管、双管供暖系统中的供热装置系统。本申请还涉及采用该供热装置系统的供热方法。

背景技术

我国是能源短缺国家，但每年的能源消耗却十分惊人，尤其是北方冬天采暖用能十分巨大，因此节约能源十分必要。我国传统的供热系统模式弊端愈加突显，比如用户无法调节室内温度、仅能够按面积收费等。而这些弊端又导致用户无节能意识，热能浪费严重。

随着我国对建筑节能要求的不断提高和供热收费体制的改革，供热按户分别计量和按用热量收费，进而取代按采暖面积均摊供热费已成为供热系统的发展趋势。因此，新型供热系统及方法具有重要的现实意义。

我国对建筑节能要求不断提高并且对供热收费体制不断完善，住房和城乡建设部在2009年颁布的《供热计量技术规程》(JCJ173-2009)，其中明确了包括直接计量和间接计量各种热计量方法。最常规的热量表有机械式热量表、超声波式热量表等类型。机械式热量表的初期投资低，但流量测量精度不高，表阻力较大、容易阻塞、易损件较多并且对水质有一定要求。超声波式热量表的流量测量精度高、压损小、不易堵塞，但初期投资较高。一套完整的节能热计量系统通常包括热量表和散热器温控阀两部分组成，散热器温控阀高阻力的结构对于供热改造后的系统几乎无法实现正常运行；而对于供热费用结算而言，无论是采用户用热量表直接计量结算还是依据户用热表值二次分摊总热量结算，各用户的户表投资很高，户表故障率也很高(如水质不好易堵塞、仪表运动部件难以满足供热系统的高水温以及工作时间长的使用环境等)，从而无法提供准确合理的收费依据。

目前本领域存在许多未解决的问题，包括：1、目前垂直单管顺流式供暖系统没有很好的节能阀门技术能够与之相适应，传统的散热器恒温阀易堵塞，而且投资规模巨大；2、目前基于“通断时间面积法”的热计量(分摊)装置，只能用在供热的双管系统上，而不能应用在垂直单管顺流式供暖系统；3、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，必会出现系统水力失调的情况。

另外，目前的“通断时间面积法”热计量方法还存在以下问题：1、当用户私自更换散热器时，如仅用该用户建筑面积和用热时间去分摊整栋楼总热量，则会出现该住户实际用热量大，而分摊热量少、缴费少的不公平现象；2、供热系统因增加计量与节能装置，把原有定流量系统改变成变流量系统而造成的管网失衡问题；3、因目前集中供热系统中普遍存在着“大流量、小温差”的不经济运行状况，一般设计流量时往往偏大于实际运行所需的流量，而造成采暖系统前端用户的室温偏高而末端用户的室温达不到要求，从而导致热分摊不准确且难以控制；4、因“通断时间面积法”特殊的无线通讯功能，使其工作条件只能用在楼内双管系统上安装，而不能用在楼内单管系统上，这样在实践应用的广泛性上受到限制；5、传统散热器三通恒温阀阻力过大，易造成管路堵塞、室温降低。

概述

本申请的目的在于提供适用于单管和双管垂直串联连接的供暖系统上的供热装置系统以及采用该供热装置系统的供热方法，该系统和方法能够实现根据不同用户的温度需求进行供热和计费，进而实现节能的效果。

根据本申请的第一个方面，提供供热系统，其包括：至少一个温度控制模块、至少一个数据采集模块、至少一个通断控制阀、至少一个通讯模块和远程控制模块；所述温度控制模块设置于用户室内并测定室内温度；所述数据采集模块接收来自所述温度控制模块的温度信息，并将温度信息传递至所述通讯模块；所述通断控制阀安装于用户室外的供热管道上并根据来自所述温度控制模块的信息控制供热管道中热流的通断和流量；所述远程控制模块对接收自所述通讯模块的信息进行处理并发送控制指令。

在本申请的一个实施方式中，供水管与回水管分别与用户室内的散热器连接，数据采集模块和通断控制阀设置在供水管或回水管上。

在本申请的一个实施方式中，供热系统还包括与通断控制阀连接的总线分配器，以及通过总线通道与总线分配器连接的采集计算器。

根据本申请的一个实施方式，所述温度控制模块包括温度控制电路、温度控制器、时钟电路、通断控制阀电路和通讯电路，所述温度控制器、时钟电路、通断控制阀电路和通讯电路均与所述温度控制电路连接，所述通讯电路与所述采集模块连接，所述通断控制阀电路与所述通断控制阀的阀体连接；任选地，所述温度控制模块将一天的24小时分为2个以上的时间段，并针对各个时间段设定温度；任选地，所述通断控制阀为二通或三通的电动或电热控制阀。

根据本申请的一个实施方式，所述通断控制阀包括阀体和通断执行器，所述通断执行器控制所述阀体通断。

根据本申请的一个实施方式，所述通断控制阀还包括至少一个IC卡计费模块，所述IC卡计费模块与所述温度控制模块连接，进而与所述数据采集模块和远程控制模块连接。

根据本申请的一个实施方式，所述IC卡计费模块包括IC卡识别模块和计费模块，所述IC卡识别模块记录来自用户的用热信息，所述计费模块能够根据所述用热信息生成费用信息并将所述费用信息发送至所述远程控制模块，并且将来自所述远程控制模块的指令传送至所述通断执行器进而控制所述阀体通断。

根据本申请的一个实施方式，所述通断控制阀还包括报警模块，当所述通断控制阀收到破坏性外力时将向所述远程控制模块发送报警信号。

根据本申请的一个实施方式，所述供热系统还包括为所述供热系统的各模块供电的电源，优选地，所述电源与所述通讯电路连接。

根据本申请的一个实施方式，所述供热系统还包括记录楼栋的总热量的热量表，所述热量表与所述通讯模块连接。

根据本申请的第二个方面，其提供供热方法，其包括以下步骤：

在用户室内设置温度控制模块来测定室内温度并在供水管上设置控制用户热流的通断和流量的通断控制阀；通过数据采集模块接受用户室内的温度，并通过通讯模块将所述温度信息传发送至远程控制模块；所述远程控制模块对所述温度信息进行处理，并根据数据处理结果向所述通断控制阀发送指令，进而控制用户热流的通断和流量。

根据本申请的一个实施方式，将一天的24小时分为2个以上的时间段，并针对各个时间段设定温度。

根据本申请的一个实施方式，所述通断控制阀还包括至少一个IC卡计费模块，所述IC卡计费模块与所述温度控制模块连接，进而与所述数据采集模块和远程控制模块连接，所述IC卡计费模块包括IC卡识别模块和计费模块，通过所述IC卡识别模块输入用户的用热信息，采用所述计费模块根据所述用热信息生成费用信息并将所述费用信息发送至所述远程控制模块，通过所述远程控制模块向所述通断执行器传送指令进而控制所述阀体通断。

根据本申请的一个实施方式，通过电源向上述各模块供电。

详述

本申请的供热系统和方法可应用于集中供热系统的垂直单/双管顺流式供暖系统，其应用“通断时间面积法”进行热分摊从而时间节能的目的。

本申请的系统在集中供热系统中安装基于通/断式供热控制模式(Q式系统)的室温控制装置及热计量(分摊)装置，按照“通断时间面积法”进行采暖热耗量分户供给和计算时，采用温控技术与阀门技术将供暖的单管系统改造成相当于水平双管系统(即双管制的分户独立供暖系统)的形式再来按照通断时间面积法进行分摊，以适应集中供热、分户热计量(分摊)收费的要求。

本申请的专用修正计算程序采用实际测量的末端散热设备的散热量与设计末端散热设备的散热量为依据计算修正参数。

本申请通过采用在每组散热器的进水一端安装低阻的通断控制阀，把原先的垂直单管顺流式供暖系统改变成类似于双管系统的系统，用一个温度控制模块来控制多个散热器通断控制阀的阀体门，以便多个阀门可以同时或分别开关，以符合建筑采暖“通断时间面积法”方法分户热计量(分摊)，实现采暖耗热量计量收费的实际要求。

对于分户水平连接的采暖系统，在各户的分支支路上安装一个通断控制阀，对该用户散热器的循环水进行通断控制来实现该户的室温控制。同时在各户的代表房间里放置温度控制模块，用于测量室内温度和供用户进行温度设定，并将测量的室内温度值和用户设定的温度值发送给通断控制阀。通断控制阀根据实测室温与设定值之差控制阀门的通断，以此调节送入室内的热量，同时记录各户通断控制阀的开启时间。按照各户的累计开启时间并结合采暖面积分摊整栋建筑的热量。

本申请供热系统的通断控制阀采用三通电动或电磁控制阀门，其具备流量分流功能，并安装于供热用户散热器的进水端。该三通电动阀门包括阀体部分和温度控制器部分(通断执行器)。三通电动阀门本体的阀体部分具有分流装置并可对供热主管通断时的流量进行分流。温度控制器部分包含电机、减速机构等，其可根据温度控制模块传来的控制指令开关阀门。还可采用电热驱动的阀门。该温度控制器部分与温度控制模块的连接包括电源供给线和报警模块，以防止用户恶意断电或盗热。

本申请供热系统的三通电动阀门上安装具有通断控制功能的温度控制器，用于调节用户平衡阀门的开关值，并通过实际测定和软件管理等功能为该用户开启时间修正的依据，同时结合能根据室温设定进行开关控制的温度控制模块，对用户的通断控制阀开启比(热量分摊比值)进行控制，从而提高用户采暖的节能效率、准确性和合理性并克服水力失调现象。

本申请通过温度控制模块控制供热和热量计量，可实现户间流量调节、自动室温调节、收费管理，且其成本低、施工方便、节能显著、热量分摊公平合理，同时便于管理、更符合我国实际供热、用热工况，可广泛用于“通断时间面积法”进行分户节能与热计量的系统。

本申请的供热系统采用集散式的控制构架方式，以远程控制模块为中心点，经由放置于各个区域的采集模块分别连接到相应区域的设备终端即通断控制阀。用户通过温度控制模块控制通断控制阀开闭，从而控制室内温度以达到节能舒适。

本申请供热系统的温度控制模块能够进行热量修正，其专用修正计算程序是依据暖气片测试标准GB/T 13754-92 EN442 IBR设计，通过实际测定的不同用户散热器和片组数或地板采暖材料计算实际的传热系数K值，采用标准工况下的散热量对原来供热时间进行修正。本申请的温度控制模块可安装在室内，内部设置有温度传感器。

所述的专用修正计算程序输入现场实际测量的暖气片或地板采暖的参数，与原来的参数相对比，以便修正供热时间参数，进而修正实际用热的时间。可根据供热实际运行工况参数确定恰当的修正公式并写入微处理控制器。还可针对各个用户输入多种修正参数。

本申请供热系统的通讯模块，将用户的温度信息通过M-BUS、RS-485和无线传输或者用IC卡人工读数的形式远程传输数据。

本申请供热系统的温度控制模块可为编程电子式室内温度控制器。编程电子式室内温度控制器可以根据需要把一天24小时分为4～8个时间段，分别输入各时间段的设定温度。用户根据其需要自行选调各时间段中的各室内所需温度，并且可通过电子式室内温度控制器在舒适模式(18-25摄氏度)与值班温度(10-15摄氏度)之间进行一键切换，从而实现了自助式消费选择，从而达到节能降耗的目的。

本申请供热系统的温度控制模块与计算机之间可根据具体楼宇条件进行选择和匹配，也可以根据用户的要求进行选择，如：无线连接、红外线连接、M-BUS或数据传输形式连接，或者通过IC卡进行数据传输。

本申请供热系统的电源可以是电池，也可以是外部交流电源，还可以是其他组合电源系统。电源线路可为总线结构，即一条电源线连接所有用电设备。

通过本申请的供热系统和基于该系统的方法，可以有效地解决目前采用“通断时间面积法”热计量方法中存在的问题。因此，本申请可具有如下的至少一种有益效果。

1、本申请通过温度控制模块控制供热和热量计量，可实现户间流量调节、自动室温调节、收费管理，且具有成本低、施工方便、节能显著、热量分摊公平合理的功能，同时便于管理、更符合我国实际供热、用热工况，可广泛用于“通断时间面积法”进行分户节能与热计量的系统。

2、本申请因为设计了设定分流的通断控制阀，以及费用专用修正计算程序，因此本申请的供热系统可以应用在双管系统、单管系统、地板采暖系统等各类采暖系统，并针对热用户供水流量变化、热用户私自改装散热设备、热用户面积相同而位置不同而造成不同费用等实际情况，更为科学合理的分摊整栋楼总热量，从而达到节能目的。

3、本申请对“通断时间面积法”这种新的二次热分摊方法在垂直单管顺流式系统上的推广与落实提供技术上的有力保障。

4、本申请通过预先设定热用户供热水流量的方法达到调节热用户之间的热平衡、提高节能效率；并按照专用的修正计算公式，对热用户的热量分摊时间进行修正，从而提高热用户热分摊的准确性和公平合理性，进而达到根据供热面积及温度来计算费用的效果。

附图说明

图1为本根据本申请的一个实施方式的供热系统的示意图，该示意图表明该供热系统的各个模块的连接方式和在楼宇中的具体位置，其中箭头表示数据流传输方向。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，供热系统包括安装在室内的具有读取功能和通讯功能的温度控制器、三通电动阀门、采集模块、数据传输线路、远程控制主机。通过室内温度控制器控制三通电动阀门开通或截断来实现人为的行为节能。温度控制器与三通电动阀门的控制部分即通断执行器进行无线、有线的数据传输线路传递信号。温度控制模块和楼栋热量表还可以通过自身的通讯模块把信号传输至管理部门的安装有收费管理软件的远程计算机上进行热量分摊。

温度控制模块用于用户室温的调节和检测，其安装在用户的典型房间内，检测房间的温度和用户设定的温度相比较，并通过有线或无线来控制供暖阀门的开启和关闭。当房间的温度高于设定温度时，输出信号关闭供暖阀门；当房间温度低于用户设定温度2摄氏度时，输出信号开启供暖阀门，从而使用户达到舒适、节能的目的。

负责采集楼栋热量表的热量信息和用户通断控制器的累计供热计时信息并结合住户供热面积进行热量分摊计算。采集模块与通断控制器之间采用M-BUS方式进行数据传输。采集模块可以通过以太网、GPRS等多种方式进行数据远传。采集模块使用了大容量高速低功耗工业级存储器可以存储至少3个采暖季的用户用热信息，安全、方便、可靠。防断电功能，采集模块内部装有不间断电源，可以保证在外部断电的情况下，系统依然正常运行。

收费管理软件的具体计算公式如下公式

$q_i=\frac{\mathrm{Ti}\·\mathrm{Hi}\·\mathrm{Fi}}{\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Ti}\·\mathrm{Hi}\·\mathrm{Fi}}{Q}_z$

其中：

q_i：分摊给i用户的热量(kw.h)

Q_z：楼栋热量表计量的总热量(kw.h)

Ti：i用户的计量修正系数

Hi：i用户累计用热的时间(h)

Fi：i用户的供热面积(m²)

温度控制模块采用可编程室内温度控制器，即按需要把一天24小时分为4～8个时间段，分别设定各时间段的温度，将各时间段和设定的温度编成程序存储在控制器的芯片中并自动上传或通过人工IC卡等数据载体，在将数据传递至远程费用管理主机进行数据存储、分析。用户根据自己的需要选取时间段的温度。三通电动阀门采用电动、热电控制形式，阀门装于散热器的供水管上，并加装跨越管实现热水的分流。

供热系统的工作原理是如下。在楼宇的热力入口处安装带有通讯功能的作为结算器具的楼栋热量表来计量通讯的总热量。在该建筑物每个热用户的控制室温的典型地点安装温度控制模块，带有通断执行器的三通电动阀门安装在用户的散热器的供水管道上。热用户可根据实际建筑物面积和实际热用量设定三通电动阀门的通或断，以达到基本的供热需求。另外，用户还可设定温度控制模块的温度，则三通电动阀门通过与温度控制模块连接的通断执行器开关阀门。

温度控制模块可以随时按需要方便地调节来设定温度，实现用户主动按需用热而节约能源。

当室温达到所需设定温度以上时，温度控制模块自动将其测得的室温值和设定值进行比较，如室温达到设定值，温度控制模块触点断开，通过室温控制电路向通断执行器发出信号，通断执行器将输出控制信号来控制三通电动阀门，使得供热管路关闭，停止供热，同时停止累计接通时间。

当室温低于设定值时，温度控制模块触点闭合，则使得管路开启，开始供热，同时开始累计接通时间。同时用户可自行根据每一天用热的时间段不同分别设定不同的温度，可实现节省热能、节约热费。如用户需较高温度时，可把温度控制模块的设定温度调高，例如调至摄氏22度以上，温度控制模块将自动控制供热室温，满足供热需求。

收费管理软件可自动存储5个以上采暖季的供热数据，同时可计算和存储各采暖季内用户使用的接通时间和断开时间，并且根据用户设定的温度进行通断控制，还可以为供热管理部门制定合适的节能的供热方案。

Claims (12)

1.供热系统，其包括：至少一个温度控制模块、至少一个数据采集模块、至少一个通断控制阀、至少一个通讯模块和远程控制模块；

所述温度控制模块设置于用户室内并测定室内温度；

所述数据采集模块接收来自所述温度控制模块的温度信息，并将温度信息传递至所述通讯模块；

所述通断控制阀安装于用户室外的供热管道上并根据来自所述温度控制模块的信息控制供热管道中热流的通断和流量；

所述远程控制模块对接收自所述通讯模块的信息进行处理并发送控制指令。

2.如权利要求1所述的供热系统，其中所述温度控制模块包括温度控制电路、温度控制器、时钟电路、通断控制阀电路和通讯电路，所述温度控制器、时钟电路、通断控制阀电路和通讯电路均与所述温度控制电路连接，所述通讯电路与所述采集模块连接，所述通断控制阀电路与所述通断控制阀的阀体连接；任选地，所述温度控制模块将一天的24小时分为2个以上的时间段，并针对各个时间段设定温度；任选地，所述通断控制阀为二通或三通的电动或电热控制阀。

3.如权利要求1或2所述供热系统，其中所述通断控制阀包括阀体和通断执行器，所述通断执行器控制所述阀体通断。

4.如权利要求3所述的供热系统，其中所述通断控制阀还包括至少一个IC卡计费模块，所述IC卡计费模块与所述温度控制模块连接，进而与所述数据采集模块和远程控制模块连接。

5.如权利要求4所述的供热系统，其中所述IC卡计费模块包括IC卡识别模块和计费模块，所述IC卡识别模块记录来自用户的用热信息，所述计费模块能够根据所述用热信息生成费用信息并将所述费用信息发送至所述远程控制模块，并且将来自所述远程控制模块的指令传送至所述通断执行器进而控制所述阀体通断。

6.如前述任一项权利要求所述的供热系统，其中所述通断控制阀还包括报警模块，当所述通断控制阀收到破坏性外力时将向所述远程控制模块发送报警信号。

7.如前述任一项权利要求所述的供热系统，其中所述供热系统还包括为所述供热系统的各模块供电的电源，优选地，所述电源与所述通讯电路连接。

8.如前述任一项权利要求所述的供热系统，其中所述供热系统还包括记录楼栋的总热量的热量表，所述热量表与所述通讯模块连接。

9.供热方法，其包括以下步骤：

在用户室内设置温度控制模块来测定室内温度并在供水管上设置控制用户热流的通断和流量的通断控制阀；通过数据采集模块接受用户室内的温度，并通过通讯模块将所述温度信息传发送至远程控制模块；所述远程控制模块对所述温度信息进行处理，并根据数据处理结果向所述通断控制阀发送指令，进而控制用户热流的通断和流量。

10.如权利要求9所述的供热方法，将一天的24小时分为2个以上的时间段，并针对各个时间段设定温度。

11.如权利要求9或10所述的供热方法，所述通断控制阀还包括至少一个IC卡计费模块，所述IC卡计费模块与所述温度控制模块连接，进而与所述数据采集模块和远程控制模块连接，所述IC卡计费模块包括IC卡识别模块和计费模块，通过所述IC卡识别模块输入用户的用热信息，采用所述计费模块根据所述用热信息生成费用信息并将所述费用信息发送至所述远程控制模块，通过所述远程控制模块向所述通断执行器传送指令进而控制所述阀体通断。

12.如权利要求9-11中任一项所述的供热方法，通过电源向上述各模块供电。