CN107192005A - 一种采暖系统热计量方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采暖系统热计量方法及系统，通过所述低温辐射采暖系统设置固定室内温度T固，获得所述固定室内温度T固下的管内质量流量值Q，通过检测获得管内水流的温度T水、实际室内温度T实、所述管内质量流量值Q和所述管内水流的温度T水，获得对流换热系数h；根据所述管内水流的温度T水、所述实际室内温度T实和所述对流换热系数h，获得对流传热量Qc；根据所述加权平均温度Tp和所述管内水流的温度T水，获得辐射换热量Qr；根据所述对流传热量Qc和所述辐射换热量Qr，获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI。通过一种采暖系统热计量方法及系统，能够降低居住户型差异产生的供热量差距，减少供暖能耗。

Description

一种采暖系统热计量方法及系统
技术领域
本发明涉及采暖系统领域，特别是涉及一种采暖系统热计量方法及系统。
背景技术
目前主要的供暖方式为散热器供暖，其主要的传热形式为对流传热，散热器通过对流方式将附近的空气进行加热，进一步将室内温度提升，使人体感到舒适，这种散热器形式的供暖的热计量方法存在弊端，为了达到人体舒适性的要求，需要对整个房间的空气进行加热，其供热量较大，对于顶层、阴面住户其所需供热更大，因此存在着居住户型产生的差异。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够降低居住户型产生的供热量差距的采暖方式的热计量方法及系统。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种采暖系统热计量方法，所述热计量方法应用于低温辐射采暖系统，所述热计量方法包括：
通过所述低温辐射采暖系统设置固定室内温度T固，获得所述固定室内温度T固下的管内质量流量值Q；
通过检测获得管内水流的温度T水和实际室内温度T实；
根据所述管内质量流量值Q获得管内水流的流速v；
根据所述管内水流的流速v和所述管内水流的温度T水，获得对流换热系数h；
根据所述管内水流的温度T水、所述实际室内温度T实和所述对流换热系数h，获得对流传热量Qc；
测量室内非加热面温度和面积，获得室内非加热面面积加权平均温度Tp；
根据所述加权平均温度Tp和所述管内水流的温度T水，获得辐射换热量Qr；
根据所述对流传热量Qc和所述辐射换热量Qr，获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI。
可选的，所述根据所述管内质量流量值Q获得管内水流的流速v具体包括：
水流的流速其中，Q表示管内质量流量值，d表示管的直径，ρ表示水的密度。
可选的，所述根据所述管内水流的流速v和所述管内水流的温度T水，获得对流换热系数h具体包括：
通过检测管壁温度tw和实际室内温度T实，获得定性温度t定，
所述定性温度t定＝(T实+tw)/2；
根据所述定性温度t定查表，获得运动粘度系数υ、流体导热系数λ和普朗特数pr；
根据所述定性温度t定，获得体积膨胀系数α＝1/(273+t定)；
根据所述体积膨胀系数α，获得瑞利准则Ra＝g·α(tw-T实)H/υ2，其中，H表示管壁高度，α表示体积膨胀系数，υ表示运动粘度系数；
根据所述瑞利准则Ra得到怒谢尔特数其中pr表示普朗特数；
所述对流换热系数其中λ表示流体导热系数，H表示管壁高度，Nu表示怒谢尔特数。
可选的，所述根据所述管内水流的温度T水，所述实际室内温度T和所述对流换热系数h，获得对流传热量Qc具体包括：
所述对流传热量Qc＝hA(tw-T实)，其中，h为所述对流换热系数，A为管道的截面积，tw为所述管壁温度，T实为所述实际室内温度T实。
可选的，所述根据所述加权平均温度Tp和所述管内水流的温度T水，获得辐射换热量Qr具体包括：
测量室内非加热面的温度和面积，获得室内非加热面面积加权平均温度Tp，辐射换热量
Qr＝4.98·[((Tf+273)/100)4-((Tp+273)/100)4]，其中，Tf表示管内平均温度，Tp表示加权平均温度。
可选的，所述根据所述对流传热量Qc和所述辐射换热量Qr，获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI具体包括：
获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI＝Qc+Qr。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明应用于低温辐射采暖系统的热计量方法，通过检测管内水流的温度和实际室内温度，获得对流传热量，通过检测室内非加热面温度和面积，获得辐射换热量，然后再根据对流传热量和辐射换热量获得低温辐射采暖系统提供的总热量，在满足舒适性要求的情况下，降低了居住户型产生的供热量差距，减少了供暖能耗，节约了能源。
为了实现上述目的，本发明还提供了如下方案：
一种采暖系统热计量系统，所述热计量系统应用于低温辐射采暖系统，所述热计量系统包括：
采集模块，用于采集所述固定室内温度T固下的管内质量流量值Q、管内水流的温度T水和实际室内温度T实；
计算对流传热量Qc模块，用于根据所述管内质量流量值Q、所述管内水流的温度T水，所述管内水流的温度T水、所述实际室内温度T实，获得对流传热量Qc；
计算辐射换热量Qr模块，用于通过测量室内非加热面温度和面积，获得室内非加热面面积加权平均温度Tp，根据所述加权平均温度Tp和所述管内水流的温度T水，获得辐射换热量Qr；
计算低温辐射采暖系统提供的总热量QI模块，用于根据所述对流传热量Qc和所述辐射换热量Qr，获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI。
可选的，所述计算对流传热量Qc模块具体包括：
计算管内水流的流速v单元，用于根据所述管内质量流量值Q获得管内水流的流速v；
计算对流换热系数h单元，用于根据所述管内水流的流速v和所述管内水流的温度T水，获得对流换热系数h；
计算对流传热量Qc单元，用于根据所述管内水流的温度T水、所述实际室内温度T实和所述对流换热系数h，获得对流传热量Qc。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：一种采暖系统热计量系统，通过设置计算对流传热量Qc模块和计算辐射换热量Qr模块，能够减小户型差异带来的需热量不同，还能够对户间传热的热量进行修正，减少热量损耗，节约能源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种采暖系统热计量方法的流程图；
图2为本发明中获得对流换热系数h的流程图；
图3为本发明一种采暖系统热计量系统的组成图；
图4为本发明中的计算对流传热量Qc模块组成图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种能够降低居住户型产生的供热量差距的采暖方式的热计量方法及系统。
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作进一步详细的说明。
如图1所示，一种采暖系统热计量方法，所述热计量方法应用于低温辐射采暖系统，所述热计量方法包括：
步骤100：通过所述低温辐射采暖系统设置固定室内温度T固，获得所述固定室内温度T固下的管内质量流量值Q，通过检测获得管内水流的温度T水和实际室内温度T实；
步骤200：根据所述管内质量流量值Q获得管内水流的流速v；
步骤300：根据所述管内水流的流速v和所述管内水流的温度T水，获得对流换热系数h；
步骤400：根据所述管内水流的温度T水、所述实际室内温度T实和所述对流换热系数h，获得对流传热量Qc；
步骤500：测量室内非加热面温度和面积，获得室内非加热面面积加权平均温度Tp；
步骤600：根据所述加权平均温度Tp和所述管内水流的温度T水，获得辐射换热量Qr；
步骤700：根据所述对流传热量Qc和所述辐射换热量Qr，获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI。
所述根据所述管内质量流量值Q获得管内水流的流速v具体包括：
水流的流速其中，Q表示管内质量流量值，d表示管的直径，ρ表示水的密度。
如图2所示，所述根据所述管内水流的流速v和所述管内水流的温度T水，获得对流换热系数h具体包括：
步骤301：通过检测管壁温度tw和实际室内温度T实，获得定性温度t定，所述定性温度t定＝(T实+tw)/2；
步骤302：根据所述定性温度t定查表1，通过查表1干空气的物理性质，获得运动粘度系数υ、流体导热系数λ和普朗特数pr；
步骤303：根据所述定性温度t定，获得体积膨胀系数α＝1/(273+t定)；
步骤304：根据所述体积膨胀系数α，获得瑞利准则Ra＝g·α(tw-T实)H/υ2，其中，H表示管壁高度，α表示体积膨胀系数，υ表示运动粘度系数；
步骤305：根据所述瑞利准则Ra得到怒谢尔特数
其中pr表示普朗特数，
所述对流换热系数其中λ表示流体导热系数，H表示管壁高度，Nu表示怒谢尔特数。
表1干空气的物理性质(101.33kPa)
所述根据所述管内水流的温度T水，所述实际室内温度T和所述对流换热系数h，获得对流传热量Qc具体包括：所述对流传热量Qc＝hA(tw-T实)，其中，h为所述对流换热系数，A为管道的截面积，tw为所述管壁温度，T实为所述实际室内温度T实，用于对户型不同以及户间传热的热量流动进行修正。
所述根据所述加权平均温度Tp和所述管内水流的温度T水，获得辐射换热量Qr具体包括：测量室内非加热面的温度和面积，获得室内非加热面面积加权平均温度Tp，辐射换热量
Qr＝4.98·[((Tf+273)/100)4-((Tp+273)/100)4]，其中，Tf表示管内平均温度，Tp表示加权平均温度，用于对不同户型以及阳面阴面所需要的不同辐射换热量进行监测。
所述根据所述对流传热量Qc和所述辐射换热量Qr，获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI具体包括：获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI＝Qc+Qr。
如图3所示，一种采暖系统热计量系统，所述热计量系统应用于低温辐射采暖系统，所述热计量系统包括：
采集模块1，用于采集所述固定室内温度T固下的管内质量流量值Q、管内水流的温度T水和实际室内温度T实，由于一天中的不同时刻的光照强度不同，所以监测温度在不同时间段内监测，获取不同时间段内的温度值；
计算对流传热量Qc模块2，用于根据所述管内质量流量值Q、所述管内水流的温度T水，所述管内水流的温度T水、所述实际室内温度T实，获得对流传热量Qc；
计算辐射换热量Qr模块3，用于通过测量室内非加热面温度和面积，获得室内非加热面面积加权平均温度Tp，根据所述加权平均温度Tp和所述管内水流的温度T水，获得辐射换热量Qr；
计算低温辐射采暖系统提供的总热量QI模块4，用于根据所述对流传热量Qc和所述辐射换热量Qr，获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI。
如图4所示，所述计算对流传热量Qc模块2具体包括：
计算管内水流的流速v单元21，用于根据所述管内质量流量值Q获得管内水流的流速v；
计算对流换热系数h单元22，用于根据所述管内水流的流速v和所述管内水流的温度T水，获得对流换热系数h；
计算对流传热量Qc单元23，用于根据所述管内水流的温度T水、所述实际室内温度T实和所述对流换热系数h，获得对流传热量Qc。
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。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种采暖系统热计量方法，所述热计量方法应用于低温辐射采暖系统，其特征在于，所述热计量方法包括：
通过所述低温辐射采暖系统设置固定室内温度T固，获得所述固定室内温度T固下的管内质量流量值Q；
通过检测获得管内水流的温度T水和实际室内温度T实；
根据所述管内质量流量值Q获得管内水流的流速v；
根据所述管内水流的流速v和所述管内水流的温度T水，获得对流换热系数h；
根据所述管内水流的温度T水、所述实际室内温度T实和所述对流换热系数h，获得对流传热量Qc；
测量室内非加热面温度和面积，获得室内非加热面面积加权平均温度Tp；
根据所述加权平均温度Tp和所述管内水流的温度T水，获得辐射换热量Qr；
根据所述对流传热量Qc和所述辐射换热量Qr，获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI。
2.根据权利要求1所述的一种采暖系统热计量方法，其特征在于，所述根据所述管内质量流量值Q获得管内水流的流速v具体包括：
水流的流速其中，Q表示管内质量流量值，d表示管的直径，ρ表示水的密度。
3.根据权利要求1所述的一种采暖系统热计量方法，其特征在于，所述根据所述管内水流的流速v和所述管内水流的温度T水，获得对流换热系数h具体包括：
通过检测管壁温度tw和实际室内温度T实，获得定性温度t定，
所述定性温度t定＝(T实+tw)/2；
根据所述定性温度t定查表，获得运动粘度系数υ、流体导热系数λ和普朗特数pr；
根据所述定性温度t定，获得体积膨胀系数α＝1/(273+t定)；
根据所述体积膨胀系数α，获得瑞利准则Ra＝g·α(tw-T实)H/υ2，其中，H表示管壁高度，α表示体积膨胀系数，υ表示运动粘度系数；
根据所述瑞利准则Ra得到怒谢尔特数其中pr表示普朗特数；
所述对流换热系数其中λ表示流体导热系数，H表示管壁高度，Nu表示怒谢尔特数。
4.根据权利要求1所述的一种采暖系统热计量方法，其特征在于，所述根据所述管内水流的温度T水，所述实际室内温度T和所述对流换热系数h，获得对流传热量Qc具体包括：
所述对流传热量Qc＝hA(tw-T实)，其中，h为所述对流换热系数，A为管道的截面积，tw为所述管壁温度，T实为所述实际室内温度T实。
5.根据权利要求1所述的一种采暖系统热计量方法，其特征在于，所述根据所述加权平均温度Tp和所述管内水流的温度T水，获得辐射换热量Qr具体包括：
测量室内非加热面的温度和面积，获得室内非加热面面积加权平均温度Tp，辐射换热量
Qr＝4.98·[((Tf+273)/100)4-((Tp+273)/100)4]，其中，Tf表示管内平均温度，Tp表示加权平均温度。
6.根据权利要求1所述的一种采暖系统热计量方法，其特征在于，所述根据所述对流传热量Qc和所述辐射换热量Qr，获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI具体包括：
获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI＝Qc+Qr。
7.一种采暖系统热计量系统，所述热计量系统应用于低温辐射采暖系统，其特征在于，所述热计量系统包括：
采集模块，用于采集所述固定室内温度T固下的管内质量流量值Q、管内水流的温度T水和实际室内温度T实；
计算对流传热量Qc模块，用于根据所述管内质量流量值Q、所述管内水流的温度T水，所述管内水流的温度T水、所述实际室内温度T实，获得对流传热量Qc；
计算辐射换热量Qr模块，用于通过测量室内非加热面温度和面积，获得室内非加热面面积加权平均温度Tp，根据所述加权平均温度Tp和所述管内水流的温度T水，获得辐射换热量Qr；
计算低温辐射采暖系统提供的总热量QI模块，用于根据所述对流传热量Qc和所述辐射换热量Qr，获得所述低温辐射采暖系统提供的总热量QI。
8.根据权利要求7所述的一种采暖系统热计量系统，其特征在于，所述计算对流传热量Qc模块具体包括：
计算管内水流的流速v单元，用于根据所述管内质量流量值Q获得管内水流的流速v；
计算对流换热系数h单元，用于根据所述管内水流的流速v和所述管内水流的温度T水，获得对流换热系数h；
计算对流传热量Qc单元，用于根据所述管内水流的温度T水、所述实际室内温度T实和所述对流换热系数h，获得对流传热量Qc。
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