CN1344921A - 中央空调分户计量方法及中央空调分户计量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中央空调分户计量方法及中央空调分户计量系统,属于与热能有关的测量方法及设备。它通过在特定时间间隔内测量整个系统实际总制冷量W₁;使用电脑动态统计整个系统标准工况总制冷量W₂,采样系统中各风机盘管的回风温度,据此选用相应的温度矫正参数C_j,根据W₁/W₂=Q_i′/(Q_I*C_j),用各风机盘管标准工况制冷量Q_i计算出各风机盘管实际制冷量Q_i′;进而计算出每个用户总的实际使用的制冷量并显示。分户计量系统包括:进、出水温度传感器(3),流量计(4),电脑(30),系统中每一台风机盘管(20)安装一个风量传感器(22)及在回风口处安装一个温度传感器(21)。

Description

中央空调分户计量方法及中央空调分户计量系统

本发明公开了一种中央空调分户计量方法及中央空调分户计量系统，属于与热能有关的测量方法及设备。

背景技术

传统的中央空调(集中采暖)计费系统采用的是每户一套能量仪或多套能量仪计算能量，该计算方法表面看上是比较合理，但是中央空调(或集中采暖)系统因水质原因对流量计的要求比较高，一般采用的是超声波流量计、涡街等类型的流量计，这些流量计不仅造价高，而且每年需要矫正一次，而往往在实际工作中，物业管理公司都不会做这方面的矫正工作，需要请专业公司或国家计量部门来矫正，但费用又非常高，用户难以承受，所以在计量上往往会引起比较大的争议，无法普及。中国专利CN1176379A“公共式中央空调分户计量控制方法和装置”提出利用用户送风马达运转所需功率与空调能力成正比的关系，由电力转换器根据送风马达运转所需功率转换并输出一信号值至电脑，电脑再根据信号值计算出各户实际使用空调所应支付的费用。该方法未考虑各用户室温不同时，送风马达功率相同的条件下，各用户实际获得的热量是不同的。故该方法及设备在实际使用时偏差较大，尚不能满足用户及管理部门的要求。

技术内容

本发明的目的是提供一种使用较简单的测量装置就能反映各个用户实际获得制冷能量的中央空调分户计量方法。

本发明的另一目的是提供一种基于上述计量方法的中央空调分户计量系统。

本发明的第一个目的是这样实现的：

中央空调分户计量方法：整个中央空调系统划分成多个用户，每一用户有一台或多台风机盘管；以特定时间间隔测量整个系统实际总制冷量W₁；使用电脑动态统计整个系统标准工况总制冷量W₂，采样系统中各风机盘管的回风温度，据此选用相应的温度矫正参数C_j，根据W₁/W₂＝Q_i′/(Q_iC_j)的关系，用各风机盘管标准工况制冷量Q_i计算出各风机盘管实际制冷量Q_i′，把每个用户所有的风机盘管实际制冷量Q_i′分别相加，计算出各用户在此时间间隔内实际使用的制冷量；进而连续累计计量出每一个用户总的实际使用的制冷量。

所述的测量整个系统实际总制冷量W₁可以是：用电脑采样系统的进、出水温度和水流量并计算出整个系统在此时间间隔内实际总制冷量W₁。

所述的使用电脑动态统计整个系统标准工况总制冷量W₂可以是：在电脑中存入各风机盘管在不同风量时的标准工况制冷量Q_i，电脑以所述时间间隔采样各风机盘管的风量信号，据此确定各台风机盘管当前的标准工况制冷量Q_i，并将它们相加，计算出系统当前标准工况总制冷量W₂。

所述的特定时间间隔为5秒钟。

本发明的另一目的是这样实现的：

中央空调分户计量系统：整个中央空调系统划分成多个用户，每一用户有一台或多台风机盘管。在中央空调系统的总进水管的始端和总出水管的终端分别各安装一个温度传感器。在中央空调系统的总进水管或总出水管安装流量计。两个温度传感器和流量计的输出端与电脑连接。系统中每一台风机盘管安装一个风量传感器及在回风口处安装一个温度传感器，电脑与各风机盘管的温度传感器和风量传感器连接；电脑中存有风机盘管在不同回风温度的矫正参数C_j和各风机盘管在不同风量时的标准工况制冷量Q_i。电脑以特定时间间隔采样进、出水温度和水流量计算整个中央空调系统此时间间隔内实际总制冷量W₁；电脑以所述时间间隔采样各风机盘管的风量信号，据此确定各台风机盘管当前的标准工况制冷量Q_i，并将它们相加，计算出整个中央空调系统在此时间间隔内标准工况总制冷量W₂；电脑以所述时间间隔采样各风机盘管的温度信号，据此选择相应的矫正参数C_j，按公式：Q_i′＝C_j ^*(W₁/W₂)^*Q_i计算出各风机盘管在该时间间隔内的实际制冷量Q_i′；把每个用户所有风机盘管的实际制冷量Q_i′分别相加，计算出各用户在此时间间隔内实际使用的制冷量；进而电脑连续累计计量出每一个用户总的实际使用的制冷量并加以显示。

所述的电脑也可以采用分布式结构，它的数字计算设备包括一个能量表、一个总能量计算仪和每一个用户一台能量比例计算仪；两个温度传感器和流量计的输出端与能量表连接，能量表的输出经数据线与总能量计算仪连接，能量表以特定时间间隔采样进、出水温度和水流量并计算出整个中央空调系统在此时间间隔内实际总制冷量W₁，并传送到总能量计算仪；所有能量比例计算仪经数据线与总能量计算仪连接；各能量比例计算仪中存有风机盘管在不同回风温度的矫正参数C_j和所属的各风机盘管在不同风量时的标准工况制冷量Q_i；每台能量比例计算仪通过导线与该用户的风机盘管的风量传感器及与温度传感器连接。能量比例计算仪以所述时间间隔读取所属各风机盘管的风量传感器的风量信号，据此确定该用户各台风机盘管当前的标准工况制冷量Q_i，并将它们相加，计算出该用户当前标准工况总制冷量，经数据线传送到总能量计算仪。总能量计算仪把各用户的当前标准工况总制冷量相加，计算出整个中央空调系统在所述时间间隔内标准工况总制冷量W₂。能量比例计算仪以所述时间间隔读取总能量计算仪中的实际总制冷量W₁和标准工况总制冷量W₂以及采样各风机盘管的温度传感器信号，并根据各风机盘管的温度传感器信号选择相应的矫正参数C_j，按公式：Q_i′＝C_j ^*(W₁/W₂)^*Q_i计算出各风机盘管在该时间间隔内的实际制冷量Q_i′。把各个风机盘管在该时间间隔内的实际制冷量Q_i′相加，计算出该用户在此时间间隔内实际使用的制冷量；进而连续累计计量出每一个用户总的实际使用的制冷量并加以显示。

所述的总能量计算仪是具有多个数据接口的微处理机，它的一个数据接口通过数据线与能量表连接，其它的数据接口分别通过数据线与各个能量比例计算仪连接；

所述的能量比例计算仪是包括有二组采样输入端和一个数字显示器及一个数据接口的微处理机。其中一组采样输入端分别连接各台风机盘管的温度传感器；另一组采样输入端分别连接各台风机盘管的风量传感器。数据接口通过数据线与总能量计算仪连接。微处理机的数字显示器显示制冷能量数据。

本发明中央空调分户计量方法及中央空调分户计量系统，由于用电脑对系统和各用户的标准工况制冷量进行动态统计，并对各风机盘管的回风温度进行测量和计量修正，较真实的反映了用户实际使用的制冷/热能量。特别是采用分布式结构的电脑，用户可直观地了解实际使用的制冷/热能量，且便于在用户变动时及时修改和扩充。系统使用的电脑设备、风量传感器和温度传感器也较简单、廉价，故系统价格较低。整个系统的投资费用为传统系统的30％左右。系统结构是开放式的，易于推广应用。每年只须矫正一只流量计，电脑等电子设备和器件无需特殊矫正，这就可以节约大量的人力和物力开支。

下面结合附图和实施例对本发明中央空调分户计量方法及中央空调分户计量系统做进一步的说明。

图面说明

图1是本发明中央空调分户计量方法及中央空调分户计量系统的中央空调分户计量系统的一个实施例总体结构方框图。

图2是本发明中央空调分户计量方法及中央空调分户计量系统的中央空调分户计量系统的又一个实施例的总体结构方框图。

实施例

中央空调系统用户直接接触到的是末端产品，如果能够把末端产品的能量分别都计量出来，那么就解决了能量计量问题。

中央空调末端有两大类，一是风机盘管，二是风柜。影响风机盘管和风柜的制冷量的主要因素是供水水温和环境工作温度即工况。相同功率的风机盘管或风柜制冷/热能力在同一工况条件下是一样的。在以下的讨论中，我们说到风机盘管也包括风柜的情形，不再另行说明。

影响中央空调的风机盘管的制冷量的主要因素，一是机组制冷功率大小(指机组型号大小)，二是供水水温和环境工作温度即工况。

当室内温度不变的条件下，供水水温越低，温差越大，制冷效率越高。不同型号风机盘管的制冷量与供水水温的关系曲线基本上是相同的，故各风机盘管的制冷量存在以下关系：

    Q₁′/Q₁＝Q₂′/Q₂

Q₁——表示标准工况A风机盘管的制冷量

Q₁′——表示另一水温点A风机盘管的制冷量

Q₂——表示标准工况B风机盘管的制冷量

Q₂′——表示与Q₁′相同水温点工况B风机盘管的制冷量

供水水温在非标准工况，而室内温度不变的条件下，整个中央空调系统的实际总制冷量W₁＝Q₁′+Q₂′Q₃′+Q₄′…

供水水温在标准工况，而室内温度不变的条件下，整个中央空调系统的标准工况总制冷量W₂＝Q₁+Q₂+Q₃+Q₄....

则有：W₁/W₂＝Q_i′/Q_i

通常厂家提供风机盘管标准工况制冷量Q。

在制冷的过程中供水水温不变的条件下，环境温度越高制冷量越大，反之越小。如相同的风机盘管在水温相同的条件下回风温度在300℃时制冷量是25℃的1.6倍左右，如果不考虑工作环境的回风温度，此计量方案根本无意义，所以必须测量在不同回风温度的矫正系数C_j，则上面公式变为：W₁/W₂＝Q_j′/(Q_i ^*C_j)

对于一个确定的中央空调系统，标准工况总制冷量W₂可以根据每台风机盘管的标准工况制冷量Q_i计算出来，实际总制冷量W₁可以测量出来，测量了回风温度，选取相应的矫正系数C_j，就可以计算出每台风机盘管的实际制冷量Q_i′，即：

Q_i′＝C_j ^*(W₁/W₂)^*Q_i

在实际工作情况中，各个风机盘管因用户随时可能选择不同的风量，从而改变该风机盘管的功率，而供水温度和回风温度也会变化。只要将计量的时间间隔划分得很小，供水温度和回风温度可以认为不会变化，随时对各个风机盘管的风量变化加以监测，并及时修改风机盘管标准工况制冷量Q_i的取值和系统中的标准工况总制冷量W₂，则可以正确的计算出在这一时间间隔内每台风机盘管的实际制冷量Q_i′。

综上所述得到本发明的中央空调分户计量方法：整个中央空调系统划分成多个用户，每一用户有一台或多台风机盘管。预先测定风机盘管20在j＝1℃，2℃，3℃…40℃共40个不同回风温度的矫正参数C_j并预先抄录或测定各风机盘管20在第一档、第二档、第三档风量时的标准工况制冷量Q_i并预先存入电脑。以特定的5秒钟时间间隔用电脑采样系统的进、出水温度和水流量并计算出整个系统在此时间间隔内实际总制冷量W₁。电脑以所述时间间隔采样各风机盘管的风量信号，据此确定各台风机盘管当前的标准工况制冷量Q_i，并将它们相加，计算出系统当前标准工况总制冷量W₂；采样系统中各风机盘管的回风温度，据此选用相应的温度矫正参数C_i，根据W₁/W₂＝Q_i′/(Q_i ^*C_j)的关系，用各风机盘管标准工况制冷量Q_i计算出各风机盘管实际制冷量Q_i′，把每个用户所有的风机盘管实际制冷量Q_i′分别相加，计算出各用户在此时间间隔内实际使用的制冷量；进而连续累计计量出每一个用户总的实际使用的制冷量。

根据具体情况，所述的时间间隔也可以选定为10秒钟或其它数值。回风温度的范围和温度点的个数，即矫正参数C_j的数量在不同的场合中也可以根据需要加以调整。同理，各风机盘管风量分档也可根据具体情况加以调整。

实现所述中央空调分户计量方法的中央空调分户计量系统的一个实施例请参看图1，中央空调系统的总进水管1和总出水管2并联接入多个(记为i个)风机盘管20。整个中央空调系统划分成多个用户，每一用户有一台或多台风机盘管20；在中央空调系统的总进水管1的始端和总出水管2的终端分别各安装一个温度传感器3，在中央空调系统的总进水管1或总出水管2安装流量计4，两个温度传感器3和流量计4的输出端与电脑30连接，系统中每一台风机盘管20安装一个风量传感器22及在回风口处安装一个温度传感器21，电脑30与各风机盘管20的温度传感器21和风量传感器22连接；电脑30中存有风机盘管20在j＝1℃，2℃，3℃…40℃共40个不同回风温度的矫正参数C_j和各风机盘管20在第一档、第二档、第三档风量时的标准工况制冷量Q_i。电脑30以特定的5秒钟时间间隔采样进、出水温度和水流量计算整个中央空调系统此时间间隔内实际总制冷量W₁；采样各风机盘管20的风量信号，据此确定各台风机盘管20当前的标准工况制冷量Q_i，并将它们相加，计算出整个中央空调系统在此时间间隔内标准工况总制冷量W₂；采样各风机盘管20的温度信号，据此选择相应的矫正参数C_j，按公式：Q_i′＝C_j ^*(W₁/W₂)^*Q_i计算出各风机盘管20在该时间间隔内的实际制冷量Q_i。把每个用户所有风机盘管20的实际制冷量Q_i分别相加，计算出各用户在此时间间隔内实际使用的制冷量；进而电脑30连续累计计量出每一个用户总的实际使用的制冷量并加以显示。

本发明的中央空调分户计量系统的又一个实施例请参看图2，本实施例中电脑30采用分布式结构，它的数字计算设备包括一个能量表5、一个总能量计算仪6和每一个用户一台能量比例计算仪10。

本实施例中，中央空调系统的总进水管1和总出水管2并联接入多个(记为i个)风机盘管20。在中央空调系统的总进水管1的始端和总出水管2的终端分别各安装一个温度传感器3。在中央空调系统的总进水管1或总出水管2安装流量计4。两个温度传感器3和流量计4的输出端与能量表5连接，能量表5的输出经数据线7与总能量计算仪6连接。通过测量总进水管1和总出水管2的进、出水温度和水流量用能量表5得出整个中央空调系统5秒时间间隔内实际总制冷量W₁，并传送到总能量计算仪6。整个中央空调系统划分成多个用户，每一用户有一台或多台风机盘管20。每一个用户安装一台能量比例计算仪10。所有能量比例计算仪10经数据线7与总能量计算仪6连接。各能量比例计算仪10中存有风机盘管20在j＝1℃，2℃，3℃…40℃共40个不同回风温度的矫正参数C_j和其所属的各风机盘管20在第一档、第二档、第三档风量时的标准工况制冷量Q_j。每台能量比例计算仪10通过导线8与该用户的一台或多台风机盘管20的风量传感器22连接。能量比例计算仪10以5秒时间间隔读取所属各风机盘管20的风量传感器22的风量信号，根据风量传感器22的风量信号确定该用户各台风机盘管20所处的档位，进而选定该用户各台风机盘管20当前的标准工况制冷量Q_i值(如果某台风机盘管20关机，则当前的标准工况制冷量Q_i为0)，并将它们相加，计算出该用户当前标准工况总制冷量，经数据线7传送到总能量计算仪6。总能量计算仪6把各用户的当前标准工况总制冷量相加，计算出整个中央空调系统在5秒内标准工况总制冷量W₂。每台能量比例计算仪10通过导线8与该用户的一台或多台风机盘管20的回风口处的温度传感器21连接。能量比例计算仪10以5秒时间间隔读取总能量计算仪6中的实际总制冷量W₁和标准工况总制冷量W₂以及各风机盘管20的温度传感器信号，并根据各风机盘管20的温度传感器21信号选择相应的矫正参数C_j，按公式：Q_i′＝C_j ^*(W₁/W₂)^*Q_i计算出各风机盘管20在5秒内的制冷量Q_i′；把计算出的各个风机盘管20在5秒内的制冷量Q_i′相加，得到该用户所有风机盘管20在5秒内的制冷量，将该用户在连续的各不同时间间隔所有风机盘管20的制冷量连续累加得出该用户累计使用的制冷能量值并加以显示。

总能量计算仪6是具有多个数据接口的微处理机，它的一个数据接口通过数据线7与能量表5连接，其它的数据接口分别通过数据线7与各个能量比例计算仪10连接。

能量比例计算仪10是包括有二组采样输入端和一个数字显示器及一个数据接口的微处理机。其中一组采样输入端分别连接各台风机盘管20的温度传感器21。另一组采样输入端分别连接各台风机盘管20的风量传感器22。数据接口通过数据线7与总能量计算仪6连接。微处理机的数字显示器显示制冷能量数据。

本例中，数据接口选用RS-485接口，根据具体情况也可以选用其它接口。

显然，采用本例的电脑结构，用户可以直观的了解自己使用的制冷能量；同时，当系统中某一用户的设备配备发生改变，只要在该用户的能量比例计算仪10上做改动；系统中添加新的用户时，只要添加相应的能量比例计算仪10；系统的调整很方便。

由于集中制冷与集中供暖的道理是相同的，本发明中央空调分户计量方法及中央空调分户计量系统也可以用于集中供暖系统。采用此方法只要按照国家的有关规定，每年对系统的一只流量计矫正即可，而总能量计算仪和能量比例计算仪等电子器件无需矫正。这样就可以节约大量的人力和物力开支，而且整个系统的投资费用为传统系统的30％左右，为中央空调方面的节能和物业管理自动化提供了新的手段。

Claims (6)

1.中央空调分户计量方法，其特征是：整个中央空调系统划分成多个用户，每一用户有一台或多台风机盘管；以特定时间间隔测量整个系统实际总制冷量W₁：使用电脑动态统计整个系统标准工况总制冷量W₂，采样系统中各风机盘管的回风温度，据此选用相应的温度矫正参数C_j，根据W₁/W₂＝Q_i′/(Q_I ^*C_j)的关系，用各风机盘管标准工况制冷量Q_i计算出各风机盘管实际制冷量Q_i′，把每个用户所有的风机盘管实际制冷量Q_i′分别相加，计算出各用户在此时间间隔内实际使用的制冷量；进而连续累计计量出每一个用户总的实际使用的制冷量。

2.根据权利要求1所述的中央空调分户计量方法，其特征是：所述的测量整个系统实际总制冷量W₁是：用电脑采样系统的进、出水温度和水流量并计算出整个系统在此时间间隔内实际总制冷量W₁。

3.根据权利要求1或2所述的中央空调分户计量方法，其特征是：所述的使用电脑动态统计整个系统标准工况总制冷量W₂是：在电脑中存入各风机盘管在不同风量时的标准工况制冷量Q_i，电脑以所述时间间隔采样各风机盘管的风量信号，据此确定各台风机盘管当前的标准工况制冷量Q_i，并将它们相加，计算出系统当前标准工况总制冷量W₂。

4.根据权利要求1所述的中央空调分户计量方法，其特征是：所述的特定时间间隔为5秒钟。

5.中央空调分户计量系统，其特征是：整个中央空调系统划分成多个用户，每一用户有一台或多台风机盘管(20)；在中央空调系统的总进水管(1)的始端和总出水管(2)的终端分别各安装一个温度传感器(3)，在中央空调系统的总进水管(1)或总出水管(2)安装流量计(4)，两个温度传感器(3)和流量计(4)的输出端与电脑(30)连接，系统中每一台风机盘管(20)安装一个风量传感器(22)及在回风口处安装一个温度传感器(21)，电脑(30)与各风机盘管(20)的温度传感器(21)和风量传感器(22)连接；电脑(30)中存有风机盘管(20)在不同回风温度的矫正参数C_j和各风机盘管(20)在不同风量时的标准工况制冷量Q_i；电脑(30)以特定时间间隔采样进、出水温度和水流量计算整个中央空调系统此时间间隔内实际总制冷量W₁；电脑(30)以所述时间间隔采样各风机盘管(20)的风量信号，据此确定各台风机盘管(20)当前的标准工况制冷量Q_i，并将它们相加，计算出整个中央空调系统在此时间间隔内标准工况总制冷量W₂；电脑(30)以所述时间间隔采样各风机盘管(20)的温度信号，据此选择相应的矫正参数C_j，按公式：Q_i′＝C_j ^*(W₁/W₂)^*Q_i计算出各风机盘管(20)在该时间间隔内的实际制冷量Q_i′把每个用户所有风机盘管(20)的实际制冷量Q_i′分别相加，计算出各用户在此时间间隔内实际使用的制冷量；进而电脑(30)连续累计计量出每一个用户总的实际使用的制冷量并加以显示。

6.根据权利要求5所述的中央空调分户计量系统，其特征是：所述的电脑(30)采用分布式结构，它的数字计算设备包括一个能量表(5)、一个总能量计算仪(6)和每一个用户一台能量比例计算仪(10)；两个温度传感器(3)和流量计(4)的输出端与能量表(5)连接，能量表(5)的输出经数据线(7)与总能量计算仪(6)连接，能量表(5)以特定时间间隔采样进、出水温度和水流量并计算出整个中央空调系统在此时间间隔内实际总制冷量W₁，并传送到总能量计算仪(6)；所有能量比例计算仪(10)经数据线(7)与总能量计算仪(6)连接；各能量比例计算仪(10)中存有风机盘管(20)在不同回风温度的矫正参数C_j和所属的各风机盘管(20)在不同风量时的标准工况制冷量Q_i；每台能量比例计算仪(10)通过导线(8)与该用户的风机盘管(20)的风量传感器(22)及与温度传感器(21)连接，能量比例计算仪(10)以前述时间间隔读取所属各风机盘管(20)的风量传感器(22)的风量信号，据此确定该用户各台风机盘管(20)当前的标准工况制冷量Q_i，并将它们相加，计算出该用户当前标准工况总制冷量，经数据线(7)传送到总能量计算仪(6)，总能量计算仪(6)把各用户的当前标准工况总制冷量相加，计算出整个中央空调系统在前述时间间隔内标准工况总制冷量W₂；能量比例计算仪(10)以所述时间间隔读取总能量计算仪(6)中的实际总制冷量W₁和标准工况总制冷量W₂以及采样各风机盘管(20)的温度传感器信号，并根据各风机盘管(20)的温度传感器(21)信号选择相应的矫正参数C_j，按公式：Q_i′＝C_j ^*(W₁/W₂)^*Q_i计算出各风机盘管(20)在该时间间隔内的实际制冷量Q_i′；把各个风机盘管(20)在该时间间隔内的实际制冷量Q_i′相加，计算出该用户在此时间间隔内实际使用的制冷量，进而连续累计计量出该用户总的实际使用的制冷量并加以显示；

所述的总能量计算仪(6)是具有多个数据接口的微处理机，它的一个数据接口通过数据线(7)与能量表(5)连接，其它的数据接口分别通过数据线(7)与各个能量比例计算仪(10)连接；

所述的能量比例计算仪(10)是包括有二组采样输入端和一个数字显示器及一个数据接口的微处理机；其中一组采样输入端分别连接各台风机盘管(20)的温度传感器(21)；另一组采样输入端分别连接各台风机盘管(20)的风量传感器(22)；数据接口通过数据线(7)与总能量计算仪(6)连接；微处理机的数字显示器显示制冷能量数据。

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