CN202083495U - 冷热量计量控制和费用分摊系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种冷热量计量控制和费用分摊系统，包括用于测量一栋建筑的总冷热量值的主冷热表以及若干个用户计量装置。每个用户计量装置包括：用于设定并测量室内温度的温度控制仪、用于测量进水流量的流量计、用于开启或关闭分户供水管路的控制阀以及用于接收处理各种数据并控制控制阀开关的数据处理器。本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统，计量准确，成本低。

Description

冷热量计量控制和费用分摊系统

技术领域

本实用新型涉及一种冷热量计量控制和费用分摊系统。

背景技术

目前在我国应用的热计量及费用方法主要有：户用热量表法、散热器热分配表法、通断时间面积法、流量温度法和温度法。

户用热量表法是在用户热力管路上安装超声波热量表或者机械式热量表，由热量表直接测量出所消耗的热量的方法。但其中的超声波热量表价格高，一般的居住建筑应用受限；机械式热量表由于供热水质差容易发生堵塞等问题，也很难普及。散热器热分配表法是利用测量用户散热器的散热量来计量热量的方法，其无法解决户间传热及建筑内不同位置住户能耗不同带来的热量计量不准确问题。通断时间面积法是在各用户的初始室内温度相近的条件下，通过计量每户的供热时间及面积来计量供热量的。该方法计量的准确性受平均温度、散热器类型、数量等影响很大，而且无法解决用户开窗及户间热传递的问题。流量温度法实质是采取固定采暖系统中各个热用户的流量比例系数等来计量热量的。实际应用中，如果某一用户系统停止供暖或由于用户系统维修，将导致计量系统中所设定的其他用户的流量分摊比例发生变化，由此带来用户计量热量发生很大变化，同时该方法也无法解决户间热传递等问题。上述各种传统的热计量及费用分摊方法均存在一系列计量不准确的问题，这将直接导致热费分摊不公，容易引起争议。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有的冷热量计量控制和费用分摊系统计量不准确的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统，用于针对一栋建筑内若干个用户冷热量计量，所述建筑设有总供水管路、总回水管路，每个用户的终端设备通过分户供水管路连通于所述总供水管路，并通过分户回水管路连通于所述总回水管路。其中，所述冷热量计量控制和费用分摊系统包括用于测量该栋建筑的总冷热量值的主冷热表，以及若干个用户计量装置，其中每个所述用户计量装置包括：温度控制仪，设置于用户室内，用于设定并测量室内温度；流量计，安装于所述分户供水管路或者分户回水管路上，用于测量进水流量；控制阀，安装于所述分户供水管路或者分户回水管路上，用于开启或关闭分户供水管路或者分户回水管路；以及数据处理器，用于接收所述流量计的流量数据、所述温度控制仪的设定温度数据与实际测量温度数据，比较所述温度控制仪的设定温度数据与实际测量温度数据，据此控制所述控制阀开启或关闭，并记录所述控制阀累积的开启时间，同时，所述数据处理器根据设定温度数据、实际测量温度数据、流量数据、控制阀累积的开启时间以及主冷热表的数据计算出该用户的制冷量或供热量。

优选地，所述冷热量计量控制和费用分摊系统还包括：回水温度传感器，安装于所述分户回水管路上，用于测量回水温度；供水温度传感器，安装于所述分户供水管路上，用于测量供水温度；所述数据处理器还用于接收所述回水温度传感器发送的回水温度数据和所述供水温度传感器发送的供水温度数据，并根据供水温度数据、回水温度数据、设定温度数据、实际测量温度数据、流量数据、控制阀累积的开启时间以及主冷热表的数据计算出该用户的制冷量或供热量。

所述冷热量计量控制和费用分摊系统还包括远程控制中心，用于接收所述各个用户计量装置发送的制冷量或供热量。

所述数据处理器能接收由远程控制中心发出的停止运行指令，并控制所述控制阀关闭。

所述流量计为涡街流量计、文丘里流量计或孔板流量计。

所述控制阀为电动通断球阀、热电阀或电动动态水力平衡阀。

所述流量计与所述控制阀为分体结构。

所述流量计与所述控制阀为一体结构。

所述流量计是文丘里流量计，包括管状外壳、设置在所述管状外壳内的文丘里管、引压管和压差变送器，其中所述引压管的一端连通于所述文丘里管前方的管状外壳，另一端连通于所述文丘里管中部，所述压差变送器插装于所述引压管上；所述控制阀是电动球阀，包括可转动地设置于所述管状外壳内的阀球、电动执行器和阀杆，其中所述电动执行器通过所述阀杆带动所述阀球转动。

由上述技术方案可知，本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统优点和积极效果在于：本实用新型中，由于设有温度控制仪、供水温度传感器、回水温度传感器、流量计和控制阀，这样，在每户的供热系统中可以提取多种参数参与计量，从而提高了计量的准确性。特别是，流量计的引入，消除了由于用户实际流量变化导致的计量误差，使热量计量更加准确。

通过以下参照附图对优选实施例的说明，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明

图1是本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统的结构示意图；

图2是本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统的控制原理图；

图3是本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统中的流量计与控制阀集成为一体的结构示意图；

图4是本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统运行时控制阀开关信号、流量、供回水温度、分户热耗量与时间的关系。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。

如图1和图2所示，本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统，用于针对一栋建筑内若干个用户冷热量计量。通常建筑的暖通、空调系统中设有总供水管路1、总回水管路2，每个用户的终端设备通过分户供水管路3连通于总供水管路1，并通过分户回水管路4连通于总回水管路2。终端设备可以是散热片等制热设备，也可以是风机盘管等制冷设备。

本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统包括主冷热表、远程控制中心，以及若干个用户计量装置。其中主冷热表安装在一栋建筑的热力入口处或者制冷入口处，用于测量该栋建筑的总冷热量值。每个用户计量装置包括：温度控制仪、回水温度传感器、供水温度传感器、流量计、控制阀和数据处理器。其中，

温度控制仪设置于用户室内温度代表性的位置，用户可以根据需要设定温度值，温度控制仪还可以实时测量房间温度。

回水温度传感器，安装于分户回水管路4上，用于测量回水温度T2。

供水温度传感器，安装于分户供水管路3上，用于测量供水温度T1。

流量计，安装于分户供水管路3或者分户回水管路4上，用于测量进水流量；流量计可以采用涡街流量计、文丘里流量计、孔板流量计或者其他类型流量计。

控制阀，安装于分户供水管路3或者分户回水管路4上，用于开启或关闭分户供水管路3或者分户回水管路4；控制阀可以采用电动通断球阀、热电阀或电动动态水力平衡阀等。特别是，当控制阀采用电动动态水力平衡阀时，将给整个冷热量计量控制和费用分摊系统带来动态平衡调节功能。

数据处理器，用于接收流量计的流量数据、温度控制仪的设定温度数据与实际测量温度数据，比较温度控制仪的设定温度数据与实际测量温度数据，据此控制控制阀开启或关闭，并记录控制阀累积的开启时间，同时，数据处理器根据设定温度数据、实际测量温度数据、控制阀累积的开启时间以及主冷热表的总冷热量值计算出该用户的制冷量或供热量。对现有通断时间面积法、流量温度法及温度法进行优化，从而实现在主冷热表基础上的更为优化的分户热计量及费用的分摊，例如利用下面公式计算各个用户消耗的冷热量。

$G_i=\frac{{\mathrm{\τ}}_i\·F_i\·q_i\·\mathrm{\Δ}{T}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\τ}}_i\·F_i\·q_i\·\mathrm{\Δ}{T}_i}{G}_0$

其中：

G_i-第i个用户的供热供冷量，

G₀-主冷热表测得的整栋建筑的供热供冷量，

q_i-第i个用户的进水流量，

F_i-第i个用户的采暖供冷面积，

τ_i-第i个用户的控制阀开启的累积时间，

n-主冷热表共覆盖n个用户，

ΔT_i是供水温度T₁与回水温度T₂的温度差，ΔT_i＝|T₁-T₂|。

远程控制中心，用于接收所述各个用户计量装置发送的制冷量或供热量。当需要对用户的终端设备停止运行时，远程控制中心能够向数据处理器发出停止运行指令，并控制所述控制阀关闭。远程控制中心可以设置在供热运营单位或者物业公司，这样通过远程控制可以中止制冷或供热服务。

本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统中，根据实际情况或者用户需要，也可以不必设置供水温度传感器和回水温度传感器，相应地，在计算各用户冷热量分摊时不必考虑该因素。另外，本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统中，流量计和控制阀的结合使用，当管路中水的流量小于流量计的最小流量时，可以使控制阀关闭，这样可以保证流量计运行在其最大流量和最小流量之间，不但流量计量准确，而且可以使量程比小的流量计广泛应用于本实用新型的系统中。由于量程比的小流量计价格便宜，因此，本实用新型的系统成本更低。流量计与控制阀可以为分体结构，即是两个各自独立的装置；也可以是集成到一起同时具有测量和启闭控制功能的一体结构。如图3所示，流量计选用文丘里流量计30，其包括管状外壳31、设置在管状外壳31内的文丘里管32、引压管33和压差变送器34，其中引压管33的一端连通于文丘里管32前方的管状外壳31，另一端连通于文丘里管32关中部，压差变送器34插装于引压管33上。控制阀选用电动球阀40，其包括可转动地设置于管状外壳31内的阀球41、电动执行器42和阀杆43，其中电动执行器42通过阀杆43带动阀球41转动。这里，文丘里流量计30与电动球阀40共用同一管状外壳31。文丘里流量计30中的压差变送器34将测得的压力差数据通过数据线50或者无线发送到数据处理器，数据处理器计算出通过流量计壳体11的流量，即流体管路的流量，再将该流量值与文丘里流量计30所能测量的最小流量进行比较，如果此时测得的流量值小于文丘里流量计30所能测量的最小流量，则向控制阀发出指示，使其关闭。本实用新型中，将流量计与控制阀集成为一体，安装时只要将管状外壳31的两端通过法兰或螺纹连接到流体管路中即可，因此实施施工更加方便、快捷，能有效地提高安装效率。

本实用新型的热量计量及费用分摊方法，可以是基于现有的通断时间面积法、温度法或者流量温度法进行优化的方法。

方法实施例1

本实用新型的热量计量及费用分摊方法，可以理解为：是基于现有的通断时间面积法进行的优化，具体包括如下步骤：

S1、在一栋建筑的热力入口或者制冷入口处安装用于测量该栋建筑的总冷热量值的主冷热表；

S2、在各个用户室内设置温度控制仪，用于设定并测量室内温度；

S2-1、在各个用户的分户回水管路4上安装回水温度传感器，用于测量回水温度；在各个用户的分户供水管路3上安装供水温度传感器，用于测量供水温度；

S3、分户供水管路3或者分户回水管路4上安装流量计，用于测量进水流量；

S4、在各个用户的分户供水管路3或者分户回水管路4上安装控制阀，用于开启或关闭分户供水管路3或者分户回水管路4；

S5、设置数据处理器，该数据处理器用于接收所述流量计的流量数据、所述温度控制仪的设定温度数据与实际测量温度数据，比较所述温度控制仪的设定温度数据与实际测量温度数据，据此控制所述控制阀开启或关闭，并记录所述控制阀累积的开启时间，同时，所述数据处理器根据设定温度数据、实际测量温度数据、控制阀累积的开启时间以及主冷热表的数据计算出该用户的制冷量或供热量。数据处理器直接显示制冷量或供热量，用户可以及时了解情况。

S6、设置远程控制中心，用于接收各个用户计量装置发送的制冷量或供热量，各个用户的制冷量或供热量可以在远程控制中心汇总。远程控制中心可以设置在供热运营单位或者物业公司，这样供热运营单位或者物业公司可以及时了解各用户的热量计量或制冷计量信息。

S7、当需要对用户的终端设备停止运行时，远程控制中心能够向数据处理器发出停止运行的指令，并控制所述控制阀关闭。

本实用新型中的数据处理器根据设定温度数据、实际测量温度数据、控制阀累积的开启时间以及主冷热表的总冷热量值，并同时考虑用户的采暖供冷面积，计算出该用户的制冷量或供热量。例如利用下面公式计算各个用户消耗的热量或制冷量。

$G_i=\frac{{\mathrm{\τ}}_i\·F_i\·q_i\·\mathrm{\Δ}{T}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\τ}}_i\·F_i\·q_i\·\mathrm{\Δ}{T}_i}{G}_0$

其中：

G_i-第i个用户的供热供冷量，

G₀-主冷热表测得的整栋建筑的供热供冷量，

q_i-第i个用户的进水流量，

F_i-第i个用户的采暖供冷面积，

τ_i-第i个用户的控制阀开启的累积时间，

n-主冷热表共覆盖n个用户，

ΔT_i是供水温度T₁与回水温度T₂的温度差，ΔT_i＝|T₁-T₂|。本实用新型的冷热量计量和费用分摊方法中，上述的S2-1步骤“在各个用户的分户回水管路4上安装回水温度传感器，用于测量回水温度；在各个用户的分户供水管路3上安装供水温度传感器，用于测量供水温度”是一个可选择的步骤，根据具体情况及用户需求等酌情选择。当不选择该步骤时，计算各个用户消耗的热量或制冷量时，ΔT_i＝|T₁-T₂|不参与计算。

方法实施例2

本实用新型的基于现有的温度法进行优化的方法，其步骤与方法实施例1中的基于现有的通断时间面积法进行优化的方法基本相同。可以将本实用新型的冷热量计量和费用分摊方法理解为：各个用户的供热量的分摊计算式是在现有的温度法的基础上，引入流体流量及供、回水温差等参数进行修正，从而提高了现有温度法的热费分摊计算的准确性和可靠性。

方法实施例3

本实用新型的基于现有的流量温度法进行优化的方法，其步骤与方法实施例1中的基于现有的通断时间面积法进行优化的方法基本相同。可以将本实用新型的冷热量计量和费用分摊方法理解为：各个用户的供热量的分摊计算式是包含用户流量及供、回水温差参数的计算式，消除了因流量变动产生的误差，提高了现有流量温度法的热费分摊计算的准确性和可靠性。

如图4所示，本实用新型的冷热量计量和费用分摊方法，基于精确流量测量，既采集了阀门的通断时间信号和室内温度信号，也采集了供水流量和供回水温度信号，丰富的数据信号可使得本系统适用于多种热计量分摊计算方法，如通断时间面积法、温度法、流量温度法等。具体来说，使用本实用新型的系统和方法：

第一、通过控制阀控制分户室内温度，同时引入了通流性好、价格便宜的流量计，控制阀与流量计的结合，一方面屏蔽了常规户用热量表标准有关流量计量程比的要求，另一方面实现了分户温度控制，同时也克服了现有通断时间法缺乏实际流量数据导致的计量误差、用户更换散热器带来计量误差等缺陷。

第二、可有效解决现有户用热量表和蒸发式热分配表难以解决的户间传热、楼头屋顶等问题；通过温度控制仪限定最低温度，即终端用户设定的温度不能低于此最低温度，这样可大大削弱一般户用热量表无法解决的采暖户与非采暖户之间的户间传热问题。

第三、当用户开窗时，供热流体流量和控制阀开启时间均会随着实际用户耗热量的增加而增加，从而解决了一般温度法无法解决的用户开窗问题。

第四、本实用新型中，通流部分的通流面积大，适应水质强，不易堵塞，而且不受终端设备类型、数量变更或者末端散热形式的影响，可广泛应用于一般散热器、地板辐射采暖甚至毛细管辐射采暖系统中；在空调制冷系统中也可直接进行应用。

第五、本实用新型的系统简单可靠性强，冷热费分摊结果可实时记录及重现，容易得到人们的理解和接受，符合中国国情，与其他热计量方式对比，具有性价比高、实时计费无需修正的特点。

第六、本实用新型的系统适用性强，安装方便。既适合于既有建筑冷热计量改造，也适用于新建建筑，只需要在管井内进行设备安装调试，扰民少。

第七、本实用新型的系统，通过引入电动动态水力平衡阀门，系统具有动态水力平衡调节功能，可有效解决目前在楼内供热供冷系统中普遍存在的水力失调问题。

本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统，一方面可应用于供热系统的终端用户热计量、冷热费分摊、分户温度控制。供热系统终端用户可以是供热系统覆盖的住宅用户、大型商用办公楼、大型商业楼宇的租户铺面等，需要进行冷热费分摊及分户温度控制的应用领域。另一方面本实用新型的冷热量计量控制和费用分摊系统、冷热量计量和费用分摊方法，也可广泛应用于中央空调或区域供冷系统覆盖的住宅用户、大型商用办公楼、大型商业楼宇的租户铺面等，以及需要进行制冷费用分摊及分户温度控制的应用领域。

虽然已参照几个典型实施例描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种冷热量计量控制和费用分摊系统，用于针对一栋建筑内若干个用户冷热量计量，所述建筑设有总供水管路(1)、总回水管路(2)，每个用户的终端设备通过分户供水管路(3)连通于所述总供水管路(1)，并通过分户回水管路(4)连通于所述总回水管路(2)；其特征在于，所述冷热量计量控制和费用分摊系统包括用于测量该栋建筑的总冷热量值的主冷热表，以及若干个用户计量装置，其中每个所述用户计量装置包括：

温度控制仪，设置于用户室内，用于设定并测量室内温度；

流量计，安装于所述分户供水管路(3)或者分户回水管路(4)上，用于测量进水流量；

控制阀，安装于所述分户供水管路(3)或者分户回水管路(4)上，用于开启或关闭分户供水管路(3)或者分户回水管路(4)；以及

数据处理器，用于接收所述流量计的流量数据、所述温度控制仪的设定温度数据与实际测量温度数据，比较所述温度控制仪的设定温度数据与实际测量温度数据，据此控制所述控制阀开启或关闭，并记录所述控制阀累积的开启时间，同时，所述数据处理器根据设定温度数据、实际测量温度数据、流量数据、控制阀累积的开启时间以及主冷热表的数据计算出该用户的制冷量或供热量。

2.如权利要求1所述的冷热量计量控制和费用分摊系统，其特征在于，所述冷热量计量控制和费用分摊系统还包括：

回水温度传感器，安装于所述分户回水管路(4)上，用于测量回水温度；

供水温度传感器，安装于所述分户供水管路(3)上，用于测量供水温度；

所述数据处理器还用于接收所述回水温度传感器发送的回水温度数据和所述供水温度传感器发送的供水温度数据，并根据供水温度数据、回水温度数据、设定温度数据、实际测量温度数据、流量数据、控制阀累积的开启时间以及主冷热表的数据计算出该用户的制冷量或供热量。

3.如权利要求1或2所述的冷热量计量控制和费用分摊系统，其特征在于，所述冷热量计量控制和费用分摊系统还包括远程控制中心，用于接收所述各个用户计量装置采集的相关流量、温度数据及分户制冷量或供热量。

4.如权利要求3所述的冷热量计量控制和费用分摊系统，其特征在于，所述数据处理器能接收由远程控制中心发出的停止运行指令，并控制所述控制阀关闭。

5.如权利要求1所述的冷热量计量控制和费用分摊系统，其特征在于，所述流量计为涡街流量计、文丘里流量计或孔板流量计。

6.如权利要求1所述的冷热量计量控制和费用分摊系统，其特征在于，所述控制阀为电动通断球阀、热电阀或电动动态水力平衡阀。

7.如权利要求1所述的冷热量计量控制和费用分摊系统，其特征在于，所述流量计与所述控制阀为分体结构。

8.如权利要求1所述的冷热量计量控制和费用分摊系统，其特征在于，所述流量计与所述控制阀为一体结构。

9.如权利要求8所述的冷热量计量控制和费用分摊系统，其特征在于，所述流量计是文丘里流量计(30)，包括管状外壳(31)、设置在所述管状外壳(31)内的文丘里管(32)、引压管(33)和压差变送器(34)，其中所述引压管(33)的一端连通于所述文丘里管(32)前方的管状外壳(31)，另一端连通于所述文丘里管(32)中部，所述压差变送器(34)插装于所述引压管(33)上；所述控制阀是电动球阀(40)，包括可转动地设置于所述管状外壳(31)内的阀球(41)、电动执行器(42)和阀杆(43)，其中所述电动执行器(42)通过所述阀杆(43)带动所述阀球(41)转动。

Images