CN203518003U - 一种分户热计量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种分户热计量装置，属于暖通空调技术领域。技术方案是：安装在楼栋总供热管道上的楼栋热量表（1）、安装在用户采暖系统入口管道上的室温通断控制阀（2）、安装在用户采暖系统出口管道上的温度传感器（3）、安装在用户代表房间内的室温控制器（4）和热量分配积算器（5）；楼栋内每一用户是独立的水平串联式系统，按照通断时间面积法分摊楼栋的总供热量。本实用新型引入了分摊因子，将采暖系统水流量、入口温度、出口温度等热量直接计量所涉及的关键参量融入分摊因子的积算中，即以直接计量的方法对分摊计量的准确性进行实时修正，进一步提高了分户热计量的合理性、准确性和复杂工况条件下的适应性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种分户热计量装置，特别是一种用于集中供热系统的分户热计量装置，属于暖通空调技术领域。
背景技术
随着国家对建筑节能要求的不断提高，以及供热收费体制的不断完善，用于集中供热系统的热计量及其相关调控技术得到了很大程度的发展和进步。而随着作为行业标准的《供热计量技术规程》（JGJ173-2009，以下简称规程）得以颁布和实施，关于集中供热系统热计量的各项技术和应用得到了有效的规范。
规程中指出，集中供热系统的分户热计量，是指以住宅的户（套）为单位，以热量直接计量或热量分摊计量方式计量每户的供热量。热量直接计量方式是采用户用热量表直接结算的方法，对各独立核算用户计量热量。热量分摊计量方式是在楼栋热力入口处（或热力站）安装热量表计量总热量，再通过设置在住宅内的测量记录装置，确定每个独立核算用户的用热量占总热量的比例，进而计算出用户的分摊热量，实现分户热计量。
在采用户用热量表直接结算方面，尽管该方法是通过仪表对每户实际耗热量进行计量，来独立核算热费，在计量的科学性、准确性方面具有明显优势，在理论模型上不存在热量分摊计量方式中热费结算依据的诸多不确定性因素。但是，机械式热量表的流量测量精度相对不高，表阻力较大，容易堵塞，易损件较多，因此对水质要求较高，而电磁式热量表或超声波式热量表的初始投资相对较高，因而对于热费结算而言，无论是采用户用热量表直接计量结算还是再行分摊总热量，户用热量表的投资高或者故障率高都是主要的问题。
基于以上原因，规程中就热量分摊计量方式推荐了若干方法。其中的“通断时间面积法”是以每户的供暖系统通水时间为依据，分摊建筑的总供热量。该方法应用较直观，可同时实现室温控制功能，适用按户分环、室内阻力不变的供暖系统。该方法测量的并非供热系统给予房间的总热量，而是根据供暖的通断时间再分摊总热量，能够较好地解决由于空间热传导和热辐射，导致处于楼栋内不利位置的用户，其绝对耗热量偏高的问题。但是，通断时间面积法的理论依据是在同一栋建筑内，相同建筑面积在同一供水温度下，花费相同的供水时间达到相同的室内温度。这就要求在建筑设计时必须按照不同的楼层、面积、相对位置来精确计算每户的散热器，然而在工程实践中，散热器初始设计不合理，用户私自改造散热器的情况仍比较多见，这种要求往往难以满足。同时，由于实际运行的供热系统会通过楼栋设立的平衡阀来调节一个建筑的流量，并且通过气候补偿器实现依据室外气温变化来调节供水温度，这将直接影响着用户实际用热量的多少，但目前的通断式热分摊装置均不能反映该状况下用户耗热量的差别。此外，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，必然会出现设备选型与设计负荷匹配不合理的问题，从而带来用户相同面积相同温度因不同位置而造成不同费用的不公平现象。
规程中指出，有关分户热计量的方法和技术细节方面，在紧紧围绕热计量和节能目标的前提下，留有较大的技术空间和余地，没有强制规定热计量的方式、方法和器具，供各地根据自身具体情况自主选择。特别是分户热计量的若干方法都有各自的缺点，没有十全十美的方法，需要根据具体情况具体分析，选择比较适用的计量方法。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种分户热计量装置，解决现有热量直接计量或热量分摊计量方式中存在的问题。该方法及装置具备以通断时间面积法为代表的热量分摊计量方式所拥有的诸多优点，例如以采暖系统的通水时间和采暖面积作为热量分摊的基本依据，提高了计量和收费管理的公平性、合理性，所采用的装置具有实施的简便性、直观性。同时，为了解决现有分摊方式无法真实反映用户采暖散热器的实际工况，以及供水温度、供热流量的一致性，从而导致热量分摊存在较大误差、热费缴纳不公平、用户节能积极性受到影响等问题，该方法及装置在热量分摊比例计算过程中，引入了分摊因子，将采暖系统水流量、入口温度、出口温度等热量直接计量所涉及的关键参量融入分摊因子的积算中，即以直接计量的方法对分摊计量的准确性进行实时修正，进一步提高了分户热计量的合理性、准确性和复杂工况条件下的适应性。
本实用新型的技术方案如下：
一种分户热计量装置，该装置包括：安装在楼栋总供热管道上的楼栋热量表1、安装在用户采暖系统入口管道上的室温通断控制阀2、安装在用户采暖系统出口管道上的温度传感器3、安装在用户代表房间内的室温控制器4和热量分配积算器5；室温通断控制阀、温度传感器、室温控制器的数量与楼栋内热用户总数相同；室温控制器和室温通断控制阀之间通过有线或无线连接；温度传感器通过专用传感器线缆连接至室温通断控制阀；楼栋热量表、室温通断控制阀、室温控制器，分别与热量分配积算器通过有线或无线连接。
在集中供热系统中，以楼栋作为热量结算点，安装在热量结算点总供热管道上的热量表，测量该楼栋内所有用户使用的热量总和，作为供热量的结算依据。楼栋内每一用户是独立的水平串联式系统，按照通断时间面积法分摊楼栋的总供热量。
楼栋热量表安装在楼栋总供热管道上，室温通断控制阀安装在用户采暖系统入口管道上，温度传感器安装在用户采暖系统出口管道上，室温控制器安装在用户代表房间内，热量分配积算器放置在专用控制室内。
室温控制器和室温通断控制阀之间建立有线连接或无线连接。室温通断控制阀对用户采暖系统的循环水进行通断控制来实现该户的室温调节。室温控制器用于测量室内温度，并提供用户温度预置功能。室温控制器对比测得的室内温度和用户预先设置的温度，依照对比结果向室温通断控制阀传输指令，控制其“通”/“断”状态，以此调节送入室内的热量。
温度传感器通过专用传感器线缆连接至室温通断控制阀。室温通断控制阀将温度传感器测得的用户采暖系统出口水温转换为数字量。
楼栋热量表、室温通断控制阀、室温控制器，分别与热量分配积算器建立有线连接或无线连接。楼栋热量表将测得的楼栋总热量、楼栋总流量、供热管道入口水温传输给热量分配积算器。室温通断控制阀将自身的“通”/“断”状态、用户采暖系统出口水温传输给热量分配积算器。室温控制器将测得的室内温度、用户预先设置的温度传输给热量分配积算器。
热量分配积算器包括以下组成部分：
1) 通讯模块，接收楼栋热量表、室温通断控制阀、室温控制器传输的数据或状态信息；向室温通断控制阀发送控制指令，为室温控制器远程预置温度。
2) 积算模块，记录每一用户室温通断控制阀的开通时间。对于阀门处于开通状态的用户，计算流经其采暖系统的水的体积流量，计算采暖系统的入口水温，结合温度传感器测得的出口水温，积算热量分摊因子。供暖期结束时，热量分配积算器以通断时间面积法为基础，根据每一用户的累积分摊因子和采暖面积，计算其热分摊比例及分摊的热量，用于热费结算。
本实用新型的技术效果在于：
1、由于采用了热量分摊计量的方式，只需在楼栋总供热管道上安装热量表，测量该楼栋内所有用户使用的热量总和；不需要为每一用户安装热量表，用于计量每户实际耗热量。因此，整个分户热计量系统的构建成本大大降低，系统的维护成本也相应下降。
2、由于采用了采暖系统的通水时间和采暖面积作为热量分摊的基本依据，因而很好地解决了用热量与舒适度之间、用热量与用热行为之间的关系。在设计温度公平的基础上，设定温度高，舒适度就高，通水时间相应加长，分配的热量相应增加。同时，如在行为上不注意保温隔热，或经常开门开窗，通水时间也会加长，分配的热量也会随之增长。实现了热分配的公平，同时促使人们养成节能习惯，达到了分户热计量的初衷。
3、对于用户采暖系统初始设计不合理，或者由于用户私自改造散热器，造成各用户采暖系统的通水时间分配不合理现象，本装置通过测量通水时间内该用户供热管道中流经的水流量、入口温度和出口温度，并实时积算分摊因子，可以真实地反映散热器耗散热量情况的差异，并对热量分摊比例进行实时修正，从而降低热量分摊误差，提高了热量分摊和热费结算的公平性。
4、按连续供热工况设计出来的室内采暖系统，用于流量阶跃供热模式下时，散热设备面积与设计负荷会出现匹配不合理问题，特别是对于处于不利位置的住户，此问题更为严重。研究表明，同等条件下，不利位置住户通断控制阀门的开启时间会明显增加、分摊热量增多。本装置通过测量通水时间内该用户供热管道中流经的水流量、入口温度和出口温度，并实时积算分摊因子，可以纠正因上述问题引起的热量分摊误差，改善此类不公平现象。
5、由于实际运行的供热系统会通过楼栋设立的平衡阀来调节一个建筑的流量，并且通过气候补偿器实现依据室外气温变化来调节供水温度，而这些直接影响用户实际用热量的数据并不能反映在通断时间面积法的分摊比例之中。本装置通过测量通水时间内该用户供热管道中流经的水流量、入口温度和出口温度，并实时积算分摊因子，可以分别记录在不同供水流量、供水温度条件下，各用户之间的热量消耗差异，并最终使热量分摊、热费结算趋于合理。
6、本实用新型在获取用户采暖系统的入口水温时，是根据楼栋总供热管道入口水温，楼栋总供热管道入口与该用户采暖系统入口的相对分布位置，以及当地具体供热设计工况参数等因素，经过试验测得距总供热管道入口最远端用户的采暖系统入口温度，依照插值算法计算得出。因而不需要在用户采暖系统的入口处加装温度采集器，在不降低入口温度准确性的前提下，既节省了系统构建成本，又降低了系统数据交互的复杂程度，提高了系统整体效能。相关试验数据见表1。
表1 位于同一楼栋内不同楼层不同位置的若干用户入口水温对比
以上数据表明，在同一楼栋内，各用户采暖系统入口水温之间的差异很小，且各用户采暖系统入口水温与楼栋总入口水温之间的差异也很小，以楼栋总供热管道入口水温插值计算的方法取代实测各用户采暖系统入口水温，能够满足温度测量准确度及后续分摊因子积算准确度的要求。
7、本实用新型将流经用户采暖系统的水的体积流量引入分摊因子的积算，该体积流量是参考流经楼栋总供热管道入口的水的体积流量，依据同一时刻采暖系统处于开通状态的用户数量，计算得出。这一方法既不需要为每户安装热量表或流量计等流量测量装置，从而大大降低了系统构建成本，又科学有效地反映了每户采暖系统的供水流量，其参与积算的分摊因子更为真实地反映了每户的实际耗热量，大大提高了热量分摊的科学性和合理性。
8、本实用新型所涉及的热量分配积算器，能够实时积算每一用户的累积分摊因子，即对阀门处于开通状态的用户采暖系统的供水流量、入口温度、出口温度，依照专用分户热计量积算程序，对采暖时间进行积分计算。而不是对阀门开通时间进行简单地累加，从而起到了对阀门开通时间进行实时修正，减小分摊误差的作用。
9、本实用新型所涉及的分户热计量装置，具有室内温度设定功能，用户可根据自身需要设定温度，进而控制采暖系统的“通”/“断”状态，起到能源节约的功效，促使用户主动节能。同时，分户热计量装置可以根据每户室温通断控制阀的“通”/“断”状态，以及用户采暖系统的入口水温和出口水温，判断阀门故障状态，为及时处理相关故障导致的资源消耗，同时保证用户用热可靠性提供了保证。
10、本实用新型所涉及的分户热计量装置，具备智能高效的数据传输和可视化控制功能，安装便捷，操作简单，能够大大简化热能管理和热费结算的操作流程，提高分户热计量系统的运行效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图中：楼栋热量表1、室温通断控制阀2、温度传感器3、室温控制器4、热量分配积算器5。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，一种分户热计量装置，该装置包括：安装在楼栋总供热管道上的楼栋热量表1、安装在用户采暖系统入口管道上的室温通断控制阀2、安装在用户采暖系统出口管道上的温度传感器3、安装在用户代表房间内的室温控制器4和热量分配积算器5；室温通断控制阀、温度传感器、室温控制器的数量与楼栋内热用户总数相同；室温控制器和室温通断控制阀之间通过有线或无线连接；温度传感器通过专用传感器线缆连接至室温通断控制阀；楼栋热量表、室温通断控制阀、室温控制器，分别与热量分配积算器通过有线或无线连接。
安装在楼栋总供热管道上的热量表1，测量该楼栋内所有用户使用的热量总和，作为供热量的结算依据。楼栋内每一用户是独立的水平串联式系统，按照通断时间面积法分摊楼栋的总供热量。
用户通过为室温控制器4预置温度，来控制房间内预期达到的温度。室温控制器4对比测得的室内温度和用户预先设置的温度，依照对比结果向室温通断控制阀2传输指令，控制其“通”/“断”状态。室温通断控制阀2对用户采暖系统的循环水进行通断控制来实现该户的室温调节。室温控制器4和室温通断控制阀2之间建立数据连接，数据连接方式包括有线连接和无线连接。同时，室温通断控制阀2和室温控制器4分别与热量分配积算器5建立有线或无线数据连接。室温通断控制阀2将自身的“通”/“断”状态传输给热量分配积算器5。室温控制器4将测得的室内温度、用户预先设置的温度传输给热量分配积算器5。
室温通断控制阀2将温度传感器3测得的用户采暖系统出口水温转换为数字量。楼栋热量表1、室温通断控制阀2，分别与热量分配积算器5建立有线或无线数据连接。楼栋热量表1将测得的楼栋总热量、楼栋总流量、供热管道入口水温等数据传输给热量分配积算器5。室温通断控制阀2将转换得到的用户采暖系统出口水温传输给热量分配积算器5。
对于室温通断控制阀2处于开通状态的用户，热量分配积算器5做以下四项处理：
1) 记录其室温通断控制阀2的开通时间。
2) 根据楼栋热量表1测得的总流量和当前阀门开通的用户总数，以及用户的相对分布位置参数，计算流经该用户采暖系统的水的体积流量。
3) 根据楼栋热量表1测得的总供热管道入口水温、楼栋总供热管道入口与该用户采暖系统入口的相对分布位置、当地具体供热设计工况参数，以及经过试验测得距总供热管道入口最远端用户的采暖系统入口温度，依照插值算法计算得到该用户采暖系统入口水温。
4) 结合以上三项计算结果，以及由温度传感器3测量得到的出口水温，积算该用户的热量分摊因子。
热量分配积算器5根据每户室温通断控制阀2的“通”/“断”状态，以及用户采暖系统的入口水温和出口水温，判断阀门故障状态，并具备相关报警提示功能。
热量分配积算器5记录每一用户的累积分摊因子和参与积算的相关数据，并提供数据查询和远程传输功能。
Claims (1)
1.一种分户热计量装置，其特征在于该装置包括：安装在楼栋总供热管道上的楼栋热量表（1）、安装在用户采暖系统入口管道上的室温通断控制阀（2）、安装在用户采暖系统出口管道上的温度传感器（3）、安装在用户代表房间内的室温控制器（4）和热量分配积算器（5）；室温通断控制阀、温度传感器、室温控制器的数量与楼栋内热用户总数相同；室温控制器和室温通断控制阀之间通过有线或无线连接；温度传感器通过专用传感器线缆连接至室温通断控制阀；楼栋热量表、室温通断控制阀、室温控制器，分别与热量分配积算器通过有线或无线连接。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104833447A (zh) * | 2015-05-18 | 2015-08-12 | 李文豪 | 一种智能热计量系统及其计量方法 |
| CN107167266A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-09-15 | 北京众力德邦科技股份有限公司 | 一种热量分摊方法、设备和系统 |
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