專利名稱：一種基于集中供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分戶熱計(jì)量方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集中供暖系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，特別涉及一種基于集中供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分戶熱計(jì)量方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
“熱商品化”這個(gè)概念越來越多地為人們所接受，未來我國供暖事業(yè)也將朝著這個(gè)方向發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，就必須要有成熟的、公平的和低成本的熱計(jì)量技術(shù)。有了這個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，才可能真正意義上地實(shí)現(xiàn)用戶熱計(jì)量，并使其得到推廣應(yīng)用。這不僅能夠節(jié)約能源，還能提高熱舒適度。因此，如何客觀地對(duì)用戶用熱量進(jìn)行計(jì)量和修正，是目前的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。針對(duì)上述問題，國家也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。例如，2001年3月頒布的國標(biāo) 《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ11- 87)第3. 9. 1條中規(guī)定“新建住宅熱水集中采暖系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置分戶熱計(jì)量和室溫控制裝置。對(duì)建筑內(nèi)的公共用房和公用空間，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置采暖系統(tǒng)和熱計(jì)量裝置”，并將此條規(guī)定為強(qiáng)制性條文。計(jì)量方法一定要和溫控配合使用， 才能相輔相成，既能實(shí)現(xiàn)房間溫度調(diào)節(jié)，節(jié)約能源，又能保證房間熱舒適度。目前常見的分戶熱計(jì)量方法有7種熱量表法、熱量分配表法、面積法、溫度和流量法、時(shí)間通斷法、溫度法和流量法。專利文獻(xiàn)CN201680930U和專利文獻(xiàn)CN2771840Y指出了熱量表法的概念和優(yōu)缺
點(diǎn)。熱量表法是為每一個(gè)用戶安裝一個(gè)熱量表，通過測(cè)量用戶供水管的熱水流量、供水管入口處水溫和回水管出口處水溫，來計(jì)算用戶用熱量。其優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)量原理和供熱量計(jì)算公式簡(jiǎn)捷、直觀、準(zhǔn)確性高。其缺點(diǎn)在于要求供暖管路結(jié)構(gòu)必須是閉環(huán)回路，而現(xiàn)有的供暖住宅建筑中有大部分是不滿足這一條件的。由于熱量表改造成本和維護(hù)成本均較高，為每一個(gè)用戶安裝一個(gè)熱量表，將極大地增加熱計(jì)量系統(tǒng)的成本，使其難以得到推廣使用。專利文獻(xiàn)CN2771840Y闡述了熱量分配表法的概念和優(yōu)缺點(diǎn)。熱量分配表法是由兩個(gè)溫度傳感器集成為一體。其中兩個(gè)溫度傳感器分別用來測(cè)量用戶散熱器的表面平均溫度和室內(nèi)空氣溫度，由公式計(jì)算出用戶散熱器的散熱量，并將用戶各個(gè)房間的散熱器供熱量加起來。其優(yōu)點(diǎn)在于適用于任何供暖管路結(jié)構(gòu)。其缺點(diǎn)在于計(jì)量原理和供熱量計(jì)算公式復(fù)雜，其中散熱器表面換熱系數(shù)的確定是不準(zhǔn)確的、不穩(wěn)定的，受許多因素影響且影響較大，所以很難得出穩(wěn)定的、準(zhǔn)確的用戶供熱量。用戶面積法根據(jù)各戶住宅面積用某種算法對(duì)整幢樓的用熱量進(jìn)行分?jǐn)?，只需樓前安裝一個(gè)總熱量表，用戶不需要安裝任何的檢測(cè)裝置，我國北方老式建筑就是采用的這種熱計(jì)量方法。其優(yōu)點(diǎn)在于用戶不需要安裝測(cè)量裝置，成本低，維護(hù)方便。其缺點(diǎn)在于缺乏公平性和合理性，不能滿足熱舒適度，也不利于節(jié)約能源。室內(nèi)溫度法通過測(cè)定用戶室內(nèi)溫度對(duì)整幢樓的熱量進(jìn)行分?jǐn)偂Ｆ鋬?yōu)點(diǎn)在于成本低，維護(hù)方便，對(duì)室內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，適用范圍較廣。其缺點(diǎn)在于不以實(shí)際耗熱量為計(jì)量依據(jù)，而僅僅以室內(nèi)溫度為計(jì)量依據(jù)，易作弊，公平性難以保證。
熱水流量法用樓前熱計(jì)量表測(cè)量整棟樓用熱量，再根據(jù)熱水表記錄的流量用某種算法進(jìn)行分?jǐn)偂Ｆ鋬?yōu)點(diǎn)在于初始成本較低，可實(shí)現(xiàn)兩種抄表。其缺點(diǎn)在于由于散熱量和水溫不是線性關(guān)系，不能滿足公平性原則。熱水流量溫度法根據(jù)測(cè)得的各用戶熱水流量和供、回水溫度差來確定用熱量，再進(jìn)行分?jǐn)偂Ｆ鋬?yōu)點(diǎn)在于計(jì)算得出的是用戶的實(shí)際用熱量，公平性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，可實(shí)現(xiàn)末端熱負(fù)荷調(diào)節(jié)。其缺點(diǎn)在于需要較多的控制、監(jiān)測(cè)設(shè)備，所以初始投資較高，且對(duì)水質(zhì)要求較高，不然容易引起閥門控制和流量計(jì)精度差。時(shí)間通斷法用樓前熱量表計(jì)量整棟樓用熱量，再根據(jù)通斷閥的通斷時(shí)間和房間溫度用某種算法進(jìn)行分?jǐn)?。其?yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)末端熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)，既能實(shí)現(xiàn)節(jié)能，又能實(shí)現(xiàn)用戶熱計(jì)量。其缺點(diǎn)在于每個(gè)用戶供水溫度和回水溫度都不相等，從而很難保證公平性。目前絕大多數(shù)的熱計(jì)量系統(tǒng)都采用熱量表法、熱量分配表法和熱水流量溫度法。 熱量表價(jià)格貴，每戶安裝一個(gè)熱量表，增大系統(tǒng)初始投資，維護(hù)困難，改造成本高，使其難以得到推廣使用；熱量分配表法由于散熱器表面換熱系數(shù)的不確定性，造成計(jì)量不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定；熱水流量溫度法要求每個(gè)用戶都必須安裝流量計(jì)，對(duì)水質(zhì)要求高，維護(hù)困難。其余4種方法缺乏公平性，不能實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制，在實(shí)際的集中供暖系統(tǒng)中極少采用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于集中供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分戶熱計(jì)量方法及系統(tǒng)，特別適用于計(jì)量集中供暖系統(tǒng)用戶的用熱量。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于集中供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分戶熱計(jì)量方法，包括以下步驟
1)集中供暖系統(tǒng)的每個(gè)供暖單元由m組并聯(lián)的供暖分路組成，每組供暖分路由并聯(lián)的 η個(gè)用戶組成，在集中供暖系統(tǒng)每個(gè)供暖單元的熱力入口處供水管道上安裝溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器，在供暖單元熱水管網(wǎng)沿程的第一個(gè)供暖分路的第一個(gè)用戶的供水管道上安裝溫度傳感器和壓力傳感器，第一個(gè)供暖分路的第一個(gè)用戶的回水管道上安裝溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器，在供暖單元熱水管網(wǎng)沿程的最后一個(gè)供暖分路的最后一個(gè)用戶的供水管道上安裝溫度傳感器和壓力傳感器，最后一個(gè)供暖分路的最后一個(gè)用戶的回水管道上安裝溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器，在供暖單元其余用戶的回水管道上均裝有溫度傳感器；將每一組供暖分路的所有傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集及控制裝置，由數(shù)據(jù)采集及控制裝置匯集處理后傳送給熱計(jì)量裝置；
2)熱計(jì)量裝置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，根據(jù)公式
權(quán)利要求
1. 一種基于集中供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分戶熱計(jì)量方法，其特征在于包括以下步驟1)集中供暖系統(tǒng)的每個(gè)供暖單元由m組并聯(lián)的供暖分路組成，每組供暖分路由并聯(lián)的 η個(gè)用戶組成，在集中供暖系統(tǒng)每個(gè)供暖單元的熱力入口處供水管道上安裝溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器，在供暖單元熱水管網(wǎng)沿程的第一個(gè)供暖分路的第一個(gè)用戶的供水管道上安裝溫度傳感器和壓力傳感器，第一個(gè)供暖分路的第一個(gè)用戶的回水管道上安裝溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器，在供暖單元熱水管網(wǎng)沿程的最后一個(gè)供暖分路的最后一個(gè)用戶的供水管道上安裝溫度傳感器和壓力傳感器，最后一個(gè)供暖分路的最后一個(gè)用戶的回水管道上安裝溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器，在供暖單元其余用戶的回水管道上均裝有溫度傳感器；將每一組供暖分路的所有傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集及控制裝置，由數(shù)據(jù)采集及控制裝置匯集處理后傳送給熱計(jì)量裝置；2)熱計(jì)量裝置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，根據(jù)公式計(jì)算用戶壓力損失，其中，下標(biāo)#表示第7個(gè)供暖分路第J個(gè)用戶 m表示一共有個(gè)供暖分路，J = 12,……η表示每一個(gè)供暖分路一共有《個(gè)熱用戶，△今為用戶圧力損失， 用戶供水端壓力，％為用戶阻力特
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集中供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分戶熱計(jì)量方法，其特征在于用戶阻力特性數(shù)可根據(jù)公式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集中供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分戶熱計(jì)量方法，其特征在于同一供暖分路相鄰用戶供水端壓力由公式
4.一種基于集中供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分戶熱計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集與控制裝置(1)、熱計(jì)量裝置(7)和集中供暖系統(tǒng)管理中心(8)，供暖單元每個(gè)供暖分路配備一個(gè)數(shù)據(jù)采集與控制裝置(1 )，供暖單元每個(gè)供暖分路的所有傳感器通過線纜與對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集與控制裝置(1)連接，數(shù)據(jù)采集與控制裝置(1)通過無線或者電力載波通信方式與熱計(jì)量裝置(7)通信，熱計(jì)量裝置(7)通過網(wǎng)絡(luò)與集中供暖系統(tǒng)管理中心(8)進(jìn)行通
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于集中供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分戶熱計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于熱計(jì)量裝置(7)包括無線或電力載波通信模塊(2)、微處理器(3)、操作界面(4)、顯示屏 (5 )和網(wǎng)絡(luò)通信模塊(6 )，無線或電力載波通信模塊(2 )完成數(shù)據(jù)采集與控制裝置(1)和熱計(jì)量裝置(7)的通信，網(wǎng)絡(luò)通信模塊(6)通過網(wǎng)絡(luò)完成熱計(jì)量裝置(7)和集中供暖系統(tǒng)管理中心(8)的通信，微處理器(3)完成數(shù)據(jù)的分析和處理得出用戶用熱量，用戶對(duì)操作界面 (4 )進(jìn)行操作，就可通過顯示屏(5 )查看用熱信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于集中供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分戶熱計(jì)量方法及系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集與控制裝置、熱計(jì)量裝置和集中供暖系統(tǒng)管理中心；數(shù)據(jù)采集與控制裝置完成本供暖分路的數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳送給熱計(jì)量裝置；熱計(jì)量裝置接收數(shù)據(jù)采集與控制裝置發(fā)來的數(shù)據(jù)，并通過熱計(jì)量軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和計(jì)算，從而得到用戶用熱量；熱計(jì)量軟件包括計(jì)算用戶供水端壓力、用戶壓力損失、用戶流量、用戶阻力特性數(shù)、用戶供水端溫度和用戶用熱量等步驟。本方法只需安裝少量的測(cè)量裝置，不需要用戶安裝熱量表、熱量分配表，就可實(shí)現(xiàn)分戶熱計(jì)量，不僅降低了系統(tǒng)初始成本，避免了維修、更換大量熱計(jì)量表和流量計(jì)等設(shè)備帶來的麻煩，減少了系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102306245SQ201110218790
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者葉本利, 唐春森, 孫躍, 戴欣, 王智慧, 蘇玉剛 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)