專利名稱：一種提高“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)準(zhǔn)確性和節(jié)能效率的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及暖通空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種集中供熱系統(tǒng)采暖熱分?jǐn)傊〝?時間面積法的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
隨著國家對建筑節(jié)能要求的不斷提高和供熱收費體制的不斷完善，建設(shè)部頒布并 于2009年7月1日起施行的《供熱計量技術(shù)規(guī)程JCJ173-2009》中也頒布了包括直接計量 和間接計量各種熱計量方法。最常規(guī)的熱量表法有機械式熱量表、電磁式熱量表、超聲波式熱量表等諸多類型。 其中，機械式熱量表的初投資低，但流量測量精度不高，表阻力較大、容易阻塞，易損件較 多，因此對水質(zhì)有一定要求。電磁式熱量表、超聲波式熱量表的流量測量精度高、壓損小、 不易堵塞，但初投資很高。關(guān)鍵是熱量表都需要和散熱器溫控閥結(jié)合起來組合成一個完整 的系統(tǒng)，其高阻力的結(jié)構(gòu)對于供熱改造的系統(tǒng)來說幾乎無法實現(xiàn)正常運行；對于熱費結(jié)算 而言，無論是采用戶用熱量表直接計量結(jié)算還是依據(jù)戶用熱表值再行分?jǐn)偪偀崃康慕Y(jié)算， 戶表的投資高或者故障率高(水質(zhì)處理不好易堵塞、儀表運動部件難以滿足供熱系統(tǒng)水溫 高、工作時間長的使用環(huán)境等)；另一個角度而言，熱量表計量準(zhǔn)確和不準(zhǔn)確的計量結(jié)果是 一樣的——都無法和收費直接掛鉤。這也是近年來在工程實踐中推行熱計量的一個重要棘 手問題。《供熱計量技術(shù)規(guī)程JCJ173-2009》推薦了一種“通斷時間面積法”的用戶熱量分?jǐn)?計量方法。該方法是以采用通/斷式供熱控制模式(Q式系統(tǒng))時的每個采暖用戶累計通 水時間為依據(jù)，結(jié)合供暖面積來分?jǐn)傉麠澖ㄖ膳臒崃浚瑥亩嬎愠雒總€熱用戶的采暖 耗熱量，并進行熱計量收費。與此方法相配套的熱計量(熱分?jǐn)?裝置僅需統(tǒng)計和記錄各 戶通斷控制閥的接通時間即可，與以前其他各類戶用熱量表相比，此裝置無須再測量供熱 流體的流量。目前已有一些基于“通斷時間面積法”的熱計量(分?jǐn)?裝置，并在工程中獲 得實際應(yīng)用。但在實際工程使用中，上述基于“通斷時間面積法”的熱計量(分?jǐn)?裝置， 還存在許多難以解決與克服的問題，未能真正公平合理地分?jǐn)偀崃?。問題包括1、目前的通斷式熱分?jǐn)傃b置均不能應(yīng)對國內(nèi)供熱“大滯后”系統(tǒng)的特 點，造成了分?jǐn)偀崃坎粶?zhǔn)確、不合理，其熱分?jǐn)偤蜔豳M收繳誤差不能被熱用戶接受。2、實際 運行的供熱系統(tǒng)會通過樓棟設(shè)立的平衡閥來調(diào)節(jié)一個建筑的流量，并且通過氣候補償器實 現(xiàn)依據(jù)室外氣溫變化來調(diào)節(jié)供水溫度，這將直接影響著熱用戶實際用熱量的多少，但目前 的通斷式熱分?jǐn)傃b置均不能反映該狀況下用戶耗熱量的差別。3、目前戶內(nèi)系統(tǒng)仍采用的是 連續(xù)供熱工況條件下的設(shè)計結(jié)果，而在通斷調(diào)節(jié)模式的供熱工況下，必然會出現(xiàn)設(shè)備選型 與設(shè)計負(fù)荷匹配不合理的問題，從而帶來熱用戶相同面積相同溫度因不同位置而造成不同 費用的不公平現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提 供一種改善、提高供熱系統(tǒng)“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)方法及其裝置。通過采用限定熱 用戶供熱流量(標(biāo)準(zhǔn)核定流量)的方法提高該熱分?jǐn)傁到y(tǒng)的節(jié)能效率，并提供實現(xiàn)熱量修 正方法的算法和裝置，以符合建筑采暖分戶熱計量(分?jǐn)?、按采暖耗熱量計量收費的實際 要求。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種提高“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)準(zhǔn)確性和節(jié)能效率的方法，包括在樓棟 總供熱管道上設(shè)置熱量計量裝置，以測量該樓棟所有用戶使用的熱量總和；以及在用戶采 暖系統(tǒng)入戶管道上設(shè)置通斷執(zhí)行裝置，并在用戶采暖區(qū)域內(nèi)選擇典型位置設(shè)置溫度控制裝 置，所述溫度控制裝置實時監(jiān)測室內(nèi)溫度，并將室內(nèi)溫度與設(shè)定的溫度進行比較，并按照比 較結(jié)果發(fā)送指令給通斷執(zhí)行裝置，使得入戶供熱管道執(zhí)行“通”或“斷”狀態(tài)，所述通斷執(zhí)行 裝置和溫度控制裝置均與一計時裝置相連，計時裝置記錄通斷執(zhí)行裝置“通”狀態(tài)的時間總 長；采集該樓棟所有供熱用戶的采暖面積和供熱時長，按照下述公式準(zhǔn)確計量用戶i的熱 分?jǐn)偙壤?br>
Ti-Hi- Fi+·1
Q = ι- Os^TTi-m-Fi^· ‘
JL^i
2-1其中qi 分?jǐn)偨oi用戶的熱量(kw. h)Qz 樓棟熱量表計量的總熱量(kw. h)Ti :i用戶的計量修正系數(shù)Hi :i用戶累計用熱的時間(h)Fi :i用戶的供熱面積(m2)一種提高“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)準(zhǔn)確性和節(jié)能效率的裝置，包括設(shè)置于樓 棟供熱管道的供熱總量計量裝置，其特征在于還包括每個供熱用戶分別安裝的室溫控制 器、電動熱平衡流量調(diào)節(jié)裝置，其中室溫控制器安裝于用戶采暖區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)位置，電動熱 平衡流量調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置于用戶的入戶供暖管道上，室溫控制器監(jiān)測室內(nèi)溫度，并通過 電動熱平衡流量調(diào)節(jié)裝置控制供熱管道的流量和啟閉，以及計算和存儲通斷控制閥的導(dǎo)通 的總時長。所述室溫控制器為可編程控制器，包括電源模塊、計算存儲模塊，通訊模塊、變壓 模塊、液晶顯示器。所述室溫控制器內(nèi)部設(shè)置有感溫探頭和通訊模塊，以檢測所在位置的溫度數(shù)據(jù)， 并通過M-BUS或RS-485或無線傳輸?shù)男问桨褦?shù)據(jù)傳輸出去。所述室溫控制器可按需要將一天分為若干時間段，各時間段的溫度可以預(yù)設(shè)，也 可以由用戶選擇輸入確定。所述電動熱平衡流量調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置于管道上的的流量調(diào)節(jié)閥，所述流量調(diào)節(jié) 閥上安裝有控制閥門通斷的電動驅(qū)動裝置。所述電動驅(qū)動裝置和室溫控制器之間連接包括電源線和加密控制線，加密控制線
5可以防止用戶惡意斷電盜熱。所述提高“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)準(zhǔn)確性和節(jié)能效率的裝置還包括熱量修 正模塊，所述熱量修正模塊可以根據(jù)實際測算的用戶的采暖器材的參數(shù)測算實際的傳熱系 數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)工況下的散熱量，并對所采集的供熱時間進行修正。所述熱量修正模塊包括收費管理模塊、讀卡器、通訊集中器、通訊接收設(shè)備、數(shù)據(jù) 線、通訊線、系統(tǒng)電源。所述收費管理模塊還包括收費管理模塊，所述收費管理模塊包括數(shù)據(jù)集中器、通 訊設(shè)備和電源及控制器，所述收費管理模塊用以接收、儲存、發(fā)送各用戶發(fā)送到導(dǎo)通時長及 用熱流量數(shù)據(jù)，以及該樓棟供熱總熱量數(shù)據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明提出的一種提高“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)節(jié)能效率的方法，在每戶 入口總供水管上安裝具備流量設(shè)定功能的閥門、閥門上安裝具有通斷控制功能電動驅(qū)動裝 置，用于調(diào)節(jié)該戶平衡閥門的開關(guān)值，并通過實際測算和程序管理對該用戶開啟時間進行 修正，同時結(jié)合實時監(jiān)測室溫的室溫控制器，對熱用戶的通斷控制閥門開啟比(熱量分?jǐn)?比值)進行控制，提高熱用戶采暖的節(jié)能效率和熱分?jǐn)偟臏?zhǔn)確性和公平合理性。通過預(yù)設(shè)定熱用戶的額定流量并依照專用修正計算公式，對熱用戶的通斷控制閥 開啟時間進行修正，進而修正用戶熱量分?jǐn)偭恐?，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，一方面可 實現(xiàn)熱量分?jǐn)偢胶侠?，另一方面達到提高熱用戶采暖的節(jié)能效率的目的。本發(fā)明集平衡調(diào)節(jié)、室溫控制、熱分?jǐn)傆谝惑w，操作方便可靠，安裝簡單，壽命長， 成本低，可以大大提高系統(tǒng)節(jié)能效率和熱量分?jǐn)偟墓叫?，便于推廣應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟 效益和社會價值。
圖1所示為本發(fā)明的技術(shù)原理圖；圖2所示為本發(fā)明的電路方框圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。如圖1所示，本發(fā)明的提高“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)節(jié)能效率的裝置(以下 簡稱裝置)，包括安裝在室內(nèi)的具有通訊功能的室內(nèi)溫度控制器7、電動熱平衡流量調(diào)節(jié)器 3、采集器4、收費管理模塊8。通過電動熱平衡流量調(diào)節(jié)器3預(yù)先設(shè)定一定的流量達到平衡 供暖的要求進行技術(shù)初步的節(jié)能，并且室內(nèi)溫度控制器7進行第二步的室溫控制達到認(rèn)為 的行為二次節(jié)能。溫度控制器7與電動熱平衡流量調(diào)節(jié)器3的控制部分即通斷執(zhí)行器進行 無線、有線通訊傳遞信號。室溫控制器7和樓棟熱量表2還可以通過自身的通訊模塊把信 號傳輸至管理部門的安裝有收費管理模塊8的計算機上進行熱量分?jǐn)?。如圖2所示，本發(fā)明的提高“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)節(jié)能效率的方法及其裝 置的結(jié)構(gòu)及電路連接關(guān)系，室溫控制器7采用可編程室內(nèi)溫度控制器，可按需要把一天24 小時分為4 8個時間段，分別設(shè)定各時間段的溫度，將各時間段和設(shè)定的溫度編成程序存 儲在控制器的芯片中并上傳至收費管理模塊8進行數(shù)據(jù)存儲、分析。用戶也可根據(jù)自己的
6
(用戶計量修正系數(shù)X用戶用熱時間X用戶采暖面積)
Qi 分?jǐn)偨oi用戶的熱量(kw. h) Qz 樓棟熱量表計量的總熱量(kw. h) Ti :i用戶的計量修正系數(shù)
需要選取時間段的溫度。電動熱平衡流量調(diào)節(jié)器3米用電動驅(qū)動的流量調(diào)節(jié)閥，閥門裝于 供水接管上以平衡供熱主管通斷時的流量變化。其工作原理是在一棟樓宇的熱力入口處安裝帶有通訊功能的作為結(jié)算依據(jù)的樓 棟熱量表2來計量樓棟的總熱量。該建筑物每一個熱用戶的室內(nèi)供熱基準(zhǔn)地點安裝室溫控 制器7，電動熱平衡流量調(diào)節(jié)器3安裝在住戶的采暖系統(tǒng)入戶管道上。熱用戶可根據(jù)實際建 筑物面積和實際熱用量設(shè)定電動熱平衡流量調(diào)節(jié)器3流量的大小以達到基本的供熱平衡 需求，同時需要設(shè)定室溫控制器7的溫度，則電動熱平衡流量調(diào)節(jié)器3在室溫控制器7的控 制下開關(guān)閥門。例如當(dāng)室溫達到所需設(shè)定溫度以上，室溫控制器7自動將其測得的室溫值 和設(shè)定值進行比較，如室溫達到設(shè)定值，室溫控制器7通過室溫控制電路向電動熱平衡流 量調(diào)節(jié)器3發(fā)出信號，電動熱平衡流量調(diào)節(jié)器3驅(qū)動流量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉供熱管路，停止供熱， 室溫控制器7同時停止累計供熱時間；相反地，如室溫低于設(shè)定值，室溫控制器7使得管路 開啟，開始供熱，同時開始累計供熱時間。用戶可自行根據(jù)每一天用熱的時間段分別設(shè)定溫 度，以節(jié)省熱能、節(jié)約熱費。如用戶需較高溫度時，可把室溫控制器7的設(shè)定溫度調(diào)高，滿足 需求。室溫控制器7的設(shè)定溫度可以隨時按需要方便地調(diào)節(jié)，達到用戶主動按需用熱、節(jié)約 能源、節(jié)省熱費的要求。室溫控制器7還可以按需要把一天分為4 8個時間段，分別設(shè)定 各時間段的溫度，室溫控制器7將自動控制電動熱平衡流量調(diào)節(jié)器3啟閉流量調(diào)節(jié)閥，達到 更大程度上的節(jié)約能源。收費管理模塊8可自動存儲多個采暖季的供熱數(shù)據(jù)。同時能計算和存儲本采暖季 內(nèi)用戶使用的接通時間和斷開時間，并且根據(jù)用戶設(shè)定溫度進行通斷控制，還可以為供熱 管理部門制定合適的節(jié)能的供熱方案。參照圖1，在某樓宇的熱力入口處安裝樓棟熱量表2計量該樓宇的總消耗熱量，作 為供暖收費二次熱分?jǐn)偟囊罁?jù)，同時把數(shù)據(jù)上傳至收費管理模塊8 ；同時在每一個熱用戶 的熱力入口處安裝電動熱平衡流量調(diào)節(jié)器3，在房間內(nèi)安裝室溫控制器7。其控制策略是室 溫控制器7根據(jù)實際熱用量的情況把控制信號傳輸給電動熱平衡流量調(diào)節(jié)器3控制閥門的 通斷并計算、存儲并上傳閥門開啟的時間；采暖結(jié)束后各用戶依據(jù)此數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的供熱 面積信息，分?jǐn)倶菞潫崃勘?的總熱量，同時收費管理模塊8計算出相應(yīng)的熱費。具體計算 公式如下見公式(1)
Ti-Hi- Fit-1Ci. =. 1ζλ (1)
! ΤΤ -m-Fi·^ i-1
某用戶分?jǐn)偟臒崃?
(該用戶計量修正系數(shù)X該戶用熱時間X該戶采暖面積)X樓宇總消耗熱量
2-1
0039]
Hi :i用戶累計用熱的時間(h)Fi :i用戶的供熱面積(m2)綜上可知，本發(fā)明可以有效解決目前“通斷時間面積法”熱計量方法中存在的以下 問題1、當(dāng)用戶私自更改采暖散熱器容量時，如仍僅用每戶累計接通時間去分?jǐn)傉麠潣?總熱量，則會出現(xiàn)那些散熱器面積超過設(shè)計要求的住戶實際用熱量大，而分?jǐn)偀崃可?、繳費 少的不公平現(xiàn)象。2、因增加計量系統(tǒng)而把原有定流量系統(tǒng)改變成變流量系統(tǒng)而造成的管網(wǎng)失衡問 題。2、因供熱系統(tǒng)為“大溫差、小流量”的大滯后系統(tǒng)，一般設(shè)計流量時往往偏大而造 成的室溫難以控制而造成了對熱分?jǐn)偛粶?zhǔn)確的問題。3、按連續(xù)供熱工況設(shè)計出來的室內(nèi)采暖系統(tǒng)，散熱設(shè)備面積與設(shè)計負(fù)荷會出現(xiàn)匹 配不合理問題，特別是對于處于不利位置的同等建筑面積的住戶，此問 題更為嚴(yán)重。而本裝 置中通過根據(jù)不同的位置預(yù)先設(shè)定不同的流量后再行通斷控制去分?jǐn)偪偀崃浚瑒t可以大大 改善不利位置用戶過多分?jǐn)偀崃?、繳費過多的不公平現(xiàn)象。4、通過室溫控制器通訊模塊，用戶可以很方便地設(shè)定供暖狀態(tài)；根據(jù)熱用戶的具 體需要，隨時采集采暖房間的溫度、供熱時間、閥門開停比等，可實現(xiàn)在線檢測、實時調(diào)控、 節(jié)約能源和公平分?jǐn)側(cè)∨M用等功能。5、該裝置操作方便可靠，安裝簡單，壽命長，成本低，可以大大提高系統(tǒng)節(jié)能效率 和熱量分?jǐn)偟墓叫?，便于推廣。6、集平衡調(diào)節(jié)、室溫控制、熱分?jǐn)傆谝惑w，系統(tǒng)組成簡單，使用方便。
權(quán)利要求
一種提高“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)準(zhǔn)確性和節(jié)能效率的方法，其特征在于包括在樓棟總供熱管道上設(shè)置熱量計量裝置，以測量該樓棟所有用戶使用的熱量總和；以及在用戶采暖系統(tǒng)入戶管道上設(shè)置通斷執(zhí)行裝置，并在用戶采暖區(qū)域內(nèi)選擇典型位置設(shè)置溫度控制裝置，所述溫度控制裝置實時監(jiān)測室內(nèi)溫度，并將室內(nèi)溫度與設(shè)定的溫度進行比較，并按照比較結(jié)果發(fā)送指令給通斷執(zhí)行裝置，使得入戶供熱管道執(zhí)行“通”或“斷”狀態(tài)，所述通斷執(zhí)行裝置和溫度控制裝置均與一計時裝置相連，計時裝置記錄通斷執(zhí)行裝置“通”狀態(tài)的時間總長；采集該樓棟所有供熱用戶的采暖面積和供熱時長，按照下述公式準(zhǔn)確計量用戶i的熱分?jǐn)偙壤?br>
<mrow><msub> <mi>q</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>Ti</mi><mo>·</mo><mi>Hi</mi><mo>·</mo><mi>Fi</mi> </mrow> <mrow><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><mi>Ti</mi><mo>·</mo><mi>Hi</mi><mo>·</mo><mi>Fi</mi> </mrow></mfrac><mo>·</mo><msub> <mi>Q</mi> <mi>z</mi></msub> </mrow>其中qi分?jǐn)偨oi用戶的熱量(kw.h)Qz樓棟熱量表計量的總熱量(kw.h)Tii用戶的計量修正系數(shù)Hii用戶累計用熱的時間(h)Fii用戶的供熱面積(m2)
2. 一種提高“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)準(zhǔn)確性和節(jié)能效率的裝置，包括設(shè)置于樓棟 供熱管道的供熱總量計量裝置，其特征在于還包括每個供熱用戶分別安裝的室溫控制器、 電動熱平衡流量調(diào)節(jié)裝置，其中室溫控制器安裝于用戶采暖區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)位置，電動熱平 衡流量調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置于用戶的入戶供暖管道上，室溫控制器監(jiān)測室內(nèi)溫度，并通過電 動熱平衡流量調(diào)節(jié)裝置控制供熱管道的流量和啟閉，以及計算和存儲通斷控制閥的導(dǎo)通的 總時長。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述室溫控制器為可編程控制器，包括電源 模塊、計算存儲模塊，通訊模塊、變壓模塊、液晶顯示器。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述室溫控制器內(nèi)部設(shè)置有感溫探頭和通 訊模塊，以檢測所在位置的溫度數(shù)據(jù)，并通過M-BUS或RS-485或無線傳輸?shù)男问桨褦?shù)據(jù)傳 輸出去。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述室溫控制器可按需要將一天分為若干 時間段，各時間段的溫度可以預(yù)設(shè)，也可以由用戶選擇輸入確定。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述電動熱平衡流量調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置于 管道上的的流量調(diào)節(jié)閥，所述流量調(diào)節(jié)閥上安裝有控制閥門通斷的電動驅(qū)動裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述電動驅(qū)動裝置和室溫控制器之間連接 包括電源線和加密控制線，加密控制線可以防止用戶惡意斷電盜熱。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于還包括熱量修正模塊，所述熱量修正模塊可 以根據(jù)實際測算的用戶的采暖器材的參數(shù)測算實際的傳熱系數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)工況下的散熱量， 并對所采集的供熱時間進行修正。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述熱量修正模塊包括收費管理模塊、讀卡 器、通訊集中器、通訊接收設(shè)備、數(shù)據(jù)線、通訊線、系統(tǒng)電源。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述收費管理模塊還包括收費管理模塊， 所述收費管理模塊包括數(shù)據(jù)集中器、通訊設(shè)備和電源及控制器，所述收費管理模塊用以接 收、儲存、發(fā)送各用戶發(fā)送到導(dǎo)通時長及用熱流量數(shù)據(jù)，以及該樓棟供熱總熱量數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高“通斷時間面積法”熱分?jǐn)傁到y(tǒng)準(zhǔn)確性和節(jié)能效率的方法及其裝置，包括設(shè)置于樓棟供熱管道的供熱總量計量裝置，還包括每個供熱用戶分別安裝的室溫控制器、電動熱平衡流量調(diào)節(jié)裝置，其中室溫控制器安裝于用戶采暖區(qū)域內(nèi)的基準(zhǔn)位置，電動熱平衡流量調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置于用戶的入戶供暖管道上，室溫控制器監(jiān)測室內(nèi)溫度，并通過電動熱平衡流量調(diào)節(jié)裝置控制供熱管道的流量和啟閉，以及計算和存儲通斷控制閥的導(dǎo)通的總時長。
文檔編號F24D19/10GK101975416SQ201010549089
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者劉克勤, 楊進 申請人:北京樂福能節(jié)能技術(shù)有限公司;劉克勤