專利名稱：中央空調(diào)的分戶計量系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及中央空調(diào)，特別是涉及中央空調(diào)的分戶計量系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
大多數(shù)家用和中小型商用空調(diào)系統(tǒng)都是獨(dú)立的。例如，在住宅中，每個房間或每個家庭為一個獨(dú)立系統(tǒng)。同樣，在商用建筑中每個公司或每間辦公室也為一個獨(dú)立系統(tǒng)。要想多戶家庭或多家小型公司共用一個中央空調(diào)和熱水系統(tǒng)，有一個很大的障礙，就是如何精確地計量每個家庭或每個公司的用冷/用熱量，以便合理記費(fèi)。
目前市場上有各種不同形式的熱量表，但它們都是獨(dú)立地對每一個用戶進(jìn)行測量，并且需要測量兩個溫度及流量。具體地說，其中所涉及的熱能基本(理論)計算公式為Q＝∫m’CpΔT dt＝Cp∫m’ΔT dt(公式1)其中Q為所耗熱能，m’為制冷劑(例如水)的流量，Cp為定壓比熱，ΔT為溫差，t為計量時間段。通過該公式即可計算出一段時間內(nèi)，每個獨(dú)立用戶的用熱/用冷量。從以上公式可以看出，假定Cp不隨時間變化，則需要測定如下兩個變量·制冷劑流量m’·溫差ΔT＝T2(回流溫度)-T1(流入溫度)(公式2)因此，在現(xiàn)有的中央空調(diào)分戶計量技術(shù)中，需要采集三個參數(shù)，即每一個分戶的制冷劑流量m’、流入溫度T1和回流溫度T2。這樣就使計量過程顯得較為復(fù)雜，而且需要配置數(shù)量較多的檢測裝置，不利于控制成本。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的在于，提供一種構(gòu)造簡單、成本較低的中央空調(diào)的分戶計量系統(tǒng)以及相應(yīng)的計量方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種中央空調(diào)分戶計量系統(tǒng)，包括一中央空調(diào)機(jī)；一設(shè)置在該中央空調(diào)機(jī)出口處的流出溫度傳感器；通過總供給管和總回流管連接至中央空調(diào)機(jī)的至少一個空調(diào)用戶單元，每個空調(diào)用戶單元均具有至少一個室內(nèi)機(jī)、分別連接至總供給管和總回流管的子供給管和子回流管、設(shè)置在每個空調(diào)用戶單元的進(jìn)口處或出口處的流量計、以及設(shè)置在每個空調(diào)用戶單元的出口處的回流溫度傳感器；以及聯(lián)系于系統(tǒng)或聯(lián)系于每個空調(diào)用戶單元的至少一個控制器。
本發(fā)明還提供了一種中央空調(diào)系統(tǒng)的分戶計量方法，中央空調(diào)系統(tǒng)包括一中央空調(diào)機(jī)、與其相連的至少一個空調(diào)用戶單元、以及至少一個控制器，方法包括以下步驟A)獲取每個空調(diào)用戶單元的制冷劑流量，該步驟可通過以下兩種方式之一來實現(xiàn)i)在空調(diào)用戶單元的進(jìn)口處或出口處設(shè)置一流量計，借助該流量計測得進(jìn)出每個空調(diào)用戶單元的制冷劑的流量，以及ii)在控制器中根據(jù)伯努利方程計算出制冷劑流速，進(jìn)而再得到制冷劑流量；B)獲取每個空調(diào)用戶單元的制冷劑流入和回流的溫差，該步驟可通過以下兩種方式之一來實現(xiàn)i)在空調(diào)用戶單元的出口處設(shè)置一回流溫度傳感器，借助該回流溫度傳感器測得從每個空調(diào)用戶單元回流的制冷劑的溫度，在中央空調(diào)機(jī)的出口處設(shè)置一流出溫度傳感器，借助該流出溫度傳感器測得從中央空調(diào)機(jī)流出的制冷劑的溫度，這兩個溫度之差即為溫差，以及ii)通過控制器采集每個空調(diào)用戶單元的室內(nèi)機(jī)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，進(jìn)而由控制器計算得出與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速成比例的溫差；以及C)在控制器中，利用由以上步驟獲得的流量和溫差數(shù)據(jù)，計算得到每個空調(diào)用戶單元的耗熱量，再通過累計和存儲來計費(fèi)。
借助本發(fā)明的熱計量系統(tǒng)和方法，只要測定少量的參數(shù)(甚至可以不用設(shè)置流量計和溫度傳感器)就能進(jìn)行熱計量，因此比一般的熱量表簡單，且成本低廉。


圖1是根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的中央空調(diào)管道系統(tǒng)的示意圖；以及圖2是中央空調(diào)計量/控制電路系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式
首先，本發(fā)明提供了一種通過直接測量與流量m’和溫差ΔT相關(guān)的參數(shù)來進(jìn)行計量的方法和相關(guān)的計量系統(tǒng)。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一較佳實施例的中央空調(diào)分戶計量系統(tǒng)包括中央空調(diào)機(jī)1；設(shè)置在該中央空調(diào)機(jī)出口處的流出溫度傳感器6；以及通過總供給管10和總回流管11連接至中央空調(diào)機(jī)的至少一個空調(diào)用戶單元(圖中示意性地畫出了三個)，每個空調(diào)用戶單元均具有至少一個室內(nèi)機(jī)2(圖中也示意性地畫出了三個)、分別連接至總供給管10和總回流管11的子供給管7和子回流管8、設(shè)置在每個空調(diào)用戶單元的進(jìn)口處或出口處的流量計9、以及設(shè)置在每個空調(diào)用戶單元的出口處的回流溫度傳感器5。
在本發(fā)明中，可以配置一個總控制器4來控制整個中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，也可以為每個空調(diào)用戶單元分別配置一個子控制器3來控制各個空調(diào)用戶單元的運(yùn)行。最好是如圖2所示的那樣同時配置總控制器4和子控制器3。
整個中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行過程是制冷劑流體從中央空調(diào)機(jī)1流出，經(jīng)過流出溫度傳感器6至每個空調(diào)用戶單元，再經(jīng)過回流溫度傳感器5，最后回到中央空調(diào)機(jī)1。
與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本發(fā)明的系統(tǒng)沒有在每個空調(diào)用戶單元的進(jìn)口處分別設(shè)置溫度傳感器，而是只在中央空調(diào)機(jī)出口處設(shè)置了一個流出溫度傳感器6。也就是說，無需測定每個空調(diào)用戶單元的流入溫度T1，只需測出中央空調(diào)機(jī)1的流出溫度即可。這樣就大大降低了成本，并使計量過程更加簡化。
具體地說，水在特定時段的流量(也就是公式1中的m’)可用當(dāng)今現(xiàn)有的技術(shù)測定。而公式2中的流入溫度T1相當(dāng)于中央空調(diào)機(jī)1的流出溫度，可由流出溫度傳感器6一次性讀取，因此可以將T1當(dāng)作已知數(shù)據(jù)，無需多次重復(fù)測定。于是，當(dāng)要對每個空調(diào)用戶單元的用熱/用冷量進(jìn)行計量時，只需要測定每個空調(diào)用戶單元的溫度T2和流量m’，將這些數(shù)據(jù)經(jīng)電源線(電源線載波技術(shù))或電纜傳送到控制器3或控制器4，由控制器3或4根據(jù)上面的公式1和公式2進(jìn)行計算、累計和存儲，以便于記費(fèi)。
本發(fā)明還提供了一種間接計量的方法，在該方法中，流量m’和溫差ΔT是被計算出來的，而不是直接測量。
1)流量m′的計算根據(jù)伯努利方程P+12ρV2+ρgh=Con.]]>(公式3)其中P是壓力，ρ是流體密度，V是流速，g是重力加速度，h是室內(nèi)機(jī)的安裝高度。
對于一個給定系統(tǒng)，壓力P、經(jīng)過室內(nèi)機(jī)的壓降Δp以及室內(nèi)機(jī)安裝高度h均已知，因此只要每戶室內(nèi)機(jī)的閥均打開，就能根據(jù)伯努利方程(公式3)計算出流體速度v。由于流體流量m′與流速v成比例，因而將流速v乘以比例常數(shù)(該比例常數(shù)可通在不同條件下進(jìn)行的試驗來加以標(biāo)定)即可獲得流體流量m′。
2)溫差ΔT的計算另外，申請人還認(rèn)識到，通過每臺室內(nèi)機(jī)2的溫度差ΔT與空氣流速成比例，而空氣流速則與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速成比例。因此，只要獲得風(fēng)扇轉(zhuǎn)速即可推算得到溫差ΔT。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可以很容易地由控制器記錄。再乘以標(biāo)定的比例常數(shù)即可得到溫度差ΔT。
因此，當(dāng)要借助該間接法對每個空調(diào)用戶單元的用熱/用冷量進(jìn)行計量時，只需利用壓力、流體密度、室內(nèi)機(jī)的安裝高度等已知數(shù)據(jù)在控制器3或控制器4內(nèi)根據(jù)公式3計算出流速V進(jìn)而是流量m’，并根據(jù)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)計算出溫度差ΔT。最后，借助公式1即可算出每個獨(dú)立用戶的用熱/用冷量。如持續(xù)累計和存儲，即可完成記費(fèi)工作。
雖然以上給出了直接測定法和間接測定法這兩種方法，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員完全可以考慮將這兩種方法相結(jié)合來進(jìn)行計量。例如，可以考慮將間接法中間接獲得流量m′的計算方法用于直接法，從而可以省略流量計9；可以將間接法中間接獲得溫差ΔT的計算方法用于直接法，從而可以省略溫度傳感器5和6；可以將直接法中直接用流量計9測得的流量用于間接法；也可以將直接法中用溫度傳感器5和6測得的溫差用于間接法。以上所述的直接測定法和間接測定法相混合的方法同樣具有構(gòu)造簡單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
應(yīng)該理解，雖然以上揭示了本發(fā)明的較佳實施方式，但熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在以上揭示內(nèi)容的基礎(chǔ)上作出各種等同的變換和改動，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以上揭示的內(nèi)容，而是應(yīng)由所附權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種中央空調(diào)分戶計量系統(tǒng)，包括一中央空調(diào)機(jī)(1)；一設(shè)置在該中央空調(diào)機(jī)出口處的流出溫度傳感器(6)；通過總供給管(10)和總回流管(11)連接至中央空調(diào)機(jī)的至少一個空調(diào)用戶單元，每個空調(diào)用戶單元均具有至少一個室內(nèi)機(jī)(2)、分別連接至所述總供給管和總回流管的子供給管(7)和子回流管(8)、設(shè)置在每個空調(diào)用戶單元的進(jìn)口處或出口處的流量計(9)、以及設(shè)置在每個空調(diào)用戶單元的出口處的回流溫度傳感器(5)；以及聯(lián)系于所述系統(tǒng)或聯(lián)系于所述每個空調(diào)用戶單元的至少一個控制器(3、4)。
2.一種中央空調(diào)系統(tǒng)的分戶計量方法，所述中央空調(diào)系統(tǒng)包括一中央空調(diào)機(jī)(1)、與其相連的至少一個空調(diào)用戶單元、以及至少一個控制器(3、4)，所述方法包括以下步驟A)獲取所述每個空調(diào)用戶單元的制冷劑流量(m′)，該步驟可通過以下兩種方式之一來實現(xiàn)i)在所述空調(diào)用戶單元的進(jìn)口處或出口處設(shè)置一流量計(9)，借助該流量計測得進(jìn)出每個空調(diào)用戶單元的制冷劑的流量(m′)，以及ii)在所述控制器中根據(jù)伯努利方程計算出制冷劑流速，進(jìn)而再得到制冷劑流量(m′)；B)獲取所述每個空調(diào)用戶單元的制冷劑流入和回流的溫差(ΔT)，該步驟可通過以下兩種方式之一來實現(xiàn)i)在所述空調(diào)用戶單元的出口處設(shè)置一回流溫度傳感器(5)，借助該回流溫度傳感器測得從每個空調(diào)用戶單元回流的制冷劑的溫度(T2)，在所述中央空調(diào)機(jī)的出口處設(shè)置一流出溫度傳感器(6)，借助該流出溫度傳感器測得從中央空調(diào)機(jī)流出的制冷劑的溫度(T1)，這兩個溫度之差即為所述溫差(ΔT)，以及ii)通過所述控制器采集所述每個空調(diào)用戶單元的室內(nèi)機(jī)(2)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，進(jìn)而由所述控制器計算得出與所述風(fēng)扇轉(zhuǎn)速成比例的所述溫差(ΔT)；以及C)在所述控制器(3、4)中，利用由以上步驟獲得的所述流量(m′)和所述溫差(ΔT)數(shù)據(jù)，計算得到每個空調(diào)用戶單元的耗熱量，再通過累計和存儲來計費(fèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種中央空調(diào)分戶計量系統(tǒng)和相應(yīng)的計量方法，所述計量系統(tǒng)包括一中央空調(diào)機(jī)；一設(shè)置在該中央空調(diào)機(jī)出口處的流出溫度傳感器；通過總供給管和總回流管連接至中央空調(diào)機(jī)的至少一個空調(diào)用戶單元，每個空調(diào)用戶單元均具有至少一個室內(nèi)機(jī)、分別連接至總供給管和總回流管的子供給管和子回流管、設(shè)置在每個空調(diào)用戶單元的進(jìn)口處或出口處的流量計、以及設(shè)置在每個空調(diào)用戶單元的出口處的回流溫度傳感器；以及聯(lián)系于系統(tǒng)或聯(lián)系于每個空調(diào)用戶單元的至少一個控制器。借助本發(fā)明的熱計量系統(tǒng)和方法，只要測定少量的參數(shù)(甚至可以不用設(shè)置流量計和溫度傳感器)就能進(jìn)行熱計量，因此比一般的熱量表簡單，且成本低廉。
文檔編號G01D4/00GK1808083SQ20051000592
公開日2006年7月26日 申請日期2005年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月19日
發(fā)明者彼得·夏, M·斯圖爾特 申請人:特靈空調(diào)系統(tǒng)(江蘇)有限公司