專利名稱：計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法及其熱計(jì)量分配系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種暖計(jì)量分配系統(tǒng)，具體涉及一種計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法及其熱計(jì)量分配系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)是建筑大國(guó)，至2005年年末全國(guó)城鎮(zhèn)房屋建筑面積達(dá)164. 88億m2，其中城鎮(zhèn)民用建筑面積147. 44億m2居住建筑面積107. 69億m2，公共建筑面積39. 75億m2。為維持室內(nèi)溫度，每年需要消耗大量的能耗。為降低建筑能耗，我國(guó)從上世紀(jì)八十年代開始頒布實(shí)施居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的建筑節(jié)能，首先從北方集中采暖地區(qū)的新建建筑的設(shè)計(jì)開始。嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)于1986年試行新建居住建筑采暖節(jié)能率30 %的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，1996年實(shí)施采暖節(jié)能率50%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并于2010年實(shí)施采暖節(jié)能率65 %的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)中部夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)從2001年實(shí)施，節(jié)能率為50% ;南方夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)從2003年實(shí)施，節(jié)能率為50%。目前我國(guó)在新建建筑強(qiáng)制執(zhí)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但仍然還有大量既有建筑沒有按照節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建造。有資料表明，在既有的107. 69億m2居住建筑中只有10%左右是按照節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建造的建筑。為了降低北方地區(qū)采暖居住建筑的供暖能耗，國(guó)家在“十一五”期間，開始推進(jìn)既有建筑的節(jié)能改造，并對(duì)實(shí)施節(jié)能改造的建筑予以資金上的獎(jiǎng)勵(lì)。“十二五”期間，國(guó)家進(jìn)一步擴(kuò)大北方地區(qū)采暖居住建筑的節(jié)能改造規(guī)模；要求到2020年前基本完成對(duì)北方具備改造價(jià)值的老舊住宅的供熱計(jì)量及節(jié)能改造。到“十二五”期末，各省區(qū)、市要至少完成當(dāng)?shù)鼐邆涓脑靸r(jià)值的老舊住宅的供熱計(jì)量及節(jié)能改造面積的35%以上。我國(guó)北方建筑的供暖熱計(jì)量，始于從上個(gè)世紀(jì)80年代。國(guó)家已經(jīng)在新建建筑中，強(qiáng)制實(shí)施供暖熱計(jì)量。我國(guó)新設(shè)計(jì)的建筑，室內(nèi)采暖系統(tǒng)全部為單戶水平式系統(tǒng)，應(yīng)用的熱計(jì)量方法主要有溫度面積法、散熱器熱分配計(jì)法、流量溫度法、戶用熱量表法、通斷時(shí)間面積法、基于室溫的流量溫度法等。我國(guó)北方地區(qū)的既有建筑的供暖系統(tǒng)，大多為垂直單管順流式系統(tǒng)。前述的這些熱計(jì)量方法，可以滿足新建建筑的熱計(jì)量要求，但是大多不適合于用于既有建筑的熱計(jì)量改造。1.溫度面積法溫度面積法所依據(jù)的是同一個(gè)建筑物中每戶的體積供暖熱指標(biāo)和房間高度是常數(shù)，建筑物中各戶所處的室外條件相同，各用戶所消耗的熱量與室內(nèi)溫度及建筑面積有關(guān)，因此可以通過計(jì)量房間的室內(nèi)溫度，來計(jì)量每戶的用熱量。該方法解決了我國(guó)公寓類住宅存在的戶間傳熱的計(jì)量問題；解決了建筑物內(nèi)各個(gè)不同位置房間能耗不同帶來的熱費(fèi)不公平問題。做到了同一棟建筑物內(nèi)的用戶，如果采暖面積相同，在相同的時(shí)間內(nèi)，相同的溫度應(yīng)繳納相同的熱費(fèi)。從計(jì)量原理上來講，溫度面積法可以用于既有建筑的熱計(jì)量改造。但是由于該方法需要在熱用戶的每個(gè)房間內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，而每個(gè)傳感器需要用導(dǎo)線連接起來，這對(duì)于已經(jīng)裝修熱用戶來說，很難支持室內(nèi)溫度傳感器的安裝盡管用無線傳輸方法可以解決傳感器拉線的問題，但存在著設(shè)備成本高，無線傳輸電池壽命短的問題。2.散熱器熱分配計(jì)法散熱器熱分配計(jì)法是利用測(cè)量用戶散熱器的散熱量來計(jì)量熱量的方法，主要有蒸發(fā)式和電子式分配表兩種。從原理上來講，該方法可以用于既有建筑的熱計(jì)量改造。但由于我國(guó)熱用戶大多安裝散熱器罩；用戶根據(jù)自己的愛好，任意改變散熱器的種類和在建筑物內(nèi)設(shè)置不同種類窗簾，從而使得我國(guó)的既有建筑供暖系統(tǒng)不能滿足散熱器熱分配計(jì)法要求的使用條件。進(jìn)幾年出現(xiàn)的等效熱量分配表法，只能用于單戶水平式供暖系統(tǒng)的熱計(jì)量。3.通斷時(shí)間面積法通斷時(shí)間面積法是在各戶的初始室內(nèi)溫度相同的條件下，通過計(jì)量每戶的供熱時(shí)間及面積來計(jì)量供熱量。該方法計(jì)量的準(zhǔn)確性受平均溫度影響較大，熱用戶自行更換散熱器，私自加裝散熱器，將加劇熱計(jì)量結(jié)果的不確定性。該方法要求每戶的供暖系統(tǒng)必須是單戶水平式系統(tǒng)。4.戶用熱量表法戶用熱量表由流量傳感器、配對(duì)溫度傳感器和計(jì)算器組成，根據(jù)式(I)進(jìn)行熱量計(jì)算。根據(jù)流量傳感器形式，熱量表主要有超聲波熱量表和機(jī)械式熱量表兩種。超聲波熱量表，價(jià)格比較高。機(jī)械式熱量表，價(jià)格便宜，但是由于我國(guó)熱水供暖系統(tǒng)水質(zhì)差，導(dǎo)致機(jī)械式熱量表大量堵塞，無法正常工作。該方法要求每戶的供暖系統(tǒng)必須是單戶水平式系統(tǒng)，如果將該方法用于既有建筑熱計(jì)量改造，則需要將垂直單管順流式系統(tǒng)改造成單戶水平式系統(tǒng)后，才可以應(yīng)用。這種改造成本高，擾民嚴(yán)重。Qi = GiC(tg1-thi)(I)式中Qi表示第i個(gè)供暖熱用戶的供熱量；Gi表示第i個(gè)供暖熱用戶的循環(huán)流量；C表示水的比熱；tg1、thi表示進(jìn)入第i個(gè)供暖用戶的供水溫度、回水溫度。5.流量溫度法流量溫度法是根據(jù)熱用戶的流量及供回水溫差來分?jǐn)偪偀崃康?。目前?guó)內(nèi)主要有三種形式形式一、測(cè)量建筑物總供熱量、每戶的流量和供回水溫差，根據(jù)式(2)進(jìn)行熱量分配。
權(quán)利要求
1.計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法，其特征在于它包括以下步驟 步驟一、通過熱量表采集建筑物的總供熱量； 步驟二、通過設(shè)在每戶的室溫傳感器，采集建筑物內(nèi)各用戶的實(shí)際室溫； 步驟三、通過設(shè)在供暖系統(tǒng)每根立管最上端的供水溫度傳感器，采集立管的供水溫度； 步驟四通過設(shè)在供暖系統(tǒng)每根立管最下端的回水溫度傳感器，采集立管的回水溫度； 步驟五、通過調(diào)節(jié)設(shè)在每根立管上的流量控制器的開度，將供暖系統(tǒng)調(diào)平衡，并保持供暖系統(tǒng)平衡時(shí)的立管流量不變； 步驟六、根據(jù)立管中各用戶的實(shí)際室溫、各立管的供水溫度和回水溫度計(jì)算各立管的特性系數(shù)b值； 步驟七、根據(jù)步驟六得出的立管特性系數(shù)b、立管上連接散熱器的散熱面積、立管的供水溫度、立管的回水溫度、立管所供各用戶的實(shí)際室溫和采樣時(shí)間計(jì)算各立管的特性系數(shù)a值； 步驟八、根據(jù)步驟七得出的特性系數(shù)a和散熱器的單位散熱量，計(jì)算各立管的供熱量；步驟九、根據(jù)各立管的供水溫度、回水溫度和步驟八得出的各立管的供熱量，計(jì)算各立管的流量； 步驟十、根據(jù)各立管的供水溫度和回水溫度計(jì)算各立管上所連接的每層散熱器的進(jìn)出水溫度； 步驟十一、根據(jù)步驟九得出的各立管的流量、供水溫度和回水溫度，計(jì)算每個(gè)熱用戶的供熱量； 步驟十二、根據(jù)總供熱量、每個(gè)用戶的供熱量和修正系數(shù)，計(jì)算每個(gè)熱用戶的當(dāng)量熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法，其特征在于，所述步驟八中計(jì)算各立管的供熱量的方法為 對(duì)于一個(gè)具有m根立管的建筑物，m為大于I的自然數(shù)，根據(jù)步驟七計(jì)算出的立管i的特性系數(shù)％值依據(jù)公式(5)計(jì)算立管供熱量，i為立管的序號(hào)，i為小于等于m的任一自然數(shù)， Qij = BiXij(5) 式中 Qij表示立管i在工況j下的供熱量，單位是KJ ； a,表示立管i的特性系數(shù)a值； Xij表示立管i上散熱器在j工況下的單位散熱量，根據(jù)供回水溫差、散熱器面積及室內(nèi)溫度確定； j表示第j種工況，j為I到m之間的自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法，其特征在于，所述步驟九中計(jì)算各立管的流量的方法為 根據(jù)步驟三、步驟四和步驟八得到的立管i在工況j時(shí)的供水溫度、回水溫度和供熱量，依據(jù)公式(6)計(jì)算立管流量，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法，其特征在于，所述步驟十中計(jì)算各立管上所連接的每層散熱器的進(jìn)出水溫度的方法為 將散熱器單側(cè)連接的系統(tǒng)及雙側(cè)連接系統(tǒng)的兩側(cè)散熱器位于一戶室內(nèi)的立管為第一類立管，角標(biāo)為“I”;雙側(cè)連接系統(tǒng)的兩側(cè)散熱器位于兩戶室內(nèi)的立管為第二類立管，角標(biāo)為 “2”， 當(dāng)立管i為第一類立管時(shí)，計(jì)算該立管i上每層散熱器的進(jìn)水溫度和出水溫度的過程為 立管i在工況j下立管的供水溫度由供水溫度傳感器測(cè)量得出，利用公式(7)即可計(jì)算出立管i中每層散熱器的進(jìn)出水溫度，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法，其特征在于，所述步驟十一所述的計(jì)算每個(gè)熱用戶的供熱量的方法為 第一類立管供給一戶的室內(nèi)的熱量第一類立管供給房間的熱量依據(jù)式(9)計(jì)算，Qiljk — cGnJ (tiijkg_tiljkh) (9) 式中 Qiijk表示立管i在工況j時(shí)供給房間k的熱量,單位是KJ ； 第二類立管供給房間的熱量第二類立管供給房間的熱量依據(jù)式(10)和式(11)計(jì)算， Qi2jkl — C Q i2klGi2j (ti2jklg_ti2jklh)(10) Qi2jk2 — C(l_a i2ki)G i2j (ti2jk2g_ti2jk2h) (11) 式中 Qi2jkl> Qi2jk2表示分別為立管i在工況j時(shí)供給k層1、2用戶房間的熱量，單位是KJ ； a i2kl表示立管i上k層用戶I散熱器的進(jìn)流系數(shù)； ti2Jklg> ti2Jk2g表示分別為立管i在工況j時(shí)k層1、2用戶房間的供水溫度，單位是。C ； ti2Jklh> ti2Jk2h表示分別為立管i在工況j時(shí)k層1、2用戶房間的回水溫度，單位是。C ； 具有多根立管的熱用戶的供熱量 如果用戶室內(nèi)只X根第一類立管，則用戶k在工況j時(shí)的供熱量依據(jù)式(12)計(jì)算，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法，其特征在于，所述步驟十二所述的計(jì)算每個(gè)熱用戶的當(dāng)量熱量的方法為 利用式(15)確定熱用戶的當(dāng)量熱量，
7.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法的熱計(jì)量分配系統(tǒng)，其特征在于它包括集中器(I)、熱量表(2)、多個(gè)單元溫度采集器(3)、若干個(gè)室溫傳感器(4)、若干個(gè)供水溫度傳感器(5)、若干個(gè)回水溫度傳感器￠)、若干個(gè)流量控制器(7)、若干個(gè)散熱器(8)、第一信號(hào)傳輸總線(9)、第二信號(hào)傳輸總線(10)、供暖系統(tǒng)供水管(11)、供暖系統(tǒng)回水管(12)、第三信號(hào)傳輸總線(13)、第四信號(hào)傳輸總線(14)、數(shù)據(jù)處理器(15)和N個(gè)單元樓供熱單元(16)，其中N為大于I的正整數(shù)； 在每個(gè)單元樓供熱單元(16)的每根立管上設(shè)置一個(gè)流量控制器(7)，該流量控制器(7)用于控制該根立管的流量，每根立管的最上端安裝一個(gè)供水溫度傳感器(5)，最下端安裝一個(gè)回水溫度傳感器出)，每個(gè)單元樓供熱單元(16)的每個(gè)熱用戶的室內(nèi)安裝一個(gè)室溫傳感器(4)，在所有單元樓供熱單元(16)共同的總熱力入口井內(nèi)設(shè)置用熱量表(2)，每個(gè)單元樓供熱單元(16)設(shè)置一個(gè)單元溫度采集器(3)； 位于同一單元樓供熱單元的每根立管的供水溫度傳感器(5)的溫度信號(hào)輸出端、回水溫度傳感器(6)的溫度信號(hào)輸出端和每戶的室溫傳感器(4)的溫度信號(hào)輸出端通過第三信號(hào)傳輸總線(13)與單元溫度采集器(3)的溫度信號(hào)輸入端連接，每個(gè)單元溫度采集器(3)的溫度信號(hào)輸出端通過第四信號(hào)傳輸總線(14)和第一信號(hào)傳輸總線(9)與集中器⑴的第一數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端連接，熱量表(2)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端通過第二信號(hào)傳輸總線(10)與集中器(I)的第二數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端連接，集中器(I)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)處理器(15)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱計(jì)量分配系統(tǒng)，其特征在于，所述流量控制器(7)是帶鎖閉功能的自力式流量控制閥。
9.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法的熱計(jì)量分配系統(tǒng)，其特征在于它包括集中器(I)、熱量表(2)、多個(gè)單元溫度采集器(3)、若干個(gè)室溫傳感器(4)、若干個(gè)供水溫度傳感器(5)、若干個(gè)回水溫度傳感器￠)、若干個(gè)流量控制器(7)、若干個(gè)散熱器(8)、第二信號(hào)傳輸總線(10)、供暖系統(tǒng)供水管(11)、供暖系統(tǒng)回水管(12)、第三信號(hào)傳輸總線(13)、數(shù)據(jù)處理器(15)和N個(gè)單元樓供熱單元(16)，其中N為大于I的正整數(shù)； 在每個(gè)單元樓供熱單元(16)的每根立管上設(shè)置一個(gè)流量控制器(7)，該流量控制器(7)用于控制該根立管的流量，每根立管的最上端安裝一個(gè)供水溫度傳感器(5)，最下端安裝一個(gè)回水溫度傳感器出)，每個(gè)單元樓供熱單元(16)的每個(gè)熱用戶的室內(nèi)安裝一個(gè)室溫傳感器(4)，在所有單元樓供熱單元(16)共同的總熱力入口井內(nèi)設(shè)置用熱量表(2)，每個(gè)單元樓供熱單元(16)設(shè)置一個(gè)單元溫度采集器(3)； 位于同一單元樓供熱單元的每根立管的供水溫度傳感器(5)的溫度信號(hào)輸出端、回水溫度傳感器(6)的溫度信號(hào)輸出端和每戶的室溫傳感器(4)的溫度信號(hào)輸出端通過第三信號(hào)傳輸總線(13)與單元溫度采集器(3)的溫度信號(hào)輸入端連接，每個(gè)單元溫度采集器(3)的溫度信號(hào)輸出端通過無線的方式與集中器(I)的第一數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端連接，熱量表(2)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端通過第二信號(hào)傳輸總線(10)與集中器(I)的第二數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端連接，集中器(I)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)處理器(15)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端相連。
10.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法的熱計(jì)量分配系統(tǒng)，其特征在于它包括集中器(I)、熱量表(2)、多個(gè)單元溫度采集器(3)、若干個(gè)室溫傳感器(4)、供水溫度傳感器(5)、若干個(gè)回水溫度傳感器(6)、若干個(gè)流量控制器(7)、若干個(gè)散熱器(8)、第一信號(hào)傳輸總線(9)、第二信號(hào)傳輸總線(10)、供暖系統(tǒng)供水管(11)、供暖系統(tǒng)回水管(12)、第三信號(hào)傳輸總線(13)、第四信號(hào)傳輸總線(14)、數(shù)據(jù)處理器(15)和N個(gè)單元樓供熱單元(16)，其中N為大于I的正整數(shù)； 在每個(gè)單元樓供熱單元(16)的每根立管上設(shè)置一個(gè)流量控制器(7)，該流量控制器(7)用于控制該根立管的流量，供暖系統(tǒng)供水管(11)上安裝供水溫度傳感器(5)，每根立管的最下端安裝一個(gè)回水溫度傳感器￠)，每個(gè)單元樓供熱單元(16)的每個(gè)熱用戶的室內(nèi)安裝一個(gè)室溫傳感器(4)，在所有單元樓供熱單元(16)共同的總熱力入口井內(nèi)設(shè)置用熱量表(2)，每個(gè)單元樓供熱單元(16)設(shè)置一個(gè)單元溫度采集器(3)； 位于同一單元樓供熱單元的每根立管的供水溫度傳感器(5)的溫度信號(hào)輸出端、回水溫度傳感器(6)的溫度信號(hào)輸出端和每戶的室溫傳感器(4)的溫度信號(hào)輸出端通過第三信號(hào)傳輸總線(13)與單元溫度采集器(3)的溫度信號(hào)輸入端連接，每個(gè)單元溫度采集器(3)的溫度信號(hào)輸出端通過第四信號(hào)傳輸總線(14)和第一信號(hào)傳輸總線(9)與集中器⑴的第一數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端連接，熱量表(2)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端通過第二信號(hào)傳輸總線(10)與集中器(I)的第二數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端連接，集中器(I)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端與數(shù)據(jù)處理器(15)的數(shù)據(jù)信號(hào) 輸入端相連。
全文摘要
計(jì)量垂直單管順流式系統(tǒng)熱用戶供熱量的方法及其熱計(jì)量分配系統(tǒng)，涉及供暖計(jì)量分配系統(tǒng)。它為解決既有建筑垂直單管順流式系統(tǒng)計(jì)量改造難的問題。在每個(gè)單元樓的每根立管上設(shè)置一個(gè)將平衡流量鎖定的流量控制器，在每根立管上安裝一個(gè)供水溫度傳感器和一個(gè)回水溫度傳感器，每戶安裝一個(gè)室溫傳感器，在總熱力入口井內(nèi)設(shè)置熱量表。根據(jù)測(cè)得的每根立管的供水溫度、回水溫度及每戶的室內(nèi)溫度，得出每根立管的供熱量、每層散熱器的散熱量以及各個(gè)熱用戶消耗的當(dāng)量熱量。本發(fā)明適用于單側(cè)連接的垂直單管順流式系統(tǒng)、無跨越管的雙側(cè)連接的垂直單管順流式系統(tǒng)以及有跨越管的雙側(cè)連接且散熱器在同一戶內(nèi)的垂直單管順流式系統(tǒng)的熱計(jì)量改造。
文檔編號(hào)G01K17/06GK103033292SQ20121054830
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者方修睦, 姜永成, 李慶宇, 孫杰 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)