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)模型的分戶熱計量方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
“熱商品化”這個概念越來越多地為人們所接受，未來我國供暖事業(yè)也將朝著這個方向發(fā)展。要實現(xiàn)這個目標(biāo)，就必須要有成熟的、公平的和低成本的熱計量技術(shù)。有了這個關(guān)鍵技術(shù)，才可能真正意義上地實現(xiàn)用戶熱計量，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，如何客觀地對用戶用熱量進行計量和修正，是目前的研究熱點和難點。針對上述問題，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)置分戶熱計量和室溫控制裝置。對建筑內(nèi)的公共用房和公用空間，應(yīng)單獨設(shè)置采暖系統(tǒng)和熱計量裝置”，并將此條規(guī)定為強制性條文。計量方法一定要和溫控配合使用， 才能相輔相成，既能實現(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、時間通斷法、溫度法和流量法。專利文獻CN201680930U和專利文獻CN2771840Y指出了熱量表法的概念和優(yōu)缺
點。熱量表法是為每一個用戶安裝一個熱量表，通過測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，來計算用戶用熱量。其優(yōu)點在于計量原理和供熱量計算公式簡捷、直觀、準(zhǔn)確性高。其缺點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成本均較高，為每一個用戶安裝一個熱量表，將極大地增加熱計量系統(tǒng)的成本，使其難以得到推廣使用。專利文獻CN2771840Y闡述了熱量分配表法的概念和優(yōu)缺點。熱量分配表法是由兩個溫度傳感器集成為一體。其中兩個溫度傳感器分別用來測量用戶散熱器的表面平均溫度和室內(nèi)空氣溫度，由公式計算出用戶散熱器的散熱量，并將用戶各個房間的散熱器供熱量加起來。其優(yōu)點在于適用于任何供暖管路結(jié)構(gòu)。其缺點在于計量原理和供熱量計算公式復(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整幢樓的用熱量進行分?jǐn)?，只需樓前安裝一個總熱量表，用戶不需要安裝任何的檢測裝置，我國北方老式建筑就是采用的這種熱計量方法。其優(yōu)點在于用戶不需要安裝測量裝置，成本低，維護方便。其缺點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)溫度法通過測定用戶室內(nèi)溫度對整幢樓的熱量進行分?jǐn)?。其?yōu)點在于成本低，維護方便，對室內(nèi)的溫度進行監(jiān)測，適用范圍較廣。其缺點在于不以實際耗熱量為計量依據(jù)，而僅僅以室內(nèi)溫度為計量依據(jù)，易作弊，公平性難以保證。
熱水流量法用樓前熱計量表測量整棟樓用熱量，再根據(jù)熱水表記錄的流量用某種算法進行分?jǐn)?。其?yōu)點在于初始成本較低，可實現(xiàn)兩種抄表。其缺點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)測得的各用戶熱水流量和供、回水溫度差來確定用熱量，再進行分?jǐn)偂Ｆ鋬?yōu)點在于計算得出的是用戶的實際用熱量，公平性強，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表，可實現(xiàn)末端熱負(fù)荷調(diào)節(jié)。其缺點在于需要較多的控制、監(jiān)測設(shè)備，所以初始投資較高，且對水質(zhì)要求較高，不然容易引起閥門控制和流量計精度差。時間通斷法用樓前熱量表計量整棟樓用熱量，再根據(jù)通斷閥的通斷時間和房間溫度用某種算法進行分?jǐn)?。其?yōu)點在于能夠?qū)崿F(xiàn)末端熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)，既能實現(xiàn)節(jié)能，又能實現(xiàn)用戶熱計量。其缺點在于每個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。 熱量表價格貴，每戶安裝一個熱量表，增大系統(tǒng)初始投資，維護困難，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，造成計量不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定；熱水流量溫度法要求每個用戶都必須安裝流量計，對水質(zhì)要求高，維護困難。其余4種方法缺乏公平性，不能實現(xiàn)節(jié)能控制，在實際的集中供暖系統(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)模型的分戶熱計量方法及系統(tǒng)，特別適用于計量集中供暖系統(tǒng)用戶的用熱量。本發(fā)明的實施例提供一種基于集中供暖系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的分戶熱計量方法，包括以下步驟
1)集中供暖系統(tǒng)的每個供暖單元由m組并聯(lián)的供暖分路組成，每組供暖分路由并聯(lián)的 η個用戶組成，在集中供暖系統(tǒng)每個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)沿程的第一個供暖分路的第一個用戶的供水管道上安裝溫度傳感器和壓力傳感器，第一個供暖分路的第一個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)沿程的最后一個供暖分路的最后一個用戶的供水管道上安裝溫度傳感器和壓力傳感器，最后一個供暖分路的最后一個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量裝置；
2)熱計量裝置對數(shù)據(jù)進行分析和處理，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個用戶組成，在集中供暖系統(tǒng)每個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)沿程的第一個供暖分路的第一個用戶的供水管道上安裝溫度傳感器和壓力傳感器，第一個供暖分路的第一個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)沿程的最后一個供暖分路的最后一個用戶的供水管道上安裝溫度傳感器和壓力傳感器，最后一個供暖分路的最后一個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量裝置；2)熱計量裝置對數(shù)據(jù)進行分析和處理，根據(jù)公式計算用戶壓力損失，其中，下標(biāo)#表示第7個供暖分路第J個用戶 m表示一共有個供暖分路，J = 12,……η表示每一個供暖分路一共有《個熱用戶，△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)、熱計量裝置(7)和集中供暖系統(tǒng)管理中心(8)，供暖單元每個供暖分路配備一個數(shù)據(jù)采集與控制裝置(1 )，供暖單元每個供暖分路的所有傳感器通過線纜與對應(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量裝置(7)通信，熱計量裝置(7)通過網(wǎng)絡(luò)與集中供暖系統(tǒng)管理中心(8)進行通
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)模型的分戶熱計量系統(tǒng)，其特征在于熱計量裝置(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，用戶對操作界面 (4 )進行操作，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)模型的分戶熱計量方法及系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集與控制裝置、熱計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)傳送給熱計量裝置；熱計量裝置接收數(shù)據(jù)采集與控制裝置發(fā)來的數(shù)據(jù)，并通過熱計量軟件對這些數(shù)據(jù)進行分析、處理和計算，從而得到用戶用熱量；熱計量軟件包括計算用戶供水端壓力、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量裝置，不需要用戶安裝熱量表、熱量分配表，就可實現(xiàn)分戶熱計量，不僅降低了系統(tǒng)初始成本，避免了維修、更換大量熱計量表和流量計等設(shè)備帶來的麻煩，減少了系統(tǒng)的維護費用。
文檔編號G06F19/00GK102306245SQ201110218790
公開日2012年1月4日 申請日期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 申請人:重慶大學(xué)