一种提高“通断时间面积法”热分摊系统准确性和节能效率
的方法及其装置
技术领域
[0001] 本
发明涉及暖通
空调技术领域，特别是涉及一种
集中供热系统采暖热分摊之通断时间面积法的方法及其装置。
背景技术
[0002] 随着国家对建筑节能要求的不断提高和供热收费体制的不断完善，建设部颁布并于2009年7月1日起施行的《供热计量技术规程JCJ173-2009》中也颁布了包括直接计量和间接计量各种热计量方法。
[0003] 最常规的热量表法有机械式热量表、电磁式热量表、
超声波式热量表等诸多类型。其中，机械式热量表的初投资低，但流量测量
精度不高，表阻
力较大、容易阻塞，易损件较多，因此对
水质有一定要求。电磁式热量表、
超声波式热量表的流量测量精度高、压损小、不易堵塞，但初投资很高。关键是热量表都需要和
散热器温控
阀结合起来组合成一个完整的系统，其高阻力的结构对于供热改造的系统来说几乎无法实现正常运行；对于热费结算而言，无论是采用户用热量表直接计量结算还是依据户用热表值再行分摊总热量的结算，户表的投资高或者故障率高(
水质处理不好易堵塞、仪表运动部件难以满足供热系统水温高、工作时间长的使用环境等)；另一个
角度而言，热量表计量准确和不准确的计量结果是一样的——都无法和收费直接挂钩。这也是近年来在工程实践中推行热计量的一个重要棘手问题。
[0004] 《供热计量技术规程JCJ173-2009》推荐了一种“通断时间面积法”的用户热量分摊计量方法。该方法是以采用通/断式供热控
制模式(Q式系统)时的每个采暖用户累计通水时间为依据，结合供暖面积来分摊整栋建筑采暖耗热量，从而计算出每个热用户的采暖耗热量，并进行热计量收费。与此方法相配套的热计量(热分摊)装置仅需统计和记录各户通断
控制阀的接通时间即可，与以前其他各类户用热量表相比，此装置无须再测量供热
流体的流量。目前已有一些基于“通断时间面积法”的热计量(分摊)装置，并在工程中获得实际应用。但在实际工程使用中，上述基于“通断时间面积法”的热计量(分摊)装置，还存在许多难以解决与克服的问题，未能真正公平合理地分摊热量。
[0005] 问题包括：1、目前的通断式热分摊装置均不能应对国内供热“大滞后”系统的特点，造成了分摊热量不准确、不合理，其热分摊和热费收缴误差不能被热用户接受。2、实际运行的供热系统会通过楼栋设立的平衡阀来调节一个建筑的流量，并且通过
气候补偿器实现依据室外气温变化来调节供水
温度，这将直接影响着热用户实际用热量的多少，但目前的通断式热分摊装置均不能反映该状况下用户耗热量的差别。3、目前户内系统仍采用的是连续供热工况条件下的设计结果，而在通断调节模式的供热工况下，必然会出现设备选型与设计负荷匹配不合理的问题，从而带来热用户相同面积相同温度因不同
位置而造成不同
费用的不公平现象。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于解决“通断时间面积法”热分摊系统
现有技术中存在的问题，提供一种改善、提高供热系统“通断时间面积法”热分摊系统方法及其装置。通过采用限定热用户供热流量(标准核定流量)的方法提高该热分摊系统的节能效率，并提供实现热量修正方法的
算法和装置，以符合建筑采暖分户热计量(分摊)、按采暖耗热量计量收费的实际要求。
[0007] 本发明的技术方案如下：
[0008] 一种提高“通断时间面积法”热分摊系统准确性和节能效率的方法，包括在楼栋总供
热管道上设置热量计量装置，以测量该楼栋所有用户使用的热量总和；以及在用户采暖系统入户管道上设置通断执行装置，并在用户采暖区域内选择典型位置设置
温度控制装置，所述温度控制装置实时监测室内温度，并将室内温度与设定的温度进行比较，并按照比较结果发送指令给通断执行装置，使得入户供热管道执行“通”或“断”状态，所述通断执行装置和温度控制装置均与一计时装置相连，计时装置记录通断执行装置“通”状态的时间总长；采集该楼栋所有供热用户的采暖面积和供热时长，按照下述公式准确计量用户i的热分摊比例。
[0009]
[0010] 其中：qi：分摊给i用户的热量(kw.h)
[0011] Qz：楼栋热量表计量的总热量(kw.h)
[0012] Ti：i用户的计量修正系数
[0013] Hi：i用户累计用热的时间(h)2
[0014] Fi：i用户的供热面积(m)
[0015] 一种提高“通断时间面积法”热分摊系统准确性和节能效率的装置，包括设置于楼栋供热管道的供热总量计量装置，其特征在于：还包括每个供热用户分别安装的室温
控制器、电动热平衡流量调节装置，其中室温控制器安装于用户采暖区域内的基准位置，电动热平衡流量调节装置包括设置于用户的入户供暖管道上，室温控制器监测室内温度，并通过电动热平衡流量调节装置控制供热管道的流量和启闭，以及计算和存储通断控制阀的导通的总时长。
[0016] 所述室温控制器为可编程控制器，包括电源模
块、计算存储模块，通讯模块、变压模块、
液晶显示器。
[0017] 所述室温控制器内部设置有感温
探头和通讯模块，以检测所在位置的温度数据，并通过M-BUS或RS-485或无线传输的形式把数据传输出去。
[0018] 所述室温控制器可按需要将一天分为若干时间段，各时间段的温度可以预设，也可以由用户选择输入确定。
[0019] 所述电动热平衡流量调节装置包括设置于管道上的的流量调节阀，所述流量调节阀上安装有控制阀
门通断的电动驱动装置。
[0020] 所述电动驱动装置和室温控制器之间连接包括电源线和加密控制线，加密控制线可以防止用户恶意断电盗热。
[0021] 所述提高“通断时间面积法”热分摊系统准确性和节能效率的装置还包括热量修正模块，所述热量修正模块可以根据实际测算的用户的采暖器材的参数测算实际的
传热系数以及标准工况下的散热量，并对所采集的供热时间进行修正。
[0022] 所述热量修正模块包括收费管理模块、
读卡器、通讯集中器、通讯接收设备、数据线、通讯线、系统电源。
[0023] 所述收费管理模块还包括收费管理模块，所述收费管理模块包括数据集中器、通讯设备和电源及控制器，所述收费管理模块用以接收、储存、发送各用户发送到导通时长及用热流量数据，以及该楼栋供热总热量数据。
[0024] 本发明的技术效果在于：
[0025] 本发明提出的一种提高“通断时间面积法”热分摊系统节能效率的方法，在每户入口总供水管上安装具备流量设定功能的阀门、阀门上安装具有通断控制功能电动驱动装置，用于调节该户平衡阀门的
开关值，并通过实际测算和程序管理对该用户开启时间进行修正，同时结合实时监测室温的室温控制器，对热用户的通断控制阀门开启比(热量分摊比值)进行控制，提高热用户采暖的节能效率和热分摊的准确性和公平合理性。
[0026] 通过预设定热用户的额定流量并依照专用修正计算公式，对热用户的通断控制阀开启时间进行修正，进而修正用户热量分摊量值，以克服现有技术中存在的问题，一方面可实现热量分摊更公平合理，另一方面达到提高热用户采暖的节能效率的目的。
[0027] 本发明集平衡调节、室温控制、热分摊于一体，操作方便可靠，安装简单，寿命长，成本低，可以大大提高系统节能效率和热量分摊的公平性，便于推广应用，具有显著的经济效益和社会价值。
附图说明
[0028] 图1所示为本发明的技术原理图；
具体实施方式
[0030] 以下结合附图对本发明做进一步说明。
[0031] 如图1所示，本发明的提高“通断时间面积法”热分摊系统节能效率的装置(以下简称装置)，包括安装在室内的具有通讯功能的室内温度控制器7、电动热平衡流量调节器3、采集器4、收费管理模块8。通过电动热平衡流量调节器3预先设定一定的流量达到平衡供暖的要求进行技术初步的节能，并且室内温度控制器7进行第二步的室温控制达到认为的行为二次节能。温度控制器7与电动热平衡流量调节器3的控制部分即通断执行器进行无线、有线通讯传递
信号。室温控制器7和楼栋热量表2还可以通过自身的通讯模块把
信号传输至管理部门的安装有收费管理模块8的计算机上进行热量分摊。
[0032] 如图2所示，本发明的提高“通断时间面积法”热分摊系统节能效率的方法及其装置的结构及电路连接关系，室温控制器7采用可编程室内温度控制器，可按需要把一天24小时分为4～8个时间段，分别设定各时间段的温度，将各时间段和设定的温度编成程序存储在控制器的芯片中并上传至收费管理模块8进行数据存储、分析。用户也可根据自己的需要选取时间段的温度。电动热平衡流量调节器3采用电动驱动的流量调节阀，阀门装于供水接管上以平衡供热主管通断时的流量变化。
[0033] 其工作原理是：在一栋楼宇的热力入口处安装带有通讯功能的作为结算依据的楼栋热量表2来计量楼栋的总热量。该
建筑物每一个热用户的室内供热基准地点安装室温控制器7，电动热平衡流量调节器3安装在住户的采暖系统入户管道上。热用户可根据实际建筑物面积和实际热用量设定电动热平衡流量调节器3流量的大小以达到基本的供热平衡需求，同时需要设定室温控制器7的温度，则电动热平衡流量调节器3在室温控制器7的控制下开关阀门。例如当室温达到所需设定温度以上，室温控制器7自动将其测得的室温值和设定值进行比较，如室温达到设定值，室温控制器7通过室温控制电路向电动热平衡流量调节器3发出信号，电动热平衡流量调节器3驱动流量调节阀关闭供热管路，停止供热，室温控制器7同时停止累计供热时间；相反地，如室温低于设定值，室温控制器7使得管路开启，开始供热，同时开始累计供热时间。用户可自行根据每一天用热的时间段分别设定温度，以节省
热能、节约热费。如用户需较高温度时，可把室温控制器7的设定温度调高，满足需求。室温控制器7的设定温度可以随时按需要方便地调节，达到用户主动按需用热、节约
能源、节省热费的要求。室温控制器7还可以按需要把一天分为4～8个时间段，分别设定各时间段的温度，室温控制器7将自动控制电动热平衡流量调节器3启闭流量调节阀，达到更大程度上的节约能源。
[0034] 收费管理模块8可自动存储多个采暖季的供热数据。同时能计算和存储本采暖季内用户使用的接通时间和断开时间，并且根据用户设定温度进行通断控制，还可以为供热管理部门制定合适的节能的供热方案。
[0035] 参照图1，在某楼宇的热力入口处安装楼栋热量表2计量该楼宇的总消耗热量，作为供暖收费二次热分摊的依据，同时把数据上传至收费管理模块8；同时在每一个热用户的热力入口处安装电动热平衡流量调节器3，在房间内安装室温控制器7。其控制策略是室温控制器7根据实际热用量的情况把
控制信号传输给电动热平衡流量调节器3控制阀门的通断并计算、存储并上传阀门开启的时间；采暖结束后各用户依据此数据以及相应的供热面积信息，分摊楼栋热量表2的总热量，同时收费管理模块8计算出相应的热费。具体计算公式如下见公式(1)
[0036]
[0037]
[0038]
[0039] qi：分摊给i用户的热量(kw.h)
[0040] Qz：楼栋热量表计量的总热量(kw.h)
[0041] Ti：i用户的计量修正系数
[0042] Hi：i用户累计用热的时间(h)
[0043] Fi：i用户的供热面积(m2)
[0044] 综上可知，本发明可以有效解决目前“通断时间面积法”热计量方法中存在的以下问题：
[0045] 1、当用户私自更改采暖
散热器容量时，如仍仅用每户累计接通时间去分摊整栋楼总热量，则会出现那些散热器面积超过设计要求的住户实际用热量大，而分摊热量少、缴费少的不公平现象。
[0046] 2、因增加计量系统而把原有定流量系统改变成变流量系统而造成的管网失衡问题。
[0047] 2、因供热系统为“大温差、小流量”的大滞后系统，一般设计流量时往往偏大而造成的室温难以控制而造成了对热分摊不准确的问题。
[0048] 3、按连续供热工况设计出来的室内采暖系统，散热设备面积与设计负荷会出现匹配不合理问题，特别是对于处于不利位置的同等建筑面积的住户，此问题更为严重。而本装置中通过根据不同的位置预先设定不同的流量后再行通断控制去分摊总热量，则可以大大改善不利位置用户过多分摊热量、缴费过多的不公平现象。
[0049] 4、通过室温控制器通讯模块，用户可以很方便地设定供暖状态；根据热用户的具体需要，随时采集采
暖房间的温度、供热时间、阀门开停比等，可实现在线检测、实时调控、节约能源和公平分摊取暖费用等功能。
[0050] 5、该装置操作方便可靠，安装简单，寿命长，成本低，可以大大提高系统节能效率和热量分摊的公平性，便于推广。
[0051] 6、集平衡调节、室温控制、热分摊于一体，系统组成简单，使用方便。
