专利名称：一种基于集中供暖系统数学模型的分户热计量方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于集中供暖系统技术领域，具体地说，特别涉及一种基于集中供暖系统数学模型的分户热计量方法及系统。
背景技术：
“热商品化”这个概念越来越多地为人们所接受，未来我国供暖事业也将朝着这个方向发展。要实现这个目标，就必须要有成熟的、公平的和低成本的热计量技术。有了这个关键技术，才可能真正意义上地实现用户热计量，并使其得到推广应用。这不仅能够节约能源，还能提高热舒适度。因此，如何客观地对用户用热量进行计量和修正，是目前的研究热点和难点。针对上述问题，国家也制定了相应的标准和规范。例如，2001年3月颁布的国标 《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ11- 87)第3. 9. 1条中规定“新建住宅热水集中采暖系统，应设置分户热计量和室温控制装置。对建筑内的公共用房和公用空间，应单独设置采暖系统和热计量装置”，并将此条规定为强制性条文。计量方法一定要和温控配合使用， 才能相辅相成，既能实现房间温度调节，节约能源，又能保证房间热舒适度。目前常见的分户热计量方法有7种热量表法、热量分配表法、面积法、温度和流量法、时间通断法、温度法和流量法。专利文献CN201680930U和专利文献CN2771840Y指出了热量表法的概念和优缺
点。热量表法是为每一个用户安装一个热量表，通过测量用户供水管的热水流量、供水管入口处水温和回水管出口处水温，来计算用户用热量。其优点在于计量原理和供热量计算公式简捷、直观、准确性高。其缺点在于要求供暖管路结构必须是闭环回路，而现有的供暖住宅建筑中有大部分是不满足这一条件的。由于热量表改造成本和维护成本均较高，为每一个用户安装一个热量表，将极大地增加热计量系统的成本，使其难以得到推广使用。专利文献CN2771840Y阐述了热量分配表法的概念和优缺点。热量分配表法是由两个温度传感器集成为一体。其中两个温度传感器分别用来测量用户散热器的表面平均温度和室内空气温度，由公式计算出用户散热器的散热量，并将用户各个房间的散热器供热量加起来。其优点在于适用于任何供暖管路结构。其缺点在于计量原理和供热量计算公式复杂，其中散热器表面换热系数的确定是不准确的、不稳定的，受许多因素影响且影响较大，所以很难得出稳定的、准确的用户供热量。用户面积法根据各户住宅面积用某种算法对整幢楼的用热量进行分摊，只需楼前安装一个总热量表，用户不需要安装任何的检测装置，我国北方老式建筑就是采用的这种热计量方法。其优点在于用户不需要安装测量装置，成本低，维护方便。其缺点在于缺乏公平性和合理性，不能满足热舒适度，也不利于节约能源。室内温度法通过测定用户室内温度对整幢楼的热量进行分摊。其优点在于成本低，维护方便，对室内的温度进行监测，适用范围较广。其缺点在于不以实际耗热量为计量依据，而仅仅以室内温度为计量依据，易作弊，公平性难以保证。
热水流量法用楼前热计量表测量整栋楼用热量，再根据热水表记录的流量用某种算法进行分摊。其优点在于初始成本较低，可实现两种抄表。其缺点在于由于散热量和水温不是线性关系，不能满足公平性原则。热水流量温度法根据测得的各用户热水流量和供、回水温度差来确定用热量，再进行分摊。其优点在于计算得出的是用户的实际用热量，公平性强，可实现远程抄表，可实现末端热负荷调节。其缺点在于需要较多的控制、监测设备，所以初始投资较高，且对水质要求较高，不然容易引起阀门控制和流量计精度差。时间通断法用楼前热量表计量整栋楼用热量，再根据通断阀的通断时间和房间温度用某种算法进行分摊。其优点在于能够实现末端热负荷的调节，既能实现节能，又能实现用户热计量。其缺点在于每个用户供水温度和回水温度都不相等，从而很难保证公平性。目前绝大多数的热计量系统都采用热量表法、热量分配表法和热水流量温度法。 热量表价格贵，每户安装一个热量表，增大系统初始投资，维护困难，改造成本高，使其难以得到推广使用；热量分配表法由于散热器表面换热系数的不确定性，造成计量不准确、不稳定；热水流量温度法要求每个用户都必须安装流量计，对水质要求高，维护困难。其余4种方法缺乏公平性，不能实现节能控制，在实际的集中供暖系统中极少采用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于集中供暖系统数学模型的分户热计量方法及系统，特别适用于计量集中供暖系统用户的用热量。本发明的实施例提供一种基于集中供暖系统数学模型的分户热计量方法，包括以下步骤
1)集中供暖系统的每个供暖单元由m组并联的供暖分路组成，每组供暖分路由并联的 η个用户组成，在集中供暖系统每个供暖单元的热力入口处供水管道上安装温度传感器、压力传感器和流量传感器，在供暖单元热水管网沿程的第一个供暖分路的第一个用户的供水管道上安装温度传感器和压力传感器，第一个供暖分路的第一个用户的回水管道上安装温度传感器、压力传感器和流量传感器，在供暖单元热水管网沿程的最后一个供暖分路的最后一个用户的供水管道上安装温度传感器和压力传感器，最后一个供暖分路的最后一个用户的回水管道上安装温度传感器、压力传感器和流量传感器，在供暖单元其余用户的回水管道上均装有温度传感器；将每一组供暖分路的所有传感器测得的数据传输给数据采集及控制装置，由数据采集及控制装置汇集处理后传送给热计量装置；
2)热计量装置对数据进行分析和处理，根据公式
权利要求
1. 一种基于集中供暖系统数学模型的分户热计量方法，其特征在于包括以下步骤1)集中供暖系统的每个供暖单元由m组并联的供暖分路组成，每组供暖分路由并联的 η个用户组成，在集中供暖系统每个供暖单元的热力入口处供水管道上安装温度传感器、压力传感器和流量传感器，在供暖单元热水管网沿程的第一个供暖分路的第一个用户的供水管道上安装温度传感器和压力传感器，第一个供暖分路的第一个用户的回水管道上安装温度传感器、压力传感器和流量传感器，在供暖单元热水管网沿程的最后一个供暖分路的最后一个用户的供水管道上安装温度传感器和压力传感器，最后一个供暖分路的最后一个用户的回水管道上安装温度传感器、压力传感器和流量传感器，在供暖单元其余用户的回水管道上均装有温度传感器；将每一组供暖分路的所有传感器测得的数据传输给数据采集及控制装置，由数据采集及控制装置汇集处理后传送给热计量装置；2)热计量装置对数据进行分析和处理，根据公式计算用户压力损失，其中，下标#表示第7个供暖分路第J个用户 m表示一共有个供暖分路，J = 12,……η表示每一个供暖分路一共有《个热用户，△今为用户圧力损失， 用户供水端压力，％为用户阻力特
2.根据权利要求1所述的基于集中供暖系统数学模型的分户热计量方法，其特征在于用户阻力特性数可根据公式
3.根据权利要求1所述的基于集中供暖系统数学模型的分户热计量方法，其特征在于同一供暖分路相邻用户供水端压力由公式
4.一种基于集中供暖系统数学模型的分户热计量系统，其特征在于该系统包括数据采集与控制装置(1)、热计量装置(7)和集中供暖系统管理中心(8)，供暖单元每个供暖分路配备一个数据采集与控制装置(1 )，供暖单元每个供暖分路的所有传感器通过线缆与对应的数据采集与控制装置(1)连接，数据采集与控制装置(1)通过无线或者电力载波通信方式与热计量装置(7)通信，热计量装置(7)通过网络与集中供暖系统管理中心(8)进行通
5.根据权利要求4所述的基于集中供暖系统数学模型的分户热计量系统，其特征在于热计量装置(7)包括无线或电力载波通信模块(2)、微处理器(3)、操作界面(4)、显示屏 (5 )和网络通信模块(6 )，无线或电力载波通信模块(2 )完成数据采集与控制装置(1)和热计量装置(7)的通信，网络通信模块(6)通过网络完成热计量装置(7)和集中供暖系统管理中心(8)的通信，微处理器(3)完成数据的分析和处理得出用户用热量，用户对操作界面 (4 )进行操作，就可通过显示屏(5 )查看用热信息。
全文摘要
本发明公开了一种基于集中供暖系统数学模型的分户热计量方法及系统，包括数据采集与控制装置、热计量装置和集中供暖系统管理中心；数据采集与控制装置完成本供暖分路的数据采集，并将数据传送给热计量装置；热计量装置接收数据采集与控制装置发来的数据，并通过热计量软件对这些数据进行分析、处理和计算，从而得到用户用热量；热计量软件包括计算用户供水端压力、用户压力损失、用户流量、用户阻力特性数、用户供水端温度和用户用热量等步骤。本方法只需安装少量的测量装置，不需要用户安装热量表、热量分配表，就可实现分户热计量，不仅降低了系统初始成本，避免了维修、更换大量热计量表和流量计等设备带来的麻烦，减少了系统的维护费用。
文档编号G06F19/00GK102306245SQ201110218790
公开日2012年1月4日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者叶本利, 唐春森, 孙跃, 戴欣, 王智慧, 苏玉刚 申请人:重庆大学