专利名称：一种单管顺流式供暖方式的分户热计量系统及方法
技术领域：
本发明涉及供热计量技术领域，尤其涉及一种单管顺流式供暖方式的分户热计量系统及方法。
背景技术：
目前我国绝大部分地区现行的采暖供热方式是集中供热，其中单管顺流式集中供热方式，因其结构简单、施工方便、造价低等特点，成为我国传统多层和高层建筑供暖的主要形式，单管顺流式集中供暖系统指热源和散热设备分别设置，由热源通过管道顺流向各个房间或各个建筑物供给热量的采暖方式。单管顺流式集中供热系统的工作原理如下在系统工作之前，先将系统中充满冷水，经锅炉内加热后形成热媒，热媒在机械循环压力和重力循环压力共同作用下，自上而下顺流，经散热器后把热量送给用户，管内热水经冷却后经泵流回锅炉被重新加热，往复不断，形成一个环流系统。从用户的角度考虑，由于楼栋在设计选型上的偏差以及单管顺流式供热系统本身的特点，使得整个楼栋内的用户室内温度会出现不均衡现象，并且会存在某些室内温度过高或过低的极端情况。我国传统居民楼中大部分采用单管道入户集中供热，现在技术中采用流温法计量每个用户的采暖量，该方法是以流量系数和温度系数为用户热能分配依据的分户热计量系统，但是，采用流温法计量每个用户的采暖量，需要在每家每户安装流量传感器和温度传感器，所以现有热计量系统对楼栋的改造存在改造周期长、施工难度大和改造成本高等特点。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种单管顺流式供暖方式的分户热计量系统及方法，用以在对楼栋改造较小的情况下实现计量用户采暖量的目的。为实现上述目的，本发明提出的一种单管顺流式供暖方式的分户热计量系统，包括安装于最低温度用户室内每个散热片上的通断阀，与所述通断阀导线连接的计量控制器，安装于用户室内设定位置的无线温控器，安装于楼栋设定位置的数据采集器，与所述数据采集器导线连接的热量表和监控终端；所述无线温控器，用于获取用户设定温度并实时采集用户室内的实际温度，根据所述设定温度与所述实际温度的比较结果发送控制信号至所述计量控制器；所述计量控制器，用于接收所述无线温控器发送的控制信号后，根据所述控制信号控制所有通断阀的通断；累计所述通断阀在设定时间内总的开启时间，并将所述总的开启时间发送至数据采集器；所述通断阀，用于截断或接通所述散热片中的流体；所述热量表，用于计量楼栋所消耗的总热量，并将所述总热量发送至数据采集器；所述数据采集器，用于接收所述计量控制器发送的总的开启时间，并接收所述热量表发送的总热量，将所述总的开启时间和所述总热量发送至监控终端；
所述监控终端，用于接收所述数据采集器发送的总的开启时间和总热量后，根据所述总的开启时间和所述总热量计算每个用户的采暖量。优选的，在上述系统中，所述计量控制器，还用于将所述总的开启时间发送至所述无线温控器，以使所述总的开启时间显示在所述无线温控器。优选的，在上述系统中，所述无线温控器包括获取单元,用于获取用户设定温度；采集单元，用于实时采集用户室内的实际温度； 发送单元，用于在所述实际温度大于或等于所述用户设定温度时，发送关断信号至所述计量控制器；在所述实际温度小于所述用户设定温度时，发送开启信号至所述计量控制器；接收单元，用于接收所述计量温控器发送的数据，所述数据为所述通断阀在设定时间内总的开启时间。优选的，在上述系统中，所述计量控制器包括控制单元，用于在接收到所述发送单元发送的关断信号后，控制关闭所有通断阀；在接收到所述发送单元发送的开启信号后，控制开启所有通断阀；计量单元，用于累计所述通断阀在设定时间内总的开启时间，并将所述总的开启时间发送至数据采集器。优选的，在上述系统中，所述监控终端，还用于将包括温度设定范围的第一数据传送至所述数据采集器；所述数据采集器，还用于接收所述监控终端发送的第一数据，并将所述第一数据传送至所述计量控制器；所述计量控制器，还用于接收所述数据采集器发送的第一数据，并将所述第一数据发送至所述无线温控器；所述无线温控器，还用接收所述计量控制器发送的第一数据，并根据所述第一数据更新自身存储的包括温度设定范围的第二数据。优选的，在上述系统中，所述监控终端还用于生成并显示计量报表，所述计量报表中包括每户的采暖量及与所述采暖量对应的采暖费。优选的，在上述系统中，所述无线温控器与所述计量控制器之间通过射频无线网络实现数据传输。—种单管顺流式供暖方式的分户热计量方法，包括获取用户设定温度并实时采集用户室内的实际温度；根据所述设定温度与所述实际温度的比较结果控制所有通断阀的通断，所述通断阀安装于最低温度用户室内的每个散热片上；累计所述通断阀在设定时间内总的开启时间，并计量整个楼栋消耗的总热量；根据所述总的开启时间和所述总热量计算每个用户的采暖量。优选的，在上述方法中，所述根据所述设定温度与所述实际温度的比较结果控制所有通断阀的通断包括如果所述实际温度大于或等于所述用户设定温度，则控制关断用户室内的所有通断阀；
如果所述实际温度小于所述用户设定温度，则控制开启用户室内的所有通断阀。优选的，在上述方法中，所述根据所述总的开启时间和所述总热量计算每个用户的采暖量之后还包括生成并显示计量报表，所述计量报表中包括每户的采暖量及与所述采暖量对应的采暖费。可见，本发明单管顺流式供暖方式的分户热计量系统及方法，通过比较用户设定温度和用户室内的实际温度后发送控制信号，用以控制最低温度用户室内的所有通断阀的通断，并实时累计通断阀的开启时间及整个楼栋所使用的总热量，从而可根据通断阀的开启总时间和楼栋消耗总热量计算每户的采暖量。该系统只需要对最低温度用户室内进行改造，而不需对整个单元或是整个楼栋中的所有用户进行 改造，便可实现对所有用户采暖量的计量，具有改造周期短、改造成本低等优点；另外，由于现有的供暖系统是不断为用户供热的，而本系统通过控制通断阀的通断间断性的控制供热，在一定程度上起到了节能的作用。付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明单管顺流式供暖方式的分户热计量系统的结构框图；图2为本发明单管顺流式供暖方式的分户热计量系统的一种具体结构框图；图3为本发明单管顺流式供暖方式的分户热计量方法的流程示意图；图4为本发明单管顺流式供暖方式的分户热计量方法的一种具体实现流程图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图I为本发明单管顺流式供暖方式的分户热计量系统的结构框图，该系统包括安装于最低温度用户室内每个散热片上的通断阀11，与通断阀导线连接的计量控制器12，安装于用户室内设定位置的无线温控器13，安装于楼栋设定位置的数据采集器14，与数据采集器导线连接的热量表15和监控终端16 ；无线温控器13，用于获取用户设定温度并实时采集用户室内的实际温度，根据所述设定温度与所述实际温度的比较结果发送控制信号至所述计量控制器12 ；计量控制器12，用于接收无线温控器13发送的控制信号后，根据所述控制信号控制所有通断阀11的通断；累计所述通断阀11在设定时间内总的开启时间，并将所述总的开启时间发送至数据采集器14;通断阀11，用于截断或接通所述散热片中的流体；热量表15，用于计量楼栋所消耗的总热量，并将所述总热量发送至数据采集器14 ；
数据采集器14，用于接收计量控制器12发送的总的开启时间，并接收热量表15发送的总热量后，将所述总的开启时间和所述总热量发送至监控终端16 ；监控终端16，用于接收数据采集器14发送的总的开启时间和总热量后，根据所述总的开启时间和所述总热量计算每个用户的采暖量。在实际应用中，为最低温度用户供热的管道可能同时为楼栋中的一个单元或是整个楼栋供热，由于单管顺流式供暖系统存在自上而下或是自下而上的不同供暖方式，所以，最低温度用户可能是单元或楼栋最低层中的一个或是几个用户，也可能是单元或楼栋最高层中的一个或几个用户。单管供热中的最低温度用户可以利用无线温控器设定温度并显示该设定温度，该设定温度不是随意设定的，只能在无线温控器自身存储的温度范围内设定；另外，无线温控器会实时采集用户室内的实际温度，在比较室内实际温度和设定温度后，根 据比较结果向计量控制器发送开启或关断控制信号，计量控制器接收到控制信号后控制所有通断阀的通断，如果最低用户室内的所有通断阀被控制关断，则管道中的热源不但停止为最低温度用户供热，而且停止为楼栋或是单元内的所有用户供热，反之亦然，如果最低用户室内的所有通断阀被控制开启，则管道中的热源不但继续为最低温度用户供热，而且继续为楼栋或是单元内的所有用户供热。在本系统中，无线温控器的温度准确度为0.5°C，时间准确度为0.01%，内部计量最小单位秒；通断阀安装在散热片进水口的进水方向或出水口的出水方向。计量控制器会实时累计通断阀在设定时间段内的总的开启时间，并将该总的开启时间发送给数据采集器，数据采集器将接收计量控制器发送的通断阀总的开启时间和热量表发送的楼栋在设定时间段内所消耗的总热量发送到监控终端，由于同一区域内管网压力相对恒定，用户采暖管路口径固定不变，监控终端可按照下式计算每个用户的采暖量
a, = It ■ Fi-—-其中，qi为第i个用户的米暖量Ai为第i个用户室内通断阀的开启时间！Fi为第i个用户的室内取暖面积；Q为楼栋所消耗的总热量。上述监控终端16还用于生成并显示计量报表，该计量报表中包括每户的采暖量及与所述采暖量对应的采暖费。此外，监控终端中的系统软件要求能够根据实际的需求配置一系列参数，如收费原则，付费方式等，同时要求操作简单，界面友好，生成报表直观易懂。另外，监控终端16，还用于将包括温度设定范围的第一数据传送至数据采集器
14;数据采集器14，还用于接收监控终端16发送的第一数据，并将第一数据传送至计量控制器12 ;计量控制器12，还用于接收数据采集器14发送的第一数据，并将第一数据发送至无线温控器13 ;无线温控器13，还用接收计量控制器12发送的第一数据，并根据第一数据更新自身存储的包括温度设定范围的第二数据。也就是说，监控终端可以根据天气以及楼栋采暖状况重新设定最低温度用户室内的温度设定范围，并利用新的温度设定范围更新计量控制器当前存储的温度设定范围，即更新温度上下限参数，在用户更新了温度设定范围后，用户只能在该新的范围内设定室内温度。需要说明的是，其它用户室温必然高于最低温度用户的室温，所以在限定了最低温度用户室温后，同时也限定了最高温度用户的室温。上述计量控制器12，还用于将用户室内所有通断阀总的开启时间发送至无线温控器13，以使该总的开启时间显示在无线温控器13的显示窗口中，这样用户就可以通过计量控制器上的显示数字获知通断阀的开启时间。无线温控器13与计量控制器12之间通过射频无线网络实现数据传输。参见图2所示的单管顺流式供暖方式的分户热计量系统的一种具体结构框图，上述无线温控器13包括获取单元131，用于获取用户设定温度；采集单元132，用于实时采集用户室内的实际温度；发送单元133，用于在所述实际温度大于或等于所述用户设定温度时，发送关断信号至所述计量控制器12 ;在所述实际温度小于所述用户设定温度时，发 送开启信号至所述计量控制器12;接收单元134，用于接收所述计量温控器12发送的数据，所述数据为所述通断阀在设定时间内总的开启时间。上述计量控制器12包括控制单元121，用于在接收到上述发送单元133发送的关断信号后，控制关闭所有通断阀；在接收到上述发送单元133发送的开启信号后，控制开启所有通断阀；计量单元122，用于累计通断阀11在设定时间内总的开启时间，并将所述总的开启时间发送至数据采集器14。本发明单管顺流式供暖方式的分户热计量系统，通过比较用户设定温度和用户室内实际温度后发送控制信号，用以控制最低温度用户室内的所有通断阀的通断，并实时累计通断阀的开启时间及整个楼栋所使用的总热量，从而可根据通断阀开启总时间和楼栋消耗总热量计算每户的采暖量。该系统只需要对最低温度用户室内进行改造，而不需对整个单元或是整个楼栋中的所有用户进行改造，便可实现对所有用户采暖量的计量，具有改造周期短、改造成本低等优点；另外，由于现有的供暖系统是不断为用户供热的，而本系统通过控制通断阀的通断间断性的控制供热，在一定程度上起到了节能的作用。参见图2所示，本发明单管顺流式供暖方式的分户热计量方法包括以下步骤101 :获取用户设定温度并实时采集最低温度用户室内的实际温度；本实施例中，上述用户设定温度只能在某一上下限范围内设定。102:根据用户设定温度与用户室内的实际温度的比较结果控制所有通断阀的通断，所述通断阀安装于最低温度用户室内的每个散热片上；103:累计所述通断阀在设定时间内总的开启时间，并计量整个楼栋消耗的总热量;104:根据所述总的开启时间和所述总热量计算每个用户的采暖量。参见图3所示，实现本发明单管顺流式供暖方式的分户热计量方法的一种具体实现过程如下201 :获取用户设定温度并实时采集用户室内的实际温度；202 :判断所述实际温度是否小于所述用户设定温度，如果是，则执行步骤204，如果否，则执行步骤203;203 :控制关断用户室内的所有通断阀，执行步骤205 ；204 :控制开启用户室内的所有通断阀；205:累计所述通断阀在设定时间内总的开启时间，并计量整个楼栋消耗的总热量;206 :根据总的开启时间和总热量计算每个用户的采暖量。207:生成并显示计量报表，所述计量报表中包括每户的采暖量及与每户的采暖量对应的采暖费。本发明单管顺流式供暖方式的分户热计量方法利用用户设定温度和最低温度用户室内实际温度的比较结果控制通断阀的通断，并实时累计通断阀的开启总时间和楼栋消耗总热量，在每户固定供热面积的基础上根据通断阀开启时间和楼栋消耗总热量计算每户米暖量及米暖费。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种单管顺流式供暖方式的分户热计量系统，其特征在于，包括安装于最低温度用户室内每个散热片上的通断阀，与所述通断阀导线连接的计量控制器，安装于用户室内设定位置的无线温控器，安装于楼栋设定位置的数据采集器，与所述数据采集器导线连接的热量表和监控终端； 所述无线温控器，用于获取用户设定温度并实时采集用户室内的实际温度，根据所述设定温度与所述实际温度的比较结果发送控制信号至所述计量控制器； 所述计量控制器，用于接收所述无线温控器发送的控制信号后，根据所述控制信号控制所有通断阀的通断；累计所述通断阀在设定时间内总的开启时间，并将所述总的开启时间发送至数据采集器； 所述通断阀，用于截断或接通所述散热片中的流体； 所述热量表，用于计量楼栋所消耗的总热量，并将所述总热量发送至数据采集器； 所述数据采集器，用于接收所述计量控制器发送的总的开启时间，并接收所述热量表发送的总热量，将所述总的开启时间和所述总热量发送至监控终端； 所述监控终端，用于接收所述数据采集器发送的总的开启时间和总热量后，根据所述总的开启时间和所述总热量计算每个用户的采暖量。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于， 所述计量控制器，还用于将所述总的开启时间发送至所述无线温控器，以使所述总的开启时间显示在所述无线温控器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述无线温控器包括 获取单元，用于获取用户设定温度； 采集单元，用于实时采集用户室内的实际温度； 发送单元，用于在所述实际温度大于或等于所述用户设定温度时，发送关断信号至所述计量控制器；在所述实际温度小于所述用户设定温度时，发送开启信号至所述计量控制器； 接收单元，用于接收所述计量温控器发送的数据，所述数据为所述通断阀在设定时间内总的开启时间。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述计量控制器包括 控制单元，用于在接收到所述发送单元发送的关断信号后，控制关闭所有通断阀；在接收到所述发送单元发送的开启信号后，控制开启所有通断阀； 计量单元，用于累计所述通断阀在设定时间内总的开启时间，并将所述总的开启时间发送至数据采集器。
5.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述监控终端，还用于将包括温度设定范围的第一数据传送至所述数据采集器； 所述数据采集器，还用于接收所述监控终端发送的第一数据，并将所述第一数据传送至所述计量控制器； 所述计量控制器，还用于接收所述数据采集器发送的第一数据，并将所述第一数据发送至所述无线温控器； 所述无线温控器，还用接收所述计量控制器发送的第一数据，并根据所述第一数据更新自身存储的包括温度设定范围的第二数据。
6.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述监控终端还用于生成并显示计量报表，所述计量报表中包括每户的采暖量及与所述采暖量对应的采暖费。
7.根据权利要求I至6任一项所述的系统，其特征在于，所述无线温控器与所述计量控制器之间通过射频无线网络实现数据传输。
8.一种单管顺流式供暖方式的分户热计量方法，其特征在于，包括 获取用户设定温度并实时采集用户室内的实际温度； 根据所述设定温度与所述实际温度的比较结果控制所有通断阀的通断，所述通断阀安装于最低温度用户室内的每个散热片上； 累计所述通断阀在设定时间内总的开启时间，并计量整个楼栋消耗的总热量； 根据所述总的开启时间和所述总热量计算每个用户的采暖量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述设定温度与所述实际温度的比较结果控制所有通断阀的通断包括 如果所述实际温度大于或等于所述用户设定温度，则控制关断用户室内的所有通断阀； 如果所述实际温度小于所述用户设定温度，则控制开启用户室内的所有通断阀。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述总的开启时间和所述总热量计算每个用户的采暖量之后还包括生成并显示计量报表，所述计量报表中包括每户的采暖量及与所述采暖量对应的采暖费。
全文摘要
本发明公开了一种单管顺流式供暖方式的分户热计量系统，包括无线温控器，用于获取用户设定温度并实时采集用户室内的实际温度，根据设定温度与实际温度的比较结果发送控制信号至计量控制器；计量控制器，用于根据接收到的控制信号控制所有通断阀的通断，并累计通断阀在设定时间内总的开启时间，将总的开启时间发送至数据采集器；通断阀，用于截断或接通散热片中的流体；热量表，用于计量楼栋所消耗的总热量，并将总热量发送至数据采集器；数据采集器，用于将接收到的总的开启时间和总热量发送至监控终端；监控终端，用于根据接收到的总的开启时间和总热量计算每个用户的采暖量。本发明还公开了一种单管顺流式供暖方式的分户热计量方法。
文档编号F24D19/10GK102721108SQ20121021991
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者李海清, 赵岩 申请人:北京海林节能设备股份有限公司