专利名称：中央空调的分户计量系统和方法
技术领域：
本发明总的涉及中央空调，特别是涉及中央空调的分户计量系统和方法。
背景技术：
大多数家用和中小型商用空调系统都是独立的。例如，在住宅中，每个房间或每个家庭为一个独立系统。同样，在商用建筑中每个公司或每间办公室也为一个独立系统。要想多户家庭或多家小型公司共用一个中央空调和热水系统，有一个很大的障碍，就是如何精确地计量每个家庭或每个公司的用冷/用热量，以便合理记费。
目前市场上有各种不同形式的热量表，但它们都是独立地对每一个用户进行测量，并且需要测量两个温度及流量。具体地说，其中所涉及的热能基本(理论)计算公式为Q＝∫m’CpΔT dt＝Cp∫m’ΔT dt(公式1)其中Q为所耗热能，m’为制冷剂(例如水)的流量，Cp为定压比热，ΔT为温差，t为计量时间段。通过该公式即可计算出一段时间内，每个独立用户的用热/用冷量。从以上公式可以看出，假定Cp不随时间变化，则需要测定如下两个变量·制冷剂流量m’·温差ΔT＝T2(回流温度)-T1(流入温度)(公式2)因此，在现有的中央空调分户计量技术中，需要采集三个参数，即每一个分户的制冷剂流量m’、流入温度T1和回流温度T2。这样就使计量过程显得较为复杂，而且需要配置数量较多的检测装置，不利于控制成本。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的在于，提供一种构造简单、成本较低的中央空调的分户计量系统以及相应的计量方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种中央空调分户计量系统，包括一中央空调机；一设置在该中央空调机出口处的流出温度传感器；通过总供给管和总回流管连接至中央空调机的至少一个空调用户单元，每个空调用户单元均具有至少一个室内机、分别连接至总供给管和总回流管的子供给管和子回流管、设置在每个空调用户单元的进口处或出口处的流量计、以及设置在每个空调用户单元的出口处的回流温度传感器；以及联系于系统或联系于每个空调用户单元的至少一个控制器。
本发明还提供了一种中央空调系统的分户计量方法，中央空调系统包括一中央空调机、与其相连的至少一个空调用户单元、以及至少一个控制器，方法包括以下步骤A)获取每个空调用户单元的制冷剂流量，该步骤可通过以下两种方式之一来实现i)在空调用户单元的进口处或出口处设置一流量计，借助该流量计测得进出每个空调用户单元的制冷剂的流量，以及ii)在控制器中根据伯努利方程计算出制冷剂流速，进而再得到制冷剂流量；B)获取每个空调用户单元的制冷剂流入和回流的温差，该步骤可通过以下两种方式之一来实现i)在空调用户单元的出口处设置一回流温度传感器，借助该回流温度传感器测得从每个空调用户单元回流的制冷剂的温度，在中央空调机的出口处设置一流出温度传感器，借助该流出温度传感器测得从中央空调机流出的制冷剂的温度，这两个温度之差即为温差，以及ii)通过控制器采集每个空调用户单元的室内机的风扇转速，进而由控制器计算得出与风扇转速成比例的温差；以及C)在控制器中，利用由以上步骤获得的流量和温差数据，计算得到每个空调用户单元的耗热量，再通过累计和存储来计费。
借助本发明的热计量系统和方法，只要测定少量的参数(甚至可以不用设置流量计和温度传感器)就能进行热计量，因此比一般的热量表简单，且成本低廉。
图1是根据本发明较佳实施例的中央空调管道系统的示意图；以及图2是中央空调计量/控制电路系统的示意图。
具体实施例方式
首先，本发明提供了一种通过直接测量与流量m’和温差ΔT相关的参数来进行计量的方法和相关的计量系统。
如图1所示，根据本发明一较佳实施例的中央空调分户计量系统包括中央空调机1；设置在该中央空调机出口处的流出温度传感器6；以及通过总供给管10和总回流管11连接至中央空调机的至少一个空调用户单元(图中示意性地画出了三个)，每个空调用户单元均具有至少一个室内机2(图中也示意性地画出了三个)、分别连接至总供给管10和总回流管11的子供给管7和子回流管8、设置在每个空调用户单元的进口处或出口处的流量计9、以及设置在每个空调用户单元的出口处的回流温度传感器5。
在本发明中，可以配置一个总控制器4来控制整个中央空调系统的运行，也可以为每个空调用户单元分别配置一个子控制器3来控制各个空调用户单元的运行。最好是如图2所示的那样同时配置总控制器4和子控制器3。
整个中央空调系统的运行过程是制冷剂流体从中央空调机1流出，经过流出温度传感器6至每个空调用户单元，再经过回流温度传感器5，最后回到中央空调机1。
与现有技术不同的是，本发明的系统没有在每个空调用户单元的进口处分别设置温度传感器，而是只在中央空调机出口处设置了一个流出温度传感器6。也就是说，无需测定每个空调用户单元的流入温度T1，只需测出中央空调机1的流出温度即可。这样就大大降低了成本，并使计量过程更加简化。
具体地说，水在特定时段的流量(也就是公式1中的m’)可用当今现有的技术测定。而公式2中的流入温度T1相当于中央空调机1的流出温度，可由流出温度传感器6一次性读取，因此可以将T1当作已知数据，无需多次重复测定。于是，当要对每个空调用户单元的用热/用冷量进行计量时，只需要测定每个空调用户单元的温度T2和流量m’，将这些数据经电源线(电源线载波技术)或电缆传送到控制器3或控制器4，由控制器3或4根据上面的公式1和公式2进行计算、累计和存储，以便于记费。
本发明还提供了一种间接计量的方法，在该方法中，流量m’和温差ΔT是被计算出来的，而不是直接测量。
1)流量m′的计算根据伯努利方程P+12ρV2+ρgh=Con.]]>(公式3)其中P是压力，ρ是流体密度，V是流速，g是重力加速度，h是室内机的安装高度。
对于一个给定系统，压力P、经过室内机的压降Δp以及室内机安装高度h均已知，因此只要每户室内机的阀均打开，就能根据伯努利方程(公式3)计算出流体速度v。由于流体流量m′与流速v成比例，因而将流速v乘以比例常数(该比例常数可通在不同条件下进行的试验来加以标定)即可获得流体流量m′。
2)温差ΔT的计算另外，申请人还认识到，通过每台室内机2的温度差ΔT与空气流速成比例，而空气流速则与风扇转速成比例。因此，只要获得风扇转速即可推算得到温差ΔT。风扇转速可以很容易地由控制器记录。再乘以标定的比例常数即可得到温度差ΔT。
因此，当要借助该间接法对每个空调用户单元的用热/用冷量进行计量时，只需利用压力、流体密度、室内机的安装高度等已知数据在控制器3或控制器4内根据公式3计算出流速V进而是流量m’，并根据风扇转速等数据计算出温度差ΔT。最后，借助公式1即可算出每个独立用户的用热/用冷量。如持续累计和存储，即可完成记费工作。
虽然以上给出了直接测定法和间接测定法这两种方法，但本领域的普通技术人员完全可以考虑将这两种方法相结合来进行计量。例如，可以考虑将间接法中间接获得流量m′的计算方法用于直接法，从而可以省略流量计9；可以将间接法中间接获得温差ΔT的计算方法用于直接法，从而可以省略温度传感器5和6；可以将直接法中直接用流量计9测得的流量用于间接法；也可以将直接法中用温度传感器5和6测得的温差用于间接法。以上所述的直接测定法和间接测定法相混合的方法同样具有构造简单、成本低廉的优点。
应该理解，虽然以上揭示了本发明的较佳实施方式，但熟悉本领域的普通技术人员可以在以上揭示内容的基础上作出各种等同的变换和改动，因此，本发明的保护范围并不限于以上揭示的内容，而是应由所附权利要求书来限定。
权利要求
1.一种中央空调分户计量系统，包括一中央空调机(1)；一设置在该中央空调机出口处的流出温度传感器(6)；通过总供给管(10)和总回流管(11)连接至中央空调机的至少一个空调用户单元，每个空调用户单元均具有至少一个室内机(2)、分别连接至所述总供给管和总回流管的子供给管(7)和子回流管(8)、设置在每个空调用户单元的进口处或出口处的流量计(9)、以及设置在每个空调用户单元的出口处的回流温度传感器(5)；以及联系于所述系统或联系于所述每个空调用户单元的至少一个控制器(3、4)。
2.一种中央空调系统的分户计量方法，所述中央空调系统包括一中央空调机(1)、与其相连的至少一个空调用户单元、以及至少一个控制器(3、4)，所述方法包括以下步骤A)获取所述每个空调用户单元的制冷剂流量(m′)，该步骤可通过以下两种方式之一来实现i)在所述空调用户单元的进口处或出口处设置一流量计(9)，借助该流量计测得进出每个空调用户单元的制冷剂的流量(m′)，以及ii)在所述控制器中根据伯努利方程计算出制冷剂流速，进而再得到制冷剂流量(m′)；B)获取所述每个空调用户单元的制冷剂流入和回流的温差(ΔT)，该步骤可通过以下两种方式之一来实现i)在所述空调用户单元的出口处设置一回流温度传感器(5)，借助该回流温度传感器测得从每个空调用户单元回流的制冷剂的温度(T2)，在所述中央空调机的出口处设置一流出温度传感器(6)，借助该流出温度传感器测得从中央空调机流出的制冷剂的温度(T1)，这两个温度之差即为所述温差(ΔT)，以及ii)通过所述控制器采集所述每个空调用户单元的室内机(2)的风扇转速，进而由所述控制器计算得出与所述风扇转速成比例的所述温差(ΔT)；以及C)在所述控制器(3、4)中，利用由以上步骤获得的所述流量(m′)和所述温差(ΔT)数据，计算得到每个空调用户单元的耗热量，再通过累计和存储来计费。
全文摘要
本发明提供了一种中央空调分户计量系统和相应的计量方法，所述计量系统包括一中央空调机；一设置在该中央空调机出口处的流出温度传感器；通过总供给管和总回流管连接至中央空调机的至少一个空调用户单元，每个空调用户单元均具有至少一个室内机、分别连接至总供给管和总回流管的子供给管和子回流管、设置在每个空调用户单元的进口处或出口处的流量计、以及设置在每个空调用户单元的出口处的回流温度传感器；以及联系于系统或联系于每个空调用户单元的至少一个控制器。借助本发明的热计量系统和方法，只要测定少量的参数(甚至可以不用设置流量计和温度传感器)就能进行热计量，因此比一般的热量表简单，且成本低廉。
文档编号G01D4/00GK1808083SQ20051000592
公开日2006年7月26日 申请日期2005年1月19日 优先权日2005年1月19日
发明者彼得·夏, M·斯图尔特 申请人:特灵空调系统(江苏)有限公司