专利名称：多功能分户热计量分配管理装置及计量方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑物耗热计量分配装置及计量方法，具体涉及一种多功能分户热计量分配管理装置及计量方法。
背景技术：
目前的热计量技术主要存在以下问题
1.热量表法。在建筑物入口处设一块总表做贸易结算，楼内每户设置户表做热量分配， 依据户表的读数和规则对结算表的数据分摊。其优点是对用户用热形式和设施限制少，数据包含的信息量大，能够比较客观地反映用户的用热情况，无论何种形式的能耗变化均会被转变成用热量的增减，方便用户，有利于行为节能，规则透明，令人信任。其缺点是系统复杂，设备投资大，尤其是其中的流量计，后期的维护工作量大，占用的安装空间也大对我国的住房市场，尤其是中小户型，从经济性而言无法支撑户表的使用。2.热分配表法。在建筑物入口设一块总表做贸易结算表，户内每组散热器上安装一个热分配表；根据热分配表的读数对总表的数据进行分摊。其优点是安装所需场地较小， 没有维护量大的流量计，使用简单，缺点是只能测量散热器(暖气片)的耗热，无法测量其他方式的(如用采暖系统加热的热水器)耗热，规则的透明度差，同时其数据采集系统在室内， 容易受到人为的干扰；另一方面，它设计时假设用户温度为某一值，散热器为某型号，未必符合用户的实际状况，因此其误差可能很大。因其规则不透明掩盖了实际的误差。3.流量温度法。在热力入口设置一块总表做贸易结算表，在每户的入口采用一个自力式流量调节阀取代了流量计，通过测量供回水温度和设置流量调节阀的流量进行热量分摊，采用一个三通阀调节室温，实现了测量与调节一体，因为没有流量计，维护工作量较小。缺点硬件原理上等同热表，却没有采用热表的算法和规则，同时对用户的用热过程进行干预，规则复杂(因为干预过程)而不透明，同时也因为分配涉及用热过程，所以对用户限制多，亲和力差。4.通断时间面积法。在入口采用一块总表做贸易结算，在各用户入口设置一个开关阀对室温进行调节，记录通断的时间，再根据用户的面积对总表的热量进行分摊。其优点是用最小的投资和维护工作量同时实现了计量和调节，规则透明简单，其缺点是它的规则是在定性的基础上建立的，有时误差很大，因为它有一系列的假设前提，所以实际的工作条件要求较高(否则误差很大)。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能分户热计量分配管理装置及计量方法，能够用较少的流量计实现分户的时间计量，流量计量，热量计量；同时测量与调节、管理、系统调试融为一体，可以监测系统自身是否正常，可以帮助调节系统的热力平衡，甚至是热力企业最为头疼的问题——系统失水，包括人为的放水和系统的泄漏，最大限度地保护用户的投资。上述的目的通过以下的技术方案实现
多功能分户热计量分配管理装置，其组成包括供水母管和回水母管，所述的供水母管和所述的回水母管之间并联一组用户管，每个所述的用户管连接散热器，所述的散热器连接智能阀，所述的智能阀连接室内温度设定测量装置，所述的回水母管上安装总热表，所述的供水母管和所述的回水母管之间连接压力测量装置，所述的智能阀、总热表和所述的压力测量装置都与中心控制器连接。所述的多功能分户热计量分配管理装置，所述的压力测量装置包括流量计二和流量计三，所述的流量计二并联在所述的供水母管的首端和所述的回水母管的首端之间，所述的流量计三并联在所述的供水母管的末端和所述的回水母管的末端之间。所述的多功能分户热计量分配管理装置，所述的压力测量装置包括并联在所述的供水母管或者所述的回水母管两端的流量计四。所述的多功能分户热计量分配管理装置，所述的供水母管上具有总阀，所述的总阀并联流量计一，所述的流量计一串联阀门一，所述的总阀和所述的流量计一分别与所述的中心控制器连接。所述的多功能分户热计量分配管理装置进行供热计量的方法，该方法包括如下步骤
(1)标定过程通过中心控制器控制总阀开通，逐步全部打开每个用户管上的智能阀， 分别测量每个用户管上的智能阀打开时总热表的流量，流量计二、流量计三的流量，据此算出母管在不同流量下的阻力；然后关闭总阀门，将阀门一打开，各用户管上的智能阀依次单独开通，分别测得流量计一、流量计二、流量计三的流量，据此算出各个用户管的阻力；
(2)测量过程以标定过程测得的数据将作为测量周期的依据；由于用户调节是通过开关时间调节的，用户的水力参数相对不变，所以可以使用标定中测得的参数计算用户的流量；如最末端的用户，在标定时的流量是lt/h，流量计三对应的流量是0. 5t/ h;而测量是流量计三的读数为0. 6t/h，则可推定在其智能阀全开时用户管的流量是 1X0. 6/0. 5=1. 2t/h，等等。(3)校验过程开通一部分有标定数据的用户管路的智能阀，而关闭其他的用户管路的智能阀，用本系统测得的数据与标定时的数据对比，看是否合理，若合理则说明数据可信，否则说明数据存疑，应重新标定。例如，在标定时用户管路1-3全部开通时流量计二的流量是lt/h，而此时总热表的流量是5t/h;校验时流量计二的流量为0. 8t/h，总热表的流量为4t/h，则通过校验；若超过允许误差，则说明某个环节有问题，应重新标定。尤其是关闭全部用户管上的智能阀或者关闭总阀和阀门一可以检测系统有无泄漏若无泄露，总热表的流量应为零。有益效果
1.本发明只用了几个测量仪表，就实现了全组热用户(十几户到几十户)的流量测量， 大大减少了需要维护的流量计的数量，空间占用、一次投资、后期维护工作都将大大减少， 因为有了每户的流量，要实现热量的分户计量就比较容易了。2.本发明只测量流量(不安装用户入口的温度传感器和积算器)将使系统大为简化。此时系统提供了各个用户的流量和时间数据，可以作为分摊的依据，显然比单纯的时间更接近实际，更简单，也就更经济。另外，通断时间面积法的假设之一是各户的每平米面积流量相同，实际操作中较难实现，有了流量计量和时间计量，可以进行等效换算。例如，标准的流量是2. 5Kg/m2，若实际流量比标准高5%，若按时间面积法分摊，应将其等效导通时间适当增加，例如加5%，等等。
3.本发明可以对不同的阀门设置一个不同的最大导通比，据热源较近的阀门(热用户)导通比较小；同理，用热条件较差的用户(冷山等)设置一个较大的导通比，从而实现了系统的热平衡。特别应该指出的是，既有建筑热计量改造需要许多非技术条件，此时，可以应用本系统的独立模式，分阶段投资，分阶段受益，这是其他系统所没有的优势。4.本发明用较少的资源实现了分户热计量、系统监测、系统调试、系统管理等功能，是特别适合中国国情的热计量管理系统。另一个优点是本设计的可伸缩性，用户可以根据自己的实际情况采用合适的系统(时间计量分摊、流量计量分摊、热量计量分摊)，乃至分阶段投资，最大限度地实现了用户的利益。5.本发明将各个用户管上的智能阀设在回水侧的好处是便于校验周期的工作。总阀和流量计一分设在供、回水母管上，以减小安装空间的要求。而各个用户管上的智能阀和系统总阀分设在供水、回水母管上可以实现故障时关断。假设系统所在建筑发生严重失水， 可以将所有的阀门关断，此时该建筑即被切除，使系统不再失水。
附图1是本发明的结构示意图。附图2是实施例2所述的实施方式的结构示意图。附图3是实施例3所述的实施方式的结构示意图。
具体实施例方式
实施例1
多功能分户热计量分配管理装置，其组成包括供水母管1和回水母管2，所述的供水母管和所述的回水母管之间并联一组用户管3，每个所述的用户管连接散热器4，所述的散热器4连接智能阀5，所述的智能阀连接室内温度设定测量装置13，所述的回水母管上安装总热表9，所述的供水母管和所述的回水母管之间连接压力测量装置，所述的智能阀5、总热表9和所述的压力测量装置都与中心控制器10连接。本实施例中压力测量装置采用差压调节阀，所述的差压调节阀安装在所述的供水母管的首端。如图1所示。实施例2
所述的多功能分户热计量分配管理装置，所述的压力测量装置包括流量计二 11和流量计三12，所述的流量计二 11并联在所述的供水母管1的首端和所述的回水母管2的首端之间，所述的流量计三12并联在所述的供水母管1的末端和所述的回水母管2的末端之间。如图2所示。实施例3
所述的多功能分户热计量分配管理装置，所述的压力测量装置包括并联在所述的供水母管或者所述的回水母管两端的流量计四14。如图3所示。实施例4
所述的多功能分户热计量分配管理装置，所述的供水母管上具有总阀6，所述的总阀并联流量计一 7，所述的流量计一串联阀门一 8，所述的总阀6和所述的流量计一 7分别与所述的中心控制器10连接。工作过程
本发明的多功能分户热计量分配管理装置可以采用三种工作模式一、系统模式，控制中心直接控制各智能阀，对用户的室温调节不响应，在没有实行计量收费时可采用此模式；二、用户模式，这是系统平常的工作模式，每个用户管上的智能阀依据系统条件和用户的温室设定决定其开通的时间，同时测出每个用户管的开通时间、流量(或热量)；三、独立模式 每个用户管上的智能阀门不与外界发生联系，只接受设定值的设定和用户的调节，没有用户调节的时候，相当于一个数字设定的调节阀。实施例5
利用权利要求1-4所述的多功能分户热计量分配管理装置进行供热计量的方法，该方法包括如下步骤
(1)标定过程首先需要利用系统的功能确认无泄漏，然后开始标定。通过中心控制器控制总阀开通，然后依次打开各用户管上的智能阀，分别测量每个用户管上的智能阀打开时总热表的流量，流量计二、流量计三的流量，据此算出母管在不同流量下的阻力；然后关闭总阀门，将阀门一打开，各用户管上的智能阀依次单独开通，分别测得流量计一、流量计二、流量计三的流量，据此算出各个用户管的阻力；
测得各个用户管的参数；
(2)测量过程以标定过程测得的数据将作为测量周期的依据；标定完成后，由于用户调节是通过开关时间调节的，用户的水力参数相对不变，所以可以使用标定中测得的参数计算用户的流量。在极端情况下，从流量计二到流量计三的压力降都可以忽略不计，这可以简单地通过增大这一段管道的直径来做到。虽然会增加一点投资，但比起每户一表的成本来，几乎可以忽略不计。因此，本发明实现了从通断时间的计量到流量计量的飞跃。例如用户1，在标定时流量计二(或者流量计三)的流量是lt/h，其中一个用户的流量是1. 5t/h，在不考虑压降的情况下可认定流量计二 (或者流量计三)的1. 5倍值就是这个用户的流量。实际上，因为有了流量计三，我们可以得知从流量计二到流量计三这一段管道的压力降，在一定范围内进行补偿，使其达到我们要求的精度。一般地，任何一个用户管的流量符合下面的公式
Gu=Gu0XG2/G20XK
式中Gu—用户管流量；GuO—标定时用户管流量；G2—测量时流量计二的流量；G20— 标定时流量计二的流量；K一根据流量计二到流量计三的压力以及用户管在母管中的位置确定的补偿系数。K=1-G3/G2XL/A
式中K一补偿系数；G2、G3—测量时流量计二、流量计三的流量；A—从流量计二到流量计三的管道长；L一从流量计二到用户管位置的管道长度。如果流量计二和流量计三换成普通的差压测量装置，则需要引入平方运算，因流量正比与压力的平方。(3)校验过程只开通一部分有标定数据的用户管路的智能阀，通常是一组相邻的用户管路，例如用户1-3，用户5-10等等，用本系统测得的数据与标定时的数据对比，看是否合理，若合理则说明数据可信，否则说明数据存疑，应重新标定。校验周期可以用来检测系统泄漏。当用户的智能阀全部关闭时，系统的流量应为压力监测装置二和压力监测装置三流量之和；而总阀门和阀门一同时关断时，总热表的流量应该为零。轮流单独开通用户的智能阀门，可以找出是那一个用户发生了泄漏。上述的三个周期不是简单的循环，但测量周期和校验周期却需要循环进行，部分校验工作也可以在测量周期中完成。一次标定周期的有效时间可以设定，可以设定时间条件、用户数据偏差条件、热工数据变化条件等条件触发标定周期再次开始。本发明用少数的流量计解决了多个用户的流量测量问题，如果想测得各用户的热量，只需要像普通的热量表那样增加供回水温度测量和积算器等就可以了，所不同的是普通的流量表给出的流量是连续的，而本系统给出的是阶段性的智能阀关闭时，流量为零； 智能阀开通时流量由系统给出。阀门的实际开通时间由用户设定室温和实际测得的室温的偏差决定。如果室温没有达到设定值，则智能阀门增加开通的时间；否则减小乃至完全关闭。最简单的情况是用户室温测量设定装置只输出一个开关信号表示是否达到了设定室温。智能阀门既是室温控制执行器，又相当于流量计。因为系统中有多个仪表可以互相校验，可以及时发现问题，大大提升了系统的可靠性。
权利要求
1.一种多功能分户热计量分配管理装置，其组成包括供水母管和回水母管，所述的供水母管和所述的回水母管之间并联一组用户管，其特征是每个所述的用户管连接散热器，所述的散热器上连接智能阀，所述的智能阀连接室内温度设定测量装置，所述的回水母管上安装总热表，所述的供水母管和所述的回水母管之间连接压力测量装置，所述的智能阀、总热表和所述的压力测量装置都与中心控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的多功能分户热计量分配管理装置，其特征是所述的压力测量装置包括流量计二和流量计三，所述的流量计二并联在所述的供水母管的首端和所述的回水母管的首端之间，所述的流量计三并联在所述的供水母管的末端和所述的回水母管的末端之间。
3.根据权利要求1所述的多功能分户热计量分配管理装置，其特征是所述的压力测量装置包括并联在所述的供水母管或者所述的回水母管两端的流量计四。
4.根据权利要求1或2或3所述的多功能分户热计量分配管理装置，其特征是所述的供水母管上具有总阀，所述的总阀并联流量计一，所述的流量计一串联阀门一，所述的总阀和所述的流量计一分别与所述的中心控制器连接。
5.一种利用权利要求1-4所述的多功能分户热计量分配管理装置进行供热计量的方法，其特征是该方法包括如下步骤(1)标定过程通过中心控制器控制总阀开通，逐步全部打开每个用户管上的智能阀， 分别测量每个用户管上的智能阀打开时总热表的流量，流量计二、流量计三的流量，据此算出母管在不同流量下的阻力；然后关闭总阀门，将阀门一打开，各用户管上的智能阀依次单独开通，分别测得流量计一、流量计二、流量计三的流量，据此算出各个用户管的阻力；(2)测量过程以标定过程测得的数据将作为测量周期的依据；由于用户调节是通过开关时间调节的，用户的水力参数相对不变，所以可以使用标定中测得的参数计算用户的流量；(3)校验过程开通一部分有标定数据的用户管路的智能阀，而关闭其他的用户管路的智能阀，用本系统测得的数据与标定时的数据对比，看是否合理，若合理则说明数据可信， 否则说明数据存疑，应重新标定。
全文摘要
本发明涉及一种多功能分户热计量分配管理装置及计量方法。目前的热计量装置存在安装占用空间大，误差大，对用户限制多等缺陷。本发明组成包括供水母管(1)和回水母管(2)，所述的供水母管和所述的回水母管之间并联一组用户管(3)，每个所述的用户管连接散热器(4)，所述的散热器(4)连接智能阀(5)，所述的智能阀连接室内温度设定测量装置(13)，所述的回水母管上安装总热表(9)，所述的供水母管和所述的回水母管之间连接压力测量装置，所述的智能阀(5)、总热表(9)和所述的压力测量装置都与中心控制器(10)连接。本产品用于分户供热计量。
文档编号G01K17/06GK102226549SQ20111011480
公开日2011年10月26日 申请日期2011年5月5日 优先权日2011年5月5日
发明者何学新 申请人:何学新