專利名稱：分戶供暖溫控計費裝置及熱費計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供暖溫控計費裝置及熱費計算方法，具體的說是適用于雙管制的分戶供暖溫控計費裝置及熱費計算方法。
背景技術(shù)：
目前，歐美國家分戶計量熱量的方法基本有以下三種用熱能表直接測定用戶從供熱系統(tǒng)中消耗的熱量；通過測定用戶散熱設(shè)備的散熱量來確定用戶的耗熱量；通過測定用戶房間的熱負荷(溫度)來確定用戶的耗熱量。其中第一種方法能準確反映用戶耗熱的多少，但是計量精度容易受到水質(zhì)的影響，穩(wěn)定性不高，同時不能解決當一戶停止用熱時對周圍鄰居的吸熱影響，也不能解決由于冷山、頂層等因素造成的相同舒適度熱耗增加的問題。第二種方法實施成本較低，且對室內(nèi)管道分布沒有特殊要求，但是測量精度不高，且安裝、維護、測試、管理過程比較復(fù)雜，難以避免使用過程中的人為損壞，存在用戶對蒸發(fā)器作弊的可能性。第三種方法按照相同舒適度繳納相同熱費的原則把溫度直接變?yōu)樯唐?，是老百姓容易接受的方法，同時也限制了不采暖房間對鄰居吸熱所造成的‘有溫度不繳費’的問題，但是無法限制開窗等浪費現(xiàn)象，不利于節(jié)能。這些方法存在的問題是分戶計量推廣工作在技術(shù)方面的主要障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，其目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)公平計費的分戶供暖溫控計費裝置及熱費計算方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明裝置包括溫度采集器及控制器，該溫度采集器安裝于室內(nèi)，其輸入端接有室內(nèi)溫度傳感器；該控制器的輸入端接有室外溫度傳感器、供水溫度傳感器及回水溫度傳感器，模擬輸出端經(jīng)驅(qū)動放大器與電動調(diào)節(jié)閥相連，控制器中的第2中央處理器中存有現(xiàn)場參數(shù)自動標定程序，溫度采集器與控制器通過通訊接口進行通訊連接。
所述溫度采集器具有第一中央處理器，其模擬量輸入端與室內(nèi)溫度傳感器相連；第一中央處理器的數(shù)字量輸出端接有第一顯示器；第一中央處理器的數(shù)字量輸入端接有第一鍵盤；第一中央處理器通過第一通訊接口與控制器進行通訊連接；所述控制器具有第二中央處理器，其模擬量輸入端與室外溫度傳感器、供水溫度傳感器、回水溫度傳感器及閥位反饋信號相連；第二中央處理器的數(shù)字量輸出端接至第二顯示器；第二中央處理器的數(shù)字量輸入端接有地址開關(guān)；第二中央處理器的第二通訊接口還接有抄表；第二中央處理器的數(shù)字量輸入管腳接有IC卡接口；第二中央處理器的數(shù)字輸入端與相鄰住戶采暖開關(guān)信號相連；第二中央處理器的數(shù)字量輸出端將本住戶采暖開關(guān)信號接至相鄰住戶控制器采暖信號輸入端；第二中央處理器的模擬量輸出端經(jīng)驅(qū)動放大器接有電動調(diào)節(jié)閥。
本發(fā)明方法具有以下步驟現(xiàn)場標定供暖參數(shù)；根據(jù)供暖參數(shù)計算加權(quán)值；計算熱當量；計算住戶需承擔的熱費。
所述現(xiàn)場標定供暖參數(shù)具體為在正式計費前啟動現(xiàn)場參數(shù)自動標定程序進行自動標定，生成該住戶的供暖參數(shù)表；按房間溫度的標定范圍溫度每升高1℃，標定一次供暖參數(shù)，所述供暖參數(shù)包括供水溫度、回水溫度、室外溫度、房間溫度及供水閥門開度；所述計算加權(quán)值具體為在當前時刻測得房內(nèi)平均溫度為Tn(x·τ)，供水溫度為Tg(x·τ)，回水溫度為Th(x·τ)，室外溫度為Tw(x·τ)，閥門實際開度為KDs(x·τ)，其中τ為采樣周期，x＝1......M，M為采暖總時間除以采樣周期τ得到的整數(shù)值；查該住戶的供暖參數(shù)表，得到當房間溫度為Tn(x·τ)時，供水溫度為Tg，回水溫度為Th，室外溫度為Tw，閥門開度為KD，則當系統(tǒng)供水為定壓力、閥門為線性調(diào)節(jié)閥時，得出如下表達式則KD(x·τ)=(Tg-Th)[Tn(x·τ)-Tw(x·τ)][Tg(x·τ)-Th(x·τ)](Tn(x·τ)-Tw)·KD----(1)]]>其中q、q(x·τ)分別為標定時及當前時刻住戶采暖供水流量，KD(x·τ)為當前閥門理論開度，則該用戶當前的加權(quán)值為K(x·τ)=KDs(x·τ)KD(x·τ)----(2)]]>所述計算熱當量，具體為Q(i,j,k)=S(i,j,k)·τ·Σx=1MK(x)·[Tn(x·τ)-Tw(x·τ)]----(3)]]>當K(x·τ)＞1時，控制器查詢相鄰住戶采暖開關(guān)信號如果為關(guān)信號，算式(3)中K(x·τ)＝1；否則K(x·τ)將按算式(2)的計算結(jié)果參與算式(3)的熱當量的計算；所述采暖關(guān)信號產(chǎn)生條件是相鄰住戶關(guān)閉溫控器及/或相鄰住戶將房間溫度設(shè)為防凍溫度；所述計算住戶需承擔的熱費，具體為由樓熱力入口總熱能表讀數(shù)計算出該樓的總熱費Y，用下式計算樓內(nèi)該住戶應(yīng)該分攤的熱費Y(i,j,k)=YΣi=1n1Σj=1n2Σk=1n3Q(i,j,k)·Q(i,j,k).]]>
本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果1.實現(xiàn)了在溫度面前人人平等。由于本發(fā)明采用溫度加權(quán)法計算熱費，而加權(quán)值的標定充分考慮了相鄰住戶房間吸收熱量的情況、房間所在不同位置的影響及自身開窗等浪費現(xiàn)象，因而能夠合理地計算出相同舒適度下住戶支出的費用；2.避免人為公攤費用。沒人居住的空房由于吸收相鄰住戶的熱量，也會有溫度，用本發(fā)明方法計算會得出其需要繳納的費用，避免了人為規(guī)定公攤費用的不合理現(xiàn)象；3.充分考慮了受相鄰不采暖房間影響的住戶。按本發(fā)明方法計算，如該住戶房間溫度降低，費用也會減少，如果由于閥門開度加大溫度沒有降低，費用也不會增加，因為按本發(fā)明的計算方法，該住戶加權(quán)值為1，增加的熱費由不采暖住戶承擔；4.有效控制浪費現(xiàn)象的發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明計算方法，如果住戶開窗散熱，而室內(nèi)溫度保持不變，會造成加權(quán)值增加，支出的費用也要增加，以此限制浪費，鼓勵節(jié)能；5.充分考慮了位于冷山、底層或頂層的住戶。由于冷山、底層或頂層房間熱負荷大，在標定時，作為加權(quán)計算基準的閥門開度比其它房間要大。在遇到熱負荷擾動時，閥門的開度將在標定的基準值基礎(chǔ)上增減，其加權(quán)值的計算結(jié)果與其他房間基本相同。因此在按舒適度及加權(quán)值進行收費的系統(tǒng)中，冷山、頂層、底層的住戶，不會增加額外費用。


圖1為本發(fā)明裝置構(gòu)成框圖；圖2為本發(fā)明電氣原理圖(一)；圖3為本發(fā)明電氣原理圖(二)；圖4為本發(fā)明實施例說明圖。
具體實施例方式
本發(fā)明適用于每個單元管道井里安裝供回水立管，且從供回水立管上引出每戶的水平支管，水平支管與散熱器采用雙管并聯(lián)或單管串聯(lián)的分戶供暖及通過積、分水器與地埋管相聯(lián)的地熱供暖系統(tǒng)的溫控計費裝置及熱費計算方法。
如圖1、圖4所示，為雙管制供暖系統(tǒng)，并由虛線劃分出相鄰的5個住戶單元。在樓熱力管道總?cè)肟谔幇惭b熱量總表1，記錄樓內(nèi)所有住戶消耗的熱能總量，而每個住戶設(shè)置一套溫控計費裝置，其功能是對每個房間的溫度進行采集，對平均溫度進行控制，并計算該用戶消耗的熱當量。本實施例以中間住戶為例，該住戶有樓上、樓下、左、右四家鄰居，在該住戶室內(nèi)安裝分戶供暖溫控計費裝置，包括溫度采集器3及控制器2，該溫度采集器3安裝于室內(nèi)需要暖氣或地熱采暖的房間內(nèi)，如圖2所示，具有第一中央處理器U1，其輸入端接有室內(nèi)溫度傳感器T1，本實施例最多采用6路溫度傳感器，安裝于不同的房間內(nèi)，分別采集該住戶各房間的溫度；第一中央處理器U1的數(shù)字量輸出端接有第一顯示器U4，用于顯示時間、溫度及設(shè)置的參數(shù)；第一中央處理器U1的數(shù)字量輸入端接有第一鍵盤U3，用以設(shè)置溫度和時間；第一中央處理器U1通過第一通訊接口U2與控制器2進行通訊連接；如圖3所示，該控制器2具有第二中央處理器U7，其模擬量輸入端接有室外溫度傳感器T2、供水溫度傳感器T3、回水溫度傳感器T4及電動調(diào)節(jié)閥5的閥位反饋信號，模擬量輸出端經(jīng)驅(qū)動放大器U10接至電動調(diào)節(jié)閥5(本實施例采用三通閥)的執(zhí)行器，第二中央處理器U7的數(shù)字輸入端與相鄰住戶采暖開關(guān)信號S1相連，本實施例中該信號為四路，分別接自四戶鄰居的控制器，用于檢測相鄰住戶采暖系統(tǒng)的開關(guān)情況；第二中央處理器U7的數(shù)字量輸出端接有第二顯示器U11，用于顯示熱當量或IC卡儲存的熱費余額；第二中央處理器U7的數(shù)字量輸入端接有地址開關(guān)U9，用于進行地址編碼；第二中央處理器U7通過第二通訊接口U6還可與抄表U13連接，其功能是在采暖季節(jié)開始時，對溫度控制器3進行初始化操作，抄表U13的結(jié)構(gòu)與功能與“風機盤管計量控制裝置及熱量計量方法”(專利號20051004681514)中所述抄表相同；第二中央處理器U7的數(shù)字量輸入管腳與IC卡接口U8相連，在熱費量化后可根據(jù)IC卡熱費儲值控制閥門開關(guān)；第二中央處理器U7的數(shù)字量輸出端將本住戶采暖開關(guān)信號S2接至相鄰住戶控制器采暖信號輸入端；控制器2中的第二中央處理器U7中存有現(xiàn)場參數(shù)自動標定程序。
本發(fā)明裝置的工作過程如下通過設(shè)在各個獨立生活空間的溫度傳感器T1采集各個房間的溫度并計算其加權(quán)平均值，然后通過串口及通訊接口把設(shè)定溫度和平均溫度傳輸給設(shè)于管道井內(nèi)的控制器2，控制器2自動調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥5的開度，使房間的平均溫度達到設(shè)定值。各個獨立房間的溫度，用戶可根據(jù)需要通過手閥7自行調(diào)節(jié)，如圖4所示，6為散熱器，12為減壓閥，其作用是維持采暖水系統(tǒng)壓力穩(wěn)定；控制器2根據(jù)標定的該住戶供暖參數(shù)及接收各溫度信號、相鄰住戶采暖開關(guān)信號S1，在運行中計算加權(quán)值和熱當量；控制器2在熱費量化后可根據(jù)IC卡熱費儲值控制閥門開關(guān)；控制器2還可通過抄表在采暖季節(jié)開始時，對控制器2進行初始化操作，在采暖結(jié)束時讀取控制器2的熱當量，并上傳給計費計算機以進行熱費計算。
本發(fā)明分戶供暖熱費計算方法包括現(xiàn)場標定供暖參數(shù)、根據(jù)供暖參數(shù)計算加權(quán)值、計算熱當量及計算住戶需承擔的熱費四個部分，具體為1)現(xiàn)場標定供暖參數(shù)啟動現(xiàn)場參數(shù)自動標定程序(啟動時間由抄表設(shè)置)，通過該程序自動標定房間溫度在5～24℃之間、溫度每升高1℃時對應(yīng)的供水溫度、回水溫度、室外溫度及調(diào)節(jié)閥的開度。設(shè)其中一組對應(yīng)的參數(shù)分別為房間溫度20℃；供水溫度65℃；回水溫度55℃；室外溫度-18℃；閥門開度80％。
2)根據(jù)供暖參數(shù)計算加權(quán)值在運行中，某時刻房間溫度為20℃；供水溫度68℃；回水溫度56℃；室外溫度-20℃；閥門的實際開度85％；閥門的理論開度
/(20-(-18))×80％＝0.7則該用戶當前的加權(quán)值為K(x·τ)=KDS(x·τ)KD(x·τ)=0.85/0.7=1.21]]>這個數(shù)字說明該用戶可能自開窗或相鄰用戶關(guān)閉采暖系統(tǒng)，如為該用戶自開窗，即控制器沒有收到相鄰住戶的關(guān)采暖信號，則該加權(quán)值采用上述計算得出的數(shù)值1.21，如相鄰用戶關(guān)閉采暖系統(tǒng)，即控制器收到了相鄰住戶的關(guān)采暖信號，則該加權(quán)值為1。
3)計算熱當量該住戶的熱當量用Q(i，j，k)表示，則Q(i,j,k)=S(i,j,k)·τ·Σx=1MK(x·τ)·[Tn(x·τ)-Tw(x·τ)]----(3)]]>其中i為單元號，j為樓層號，k為房號，S(i，j，k)為i單元、j層、k號房間的面積，τ為采樣周期(本實施例為5分鐘)，M為總采暖時間除以τ的整數(shù)值。
4)計算住戶需承擔的熱費由樓熱力入口總熱能表讀數(shù)計算出該樓的總熱費Y，用下式計算樓內(nèi)該住戶應(yīng)該分攤的熱費Y(i,j,k)=YΣi=1n1Σj=1n2Σk=1n3Q(i,j,k)·Q(i,j,k),]]>其中n1為該棟樓的單元總數(shù)；n2為該棟樓的樓層總數(shù)；n3為該棟樓某單元、某樓層的住戶總數(shù)。
該計算方法實現(xiàn)了分戶供暖公平計費。
權(quán)利要求
1.一種分戶供暖溫控計費裝置，其特征在于包括溫度采集器(3)及控制器(2)，該溫度采集器(3)安裝于室內(nèi)，其輸入端接有室內(nèi)溫度傳感器(T1)；該控制器(2)的輸入端接有室外溫度傳感器、供水溫度傳感器及回水溫度傳感器(T2～T4)，模擬輸出端經(jīng)驅(qū)動放大器(U10)與電動調(diào)節(jié)閥(5)相連，控制器(2)中的第2中央處理器(U7)中存有現(xiàn)場參數(shù)自動標定程序，溫度采集器(3)與控制器(2)通過通訊接口進行通訊連接。
2.按權(quán)利要求1所述分戶供暖溫控計費裝置，其特征在于所述溫度采集器(3)具有第一中央處理器(U1)，其模擬量輸入端與室內(nèi)溫度傳感器(T1)相連；第一中央處理器(U1)的數(shù)字量輸出端接有第一顯示器(U4)；第一中央處理器(U1)的數(shù)字量輸入端接有第一鍵盤(U3)；第一中央處理器(U1)通過第一通訊接口(U2)與控制器(2)進行通訊連接；所述控制器(2)具有第二中央處理器(U7)，其模擬量輸入端與室外溫度傳感器、供水溫度傳感器、回水溫度傳感器(T2～T4)及閥位反饋信號(S3)相連；第二中央處理器(U7)的數(shù)字量輸出端接至第二顯示器(U11)；第二中央處理器(U7)的數(shù)字量輸入端接有地址開關(guān)(U9)；第二中央處理器(U7)的第二通訊接口(U6)還接有抄表(U13)；第二中央處理器(U7)的數(shù)字量輸入管腳接有IC卡接口(U8)；第二中央處理器(U7)的數(shù)字輸入端與相鄰住戶采暖開關(guān)信號(S1)相連；第二中央處理器(U7)的數(shù)字量輸出端將本住戶采暖開關(guān)信號(S2)接至相鄰住戶控制器采暖信號輸入端；第二中央處理器(U7)的模擬量輸出端經(jīng)驅(qū)動放大器(U10)接有電動調(diào)節(jié)閥(5)。
3.一種分戶供暖熱費計算方法，其特征在于具有以下步驟現(xiàn)場標定供暖參數(shù)；根據(jù)供暖參數(shù)計算加權(quán)值；計算熱當量；計算住戶需承擔的熱費。
4.按權(quán)利要求3所述的分戶供暖熱費計算方法，其特征在于所述現(xiàn)場標定供暖參數(shù)具體為在正式計費前啟動現(xiàn)場參數(shù)自動標定程序進行自動標定，生成該住戶的供暖參數(shù)表；按房間溫度的標定范圍溫度每升高1℃，標定一次供暖參數(shù)，所述供暖參數(shù)包括供水溫度、回水溫度、室外溫度、房間溫度及供水閥門開度。
5.按權(quán)利要求3所述的分戶供暖熱費計算方法，其特征在于所述計算加權(quán)值具體為在當前時刻測得房內(nèi)平均溫度為Tn(x·τ)，供水溫度為Tg(x·τ)，回水溫度為Th(x·τ)，室外溫度為Tw(x·τ)，閥門實際開度為KDs(x·τ)，其中τ為采樣周期，x＝1......M，M為采暖總時間除以采樣周期τ得到的整數(shù)值；查該住戶的供暖參數(shù)表，得到當房間溫度為Tn(x·τ)時，供水溫度為Tg，回水溫度為Th，室外溫度為Tw，閥門開度為KD，則當系統(tǒng)供水為定壓力、閥門為線性調(diào)節(jié)閥時，得出如下表達式qq(x·τ)=KDKD(x·τ)=tg(x·τ)-Th(x·τ)Tg-Th·Tn(x·τ)-TwTn(x·τ)-Tw(x·τ),]]>則KD(x·τ)=(Tg-Th)[Tn(x·τ)-Tw(x·τ)][Tg(x·τ)-Th(x·τ)](Tn(x·τ)-Tw)·KD---(1),]]>其中q、q(x·τ)分別為標定時及當前時刻住戶采暖供水流量，KD(x·τ)為當前閥門理論開度，則該用戶當前的加權(quán)值為K(x·τ)=KDs(x·τ)KD(x·τ)---(2).]]>
6.按權(quán)利要求3所述的分戶供暖熱費計算方法，其特征在于所述計算熱當量，具體為Q(i,j,k)=S(i,j,k)·τ·Σx=1MK(x·τ)·[Tn(x·τ)-Tw(x·τ)]---(3).]]>
7.按權(quán)利要求5或6所述的分戶供暖熱費計算方法，其特征在于當K(x·τ)＞1時，控制器查詢相鄰住戶采暖開關(guān)信號(S1)如果為關(guān)信號，算式(3)中K(x·τ)＝1；否則K(x·τ)將按算式(2)的計算結(jié)果參與算式(3)的熱當量的計算。
8.按權(quán)利要求7所述的分戶供暖熱費計算方法，其特征在于所述采暖關(guān)信號產(chǎn)生條件是相鄰住戶關(guān)閉溫控器及/或相鄰住戶將房間溫度設(shè)為防凍溫度。
9.按權(quán)利要求3所述的分戶供暖熱費計算方法，其特征在于計算住戶需承擔的熱費，具體為由樓熱力入口總熱能表讀數(shù)計算出該樓的總熱費Y，用下式計算樓內(nèi)該住戶應(yīng)該分攤的熱費Y(i,j,k)=YΣi=1n1Σj=1n2Σk=1n3Q(i,j,k)·Q(i,j,k);]]>其中n1為該棟樓的單元總數(shù)；n2為該棟樓的樓層總數(shù)；n3為該棟樓某單元、某樓層的住戶總數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種分戶供暖溫控計費裝置及熱費計算方法，該裝置包括溫度采集器及控制器，該溫度采集器安裝于室內(nèi)，其輸入端接有室內(nèi)溫度傳感器；該控制器的輸入端接有室外溫度傳感器、供水溫度傳感器及回水溫度傳感器，模擬輸出端經(jīng)驅(qū)動放大器與電動調(diào)節(jié)閥相連，控制器中的第2中央處理器中存有現(xiàn)場參數(shù)自動標定程序，溫度采集器與控制器通過通訊接口進行通訊連接；本發(fā)明方法包括以下步驟現(xiàn)場標定供暖參數(shù)；根據(jù)供暖參數(shù)計算加權(quán)值；計算熱當量；計算住戶需承擔的熱費。本發(fā)明實現(xiàn)了在溫度面前人人平等的目標，避免人為公攤費用，并充分考慮了受相鄰不采暖房間影響的住戶，能夠有效控制浪費現(xiàn)象的發(fā)生。
文檔編號G01K17/06GK1865862SQ20061004701
公開日2006年11月22日 申請日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者張帆, 張誠實, 周麗杰, 徐廣艷 申請人:張誠實