一種分戶熱計量控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分戶熱計量控制系統(tǒng)，包括安裝于樓棟熱入口處的熱計量表、安裝于每戶熱入口處的供熱通斷控制器、安裝于每戶房間內(nèi)的室溫控制器，室溫控制器與供熱通斷控制器無線/有線連接；供熱通斷控制器包括處理器及與處理器連接的熱調(diào)節(jié)驅(qū)動電路，熱調(diào)節(jié)驅(qū)動電路與控制閥連接，控制閥安裝在每戶熱入口的供熱管道上。本實用新型集調(diào)節(jié)、計量為一體，實現(xiàn)了集中供熱末端室溫調(diào)節(jié)劑供熱費分攤的目的，具有功能豐富、設備數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性好、適用面廣等優(yōu)點，能有效避免臨室傳熱問題、樓頭與屋頂散熱問題及用戶開窗浪費能源問題。
【專利說明】
一種分戶熱計量控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及熱計量技術(shù)領(lǐng)域，更為具體來說，涉及通過通斷時間面積法計算 分戶熱計量的系統(tǒng)，是一種分戶熱計量控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于熱計量計算方法，現(xiàn)有技術(shù)存在兩種方案：分戶直接計量熱量法和樓棟總熱 計量分攤法。
[0003] 分戶直接計量熱量，即在各用戶熱入口安裝熱量表計量用戶耗熱，同時散熱器處 安裝溫控閥進行調(diào)節(jié)，這種方法最簡單也最直接。但是，這種方式存在諸多問題，直接分戶 計量熱量必須為用戶單獨配備熱計量表，而目前的用戶端的熱計量表主要包括機械式表和 超聲波表。機械式表不適應熱網(wǎng)水質(zhì)、堵塞損壞嚴重、故障率高等問題;而超聲波戶用表價 格昂貴，不適于推廣使用。另外，這種方式用于調(diào)節(jié)的溫控閥往往會不適應水質(zhì)，可靠性較 低。
[0004] 樓棟總熱計量分攤法，即在樓棟熱入口安裝總熱量表進行樓棟總熱量計量，再通 過一定的方法進行熱分攤。依據(jù)分攤方式的不同主要有兩種，1)在散熱器處安裝分配表對 各戶用熱進行熱分攤;2)在室內(nèi)安裝溫度表，累計各用戶室溫進行熱分攤。
[0005] 對于分攤方式1)，這種分攤方法難以解決鄰室傳熱、樓頭屋頂問題。由于我國居住 建筑采用大規(guī)模公寓式建筑，每戶往往與周邊3至5戶相鄰，這就帶來了"鄰室傳熱"問題，即 當鄰室無人居住散熱器關(guān)斷時，采暖戶對鄰室的傳熱量如何計量，以及由于此時采暖戶負 荷的增加而引起的散熱器面積不夠等。同時，在板式建筑的端部、各類建筑的頂層，由于外 墻面積比其它部位大而引起的多余供熱量如何計量問題。這些問題使得目前的熱分配表分 攤方法、直接計量熱量法都難以實現(xiàn)用戶公平用熱、合理分攤，難以被社會廣泛接受。為了 解決這樣的問題，有學者提出戶間隔墻與樓板加保溫、對計量出的熱量進行修正，實行綜合 考慮熱量和面積的兩步制收費等等。但仍然存在以下問題：（A)為了節(jié)能而推廣的分戶計量 收費方式導致室內(nèi)散熱器安裝量增加和戶間隔墻與樓板的保溫要求提高。而在正常使用的 狀況下，這些增加了保溫的內(nèi)墻與樓板兩側(cè)的溫度應該是相同的，多增加的散熱器以及保 溫不起任何作用，將本應該進行外墻保溫的材料用在正常情況下不起任何作用的內(nèi)墻，對 建筑節(jié)能毫無意義。（B)實行熱計量修正、綜合熱價、兩步制收費，當修正系數(shù)過大、面積收 費部分的權(quán)重過大時，收費改革就很難再起到其本來的作用，花了很大的代價建立的復雜 收費制度卻起不到促進供暖節(jié)能的目的。
[0006] 對于分攤方式2)，這種分攤方法難以解決用戶開窗的問題。當用戶開窗后，實際耗 熱量增加、室溫降低，采用室溫累計的熱分攤方法分攤量反而減??；同樣，由于室溫降低，散 熱器表面平均溫度降低，蒸發(fā)式的熱分配表的液體蒸發(fā)量減小，米用蒸發(fā)式熱分配表的分 攤方法分攤量也減小，用戶繳納的費用也減少，因此這種方法的技術(shù)缺陷間接鼓勵了用戶 開窗，不利于建筑采暖節(jié)能。
[0007] 對于上述兩種分攤方式，采用分攤的熱分配表的計量精度受安裝質(zhì)量的影響較 大，而且只適用于一定形式的散熱器，而國內(nèi)散熱器種類繁多、不能普遍適用，也不適用于 地板采暖、屋頂輻射等其它系統(tǒng)，而且，末端用戶采暖調(diào)節(jié)普遍采用的溫控閥存在調(diào)節(jié)可靠 性低、調(diào)節(jié)量小、調(diào)節(jié)滯后、若單獨用于串聯(lián)系統(tǒng)會引起熱力失調(diào)；另外，目前的計量方式計 量和調(diào)節(jié)由兩個不同的環(huán)節(jié)，計量和調(diào)節(jié)由不同設備完成，需要安裝溫控閥、戶式熱量表或 熱分配表等多種設備，成本較高、投資較大。
[0008] 鑒于現(xiàn)有的用戶熱計量方法存在諸多問題，獲得一種設計合理、簡單、成本較低的 熱計量計算方法或者系統(tǒng)成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的重點。 【實用新型內(nèi)容】
[0009] 為解決現(xiàn)有熱計量計算方法存在計算不合理、成本高、投入大等問題，本實用新型 提供了一種分戶熱計量控制系統(tǒng)，在準確地計算用戶熱計量的同時，可實現(xiàn)對用戶供熱實 時自動調(diào)節(jié)，具有設計合理、使用方便、成本較低等優(yōu)點。
[0010] 為實現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本實用新型在現(xiàn)有的分攤方法上進行改進，具體公開了 一種分戶熱計量控制系統(tǒng)，包括安裝于樓棟熱入口處的熱計量表、安裝于每戶熱入口處的 供熱通斷控制器、安裝于每戶房間內(nèi)的室溫控制器，室溫控制器與供熱通斷控制器無線/有 線連接;室溫控制器包括信號發(fā)射電路及與信號發(fā)射電路連接的溫度傳感器、輸入設備，供 熱通斷控制器包括處理器及與處理器連接的信號接收電路、存儲器、時鐘電路、熱調(diào)節(jié)驅(qū)動 電路，信號接收電路與信號發(fā)射電路無線/有線連接，熱調(diào)節(jié)驅(qū)動電路與控制閥連接，控制 閥安裝在每戶熱入口的供熱管道上。
[0011] 本實用新型創(chuàng)新地將熱量控制和熱量采集集合起來，通過控制用戶熱入口流量、 樓棟總熱量計算的方式實現(xiàn)熱控制室內(nèi)溫度及計量分攤計算的技術(shù)目的，整個控制系統(tǒng)具 有實時性好、功能豐富、設備數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性好的優(yōu)點。
[0012] 進一步地，所述處理器為基于ARM的32位處理器，具有數(shù)據(jù)接收引腳、復位引腳、調(diào) 試引腳，數(shù)據(jù)接收引腳與信號接收電路連接。
[0013] 基于ARM的32位處理器便于在其內(nèi)部寫入相應控制策略，處理速度快，能夠快速響 應室溫控制器發(fā)送的命令，包括自動調(diào)節(jié)命令和用戶設定命令。
[0014] 進一步地，為實現(xiàn)控制閥開啟時間的準確存儲，避免由于延遲產(chǎn)生的計算不準等 問題，處理器通過I2C總線與存儲器連接，存儲器為電可擦可編程只讀存儲器。
[0015] 進一步地，所述處理器具有時鐘信號引腳，時鐘信號引腳與時鐘電路連接。
[0016] 進一步地，所述時鐘電路包括晶振頻率為32.768kHz的實時計時器，為處理器提供 精確的時間計算，有效地保證了控制閥開啟總時間的計算準確度。
[0017] 進一步地，所述處理器具有驅(qū)動電路管腳，驅(qū)動電路管腳與驅(qū)動電路連接。
[0018] 進一步地，所述驅(qū)動電路為雙P溝道M0SFET驅(qū)動器。
[0019] 進一步地，所述輸入設備為按鍵或者觸摸屏。
[0020] 進一步地，室溫控制器的數(shù)量不少于每戶房間的數(shù)量。
[0021] 本實用新型的有益效果為:本實用新型通過供熱通斷控制器直接對用戶接入溫度 的控制，可有效避免臨室傳熱問題;通過閥門開啟時間計算熱分攤量，用戶開窗后閥門開啟 時間也增加，因而避免了用戶開窗而造成熱分攤量反而小的問題，具有節(jié)能效果；同時，本 實用新型采用通斷時間、室溫上升呈正比的關(guān)系，因而樓頭、屋頂散熱也不會影響閥門開啟 時間，解決了樓頭屋頂散熱問題。
[0022]本實用新型的大口徑通斷控制閥只有通、斷兩種狀態(tài)，適應水質(zhì)能力強、不易堵 塞，不受散熱器形式的限制，可連接多種散熱器、適用面廣。
[0023]本實用新型能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)，同時可保證一個住戶單元各個散熱器散熱量均勻變 化，克服了熱力失調(diào)問題。
[0024] 本實用新型集調(diào)節(jié)、計量為一體，功能豐富、設備數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠 性尚。
【附圖說明】
[0025] 圖1為分戶熱計量控制系統(tǒng)組成圖。
[0026]圖2為處理器搭接方式示意圖。
[0027] 圖3為信號接收電路搭建方式示意圖。
[0028] 圖4為存儲器和時鐘電路搭建方式示意圖。
[0029] 圖5為熱調(diào)節(jié)驅(qū)動電路搭建方式示意圖。
[0030] 圖中，
[0031] 1、供熱通斷控制器;2、熱計量表;3、室溫控制器;4、供暖設備。
【具體實施方式】
[0032] 下下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)進行詳細的解釋和說明。
[0033] 如圖1-5所示，本實用新型公開了一種分戶熱計量控制系統(tǒng)，包括安裝于樓棟熱入 口處的熱計量表2、安裝于每戶熱入口處的供熱通斷控制器1、安裝于每戶房間內(nèi)且與供熱 設備連接的室溫控制器3,熱計量表2用于計量樓棟總熱量，該計算值用于整個樓棟用戶的 熱計量分攤，作為該建筑物的供暖收費依據(jù)，設于每戶入口分支管路上的供熱通斷控制器1 用于調(diào)控是否對該用戶供熱、計算供熱閥門開啟時間并存儲，達到控制室溫的目的，然后依 據(jù)供熱通斷控制器1累計開啟時間及用戶戶內(nèi)面積值進行用戶供熱量分攤。通過這種方式， 能夠同時達到室溫控制以及熱計量計算的技術(shù)目的，同時促進了用戶節(jié)能。
[0034] 更為具體來說，如圖2-5所示，室溫控制器3與供熱通斷控制器1無線/有線連接，室 溫控制器3與供熱通斷控制器1之間傳遞相關(guān)信號，本實施例中采用無線傳播的方式;室溫 控制器3包括信號發(fā)射電路及與信號發(fā)射電路連接的溫度傳感器、輸入設備，溫度傳感器檢 測到的溫度通過信號發(fā)射電路傳至供熱通斷控制器1，供熱通斷控制器1根據(jù)事先設定好的 控制策略進行合理調(diào)節(jié)，室溫控制器3可設于室內(nèi)的任何位置，用戶通過輸入裝置可對室溫 進行合理調(diào)節(jié)，根據(jù)用戶設定溫度與實際溫度之差計算控制閥開啟時間，然后通過信號發(fā) 射電路將用戶設定值交與供熱通斷控制器1執(zhí)行，供熱通斷控制器1通過內(nèi)置的智能算法計 算單個周期內(nèi)控制閥的占空比，按照該占空比控制閥門的通斷。本實用新型室溫控制器3的 數(shù)量應當不少于每戶房間的數(shù)量，供熱通斷控制器1包括處理器及與處理器連接的信號接 收電路、存儲器、時鐘電路、熱調(diào)節(jié)驅(qū)動電路，信號接收電路與信號發(fā)射電路無線/有線連 接，熱調(diào)節(jié)驅(qū)動電路與控制閥連接，控制閥安裝在每戶熱入口的供熱管道上，供熱通斷控制 器1收到室溫控制器3發(fā)送的控制信號后，與用戶實現(xiàn)設定的室內(nèi)采暖溫度進行比較，處理 器通過其內(nèi)部的控制策略計算閥門開啟時間并存儲，通過熱調(diào)節(jié)驅(qū)動電路控制控制閥開 啟，然后控制是否為室內(nèi)與供熱管道連接的供暖設備4供熱，通過時鐘電路提供精準的時鐘 以計算供熱時間，通過存儲器存儲上述時間數(shù)據(jù)。需要強調(diào)的是，室溫控制器3或供熱通斷 控制器1應設置最低溫度，即用戶設定的溫度不可低于該溫度，通過該種方式避免了采暖戶 和非采暖戶之間的傳熱溫差，進而避免了臨室傳熱的技術(shù)問題;另外，處理器內(nèi)存儲的控制 策略算法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可按照需要合理選擇。
[0035]當然，在本實用新型的技術(shù)啟示下，也可以考慮將控制策略設置于室溫控制器3 內(nèi)，測量的室溫與用戶設定的溫度進行比較，直接傳出最后的控制結(jié)果，交由供熱通斷控制 器1執(zhí)行通斷動作。
[0036] 更為具體地，如圖2-5所示，本實用新型處理器為基于ARM的32位處理器，本實施例 中，選用的處理器型號為EFM32TG840F32,該處理器具有數(shù)據(jù)接收引腳、復位引腳、調(diào)試引 腳，數(shù)據(jù)接收引腳與信號接收電路連接;處理器通過I2C總線與存儲器連接，本實施例中，存 儲器采用電可擦可編程只讀存儲器，即EEPR0M，具體型號可采用FM24C16;處理器具有時鐘 信號引腳，時鐘信號引腳與時鐘電路連接，本實施例時鐘電路包括晶振頻率為32.768kHz的 實時計時器，具體型號為RX8025;所述處理器具有驅(qū)動電路管腳，驅(qū)動電路管腳與驅(qū)動電路 連接;驅(qū)動器為雙P溝道M0SFET驅(qū)動器，具體型號為n)S8935;本實用新型輸入設備為按鍵或 者觸摸屏，用戶可按照需要的溫度通過按鍵或者顯示屏輸入至室溫控制器3,室溫控制器3 再將控制信號傳輸至供熱通斷控制器1，實現(xiàn)對室溫的調(diào)節(jié)。
[0037] 在得到供熱通斷控制器1內(nèi)存儲的控制閥累計開啟時間及戶內(nèi)面積后，本實用新 型可采用如下的計算方式計算用戶供熱量分攤：
[0038]
[0039] qj表不分攤給用戶j的米暖耗熱量；
[0040] ^表示用戶j入口閥門的累計開啟時間比；
[0041] Fj表示用戶j的采暖面積；
[0042] Q表示樓棟入口的熱量表計量的總熱量；
[0043] 了^^表示用戶j入口閥門的累計開啟時間；
[0044] T。表示樓棟熱入口熱計量的累計時間，
[0045] η表示樓棟熱用戶數(shù)量。
[0046] 以上實施例僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行的描述，并非對本實用新型請 求保護范圍進行的限定，在不脫離本實用新型設計原理和精神的前提下，本領(lǐng)域工程技術(shù) 人員依據(jù)本實用新型的技術(shù)方案做出的各種形式的變形，均應落入本實用新型權(quán)利要求書 所確定的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種分戶熱計量控制系統(tǒng)，其特征在于:包括安裝于樓棟熱入口處的熱計量表(2)、 安裝于每戶熱入口處的供熱通斷控制器（1)、安裝于每戶房間內(nèi)的室溫控制器(3)，室溫控 制器與供熱通斷控制器無線/有線連接;室溫控制器包括信號發(fā)射電路及與信號發(fā)射電路 連接的溫度傳感器、輸入設備，供熱通斷控制器包括處理器及與處理器連接的信號接收電 路、存儲器、時鐘電路、熱調(diào)節(jié)驅(qū)動電路，信號接收電路與信號發(fā)射電路無線/有線連接，熱 調(diào)節(jié)驅(qū)動電路與控制閥連接，控制閥安裝在每戶熱入口的供熱管道上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分戶熱計量控制系統(tǒng)，其特征在于:所述處理器為基于ARM的 32位處理器，具有數(shù)據(jù)接收引腳、復位引腳、調(diào)試引腳，數(shù)據(jù)接收引腳與信號接收電路連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分戶熱計量控制系統(tǒng)，其特征在于:所述處理器通過I2C總 線與存儲器連接，存儲器為電可擦可編程只讀存儲器。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分戶熱計量控制系統(tǒng)，其特征在于:所述處理器具有時鐘信號 引腳，時鐘信號引腳與時鐘電路連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分戶熱計量控制系統(tǒng)，其特征在于:所述時鐘電路包括晶振頻 率為32.768kHz的實時計時器。6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的分戶熱計量控制系統(tǒng)，其特征在于:所述處理器具有驅(qū)動 電路管腳，驅(qū)動電路管腳與驅(qū)動電路連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分戶熱計量控制系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動電路為雙P溝道 MOSFET驅(qū)動器。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分戶熱計量控制系統(tǒng)，其特征在于:所述輸入設備為按鍵或者 觸摸屏。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分戶熱計量控制系統(tǒng)，其特征在于:所述室溫控制器的數(shù)量不 少于每戶房間的數(shù)量。
【文檔編號】G01K17/06GK205481309SQ201521045611
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月15日
【發(fā)明人】孫彥佳, 王寧, 李書巖, 任麗君
【申請人】黑龍江龍電電氣有限公司