專利名稱：具有開窗校正功能的熱計量溫度分攤方法
技術領域：
本發明涉及一種熱計量溫度分攤方法。
背景技術：
我國采暖地區，每年消耗大量的能源用于采暖。為了降低采暖能耗，國家一直大力推進采暖收費制度的改革，實行按照熱量收費。采暖要實行按照熱量收費，就需要有能夠計量熱量的熱計量儀表。國內外的企業，都盯住中國的巨大的熱計量市場，紛紛投入資金進行熱計量儀表的開發及投入力量開拓熱計量市場。短短幾年的時間，僅戶用熱量表生產企業，就達200多家。目前，國內很多企業和發明者，所采取的技術路線，大多是采用測量熱網供給建筑物內每戶的熱量的方法，來進行熱量分攤的，即國際上所說的熱量分攤法。目前國內采用的熱量分攤法具體有以下幾種 一、熱量表法 依據由流量計、供回水溫度傳感器和積分儀組成的熱量表進行分攤計算。超聲波熱量表，價格比較高，一般的居住建筑應用受限。機械式熱量表，價格便宜，但是由于我國熱水采暖系統水質差，導致機械式熱量表大量堵塞，無法正常工作，很多地區安裝的熱量表，都拆了下來。盡管系統設計工程師和供熱部門想了很多措施，但問題依然無法解決。
二、散熱器散熱量法 國內采用的另一種分攤的方法是利用測量用戶散熱器的散熱量來計量熱量的方法。該方法由于分攤儀表讀值時需要進入用戶的室內；并且由于我國室內安裝的散熱器習慣加暖氣罩或采用落地窗簾，使得實際熱量計算條件與實驗室測試條件差別太大，很難保證測量準確度。
三、室內溫度法 為了解決現行的管理水平及短期內無法滿足熱量表要求的現狀，人們開始探討新的計量方法。溫度法熱量分攤系統就是在這樣條件下產生的。溫度法熱量分攤系統由溫度傳感器、溫度采集器、熱量顯示器、熱量分配器和熱量總表組成。溫度傳感器除廚房及衛生間外，每個房間設置一個。每棟建筑設置一塊熱量總表，根據每戶采集的溫度將熱量總表計量的數據分配給各個用戶。溫度法熱量分攤系統，由于不需要測量每戶的熱量，從而解決了由于水質問題造成的戶用熱量表堵塞而無法計量的問題；采用自動測量技術解決了入戶抄表讀數的問題。但是，用溫度法分攤熱量，如果用戶開窗，將導致室溫下降，從而造成開窗戶的熱用戶分攤的熱量較少。這不但給個別用戶偷熱提供了條件，同時也不利于節能。由于開窗放熱問題難以解決，因此有的國家(德國)規定，不允許用溫度法進行熱量分攤。解決用戶開窗戶問題，成為該分攤法的技術關鍵。
國內溫度法熱量分攤系統，對于用戶開窗問題，是根據每戶設置的溫度傳感器測量的溫度變化率來判斷用戶是否開窗。將判斷規則和懲罰措施編成軟件，寫在采集器中，對開窗的用戶進行懲罰分攤熱量。現有的溫度法熱量分攤系統具體存在如下問題 一、利用軟件來判斷用戶開窗戶，由于分攤熱量的傳感器設在用戶門上，所以需要在開窗戶30分鐘左右，才能判斷出來。雖然能夠識別用戶開窗戶，但是時間滯后。
二、利用軟件能夠識別用戶開窗戶，但是無法定量地計算出來由于開窗戶造成的熱量損失。
三、利用軟件判斷用戶開窗戶后，對開窗戶的懲罰機制沒有量化。
發明內容
本發明的目的是提供一種具有開窗校正功能的熱計量溫度分攤方法，它可解決現有的溫度法熱量分攤系統對開窗戶無法實時識別以及識別時間滯后、無法定量地計量開窗戶消耗的熱量、無法對開窗戶的懲罰機制進行量化的問題。
本發明解決技術問題所采用的技術方案是一種具有開窗校正功能的熱計量溫度分攤方法，是按照以下步驟實現的 步驟一、將每戶分攤計量的供熱量分成兩部分一部分為室溫計量熱量Qti，另一部分為開窗附加熱量Qwi，室溫計量熱量根據計量溫度傳感器測量的戶內平均溫度進行熱量分攤，開窗附加熱量根據監測溫度傳感器測量的窗戶附近的監測平均溫度進行熱量計算，即 Qi＝Qti+Qwi(1) 樓內單元時間內每戶分攤計量的供熱量為ΔQik＝ΔQtik+ΔQwik； 步驟二、計算單元時間內每戶室溫計量熱量ΔQtik采集每一單元時間內一棟樓內消耗的總熱量值、樓內總溫度及樓內總面積，然后計算每一單元時間內的單位面積熱量系數，計算公式如式(2)所示， 式中ΔQk-樓內單元時間內實際計量的總熱量，單位是MJ Fi-樓內每戶的面積，單位是m2
-樓內每戶單元時間內的室內平均溫度，單位是℃ Kk-實時熱量系數，單位是MJ/(m2℃) i-1，2，…，m，每一棟樓內的戶數，共m戶 得到實時熱量系數以后再計算每戶的熱量，計算公式如式(3)所示， 式中ΔQtik-樓內單元時間內每戶室溫計量熱量，單位是MJ； 步驟三、計算單元時間內每戶開窗附加熱量ΔQWik (一)、在每一單元時間內，采集監測溫度傳感器測量的窗戶附近的溫度，即監測溫度，計算樓內每戶單元時間內的平均監測溫度 式中TWik-樓內每戶任一房間的實時監測溫度，單位是℃
-樓內每戶單元時間內的平均監測溫度，單位是℃ l-樓內每戶安裝監測溫度的房間數，l＝1～p個房間； (二)、計算一棟樓內的實時監測的窗戶附近的總平均溫度 式中
-一棟樓內的實時監測的窗戶附近的總平均溫度，單位是℃； (三)、計算每戶實時監測平均溫度與一棟樓實時監測平均溫度的溫差 式中
-每戶實時監測平均溫度與一棟樓實時監測平均溫度的溫差，單位是℃； (四)、計算出單元時間內每戶開窗附加熱量 式中ΔQWik-單元時間內每戶開窗附加熱量，單位是MJ； 步驟四完成樓內單元時間內每戶分攤計量的供熱量的計算，進而求出每戶分攤計量的供熱量。
本發明具有以下有益效果開窗戶引起能耗的定量計算問題，是國內外一直沒有解決的制約溫度分攤法發展的關鍵問題。本發明從理論上解決了開窗戶引起能耗的定量計算問題，為溫度分攤技術提供了理論支撐；從理論上解決了節能建筑室內換氣次數不夠，室內空氣質量差，用戶開窗戶換氣將導致室溫降低，由此增加的熱量無法計量的問題。本發明允許熱用戶開窗換氣，但開窗戶的時間長短及開窗戶大小將導致熱用戶熱費的變化，從而促進用戶自覺主動調整開窗戶時間。本發明提出的開窗戶換熱的定量計算方法，為溫度分攤技術提供了理論支撐和可操作的技術方案。本發明在國際上尚無先例。主要優點體現在以下幾個方面 一、解決了制約溫度熱量分攤方法發展的開窗戶實時識別問題。每戶在相同位置設置監測溫度傳感器，只要用戶開窗戶，監測溫度就有反映，能夠正確識別用戶開窗戶。
二、可定量地計量開窗戶消耗的熱量。取一棟樓的監測溫度平均值作為計量開窗換熱的基準點，利用本發明提出的計算方法，可以定量地計量出開窗戶消耗的熱量。
三、將開窗戶的懲罰機制定量化，解決了公正問題。建筑物內熱用戶開窗戶，要導致建筑物總熱量表計量的熱量增加，由此增加的熱費，應由開窗戶的用戶來承擔。鑒于目前節能建筑塑鋼窗密閉太嚴，滲風量滿足不了居住人員的基本衛生需求，因此開窗戶通風已經成為人們的生活習慣。采用本發明后，對于開窗戶處于平均水平以下的用戶，要從室溫計量熱量中扣除多分攤的熱量；對于那些開窗戶處于平均水平以上的用戶，要在室溫計量熱量基礎上增加由于開窗戶多引起的室溫低而少計算的熱量。本發明提出的方法，將開窗戶的懲罰機制定量化、科學化和合理化。開窗戶時間長的住戶計量的供熱量也多，從而達到可以對開窗戶時間短的用戶進行鼓勵，對開窗戶時間長的用戶進行懲罰的目的。
四、鼓勵用戶自行節能行為。不同的室內溫度，交不同的熱費。住戶可根據自己的需要，調節室溫控制裝置(如散熱器上的恒溫閥)。當室內溫度過高時，由于開窗戶會增加用戶的熱計量費用，因此會主動調節溫控閥降溫，而不是采用開窗戶降溫。從而真正實現按需購買熱量，節約歸己的原則。
五、形成了具有中國特色的溫度分攤法。我國推行熱計量供熱多年，但是到目前為止，還沒有一個較完善的熱計量方法。這也是國內至今還無法推廣按照熱計量進行收費的主要原因之一。目前國內的溫度分攤法在開窗戶識別問題上還有缺陷。本發明解決了開窗戶換熱，導致室溫降低，不利于節能這一國際難題，形成了具有中國特色的溫度分攤法。
六、技術先進性。本方法是采用最先進的總線式數據采集技術，采集數據的信息量完整，能夠充分反映及記錄住戶的溫度舒適情況，為按照熱量收費提供了可靠的依據。
圖1為任一戶室內的溫度采集器2-1、計量溫度傳感器2-2、監測溫度傳感器2-3安裝平面圖，圖2為一幢樓的具有開窗校正功能的熱計量溫度分攤法計量系統結構示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式的具有開窗校正功能的熱計量溫度分攤方法，它是按照以下步驟實現的 步驟一、將每戶分攤計量的供熱量分成兩部分一部分為室溫計量熱量Qti，另一部分為開窗附加熱量Qwi，室溫計量熱量根據計量溫度傳感器測量的戶內平均溫度進行熱量分攤，開窗附加熱量根據監測溫度傳感器測量的窗戶附近的監測平均溫度進行熱量計算，即 Qi＝Qti+Qwi(1) 樓內單元時間內每戶分攤計量的供熱量為ΔQik＝ΔQtik+ΔQwik； 步驟二、計算單元時間內每戶室溫計量熱量ΔQtik采集每一單元時間內一棟樓內消耗的總熱量值、樓內總溫度及樓內總面積，然后計算每一單元時間內的單位面積熱量系數，計算公式如式(2)所示， 式中ΔQk-樓內單元時間內實際計量的總熱量，單位是MJ Fi-樓內每戶的面積，單位是m2
-樓內每戶單元時間內的室內平均溫度，單位是℃ Kk-實時熱量系數，單位是MJ/(m2℃) i-1，2，…，m，每一棟樓內的戶數，共m戶 得到實時熱量系數以后再計算每戶的熱量，計算公式如式(3)所示， 式中ΔQtik-樓內單元時間內每戶室溫計量熱量，單位是MJ； 步驟三、計算單元時間內每戶開窗附加熱量ΔQWik 住戶開窗戶通風應該屬于正常現象，但是開窗戶通風肯定會增加能耗的，而且每戶通風時間的長短不一樣，對能耗的影響也不一樣。開窗戶后室內的溫度變化和窗戶的冷風滲透有著直接的關系，因此在窗戶附近安裝監測溫度傳感器。通過監測溫度傳感器測量的溫度變化，來修正每戶的耗熱量，從而解決開窗影響的定量計算問題； (一)、在每一單元時間內，采集監測溫度傳感器測量的窗戶附近的溫度，即監測溫度，計算樓內每戶單元時間內的平均監測溫度 式中TWilk-樓內每戶任一房間的實時監測溫度，單位是℃
-樓內每戶單元時間內的平均監測溫度，單位是℃ l-樓內每戶安裝監測溫度的房間數，l＝1～p個房間； (二)、計算一棟樓內的實時監測的窗戶附近的總平均溫度 式中
-一棟樓內的實時監測的窗戶附近的總平均溫度，單位是℃； (三)、計算每戶實時監測平均溫度與一棟樓實時監測平均溫度的溫差 式中
-每戶實時監測平均溫度與一棟樓實時監測平均溫度的溫差，單位是℃； (四)、計算出單元時間內每戶開窗附加熱量(單元時間內每戶開窗附加熱量也就是每戶的修正熱量值，當
為負數時，修正熱量為正，否則修正熱量為負) 式中ΔQWik-單元時間內每戶開窗附加熱量，單位是MJ； 步驟四完成樓內單元時間內每戶分攤計量的供熱量的計算，進而求出每戶分攤計量的供熱量。
具體實施方式
二如圖1所示，帶有起居室1-1、門廳1-2、廚房1-3、臥室1-4、衛生間1-5、臥室1-6、四個窗戶1-7及樓梯間1-8的房間內的溫度采集器2-1、計量溫度傳感器2-2、監測溫度傳感器2-3的安裝位置。在門上距頂棚300mm安裝計量溫度傳感器2-2，距有窗戶的外墻1000mm、距頂棚300mm安裝監測溫度傳感器2-3。所有的溫度測量信號都通過總線方式傳送給溫度采集器2-1，2-4表示的是溫度采集器2-1傳送至樓數據采集分配計算器的信號。同一單元、同一戶型、不同樓層的計量溫度傳感器2-2(包括窗戶附近的監測溫度傳感器2-3)安裝的位置及安裝的相對高度都應該一致。
具體實施方式
三如圖2所示，本實施表示的是一梯兩戶的多層建筑的具有開窗校正功能的熱計量溫度分攤法計量系統結構示意圖。計量溫度傳感器2-2和監測溫度傳感器2-3在每一戶中的安裝設置如圖1所示，同一單元各層對應房間的計量溫度傳感器2-2和監測溫度傳感器2-3的安裝位置應該一致，溫度采集器2-1每個單元設置一臺，安裝在中間樓層(3或4層)，測量的信號傳送給樓數據采集分配計算器3-1，樓數據采集分配計算器3-1一棟樓設置一臺，樓計量熱量表3-2計量的信號傳送給樓數據采集分配計算器3-1，數據采集分配計算器3-1傳送到物業收費中心的每戶分攤熱量通訊信號3-3可以采用有線或者是無線的傳輸方式。
權利要求
1、一種具有開窗校正功能的熱計量溫度分攤方法，其特征在于它是按照以下步驟實現的
步驟一、將每戶分攤計量的供熱量分成兩部分一部分為室溫計量熱量Qti，另一部分為開窗附加熱量Qwi，室溫計量熱量根據計量溫度傳感器測量的戶內平均溫度進行熱量分攤，開窗附加熱量根據監測溫度傳感器測量的窗戶附近的監測平均溫度進行熱量計算，即
Qi＝Qti+Qwi(1)
樓內單元時間內每戶分攤計量的供熱量為ΔQik＝ΔQtik+ΔQwik；
步驟二、計算單元時間內每戶室溫計量熱量ΔQtik采集每一單元時間內一棟樓內消耗的總熱量值、樓內總溫度及樓內總面積，然后計算每一單元時間內的單位面積熱量系數，計算公式如式(2)所示，
式中ΔQk-樓內單元時間內實際計量的總熱量，單位是MJ
Fi-樓內每戶的面積，單位是m2
-樓內每戶單元時間內的室內平均溫度，單位是℃
Kk-實時熱量系數，單位是MJ/(m2℃)
i-1，2，…，m，每一棟樓內的戶數，共m戶
得到實時熱量系數以后再計算每戶的熱量，計算公式如式(3)所示，
式中ΔQtik-樓內樓內單元時間內每戶室溫計量熱量，單位是MJ；
步驟三、計算單元時間內每戶開窗附加熱量ΔQWik
(一)、在每一單元時間內，采集監測溫度傳感器測量的窗戶附近的溫度，即監測溫度，計算樓內每戶單元時間內的平均監測溫度
式中TWik-樓內每戶任一房間的實時監測溫度，單位是℃
-樓內每戶單元時間內的平均監測溫度，單位是℃
l-樓內每戶安裝監測溫度的房間數，l＝1～p個房間；
(二)、計算一棟樓內的實時監測的窗戶附近的總平均溫度
式中
-一棟樓內的實時監測的窗戶附近的總平均溫度，單位是℃；
(三)、計算每戶實時監測平均溫度與一棟樓實時監測平均溫度的溫差
式中
-每戶實時監測平均溫度與一棟樓實時監測平均溫度的溫差，單位是℃；
(四)、計算出單元時間內每戶開窗附加熱量
式中ΔQWik-單元時間內每戶開窗附加熱量，單位是MJ；
步驟四完成樓內單元時間內每戶分攤計量的供熱量的計算，進而求出每戶分攤計量的供熱量。
全文摘要
具有開窗校正功能的熱計量溫度分攤方法，它涉及一種熱計量溫度分攤方法。本發明解決了現有的溫度法熱量分攤系統對開窗戶無法實時識別以及識別時間滯后、無法定量地計量開窗戶消耗的熱量、無法對開窗戶的懲罰機制進行量化的問題。本發明方法的主要步驟是樓內單元時間內每戶分攤計量的供熱量為△Qik＝△Qtik+ΔQwik、計算單元時間內每戶室溫計量熱量△Qtik、計算單元時間內每戶開窗附加熱量△QWik、求出每戶分攤計量的供熱量。本發明從理論上解決了開窗戶引起能耗的定量計算問題，為溫度分攤技術提供了理論支撐。實現了溫度熱量分攤方法中的開窗戶實時識別問題，本發明可定量地計量開窗戶消耗的熱量，將開窗戶的懲罰機制定量化，解決了公正問題。
文檔編號G01K17/04GK101236111SQ20081006404
公開日2008年8月6日 申請日期2008年2月29日 優先權日2008年2月29日
發明者姜永成, 方修睦 申請人:哈爾濱工業大學