专利名称：具有开窗校正功能的热计量温度分摊方法
技术领域：
本发明涉及一种热计量温度分摊方法。
背景技术：
我国采暖地区，每年消耗大量的能源用于采暖。为了降低采暖能耗，国家一直大力推进采暖收费制度的改革，实行按照热量收费。采暖要实行按照热量收费，就需要有能够计量热量的热计量仪表。国内外的企业，都盯住中国的巨大的热计量市场，纷纷投入资金进行热计量仪表的开发及投入力量开拓热计量市场。短短几年的时间，仅户用热量表生产企业，就达200多家。目前，国内很多企业和发明者，所采取的技术路线，大多是采用测量热网供給建筑物内每户的热量的方法，来进行热量分摊的，即国际上所说的热量分摊法。目前国内采用的热量分摊法具体有以下几种 一、热量表法 依据由流量计、供回水温度传感器和积分仪组成的热量表进行分摊计算。超声波热量表，价格比较高，一般的居住建筑应用受限。机械式热量表，价格便宜，但是由于我国热水采暖系统水质差，导致机械式热量表大量堵塞，无法正常工作，很多地区安装的热量表，都拆了下来。尽管系统设计工程师和供热部门想了很多措施，但问题依然无法解决。
二、散热器散热量法 国内采用的另一种分摊的方法是利用测量用户散热器的散热量来计量热量的方法。该方法由于分摊仪表读值时需要进入用户的室内；并且由于我国室内安装的散热器习惯加暖气罩或采用落地窗帘，使得实际热量计算条件与实验室测试条件差别太大，很难保证测量准确度。
三、室内温度法 为了解决现行的管理水平及短期内无法满足热量表要求的现状，人们开始探讨新的计量方法。温度法热量分摊系统就是在这样条件下产生的。温度法热量分摊系统由温度传感器、温度采集器、热量显示器、热量分配器和热量总表组成。温度传感器除厨房及卫生间外，每个房间设置一个。每栋建筑设置一块热量总表，根据每户采集的温度将热量总表计量的数据分配给各个用户。温度法热量分摊系统，由于不需要测量每户的热量，从而解决了由于水质问题造成的户用热量表堵塞而无法计量的问题；采用自动测量技术解决了入户抄表读数的问题。但是，用温度法分摊热量，如果用户开窗，将导致室温下降，从而造成开窗户的热用户分摊的热量较少。这不但给个别用户偷热提供了条件，同时也不利于节能。由于开窗放热问题难以解决，因此有的国家(德国)规定，不允许用温度法进行热量分摊。解决用户开窗户问题，成为该分摊法的技术关键。
国内温度法热量分摊系统，对于用户开窗问题，是根据每户设置的温度传感器测量的温度变化率来判断用户是否开窗。将判断规则和惩罚措施编成软件，写在采集器中，对开窗的用户进行惩罚分摊热量。现有的温度法热量分摊系统具体存在如下问题 一、利用软件来判断用户开窗户，由于分摊热量的传感器设在用户门上，所以需要在开窗户30分钟左右，才能判断出来。虽然能够识别用户开窗户，但是时间滞后。
二、利用软件能够识别用户开窗户，但是无法定量地计算出来由于开窗户造成的热量损失。
三、利用软件判断用户开窗户后，对开窗户的惩罚机制没有量化。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有开窗校正功能的热计量温度分摊方法，它可解决现有的温度法热量分摊系统对开窗户无法实时识别以及识别时间滞后、无法定量地计量开窗户消耗的热量、无法对开窗户的惩罚机制进行量化的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是一种具有开窗校正功能的热计量温度分摊方法，是按照以下步骤实现的 步骤一、将每户分摊计量的供热量分成两部分一部分为室温计量热量Qti，另一部分为开窗附加热量Qwi，室温计量热量根据计量温度传感器测量的户内平均温度进行热量分摊，开窗附加热量根据监测温度传感器测量的窗户附近的监测平均温度进行热量计算，即 Qi＝Qti+Qwi(1) 楼内单元时间内每户分摊计量的供热量为ΔQik＝ΔQtik+ΔQwik； 步骤二、计算单元时间内每户室温计量热量ΔQtik采集每一单元时间内一栋楼内消耗的总热量值、楼内总温度及楼内总面积，然后计算每一单元时间内的单位面积热量系数，计算公式如式(2)所示， 式中ΔQk-楼内单元时间内实际计量的总热量，单位是MJ Fi-楼内每户的面积，单位是m2
-楼内每户单元时间内的室内平均温度，单位是℃ Kk-实时热量系数，单位是MJ/(m2℃) i-1，2，…，m，每一栋楼内的户数，共m户 得到实时热量系数以后再计算每户的热量，计算公式如式(3)所示， 式中ΔQtik-楼内单元时间内每户室温计量热量，单位是MJ； 步骤三、计算单元时间内每户开窗附加热量ΔQWik (一)、在每一单元时间内，采集监测温度传感器测量的窗户附近的温度，即监测温度，计算楼内每户单元时间内的平均监测温度 式中TWik-楼内每户任一房间的实时监测温度，单位是℃
-楼内每户单元时间内的平均监测温度，单位是℃ l-楼内每户安装监测温度的房间数，l＝1～p个房间； (二)、计算一栋楼内的实时监测的窗户附近的总平均温度 式中
-一栋楼内的实时监测的窗户附近的总平均温度，单位是℃； (三)、计算每户实时监测平均温度与一栋楼实时监测平均温度的温差 式中
-每户实时监测平均温度与一栋楼实时监测平均温度的温差，单位是℃； (四)、计算出单元时间内每户开窗附加热量 式中ΔQWik-单元时间内每户开窗附加热量，单位是MJ； 步骤四完成楼内单元时间内每户分摊计量的供热量的计算，进而求出每户分摊计量的供热量。
本发明具有以下有益效果开窗户引起能耗的定量计算问题，是国内外一直没有解决的制约温度分摊法发展的关键问题。本发明从理论上解决了开窗户引起能耗的定量计算问题，为温度分摊技术提供了理论支撑；从理论上解决了节能建筑室内换气次数不够，室内空气质量差，用户开窗户换气将导致室温降低，由此增加的热量无法计量的问题。本发明允许热用户开窗换气，但开窗户的时间长短及开窗户大小将导致热用户热费的变化，从而促进用户自觉主动调整开窗户时间。本发明提出的开窗户换热的定量计算方法，为温度分摊技术提供了理论支撑和可操作的技术方案。本发明在国际上尚无先例。主要优点体现在以下几个方面 一、解决了制约温度热量分摊方法发展的开窗户实时识别问题。每户在相同位置设置监测温度传感器，只要用户开窗户，监测温度就有反映，能够正确识别用户开窗户。
二、可定量地计量开窗户消耗的热量。取一栋楼的监测温度平均值作为计量开窗换热的基准点，利用本发明提出的计算方法，可以定量地计量出开窗户消耗的热量。
三、将开窗户的惩罚机制定量化，解决了公正问题。建筑物内热用户开窗户，要导致建筑物总热量表计量的热量增加，由此增加的热费，应由开窗户的用户来承担。鉴于目前节能建筑塑钢窗密闭太严，渗风量满足不了居住人员的基本卫生需求，因此开窗户通风已经成为人们的生活习惯。采用本发明后，对于开窗户处于平均水平以下的用户，要从室温计量热量中扣除多分摊的热量；对于那些开窗户处于平均水平以上的用户，要在室温计量热量基础上增加由于开窗户多引起的室温低而少计算的热量。本发明提出的方法，将开窗户的惩罚机制定量化、科学化和合理化。开窗户时间长的住户计量的供热量也多，从而达到可以对开窗户时间短的用户进行鼓励，对开窗户时间长的用户进行惩罚的目的。
四、鼓励用户自行节能行为。不同的室内温度，交不同的热费。住户可根据自己的需要，调节室温控制装置(如散热器上的恒温阀)。当室内温度过高时，由于开窗户会增加用户的热计量费用，因此会主动调节温控阀降温，而不是采用开窗户降温。从而真正实现按需购买热量，节约归己的原则。
五、形成了具有中国特色的温度分摊法。我国推行热计量供热多年，但是到目前为止，还没有一个较完善的热计量方法。这也是国内至今还无法推广按照热计量进行收费的主要原因之一。目前国内的温度分摊法在开窗户识别问题上还有缺陷。本发明解决了开窗户换热，导致室温降低，不利于节能这一国际难题，形成了具有中国特色的温度分摊法。
六、技术先进性。本方法是采用最先进的总线式数据采集技术，采集数据的信息量完整，能够充分反映及记录住户的温度舒适情况，为按照热量收费提供了可靠的依据。
图1为任一户室内的温度采集器2-1、计量温度传感器2-2、监测温度传感器2-3安装平面图，图2为一幢楼的具有开窗校正功能的热计量温度分摊法计量系统结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式的具有开窗校正功能的热计量温度分摊方法，它是按照以下步骤实现的 步骤一、将每户分摊计量的供热量分成两部分一部分为室温计量热量Qti，另一部分为开窗附加热量Qwi，室温计量热量根据计量温度传感器测量的户内平均温度进行热量分摊，开窗附加热量根据监测温度传感器测量的窗户附近的监测平均温度进行热量计算，即 Qi＝Qti+Qwi(1) 楼内单元时间内每户分摊计量的供热量为ΔQik＝ΔQtik+ΔQwik； 步骤二、计算单元时间内每户室温计量热量ΔQtik采集每一单元时间内一栋楼内消耗的总热量值、楼内总温度及楼内总面积，然后计算每一单元时间内的单位面积热量系数，计算公式如式(2)所示， 式中ΔQk-楼内单元时间内实际计量的总热量，单位是MJ Fi-楼内每户的面积，单位是m2
-楼内每户单元时间内的室内平均温度，单位是℃ Kk-实时热量系数，单位是MJ/(m2℃) i-1，2，…，m，每一栋楼内的户数，共m户 得到实时热量系数以后再计算每户的热量，计算公式如式(3)所示， 式中ΔQtik-楼内单元时间内每户室温计量热量，单位是MJ； 步骤三、计算单元时间内每户开窗附加热量ΔQWik 住户开窗户通风应该属于正常现象，但是开窗户通风肯定会增加能耗的，而且每户通风时间的长短不一样，对能耗的影响也不一样。开窗户后室内的温度变化和窗户的冷风渗透有着直接的关系，因此在窗户附近安装监测温度传感器。通过监测温度传感器测量的温度变化，来修正每户的耗热量，从而解决开窗影响的定量计算问题； (一)、在每一单元时间内，采集监测温度传感器测量的窗户附近的温度，即监测温度，计算楼内每户单元时间内的平均监测温度 式中TWilk-楼内每户任一房间的实时监测温度，单位是℃
-楼内每户单元时间内的平均监测温度，单位是℃ l-楼内每户安装监测温度的房间数，l＝1～p个房间； (二)、计算一栋楼内的实时监测的窗户附近的总平均温度 式中
-一栋楼内的实时监测的窗户附近的总平均温度，单位是℃； (三)、计算每户实时监测平均温度与一栋楼实时监测平均温度的温差 式中
-每户实时监测平均温度与一栋楼实时监测平均温度的温差，单位是℃； (四)、计算出单元时间内每户开窗附加热量(单元时间内每户开窗附加热量也就是每户的修正热量值，当
为负数时，修正热量为正，否则修正热量为负) 式中ΔQWik-单元时间内每户开窗附加热量，单位是MJ； 步骤四完成楼内单元时间内每户分摊计量的供热量的计算，进而求出每户分摊计量的供热量。
具体实施方式
二如图1所示，带有起居室1-1、门厅1-2、厨房1-3、卧室1-4、卫生间1-5、卧室1-6、四个窗户1-7及楼梯间1-8的房间内的温度采集器2-1、计量温度传感器2-2、监测温度传感器2-3的安装位置。在门上距顶棚300mm安装计量温度传感器2-2，距有窗户的外墙1000mm、距顶棚300mm安装监测温度传感器2-3。所有的温度测量信号都通过总线方式传送给温度采集器2-1，2-4表示的是温度采集器2-1传送至楼数据采集分配计算器的信号。同一单元、同一户型、不同楼层的计量温度传感器2-2(包括窗户附近的监测温度传感器2-3)安装的位置及安装的相对高度都应该一致。
具体实施方式
三如图2所示，本实施表示的是一梯两户的多层建筑的具有开窗校正功能的热计量温度分摊法计量系统结构示意图。计量温度传感器2-2和监测温度传感器2-3在每一户中的安装设置如图1所示，同一单元各层对应房间的计量温度传感器2-2和监测温度传感器2-3的安装位置应该一致，温度采集器2-1每个单元设置一台，安装在中间楼层(3或4层)，测量的信号传送给楼数据采集分配计算器3-1，楼数据采集分配计算器3-1一栋楼设置一台，楼计量热量表3-2计量的信号传送给楼数据采集分配计算器3-1，数据采集分配计算器3-1传送到物业收费中心的每户分摊热量通讯信号3-3可以采用有线或者是无线的传输方式。
权利要求
1、一种具有开窗校正功能的热计量温度分摊方法，其特征在于它是按照以下步骤实现的
步骤一、将每户分摊计量的供热量分成两部分一部分为室温计量热量Qti，另一部分为开窗附加热量Qwi，室温计量热量根据计量温度传感器测量的户内平均温度进行热量分摊，开窗附加热量根据监测温度传感器测量的窗户附近的监测平均温度进行热量计算，即
Qi＝Qti+Qwi(1)
楼内单元时间内每户分摊计量的供热量为ΔQik＝ΔQtik+ΔQwik；
步骤二、计算单元时间内每户室温计量热量ΔQtik采集每一单元时间内一栋楼内消耗的总热量值、楼内总温度及楼内总面积，然后计算每一单元时间内的单位面积热量系数，计算公式如式(2)所示，
式中ΔQk-楼内单元时间内实际计量的总热量，单位是MJ
Fi-楼内每户的面积，单位是m2
-楼内每户单元时间内的室内平均温度，单位是℃
Kk-实时热量系数，单位是MJ/(m2℃)
i-1，2，…，m，每一栋楼内的户数，共m户
得到实时热量系数以后再计算每户的热量，计算公式如式(3)所示，
式中ΔQtik-楼内楼内单元时间内每户室温计量热量，单位是MJ；
步骤三、计算单元时间内每户开窗附加热量ΔQWik
(一)、在每一单元时间内，采集监测温度传感器测量的窗户附近的温度，即监测温度，计算楼内每户单元时间内的平均监测温度
式中TWik-楼内每户任一房间的实时监测温度，单位是℃
-楼内每户单元时间内的平均监测温度，单位是℃
l-楼内每户安装监测温度的房间数，l＝1～p个房间；
(二)、计算一栋楼内的实时监测的窗户附近的总平均温度
式中
-一栋楼内的实时监测的窗户附近的总平均温度，单位是℃；
(三)、计算每户实时监测平均温度与一栋楼实时监测平均温度的温差
式中
-每户实时监测平均温度与一栋楼实时监测平均温度的温差，单位是℃；
(四)、计算出单元时间内每户开窗附加热量
式中ΔQWik-单元时间内每户开窗附加热量，单位是MJ；
步骤四完成楼内单元时间内每户分摊计量的供热量的计算，进而求出每户分摊计量的供热量。
全文摘要
具有开窗校正功能的热计量温度分摊方法，它涉及一种热计量温度分摊方法。本发明解决了现有的温度法热量分摊系统对开窗户无法实时识别以及识别时间滞后、无法定量地计量开窗户消耗的热量、无法对开窗户的惩罚机制进行量化的问题。本发明方法的主要步骤是楼内单元时间内每户分摊计量的供热量为△Qik＝△Qtik+ΔQwik、计算单元时间内每户室温计量热量△Qtik、计算单元时间内每户开窗附加热量△QWik、求出每户分摊计量的供热量。本发明从理论上解决了开窗户引起能耗的定量计算问题，为温度分摊技术提供了理论支撑。实现了温度热量分摊方法中的开窗户实时识别问题，本发明可定量地计量开窗户消耗的热量，将开窗户的惩罚机制定量化，解决了公正问题。
文档编号G01K17/04GK101236111SQ20081006404
公开日2008年8月6日 申请日期2008年2月29日 优先权日2008年2月29日
发明者姜永成, 方修睦 申请人:哈尔滨工业大学