流量溫差比例冷量分配系統及方法
2023-11-04 13:04:42 1
專利名稱：流量溫差比例冷量分配系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種流量溫差冷量分配系統及方法。
背景技術：
我國冷量計量起步較晚，大多既有建築沒有安裝冷量計量設施，很少一部分新建建築的集中空調系統設置了冷量計量儀表。目前國內應用的計量收費方法有面積法、水側冷量表法(整體式、分體式)、電量法、時間法；國內學者的理論研究有風側冷量法、風側焓差法、諧波反應法。1.面積法由於以前在國內暖通空調設計和物業管理中沒有考慮計量的要求，空調系統未設計量裝置。因此，供冷部門按使用者的面積收取冷量費用。這種方法由於不關心用戶實際用能的多少，容易使用戶產生「用和不用一樣，用多用少一樣」的觀念，不利於調動用戶的節言旨意識。2.水側冷量表法整體式冷量表由流量傳感器、配對溫度傳感器和計算器組成。該種方法原理清楚， 計量結果精度高。分散式冷量表的設備構成與整體式冷量表相近，只不過用計算機代替整體式冷量表的積分儀來完成冷量計算。該方法在空調系統上的每組風機盤管的冷凍水供回水管上各裝一個溫度傳感器，供(回)水管上裝一個流量傳感器，通過測量流過風機盤管的冷水流量和供回水溫差並進行時間上的累積計算得到冷量。該方法利用有線或無線技術， 將流量傳感器及溫度傳感器檢測的數據送到計算中心集中進行冷量計算。3.時間法時間法的計量原理是根據風機盤管的風速狀態計算風機高、中、低檔時的製冷係數和冷水閥在三種風速下對應的開啟時間來計算盤管的冷量係數從而實現計費。在計算冷量係數之前，還通過一個溫度聯鎖計量算法，檢測室內溫度和風機盤管送風溫度，在風機盤管處於供冷狀態時，才開始計算冷量係數。該法的優點是成本低，初投資小，安裝維修簡單， 運行可靠。但是它沒有考慮風機盤管水量變化、冷水溫度的變化、室內空氣狀態對風機盤管機組冷量的影響而直接採用風機盤管的額定冷量作為計量標準，這將會因實際工況與額定工況的差別而帶來較大誤差。4.風側冷量法該方法從試驗和正交試驗的角度出發，分析各影響因素對風機盤管冷量影響的顯著性，得出了對冷量影響較大的幾個因素風機盤管的結構參數、冷水入口溫度、空氣入口溫度、空氣入口溼度、風量，並考慮略去次要因素冷水量的測量以減少計量儀表的種類和個數。一定形式的風機盤管通過在冷站對供水溫度進行控制之後，冷量計量的參數大大得到簡化空氣入口溫溼度和風量。此方法的風量可以由風機盤管三速開關檔位信息近似得到。 該法測量參數少，初投資低，安裝施工簡單。但是當系統為變流量時，可能產生較大的測量誤差，故要求末端水路無閥。另外，不同的風機盤管的結構參數存在差別，產品性能不同的影響必須通過試驗進行修正。該法計量精度不及水側計量方法高。5.風側焓差法根據水側和風側能量守恆的原理，通過測量進出表冷器的空氣溫度、相對溼度和風量，計算得出換熱量。對於溫度的計量，進口空氣溫度測點位置可以簡單確定，但是出口測點位置需要通過實驗確定；通過功率和風量的關係來間接得到風量，同時風量還與風側阻力有關。對於相對溼度的測量，由於一般情況下盤管制冷工況一般為溼工況，出口空氣狀態接近飽和，考慮將出口空氣相對溼度取為定值，進口空氣相對溼度則應該通過測量得到。 該法不涉及水路的改動，安裝施工簡單。但是風量的測量及出風測點的布置均與設備型號有著密切關係，這將給實際的使用帶來大量的工作。6.諧波反應法該方法根據空調建築諧波反應係數法冷負荷計算的基本原理，對用戶各個用冷時刻的冷負荷進行理論計算，再根據用冷時間得到用戶的用冷量。該方法在每個房間的適當位置安裝一個高靈敏度溫度傳感器，精確測量室內溫度，在四面外牆的適當位置各安裝一個電子輻射計和一個溫度傳感器，分別測量各時刻太陽照度和室外空氣溫度，並判斷用戶是否在用冷，利用諧波反應係數法計算出冷負荷。根據試驗結果，諧波反應法計量精度高於計時法，初投資低於冷量表法。但是在實施中，室內熱源和人員情況必須考慮，當室內熱源變化較大或者開關機頻率高時可能引起較大的誤差。
發明內容
本發明的目的是提供一種流量溫差比例冷量分配系統及方法，用於解決採用風機盤管空調系統的公寓及辦公類建築的冷量分攤問題；解決單純靠面積收費不能激勵用戶行為節能的弊端，解決水側冷量表方法的初投資高及維護工作量大的問題；解決時間分配表方法中用額定工況代替實際工況造成的誤差；迴避了風側計量過程中相對溼度、風量等難以測量及校驗困難的問題。本發明採取的技術方案是本發明的一種流量溫差比例冷量分配系統，所述系統包括遠傳模塊、冷量表、第二信號傳輸總線、第三信號傳輸總線、多個單元溫度採集器、若干個供水溫度傳感器、若干個回水溫度傳感器和若干個具有流量測量功能的平衡閥；在一棟樓內的每個用戶的風機盤管的末端回水幹管上設有一個具有流量測量功能的平衡閥，在每個所述平衡閥與相對應的風機盤管之間的末端回水幹管上分別設有一個回水溫度傳感器，在每個風機盤管的末端供水幹管上設有一個供水溫度傳感器；每個單元內各個用戶的風機盤管的供水溫度傳感器、回水溫度傳感器均通過第三信號傳輸總線與單元溫度採集器連接，多個單元溫度採集器的數據均傳輸給遠傳模塊，冷量表設置在主幹管的出口處，冷量表通過第二信號傳輸總線與遠傳模塊連接。本發明的流量溫差比例冷量分配的方法，所述方法按以下步驟實現步驟一、對一棟樓內的水系統進行初調節恆定所述系統循環水泵的頻率，調節設置在每個用戶的風機盤管的末端供水幹管上的具有流量測量功能的平衡閥的閥門開度， 使得每個用戶的風機盤管的末端供水幹管的流量達到設計值後，鎖定所述平衡閥的閥門開度，記錄相應的流量值Gi (藉助顯示儀表記錄)；步驟二、確定每個用戶的風機盤管4的末端供水幹管的流量分配係數先確定設置於主幹管出口處的冷量表的流量值Gz，結合調節平衡過程記錄的每個用戶的風機盤管的末端供水幹管的流量值Gi,計算出每個用戶的風機盤管的流量分配係數Cii = GiAiz;(1)步驟三、計算每個用戶分攤的冷量根據每個用戶的風機盤管末端的供、回水溫差及主幹管的供、回水溫差，並依據冷量表的讀數，利用( 式進行分攤冷量的計算，Q1=C^fjQzH(2)
k=1 V^'tSjzk式中=Qi——第i個用戶分攤的冷量，KJ ；Qz——系統的總供冷量，KJ ；α i—第i個用戶的風機盤管末端的流量分配係數，也稱為流量比；(th-tg) i——第i個用戶的供、回水溫差，V ；(th-tg)z——主幹管供、回水溫差，°C;角標「i、ζ、k」分別表示「第i個用戶」、「主幹管上參數」、「第k個採樣時段」。本發明的有益效果是本發明的方法根據流體輸配的原理，通過初始流量分配係數的測定，利用分配係數同時結合末端測量的供、回水溫差就能夠實現冷量合理的分攤到系統的每個末端。實現了「用多少冷、繳多少費」的目的，使用戶的節能行為得到相應的收
■、Λ
frff. ο本發明直接解決了用冷終端按面積分攤的「大鍋飯」模式，實現了建築內的空調用戶根據自己的耗冷量繳納相應費用的目標。本發明解決了末端設置冷量表造成初投資高的缺陷以及定期校驗等運行維護複雜的問題。解決了時間法因忽略設備實際運行工況與額定工況之間的差別而不能反映用戶真正耗冷量的問題，實現計量結果能夠真正反映用戶的實際使用量。解決了風側焓差法前期確定溫度測點位置及風量與風機功率關係等準備工作量大的問題。解決了風側冷量法只能在定流量下運行造成水泵運行費用高的問題，可以根據負荷變化實現變流量下一致等比例變化運行。本發明的主要特點是在每個風機盤管的末端回水幹管上設置帶有流量測量功能的平衡閥，用於調節系統水力平衡，並能夠藉助顯示儀表記錄平衡下的流量值。調整平衡後，平衡閥閥門的開度保持不變，此時本發明的系統無論是採用變流量調節還是採用定流量調節，都能夠保證流過每個風機盤管末端的流量與幹管總流量之比為一恆定值。在冷源出口(也即主回水幹管或分支幹管上設置冷量表，測量總冷量、流量及相應的供/回水溫差。每個用戶的風機盤管的末端供水幹管處和末端回水幹管處設置供/回水溫度傳感器， 用於測量每個風機盤管末端的水溫升變化。將測得的風機盤管末端的供/回水溫送至溫度採集器，溫度採集器再將測量的供/回水溫度連同測量的幹管的總冷量、流量、溫差，通過有線或無線方式，送往計算中心。計算中心根據式( 計算每個風機盤管末端分配的冷量。本發明的具體優點主要表現在以下幾個方面1)計量原理理論依據充分、簡單，可消除系統及人的因素對計量原理的幹擾，計量結果準確。2)流量溫差比例分配法建立的基礎就是前期階段對系統進行的水力平衡工作，從而能夠在計量的同時真正實現系統的水力平衡。3)流量溫度比例法不需實時監測流量，卻實現了精確計量用戶耗冷量的目的，大大的降低了設置流量計產生的初投資及後期運行維護費用。4)流量溫差比例法可以對末端風速實現通斷調節、三檔變速調節、無級變速調節、 通斷調節與無級調速相結合的調節方式等多種調節方式。5)系統簡單可靠、故障率低、使用時間長，冷量費用分攤結果人們容易理解和接受，符合中國老百姓的消費層次和理解接受程度。6)冷計量的末端設備初投資低、維護簡單、便於管理。7)方法對水路的要求不高，對於既有風機盤管空調系統增設冷計量設施，該方法具有很好的適用性。
圖1是本發明的流量溫差比例冷量分配系統的結構示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1說明，本實施方式的一種流量溫差比例冷量分配系統， 所述系統包括遠傳模塊1、冷量表2、第二信號傳輸總線12、第三信號傳輸總線13、多個單元溫度採集器3、若干個供水溫度傳感器6、若干個回水溫度傳感器7和若干個具有流量測量功能的平衡閥5;在一棟樓內的每個用戶的風機盤管4的末端回水幹管14上設有一個具有流量測量功能的平衡閥5(用於調節系統平衡，並記錄下用戶的風機盤管4末端平衡後的流量值)， 在每個所述平衡閥5與相對應的風機盤管4之間的末端回水幹管14上分別設有一個回水溫度傳感器7，在每個風機盤管4的末端供水幹管15上設有一個供水溫度傳感器6 ；每個單元內各個用戶的風機盤管4的供水溫度傳感器6、回水溫度傳感器7均通過第三信號傳輸總線13與單元溫度採集器3連接，多個單元溫度採集器3的數據均傳輸給遠傳模塊1，冷量表 2設置在主幹管的出口處，冷量表2通過第二信號傳輸總線12與遠傳模塊1連接。本實施方式中，設置供水溫度傳感器6和回水溫度傳感器7用於測量每個用戶的風機盤管的進、出口溫差，從而進行冷量分攤。本實施方式中，在系統內的各分支供水管上安裝有具有流量測量功能的平衡閥 5 (現有技術)，在系統內的各分支回水管上安裝有截止閥(現有技術)。本實施方式中，在每個用戶的風機盤管4的末端回水幹管14上設有一個具有流量測量功能的平衡閥5，一方面便於對系統進行水力平衡的調節工作，另一方面藉助它獲得各個用戶的風機盤管4末端的流量值。本實施方式中的主幹管包括主回水幹管16和主供水幹管17，冷量表2最好設置在主回水幹管16的出口處。
具體實施方式
二 結合圖1說明，本實施方式的多個單元溫度採集器3將測量的每個單元的供、回水溫度數據通過共用一根第一信號傳輸總線11的方式或者通過無線方式傳輸給遠傳模塊1。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖1說明，本實施方式的冷量表2測量的系統的總流量及總冷量一起經第二信號傳輸總線12傳輸給遠傳模塊1。其它與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四結合圖1說明，本實施方式的遠傳模塊1通過有線或無線方式將經單元溫度採集器3測量的每個單元的供、回水溫度數據以及經冷量表2測量的系統的總流量及總冷量傳輸給數據通訊模塊9，數據通訊模塊9通過有線或無線方式傳輸給計算中心8進行冷量分配計算。其它與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五結合圖1說明，本實施方式的一種利用具體實施方式
一、二、三或四所述的系統實現流量溫差比例冷量分配的方法，所述方法按以下步驟實現步驟一、對一棟樓內的水系統進行初調節恆定所述系統循環水泵的頻率，調節設置在每個用戶的風機盤管4的末端供水幹管15上的具有流量測量功能的平衡閥5的閥門開度(本實施方式中採用比例法、簡易快速水力初調節方法等調節平衡閥5達到平衡狀態)，使得每個用戶的風機盤管4的末端供水幹管15的流量達到設計值後，鎖定所述平衡閥5的閥門開度(此時冷源側無論採用變流量的方式調節還是採用定流量方式調節，通過每個風機盤管的流量與總流量之比不變)，記錄相應的流量值Gi (藉助顯示儀表記錄)；步驟二、確定每個用戶的風機盤管4的末端供水幹管15的流量分配係數先確定設置於主幹管出口處(也可以設置在單元分支幹管上)的冷量表2的流量值Gz，結合調節平衡過程記錄的每個用戶的風機盤管4的末端供水幹管15的流量值Gi,計算出每個用戶的風機盤管4的流量分配係數α i = GiAiz ；(3)步驟三、計算每個用戶分攤的冷量根據每個用戶的風機盤管4末端的供、回水溫差及主幹管的供、回水溫差，並依據冷量表2的讀數，利用(2)式進行分攤冷量的計算，
權利要求
1.一種流量溫差比例冷量分配系統，其特徵在於所述系統包括遠傳模塊(1)、冷量表 O)、第二信號傳輸總線(12)、第三信號傳輸總線(13)、多個單元溫度採集器(3)、若干個供水溫度傳感器(6)、若干個回水溫度傳感器(7)和若干個具有流量測量功能的平衡閥(5)；在一棟樓內的每個用戶的風機盤管的末端回水幹管(14)上設有一個具有流量測量功能的平衡閥(5)，在每個所述平衡閥(5)與相對應的風機盤管⑷之間的末端回水幹管 (14)上分別設有一個回水溫度傳感器(7)，在每個風機盤管(4)的末端供水幹管(1 上設有一個供水溫度傳感器(6)；每個單元內各個用戶的風機盤管的供水溫度傳感器(6)、 回水溫度傳感器(7)均通過第三信號傳輸總線(1 與單元溫度採集器C3)連接，多個單元溫度採集器(3)的數據均傳輸給遠傳模塊(1)，冷量表( 設置在主幹管的出口處，冷量表 ⑵通過第二信號傳輸總線(12)與遠傳模塊⑴連接。
2.根據權利要求1所述的一種流量溫差比例冷量分配系統，其特徵在於多個單元溫度採集器⑶將測量的每個單元的供、回水溫度數據通過共用一根第一信號傳輸總線(11) 的方式或者通過無線方式傳輸給遠傳模塊(1)。
3.根據權利要求2所述的一種流量溫差比例冷量分配系統，其特徵在於冷量表(2) 測量的系統的總流量及總冷量一起經第二信號傳輸總線(1 傳輸給遠傳模塊(1)。
4.根據權利要求3所述的一種流量溫差比例冷量分配系統，其特徵在於遠傳模塊(1) 通過有線或無線方式將經單元溫度採集器C3)測量的每個單元的供、回水溫度數據以及經冷量表( 測量的系統的總流量及總冷量傳輸給數據通訊模塊(9)，數據通訊模塊(9)通過有線或無線方式傳輸給計算中心(8)進行冷量分配計算。
5.一種利用權利要求1、2、3或4所述的系統實現流量溫差比例冷量分配的方法，其特徵在於所述方法按以下步驟實現步驟一、對一棟樓內的水系統進行初調節恆定所述系統循環水泵的頻率，調節設置在每個用戶的風機盤管的末端供水幹管(1 上的具有流量測量功能的平衡閥(5)的閥門開度，使得每個用戶的風機盤管的末端供水幹管(1 的流量達到設計值後，鎖定所述平衡閥(5)的閥門開度，記錄相應的流量值Gi ；步驟二、確定每個用戶的風機盤管的末端供水幹管(1 的流量分配係數先確定設置於主幹管出口處的冷量表( 的流量值(iz，結合調節平衡過程記錄的每個用戶的風機盤管⑷的末端供水幹管(1 的流量值Gi,計算出每個用戶的風機盤管⑷的流量分配係數α i = GiAiz ；(1)步驟三、計算每個用戶分攤的冷量根據每個用戶的風機盤管4末端的供、回水溫差及主幹管的供、回水溫差，並依據冷量表2的讀數，利用(2)式進行分攤冷量的計算，
全文摘要
流量溫差比例冷量分配系統及方法，它涉及一種流量溫差冷量分配系統及方法。本發明解決了目前所應用冷計量方法的缺陷，計量出的結果準確、可靠。系統每個用戶的風機盤管的末端回水幹管上設有具有流量測量功能的平衡閥和回水溫度傳感器，在每個風機盤管的末端供水幹管上設有供水溫度傳感器；供、回水溫度傳感器通過單元溫度採集器將信號傳輸給遠傳模塊，冷量表設置在主幹管上並將信號傳輸給遠傳模塊；方法對一棟樓內的水系統進行初調節；確定每個用戶的風機盤管的末端供水幹管的流量分配係數；計算每個用戶分攤的冷量。本發明的冷計量系統故障率低，使用時間長，冷量費用分攤結果人們容易理解和接受。本發明用於採用風機盤管空調系統的建築。
文檔編號G01K17/08GK102419223SQ201110243498
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月23日 優先權日2011年8月23日
發明者姜永成, 方修睦, 李輝 申請人:哈爾濱工業大學