[发明专利]中央热能设施的热计量

说明书

技术领域

本发明涉及用于估计在用于生成和供应热能的中央设施的多个热交换器与用户综合体（complex）之间交换的热能的系统和方法。

背景技术

在现有技术中存在也被称为直接热量计（heat meter）、直接热费计（direct heating cost meter）或者温度计（therm meter）的热量计或测量器件，其在所有情况下都需要对经过每个加热单元（或者加热单元组）的载热流体（heat carrier fluid）的流量或者同一流体在加热单元（或者组）的入口和出口之间的温度差的直接瞬时测量结果。因此这些计量器件由以下部件构成：

·  两个温度传感器

·  流量传感器

·  用于加工和采样来自这三个传感器的信号并且对这些进行处理的电子系统

·  用于存储热测量结果的存储器

·  测量结果显示部件，以及

·  如果必要的话，用于发送测量的数据的部件。

从传感器（一个流量传感器和两个温度传感器）接收的数据由热量计的电子系统来收集和存储，并且随后关于时间进行积分以得到它们的能量数据元素。该数据元素可以显示在器件的显示单元（如果存在的话）上，和/或可以保存到其内部存储器和/或发送到普通的远程控制单元。该类型的热计量器件仅对于具有所谓的载热流体的“水平”、“环”或“区域”供应的加热设施而言在经济上是有利的。

该类型的系统需要在每个起居单元（accommodation unit）中的内部供应环（supply ring）（或者有限数量的环），该内部供应环服务于起居单元的所有加热单元并且连接到来自主供应的单个分支点。在该情况下，由单个起居单元的所有加热单元所供应的能量可以由用于起居单元的每个内部环的单个直接计量表来计量。相似地，在该情况下可以通过经过在来自主供应的分支附近插入用于供应环的电磁阀来控制载热流体的流动，调节温度。

另一方面，如果供应系统是竖管（riser）或者竖直类型的，其中单个起居单元的每个加热单元连接到竖直地延伸经过整个建筑物的主供应的不同管道，则直接热计量系统在经济方面是昂贵的，因为每个加热单元都需要分立的热量计并且因此需要带有其电子系统的分立的传感器组（两个温度传感器和一个流量传感器）。该后面的方案因此会需要高度侵入性的安装工作，会承担与加热单元的数量成比例地增加的费用，并且会对起居单元的外观具有显著的影响。进一步的缺点来自于以下事实：流量传感器的整体尺寸超过了在加热单元和嵌入有载热流体递送和返回管道的墙壁之间可用的空间；此外，流量传感器需要附加的上游和下游直管道延伸（pipe run）以限制流体中的会降低测量结果精度的紊流发展。因此，出于物理原因，流量传感器通常无法安装在每个加热单元处。此外，取决于由任何给定的流量传感器所使用的物理原理，它可能具有其他缺点。例如，如果流体具有高的悬浮杂质含量（这正是在加热设施中所使用的流体中的情况），则机械流量传感器的性能随着时间而降低。诸如电磁或者超声波传感器的其他类型的流量传感器需要太多的能量用于其电源并且太昂贵。因此，尽管直接热量计是用于测量所传递的热量的理想器件，但是在过去，它们从未被用于计量在竖管类型的中央加热系统与其用户之间交换的热量。

另一类型的用于计量由中央加热或冷却设施所服务的用户的消耗的系统使用热费分配表（heat cost allocator）。热费分配表是已存在了几十年并且被设计为解决计量竖直（竖管）设施的热量的问题的器件。操作原理是基于：

- 由安装在加热单元的前表面上的热费分配表测量加热单元的平均温度；

- （如果必要的话）直接测量在热单元和建筑物的整个供应设施之间交换的总热能；

- 加热单元的简化模型，以及

- （如果必要的话）测量每个加热单元工作所处的环境的平均温度。