專利名稱：三溫度傳感器熱分配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采暖熱分配器，特別涉及一種三溫度傳感器熱分 配器。
技術(shù)背景目前，國(guó)內(nèi)外采暖熱量計(jì)量用的電子熱分配器大體上分為兩類， 一類是單溫度傳感器熱分配器，另一類是雙溫度傳感器熱分配器，前 者是只根據(jù)測(cè)量散熱器表面上某一點(diǎn)的溫度作為表面平均溫度計(jì)算散 熱量，后者是根據(jù)散熱器表面平均溫度與室溫的溫差來(lái)測(cè)量散熱器的 散熱量。其缺點(diǎn)是1、 這種只根據(jù)散熱器上一點(diǎn)的溫度或散熱器與室溫兩處溫度的計(jì) 量方法缺乏理論根據(jù)；2、 由于散熱器平均溫度測(cè)量的不確定性，所以熱分配器固定在一 點(diǎn)測(cè)量平均溫度是不準(zhǔn)確的；3、 修正系數(shù)太多且修正過(guò)程過(guò)于復(fù)雜；4、 由于上述原因熱分配器的讀數(shù)并不是反映實(shí)際的用熱量，所以 就出現(xiàn)了今年與去年同樣的讀數(shù)而所交付的熱費(fèi)卻不同的現(xiàn)象，引起 收費(fèi)的混亂。發(fā)明內(nèi)容為了克服上述不足，本發(fā)明提供了一種采暖熱計(jì)量三溫度傳感器熱分配器，并采用對(duì)數(shù)溫差法計(jì)量散熱器的散熱量，其所計(jì)量及顯示 的熱量在理論上是熱媒釋放的熱量亦即散熱器實(shí)際的散熱量。使該熱 分配器的熱計(jì)量更科學(xué)，收費(fèi)更合理、更公平。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是根據(jù)熱量表計(jì)量熱量的原理和計(jì)算 公式推導(dǎo)出散熱器表面?zhèn)鳠崃康姆椒?，?lái)計(jì)量采暖熱量。本發(fā)明提供的三溫度傳感器熱分配器，包括: 一個(gè)單片計(jì)算機(jī)(l)、 溫度傳感器(2)、溫度傳感器(3)、溫度傳感器(4)、和一個(gè)顯示器(5)，所述的溫度傳感器(2)安裝在散熱器的進(jìn)水口，溫度傳感器(3) 安裝在回水口，溫度傳感器(4)安裝在測(cè)量室內(nèi)溫度處，所述的單片 計(jì)算機(jī)(1)內(nèi)存儲(chǔ)著以下三個(gè)計(jì)算公式aXfXnX 0A= PlX P2X 33 ①式中 a——散熱器的特征系數(shù)，(廠家提供);f--特定的散熱器每片的散熱面積，Itfn——特定的散熱器每組的片數(shù)，片;e—計(jì)算散熱器散熱量的時(shí)間，s;-散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)； -散熱器連接形式修正系數(shù)；A tm =Pl— P2-P 3——散熱器安裝形式修正系數(shù); tg — thtg—tnln一th—tn式中At:對(duì)數(shù)平均溫差，'C;tg:散熱器的進(jìn)水溫度，°C; U:散熱器的回水溫度，°C; tn:建筑物的室內(nèi)溫度，°C;Q=A-(A tm)l+b ③式中Q——散熱器的散熱量，J;A——由公式(1)計(jì)算求得； b——散熱器的特征系數(shù)，(廠家提供)； 所述的熱分配器還應(yīng)執(zhí)行下列步驟(1) 、在熱分配器安裝前在確定所測(cè)量的散熱器的型號(hào)、每組的片數(shù)n、讀取溫度傳感器的間隔時(shí)間e 、散熱器連接形式和安裝形式 后，將計(jì)算A的參數(shù)a、 f、 n、 9、 01、 P2、 0 3輸入單片計(jì)算機(jī)中的 公式①；將參數(shù)b輸入到單片計(jì)算機(jī)(1)中的公式(D;(2) 、熱分配器在計(jì)量散熱器的熱量時(shí)，單片計(jì)算機(jī)內(nèi)的程序執(zhí)行 下列步驟a、 每隔時(shí)間0單片機(jī)讀一次三只溫度傳感器檢測(cè)到的溫度值；b、 根據(jù)檢測(cè)到的進(jìn)水溫度tg、回水溫度th和室內(nèi)溫度tn代入公 式②計(jì)算出對(duì)數(shù)平均溫差A(yù) tm;c、再將對(duì)數(shù)平均溫差A(yù) tm代入公式③中求得散熱器在時(shí)段e的 散熱量Qb;d、將求得的熱量值Qe存入單片計(jì)算機(jī)內(nèi)的累加器。 所述的三溫度傳感器的熱分配器，還包括一個(gè)通訊口，用來(lái)與其 它智能終端或上位計(jì)算機(jī)通訊。本發(fā)明的有益效果是1、 利用本發(fā)明實(shí)測(cè)的熱量值接近于理論值，熱分配器顯示的熱數(shù) 值即為散熱器實(shí)際散發(fā)的熱量值；2、 不需要調(diào)整復(fù)雜的修正系數(shù)；3、 熱分配器可遠(yuǎn)離散熱器，故熱分配器的工作穩(wěn)定，裝置的使用 壽命長(zhǎng)；4、 不會(huì)造成兩個(gè)采暖期熱分配器讀數(shù)一樣而收費(fèi)不同的現(xiàn)象。 本發(fā)明適用于住宅、企事業(yè)單位、商務(wù)樓等建筑的對(duì)流散熱器的采暖熱計(jì)量。


圖1是三溫度傳感器熱分配器硬件結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是三溫度傳感器熱分配器主程序流程圖； 圖3是散熱器^t元面積的傳熱表示圖。圖中單片計(jì)算機(jī)1進(jìn)水溫度傳感器2 回水溫度傳感器3 檢測(cè)室內(nèi)溫度傳感器4顯示器5單片計(jì)算機(jī)串口具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述 因?yàn)樯崞鞯念愋蜎Q定散熱器的特征系數(shù)，因而就有不同的傳熱 性能，所選用的散熱器類型一旦確定下來(lái)則傳熱系數(shù)K、每片散熱器的面積也就確定下來(lái)，因此參數(shù)a、 f、 b也隨之確定，例如:傳熱系數(shù)計(jì)算公式b型號(hào) 散熱面積 m'/每片長(zhǎng)翼型(大60) 1. 16二柱M—132 0.24K=a(Atm)0. 28K=l. 743(Atm)0.286K=2. 426 (A tm)其它型號(hào)可查閱相關(guān)產(chǎn)品手冊(cè)。如果每組散熱器的片數(shù)確定、連接形式與安裝形式以及讀取溫度傳 感器的時(shí)間間隔也確定，則參數(shù)n、 e、 3" ^ 2、 ^3的值也就隨 之確定，至此a、 f、 b、 n、 e 、 3 " 3 2、 3 3均為常數(shù)，將其代 入公式中；接下來(lái)只要根據(jù)檢測(cè)到的進(jìn)水溫度tg、回水溫度th和室 內(nèi)溫度tn即可直接計(jì)算出散熱器的散熱量了。本實(shí)施例用的散熱器是二柱M—132型，IO片一組，進(jìn)、回水管 為同側(cè)，上進(jìn)下出，安裝方式為裝在墻龕內(nèi)，散熱器頂部空隙40mm， 單片機(jī)讀取溫度傳感器的時(shí)間間隔9 =60秒。查表K=2.426(Atm) 0.286 、每片面積f-0.24m2、 3i = 1.00、 P 2 = 1. 00、 P 3 = 1. 11將&=2.426， f=0. 24, n = 10， 6=60， 3i = 1.00， 3 2 = 1. 00， P 3 = 1. 11 代入公式①求得A=314. 7243再將A:314. 7243，和b二O. 286代入公式③中得Qeo=314. 7243 (Atm)1'286 ;上式中只要由tg、 th、 tn求出對(duì)數(shù)平均溫差<formula>formula see original document page 9</formula>即可計(jì)算出熱量值Qeo。然后每計(jì)算出一次Q6Q值累加一次，便可得到整個(gè)采暖期的用熱下面證明應(yīng)用本發(fā)明的計(jì)量方法與熱量表計(jì)量的熱量等值 設(shè)熱水的質(zhì)量比熱為C， J/(kg*°C);熱水的質(zhì)量流量為G， kg/s;熱水的溫度變量為t，'C; 室內(nèi)溫度為tn， °C; 散熱器的傳熱系數(shù)為K， W/ (m、°c); 散熱器的散熱面積為F， Itf;則熱水釋放的熱量Q=—C*G*(t_th) ④ 散熱器散發(fā)的熱量Q = K，F(xiàn)"t-tn) 請(qǐng)參閱圖3，圖3是散熱器微元面積dF的傳熱圖示 散熱器傳熱微分表示為dQ=_c'G'dt ⑥dQ-K(t-tn)dF ⑦ 熱水釋放的熱量等于散熱器散發(fā)的熱量，即⑥式與⑦式相等K(t-tn) dF= —c*G'dt分離變量得 K*dF/c*G=-dt/t/tn ⑧式兩端分別對(duì)變量積分<formula>formula see original document page 10</formula>得:<formula>formula see original document page 10</formula>左端積分的上、下限分別是(F ,0) 別是(th，tg〕分別代入⑨式 右端積分的上、下限分得:<formula>formula see original document page 10</formula>i 整理得<formula>formula see original document page 10</formula>等式兩邊乘以(tg-th)得<formula>formula see original document page 10</formula>令A(yù)"U =<formula>formula see original document page 10</formula>則上式為<formula>formula see original document page 10</formula>⑩⑩式左端即為熱水在進(jìn)水溫度為tg， 'C;回水溫度為th， °C;熱水的質(zhì)量比熱為c， J/(kg*。C);熱水的質(zhì)量流量為G， kg/s;時(shí)的放熱量(熱量表的計(jì)量原理即根據(jù)此公式)。⑩式右端即為散熱器的 傳熱系數(shù)為K， W/ (m、。c);散熱器的散熱面積為F， Itf;平均溫差為<formula>formula see original document page 10</formula> ;時(shí)的散熱量。這里A tm =<formula>formula see original document page 10</formula>即為對(duì)數(shù)平均溫差。由此可證明利用本發(fā)明計(jì)量的散熱器的熱量與熱量表的計(jì)量在理 論上是等值的。如果用算術(shù)平均溫差A(yù) t = —tn代替對(duì)數(shù)平均溫差A(yù) tn計(jì)算散熱量將引進(jìn)誤差，尤其是在進(jìn)回水溫差較大時(shí)，其誤差是不可 接受的。例如當(dāng)進(jìn)水溫度為95。C,回水溫度為55°C，室內(nèi)溫度為2(TC時(shí),算術(shù)平均溫差為55'C ，而對(duì)數(shù)平均溫差為52. 57°C,相差2. 43 'C，這在熱計(jì)量中是不允許的。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明請(qǐng)參閱圖1,圖1是三溫度傳感器熱分配器硬件結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí) 施例中，溫度傳感器選用的是鉑電阻Pt1000，且溫度傳感器2與溫度 傳感器3經(jīng)過(guò)嚴(yán)格配對(duì)；顯示器為L(zhǎng)CD。請(qǐng)參閱圖2，圖2是三溫度傳感器熱分配器主程序流程圖；系統(tǒng)在 步驟201初始化，然后在步驟202讀取時(shí)鐘，在步驟203判斷是否到 1分鐘定時(shí):是,則在步驟204讀取溫度傳感器的數(shù)據(jù)，然后在步驟205 根據(jù)公式計(jì)算熱量值，在步驟206累加熱量值，在步驟207執(zhí)行其他 處理程序，并跳轉(zhuǎn)到步驟202循環(huán)執(zhí)行；若在步驟203的判斷結(jié)果若 為否，則轉(zhuǎn)到步驟207執(zhí)行其他處理程序，并跳轉(zhuǎn)到步驟202循環(huán)執(zhí) 行。
權(quán)利要求
1. 一種三溫度傳感器熱分配器，它包括一個(gè)單片計(jì)算機(jī)(1)、溫度傳感器(2)、溫度傳感器(3)、溫度傳感器(4)、和一個(gè)顯示器(5)，所述的溫度傳感器(2)安裝在散熱器的進(jìn)水口，溫度傳感器(3)安裝在回水口，溫度傳感器(4)安裝在測(cè)量室內(nèi)溫度處，所述的單片計(jì)算機(jī)(1)內(nèi)存儲(chǔ)著以下三個(gè)計(jì)算公式<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>A</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>a</mi><mo>&times;</mo><mi>f</mi><mo>&times;</mo><mi>n</mi><mo>&times;</mo><mi>&theta;</mi> </mrow> <mrow><msub> <mi>&beta;</mi> <mn>1</mn></msub><mo>&times;</mo><msub> <mi>&beta;</mi> <mn>2</mn></msub><msub> <mrow><mo>&times;</mo><mi>&beta;</mi> </mrow> <mn>3</mn></msub> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math></maths>①式中a——散熱器的特征系數(shù)，廠家提供；f——特定的散熱器每片的散熱面積，m2；n——特定的散熱器每組的片數(shù)，片；θ——計(jì)算散熱器散熱量的時(shí)間，s；β1——散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；β2——散熱器連接形式修正系數(shù)；β3——散熱器安裝形式修正系數(shù)；<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>&Delta;</mi><msub> <mi>t</mi> <mi>m</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>t</mi> <mi>g</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>h</mi></msub> </mrow> <mrow><mi>ln</mi><mfrac> <mrow><msub> <mi>t</mi> <mi>g</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>n</mi></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>t</mi> <mi>h</mi></msub><mo>-</mo><msub> <mi>t</mi> <mi>n</mi></msub> </mrow></mfrac> </mrow></mfrac> </mrow>]]></math></maths>②式中Δt對(duì)數(shù)平均溫差，℃；tg散熱器的進(jìn)水溫度，℃；th散熱器的回水溫度，℃；tn建筑物的室內(nèi)溫度，℃；Q＝A·(Δtm)1+b③式中Q——散熱器的散熱量，J；A——由公式(1)計(jì)算求得；b——散熱器的特征系數(shù)，廠家提供；其特征在于，所述的三溫度傳感器熱分配器，還應(yīng)執(zhí)行下列步驟(1)、在熱分配器安裝前，在確定所測(cè)量的散熱器的型號(hào)、每組的片數(shù)n、讀取溫度傳感器的間隔時(shí)間θ、散熱器連接形式和安裝形式后，將計(jì)算A的參數(shù)a、f、n、θ、β1、β2、β3輸入單片計(jì)算機(jī)中的公式①；將參數(shù)b輸入到單片計(jì)算機(jī)(1)中的公式③；(2)、熱分配器在計(jì)量散熱器的熱量時(shí)，單片計(jì)算機(jī)內(nèi)的程序執(zhí)行下列步驟a、每隔時(shí)間θ單片機(jī)讀一次三只溫度傳感器檢測(cè)到的溫度值；b、根據(jù)檢測(cè)到的進(jìn)水溫度tg、回水溫度th和室內(nèi)溫度tn代入公式②計(jì)算出對(duì)數(shù)平均溫差Δtm；c、再將對(duì)數(shù)平均溫差Δtm的值代入公式③中求得散熱器在時(shí)段θ的散熱量Qθ；d、將求得的熱量值Qθ存入單片計(jì)算機(jī)內(nèi)的累加器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采暖熱計(jì)量三溫度傳感器熱分配器，包括單片計(jì)算機(jī)、進(jìn)水溫度傳感器、回水溫度傳感器、室內(nèi)溫度傳感器和一個(gè)顯示器，三個(gè)溫度傳感器和顯示器分別連接于單片計(jì)算機(jī)的I/O口；單片機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)著三個(gè)計(jì)算公式①計(jì)算散熱器特征系數(shù)A、②計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差③計(jì)算散熱器散熱量。所述的三溫度傳感器熱分配器在安裝前應(yīng)將測(cè)量散熱器散熱量的有關(guān)參數(shù)及間隔時(shí)間輸入單片機(jī)；在進(jìn)行計(jì)量時(shí)程序執(zhí)行下列步驟每隔固定時(shí)間單片機(jī)讀一次溫度傳感器的溫度，根據(jù)讀取的三個(gè)溫度值由公式②計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差，再利用對(duì)數(shù)平均溫差求得散熱器的散熱量，并存入單片機(jī)的累加器。本發(fā)明適用于住宅、企事業(yè)單位、和商務(wù)樓等建筑的采暖熱計(jì)量。
文檔編號(hào)F24D3/00GK101275760SQ20071007196
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者周 紀(jì), 睿 紀(jì), 紀(jì)義盛 申請(qǐng)人:睿 紀(jì)