一种热分配计量的装置制造方法及图纸

一种热分配计量的装置，用于测量供暖系统中每个散热器的热流量，属热计量领域。本装置包含单片机（１），模拟运算放大器（２），热电偶（３），通讯电路（４），电源（５）；其中，热电偶（３）的两个输出端与模拟运算放大器（２）的两个输入端相连，模拟运算放大器（２）对热电势信号进行放大；模拟运算放大器（２）的输出端与单片机的模拟输入端相连，将放大后的热电势信号送给单片机的模数转换器，变成数字信号；通讯电路（４）通过数据接口与单片机（１）的串行接口连接，发送测量数据到外部和接收设定指令；电源（５）与装置中各个器件的电源连接、供电。本装置成本低、能够更准确的得到每个散热器的热流量，适用于任何形式的同规格散热器。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Device for measuring heat distribution

The utility model relates to a device for measuring heat distribution, which is used for measuring the heat flow of each radiator in the heating system. This device includes a microcontroller (1), analog operational amplifier (2), (3), the communication circuit of thermocouple (4), power (5); the thermocouple (3) of the two output and analog operational amplifier (2) of the two is connected with the input end of the operational amplifier, analog amplification (2) the thermoelectric potential signal; analog operational amplifier (2) analog input with the output end of the SCM is connected with the analog-to-digital converter converts the amplified thermal potential signal to the microcontroller, into digital signals; communication circuit (4) through the data interface with the microcontroller (1) serial interface connection, sending and receiving measurement data to an external the instruction set (5); power supply connection and power supply, each device in the device. The utility model has the advantages of low cost and more accurate heat flow of each radiator, which is suitable for the radiator with the same specification in any form.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种热分配计量的装置，用于测量供暖系统中每个散热 器的热流量，属热计量领域。技术背景目前在已有的民用住宅供暖系统中广泛使用立管顺流式的管路结构。在 这种结构的住宅中，每户有一个以上的进出水口，实行分户计量需要在每户 中的每个散热器上加装一块热量表，成本很高。另一个方案是改造管线结构 使每户有一个统一的热水进出口，但管路结构改造费用很高，并且会破坏原 有的内部装修。解决这种结构住宅的分户热计量问题的方法一般采用热分配 计量法。热分配计量法不直接测量每个散热器的散热量，而是用一块楼栋热量表 测量整个系统的散热量，用热分配表测量每个散热器所散热量占整个系统散 热量的百分比，通过分摊计算求得每个散热器的实际散热量。过去采用的方 法有两种，蒸发式热分配表，以及后来出现的电子式热分配表。蒸发式热分 配表安装在散热器的表面，表内预先装有某种化学液体，液体被加热后挥发， 通过细孔逃逸出去。液体的蒸发速度与散热器的表面温度密切相关，散热器 表面温度越高液体蒸发越快。供暖季结束后，通过记录每个热分配表中所剩液体的多少计算分摊比例，从而求出每个歉熟器应分担的费用。蒸发式热分 配表必须在每个供暖季开始前加注化学液体，数据无法远传，需要人工入户 抄表，使用上比较麻烦。电子式热分配表基本上模拟了蒸发式热分配表的功 能，用电子器件和感温元件替代了化学液体，并增加了远传功能，避免了蒸 发式热分配表的不足。但是无论是蒸发式还是电子式，都是以散热器表面温 度为计量依据的，其示值无法真实地反映与散热H热流量之间的关系。
技术实现思路
本技术的目的在于克服目前计算散热器的散热量所采用的热分配计 量装置都是以散热器表面温度为计量依据，其示值无法真实地反映与散热器 热流量之间的关系的缺陷，提出的一种新的热分配计量的装置，适用于任何 形式的同规格散热器，示值更加接近于实际散热器热流量。本技术的装置，参见图l，包含单片机l，模拟运算放大器2，热电 偶3，通讯电路4，电源5。铠装热电偶3的两个输出端与模拟运算放大器2 的两个输入端相连，模拟运算放大器2对弱小的热电势信号进行放大；模拟 运算放大器2的输出端与单片机的模拟输入端相连，将放大后的热电势信号 送给单片机的模数转换器，变成数字信号；通讯电路4通过数据接口与单片 机1的串行接口连接，发送测量数据到外部和接收设定指令；电源5与装置 中各个器件的电源连接、供电。发送测量数据的通讯电路通过网络与总热量表相连。总热量表通过网络采集系统中所有散热器上产生的热电势信号，按照①,！^"屯，Z'"..M，算出 每个散热器的分摊热流量。本技术的原理是基于下述事实的如果散热器的某个量(简称特征 量)与散热器的热流量呈正比例关系(其比例系数称为特征量系数)，则可以采用0,-^①计算每个散热器的散热量，其中，A为第i个散热器的散热量，!>^为系统总散热量，M为与第/个散热器的散热量0,成比例的特征量，进行 热量分摊计算。由传热学原理可以证明，在大多数运行工况下，散热器的入 水口水温与附近空气温度的温差与散热器的热流量成正比，因而可以用这个 水气温差作为特征量进行热量分摊计算。众所周知，热电偶的基本原理就是测量溋差。在供热系统的工况范围内， 可以认为热电偶产生的热电势正比于工作端和冷端之间的温差。如果直接用 热电偶测量散热器的水气温差，也就是用热电偶的工作端插入入水口测量入 口水温，冷端不像常规应用那样进行冷端补偿，而是直接暴露在入水口附近 的空气中，那么热电偶产生的热电势将正比于散热器的入水口水温与附近空 气温度的温差，因此也正比于散热器的热流量，所以，这样产生的热电势也 可以作为特征量。显然，在每个散热器上安装按照上述原趣制作的热分配表，测量散热器 的特征量，配合楼栋总热量表，根据分摊计蠻的原则，可以实现对每个散热器的热计量。图2为热分配计量系统整体框图。实现成本低是本装置的一大优点。在目前使用立管顺流供暖结构的大量 老旧建筑中，可以在每个散热器上加装这样的测量装置，费用并不高，很适 合作为的楼栋内部户间热量分摊计量使用。由于散热器类型相同时，特征量 系数在整个分摊计量过程中也不起作用，因而不存在系数待定问题，可以适 用于任何形式的同规格散热器。经过对型号为SYTLZ-A-2-1.2的铜铝复合散热器和四柱813型铸铁散热 器进行的试验，得到实测的K型热电偶的热电势与热流量的实验曲线，如图 3和图4所示，实验结果与热电势与热流量呈正比关系的理论吻合较好，进而 证明了本技术的热分配计量的装置能够更准确的得到每个散热器的热流 量。图5为本装置测量与其他表具直接测纛法的相对误差分布。由图可以看 出在各种工况下，用本装置测得的热流量与用表具直接測得的热流量之间的 测量误差基本上可以控制在10%以内。附图说明图l热流量计量装置系统框图，其中1、单片机，2、模拟运算放大器，3、热电偶，4、通讯电路，5、电源 图2热分配计量系统整体框图图3铜铝复合型散热器实验曲线(流量为4W千克/小时) 图4四柱813型散热器实验曲线(流量为柳0千克/小时)图s本装置与表具直接测量法的相对误差分布具体实施方式以下结合附图具体说明本技术的优选实施例-本装置中的单片机1为美国微芯公司的PIC10F220。模拟运算放大器2 采用SGM8522。装置使用电池供电，电源稳压芯片&采用TPS60213。通讯电 路4采用MAX3471 。用于入水口测温的热电偶3为K型带螺纹的铠装热电偶， 型号为WRNK-206。在使用时将测量入口水温度的热电偶接到待测散热器的 入水口管线中，冷端暴露在附近的空气中。单片机1内部集成有8位模数转换器，模数转换器的模拟输入连接测量 入水口温度的模拟运算放大电路的输出端。单片机1片内的程序模拟串行通 讯接口 ，通过一个通用I/O 口与MAX3471构威RS485串口通讯电路4。系统工作时，在一个工作周期内，总热量表分别轮询各个热分配表，热 分配表中的单片机1在收到轮询请求后，对放大后的、正比于水气温差的热 电势模拟输入进行采样、变换，单片机1将数字化后的热电势模拟量值直接 通过串口通讯电路4发往总热量表。总热量表在收到全部M个热分配表发来的数据后，按照公式^ = #0计算出各个散热器的热流量，在对时间积分后<formula>formula see original document page 7</formula>得到各个散热器消耗的热量。在本实施例中，系统的工作周期的时长为120秒。权利要求1、一种热分配计量的装置，其特征在于包含单片机(1)，模拟运算放大器(2)，热电偶(3)，通讯电路(4)，电源(5)；其中，热电偶(3)的两个输出端与模拟运算放大器(2)的两个输入端相连，模拟运算放大器(2)对热电势信号进行放大；模拟运算放大器(2)的输出端与单片机的模拟输入端相连，将放大后的热电势信号送给单片机的模数转换器，变成数字信号；通讯电路(4)通过数据接口与单片机(1)的串行接口连接，发送测量数据到外部和接收设定指令；电源(5)与装置中各个器件的电源连接、供电。2、 根据权利要求1所述的一种热分配计量的装置，其特征在于所述的通讯 电路(4)通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热分配计量的装置，其特征在于：包含单片机（１），模拟运算放大器（２），热电偶（３），通讯电路（４），电源（５）；其中，热电偶（３）的两个输出端与模拟运算放大器（２）的两个输入端相连，模拟运算放大器（２）对热电势信号进行放大；模拟运算放大器（２）的输出端与单片机的模拟输入端相连，将放大后的热电势信号送给单片机的模数转换器，变成数字信号；通讯电路（４）通过数据接口与单片机（１）的串行接口连接，发送测量数据到外部和接收设定指令；电源（５）与装置中各个器件的电源连接、供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方滨，李盛林，王玉玺，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]