专利名称：中央热能设施的热计量的制作方法
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 rim)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。尽管热费分配表是最广泛类型的系统，但是它们承受有各种缺点，包括如下事实 它们必须以表示单元的平均温度的特定位置被安装到每个加热单元的前表面。此外，它们的易接近性使得它们可以易于被窜改，并且费用分配的精度随着与每个各个热费分配表相关联的加热单元的工作条件的变化增加而降低。这个普遍使用的已知技术的其他缺点来自于以下事实在存在位于加热单元以及安装于其上的热费分配表前方的家具或者物体时， 热费分配的精度变得降低。最终，公知的是描述其上安装有热费分配表的加热单元的模型的、对用于计量目的的热费分配表的配置所需的参数并不总是已知的，因为仅有某个百分比的加热单元由系统的制造者在气候试验室(climatic test chamber)中基于热费分配表的适当测量结果所识别。如果在加热单元中载热流体的流动例如由于在其阀处或者在其下端处沉淀的沉积物而被部分地阻挡，则这些参数也可能随着各年以未知方式变化。更不精确并且因此使用得更不广泛的另一方法可以应用于区域供应设施和竖管设施。在该方法中，每个起居单元的加热消耗的分配是仅仅基于使用的时间段。然而，由于载热流体在其沿着供应线路的流动中出现压力损失(也称为压头(head)损失)和热损失，这没有考虑到很多在实际中使得不可能具有流入载热流体(incoming heat carrier fluid) 对于任何给定使用状态的相等的流量和温度的物理因素。此外，在每个起居单元中的加热单元的类型和尺寸可能例如因为重建而随着时间被修改，并且可能在一个起居单元与下一个起居单元之间不再一致。另一计量策略是基于对间接物理量的测量结果，诸如要计量其对热能的吸收或释放的起居单元中的环境的那些间接物理量。下面给出一些相关专利文献的简要描述。根据德国专利DE 30 12沈7，通过使用起居单元和热常数(传递率)之间的近似关系(vicinity)以及划分墙壁的表面的拓扑知识来估计在加热设施和每个起居单元之间交换的热能，以便计算由较热单元从较冷单元的“热量减损”。该技术基本上是基于每个加热的环境的内部温度、分立的元件(墙壁、地板、门和窗框以及房顶)的热常数以及外部温度的知识。根据对起居单元的内部环境的影响以及用户综合体的一些结构参数来估计由加热设施所释放的热能。该类型的系统承受有大量缺点，包括需要位于起居单元中的高数量的传感器； 在该方法与较小数量的环境温度传感器一起使用的情况下(经常就是这样)，计量的精度降低。这是因为在起居单元的环境内部的空气温度可以例如由于在地板与温度传感器所在的天花板之间的高度或者与位于建筑物外部而非内部分区的围墙、与加热单元或与窗户相邻而在一个房间与下一个房间之间以及在同一个房间内极大地变化。EP 0 844 468使用了根据每个所监控的环境中存在的空气体积的知识并且根据在每个环境中所测量的连续最小温度和最大温度之间的温度差(例如由于加热单元从“切断”状态改变到“接通”状态所在的时间段)来得出热消耗以便保持温度在所想要的值的区域中的想法。该系统的缺点是该方法不仅承受有与前面情况中相同的、与一致地表示了各种起居单元中的内部平均温度的温度测量结果有关的严重问题，导致计量精度的降低，而且还具有忽略了在其中加热单元被带入其正常工作状态的时间段期间损失到外部环境的热能的缺陷，换言之，为了在从先前的较低温度进行加热的短暂时间段之后保持内部温度在所想要的水平的区域中的目的并且为了仅仅补偿到外部的热损失的目的，因此仅仅考虑到提升内部空气温度所需的能量。WO 03/60448描述了一种用于根据所选择的热舒适度等级来将热费分配到公寓的不同房间的方法。该方法基于在房间内部的周围温度、房间的体积以及外部周围温度的知识来工作，从而做出基于度日(degree-day)的校正。具体地，假设从建筑物的内部环境传递到外部环境的能量等于由加热设施所释放的能量，则该方法通过(部分地)对内部环境建模并且测量周围温度来估计该能量。所述方法具有如下缺陷其假设在建筑物内部的环境和外部环境之间交换的热能等于在内部与加热设施交换的热能，并且错误地假设在起居单元内部和外部之间交换的热能可以仅仅根据内部体积并根据热舒适度来推出，所述热舒适度定义为在起居单元中不考虑热传递率所达到的温度。这意味着，如果存在具有相同体积的公寓，但是它们之一例如由于较老的门和窗框或者不同的外部暴露而具有较大损失，则在该公寓达到与其他公寓相同的平均温度(热舒适度等级)的情况下，会记录相同的消耗。因此，矛盾的是，该方法并未奖励针对节能(例如通过在更好的墙壁或者框架绝缘上进行投入或者通过限制开窗户的时间来实现)的用户行为，因为这被能量计量所忽略。例如，总是开着窗户并因此具有最大消耗的公寓将基于零或者几乎零花费来进行计量，因为内部温度将类似于外部温度。同样相当难以精确地确定公寓或者房间的平均温度，因为这可以随着关于墙壁或者孔的位置或者随着高度而有时在很大的程度上变化。尽管指定了传感器沿着载热流体供应回路来放置，但是这些传感器用于启动或停止计量，而不参与热消耗的估计。此外，该方法未考虑到加热瞬态，换言之，有可能需要在不用局部设施延长的时间段之后达到所想要的温度，该方法也没有考虑到将内部温度提升到至外部的损失以上所需的能量消耗。最后，描述了基于“度日”原理的计量方法的UNI 9019标准也是基于加热设施对在起居单元内部的环境的热影响的测量结果，并且承受有类似的精度问题。

发明内容
本发明的一个目标是提供一种用于测量热量的改进的系统和方法，其可以克服已知技术的这些缺点和其他缺点并且也可以以简单经济的方式来应用。
根据本发明，借助于如所附权利要求1中所定义的虚拟热计量系统以及如所附权利要求13中所定义的用于估计在中央热设施的多个热交换器器件和用户综合体之间交换的热能的方法，实现了该目标和其他目标。根据由本发明所提出的系统和方法的计量方法不是基于对起居单元内部的加热设施的环境影响的测量结果，也不是基于热费分配表类型的方法。因此，与现有技术相比， 下面详细描述的根据本发明的系统和方法再次利用了直接测量与每个热交换器器件相关联的热量的原理，因此避免了上述间接方法的所有负面特征，但是省去了用于每个加热单元的热计量器件的安装和使用，因此极大地降低了所安装的计量传感器和器件的数量，同时实现了对由每个热用户所吸收的热量的高度精确计量。特别地，根据本发明的系统和方法使得有可能将直接热计量的原理应用于每个加热单元，而无需安装和使用用于每个加热单元的、作为形成直接热量计的一些部件的流量传感器和电子处理系统。出于这些和其他原因，由本发明所提出的系统和方法例如在将旧的中央加热设施转换为用于为终端用户计量能量费用的功能自主设施中是特别有用的。


参照附图，本发明的其他特征和优点将根据以下纯粹通过非限制性示例方式给出的详细描述而变得清楚，在所述附图中
图1是根据本发明的系统的可能示例性实施例的框图2是应用了图1的系统的加热设施的示例的示意性图；以及
图3是通过示例方式示出图2中所示的加热设施的热和流体动力学模型的框图。
具体实施例方式在本说明书中以及在权利要求书中，将参照由以下定义给出其所指的含义的多个术语。用户综合体这是与加热设施交换热能的建筑(structure)组的建筑。例如， 该综合体可以是一个或多个各种类型的建筑，诸如住宅建筑物(诸如公寓楼、排屋、平房 (bungalow)等)、商业建筑物、工业建筑物或独立式建筑物。热用户这是特别是为了任何随后的计量的目的而要监控其热能消耗的用户综合体的一般部分。它可以是起居单元或者一组这样的单元、起居单元的特定区域或者子区域、 起居单元的房间、或者甚至是由设施的单个热交换器所加热的环境。中央热设施这是意在生成热能并且经由供应回路借助于载热流体来将热能传递到用户综合体的热用户、或者意在从用户汲取热能并且将其释放到外部环境中的设施。该设施可以是加热或者冷却设施。在本发明的实施例的示例中，其将被描述为已知类型的具有用于加热载热流体的热单元(或锅炉)和用于在闭合供应回路中建立该流体的受迫循环的泵送器件的加热设施。热设施包括
i)供应回路这是形成载热流体直到设施的热交换器连接至的终点的路径的管道、分支、接头和阀器件的集合；
ii)热单元这是用于生成从供应回路得到的流动载热流体中热能的变化的装置。如果一个或多个热用户要被加热，则载热流体中热能的变化会是正的。相反，如果一个或多个热用户要被冷却，则载热流体中热能的变化会是负的。例如，在加热设施的情况下，热单元可以是已知类型的锅炉；
iii)泵送器件这可以是用于建立经过供应回路的载热流体的受迫循环的任何装置；
iv)热交换器器件这些是用于在供应回路中流动的载热流体和热用户之间交换热量 (例如通过对流或辐射)的各个元件。这样的热交换器器件的示例可以是一般加热单元(诸如用于加热在建筑物内部的环境的热虹吸器)或者风机盘管单元(借助于受迫通风来工作并且可用于加热和冷却)。参照图1，这示出了根据本发明的系统的可能示例性实施例的示意性框图。整个系统由附图标记10来表示，并且与由中央热设施I加热的用户综合体U相关联。在所讨论的实施例中，用户综合体U被看作住宅建筑物，而中央热设施I被看作加热设施。然而，如上述的并且如根据本说明书对于本领域技术人员而言将显然的，本发明的原理也适用于不同类型的用户综合体，包括诸如夏天空调设施的冷却设施的情况。如图1中所示，用户综合体U包括多个热用户，诸如m个起居单元Up…、Um，意在从加热设施I接收热量。该加热设施I包括
-供应回路C，意在具有流经它的载热流体，
-热单元G，诸如锅炉，被布置为生成从供应回路C得到的载热流体中热能的想要的变化，以及
-已知类型的泵送器件P，诸如泵，用于建立经过供应回路C的受迫循环。加热设施I还包括多个热交换器器件，诸如由符号H1,ρ…，H1,nl，H2^1,…，H2,n2， …，Hnu，…，Hm,表示的…―化个加热单元，其中索引m表明起居单元U1、…、Um的总数，其中第一个下标表示所考虑的起居单元，而第二个下标识别了在该起居单元内的特定加热单元。加热单元H1,i，…，Hljnl, H2jl,…，H2jn2,…，Hnu，…，Hm,以如下方式连接到供应回路C 这些加热单元在m个起居单元U”…、Um之间被分配，并且适于将载热流体的热量传递到它们所处的环境。取决于加热设施I的类型，各个起居单元之间的加热单元Η1Λ，…，Hlinl, Η2Λ，…，H2,η2，…，Hnu，…，Hm,Μ的分配及其类型甚至可以在起居单元内变化。加热单元H1,i，…，Hljnl, H2jl,…，H2jn2,…，Hnu，…，Inm也可以连接到竖管供应设施(也称为“竖直”供应系统)或者连接到内部环供应设施(也称为“水平”供应系统)。系统10包括多个控制阀器件，诸如/7TZ…―凡个电磁阀EV1J…，EV1;Pl, EV2jl, …，EV2,p2，…，EVnu，…，EVm,pm，其中第一个下标表示所考虑的起居单元，而第二个下标识别了与该起居单元相关联的特定阀元件。电磁阀ρ…，EVljpl, EV2jl,…，EV2jp2, …，EVnu，…，EVm，pm被插入和分配在η个加热单元H1;1，…，Hljnl, H2jl,…，H2jll2,…， Hnu，…，Hm, 和供应回路C的管道的分支之间。因此根据各个电磁阀EV^…，EV1,pl， EV2^1,…，EV2,p2，…，EVnu，…，EVm,pm中每个电磁阀的致动状态来控制载热流体经过供应回路C和η个加热单元H1, i，…，Hljnl, H2jl,…，H2jn2,…，Hnijl,…，Hn^nm的路径。假设各个电磁阀EV1,丨，…，EV1;Pl, EV2jl,…，EV2,p2，…，EVnu，…，EVm，pm被配置为根据是否想要加热相关联的加热单元H1^…，Hljnl, H2jl,…，H2jn2,…，Hnu，…， Hm,M的环境而处于两个工作状态(即“打开”和“关闭”)中。因此供应回路C可以假设2P个不同的工作配置，针对每种工作配置为经过η个辐射器H1^…，H1,nl，H2^1,…，H2,η2， …，^u，…，Hm，nJ勺载热流体定义了特定供应路径。电磁阀EV1,工，…，EV1;Pl, EV2jl,…， EV2,p2,…，EVnu，…，EVm,pm的致动可以由用户手动控制，或者由在这提供有周围温度传感器的情况下的每个各个电磁阀的电子控制器或由与每个起居单元U1、…、仏相关联的、负责控制各个起居单元仏、…、Um中的温度的局部控制单元(诸如已知类型的恒温器或恒温器定时器)来自动控制。如在本领域中已知的，在竖管供应的情况下，第i个起居单元Ui的Iii个加热单元 Hij …，氏^典型地与 个相应的电磁阀Ei;1，…，EV^i相关联，其中ni=qi。然而，在内部环供应中，所有属于同一起居单元化的叫个加热单元Ημ，…，Hi,ni通常与单个电磁阀EVk相关联，这拦截了来自竖直列的分支到达所有ni个加热单元所连接到的内部供应环。如果阀器件安装到每个加热单元，则控制动作以及因此计量可以为同一起居单元中的加热单元的每个子组被进一步独立地划分。例如，Iii个加热单元可以被划分为两个组，每个有χ和y个元件，使得n^x+y，以为加热单元Ημ，-,Hi;X的组(例如在白天区域)和为组 Hi,x+1，…，Hiiy (例如在夜晚区域)提供分立的温度控制并因此提供分立的计量。这也可以在水平供应回路的情况下容易地实现，如果在所考虑的起居单元中存在两个供应环，一个服务于加热单元Hi,ρ -, ,,的组而另一个服务于组Hi,X+1，-,Hi^y的话；在该情况中，只需要两个阀器件，每个环有一个阀器件。在下面将详细描述的持续了时间段AtTOT的正常工作模式中，加热设施I借助于被供应有流经供应回路C的载热流体的加热单元H1,ρ…，Hlinl, H2^1,…，H2,n2，…，Hnu， …，Hm,,而将热能E供应给用户综合体U。前述总热能E以热能E1,…，的相应各个量在各个起居单元U”…、Um之间分配。如上所述，根据本发明的系统10的目的是得到在加热热设施I和起居单元仏、…、Um之间单独交换的热能的估计值艮，…，βω。系统10包括多个主传感器，这多个主传感器被布置用于在前述指定的时间段 Δ tT0T期间以采样间隔Δ t测量表示供应回路C的工作的物理量并且供应表示关于每个这些采样间隔At的这些数据的第一信号。更具体地，系统10包括至少以下组的主传感器
-主流量测量器件12，被布置用于供应表示在多个加热单元所连接到的供应回路C的主递送部分(_.中流动的载热流体的流量的第一信号Qman.；
-第一和第二主温度传感器14、16，被配置为供应分别表示多个加热单元所连接到的供应回路C的递送部分Cman.和返回部分CHt.各自中的载热流体的第一和第二温度的第二主信号T_.和i;it.；以及
-第一和第二主压力传感器18、20，被布置用于供应表示多个加热单元所连接到的供应回路C的递送部分Cman.和返回部分CHt.中的载热流体的第一和第二压力的第三主信号 Pman.禾口 Prit.。如对于本领域技术人员将是显然的，第一和第二主压力传感器18、20可以有利地被替换为具有求出压力Pman.和Pm.之间的差Δρ (换言之，供应回路两端的总压降)的功能的单个差分压力传感器。此外，如下面所更全面描述的，电磁阀EV1,ρ…，EV1;Pl, EV2jl,…，EV2，p2，…， EVfflil,…，EVm,_被布置用于直接向系统10供应表示其各自工作状态(换言之，在所讨论的示例性实施例中阀打开或者关闭)的第四主信号s =Slil,…，S1,pl, S2^1,…，s2,p2,…， Snu，…，sm,pm。在本说明书的其余部分中，向量s也称为“工作配置向量”。基于第四主信号S =S11,…，Slpl, S2j…，S2; p2,…，Sml，…，Smpm，有可能以明确的方式确定经过供应回路C的载热流体的供应路径，因此确定由后者所采取的工作配置。在其他变化实施例(未示出)中，系统可以提供有与起居单元相关联并且与电磁阀相分离的局部检测器或者控制器器件，其方式使得可以设定和检测它们的工作和配置状态以供应表示这些致动状态的信号。例如，如果起居单元提供有控制电磁阀的恒温器定时器器件，则这些起居单元可以存储并且供应与致动状态S1, ρ…，S1;pl, S2; …，S2;p2,…，Sn> …，在每个采样时刻At中的时间段ΔtTOT期间变化的方式相关的所有必要的信息。优选地，相对于给予载热流体的方向，主流量测量器件12位于紧接在泵P下游的供应回路C中。优选地，相对于给予载热流体的方向，第一主温度传感器14位于紧接在热单元G 上游的供应回路C中，而第二主热传感器16位于紧接在包括热单元G和泵P的组下游的供应回路C中。优选地，相对于给予载热流体的方向，第一主压力传感器18位于紧接在热单元G 上游的供应回路C中，而第二主压力传感器20位于紧接在包括热单元G、泵P和流量测量器件12的组下游的供应回路C中。系统10还包括控制单元22，其包括用于接收和存储与由前述主传感器组以每个采样间隔Δ t供应的主信号Q_. ,Tfflan. .Tri, ,Pfflan. ,Prit和s相关的数据的存储器模块23。应该注意的是，所选择的采样间隔At是合宜地小于加热设施的物理行为的特征时间常数。与表示供应回路C、加热设施I和系统10的热和流体动力学模型M相关的数据初始地存储在存储器模块23中。下面描述热和流体动力学模型M的识别和定义的过程和特性。控制单元22还包括处理器模块对，其被配置为从存储器模块23 (或者可替选地直接从主传感器的同一组)获取所存储的主信号Q_.、T_.、THt.、P_.、PHt和s,并且被配置为基于也存储在存储器23中的热和流体动力学模型M来处理这些主信号。处理器模块M因此被布置用于使用对由每个加热单元Hiik所交换的能量的估计来供应表示对在整个时间段Δ tT0T期间在热设施I和每个热用户U”…、Uffl之间单独交换的实际热能E1,…，的估计的输出数据艮，…，Lfiiik属于第i个用户或起居单元。可选地，处理器模块M可以包括第一和第二子模块2 和Mb。第一子模块2 被布置用于实施处理主信号Q_.、Tfflan.、Tri,、Pfflan.、Pri,和S的中间操作，并且被配置为基于热和流体动力学模型M来供应以下第一和第二中间数据
权利要求
1.用于估计在预定的时间段(Δ tTOT)期间在用于生成和供应热能的中央热设施(I)的多个热交换器器件(H1,ρ…，H1-, H2^1,…，H2^…，Hnu，…，Hm,)与用户综合体(U) 之间交换的热能的虚拟热计量系统(10)；所述用户综合体(U)包括多个要监控的热用户(仏、…、Um); 所述中央热设施(I)包括-供应回路(C)，适于具有通过供应回路的载热流体并且被布置用于选择性地采取多个其中为所述载热流体定义了各自供应路径的工作配置(s)；以及-热单元(G)，被布置用于生成从供应回路C流动的载热流体中的热能的所想要的变化；-泵送器件(P)，意在创建经过所述供应回路(C)的所述载热流体的受迫循环； -多个热交换器器件(Hlil，…，Hlinl, H2^1,…，H2^n2,…，Hnu，…，Hm,),连接到所述供应回路(C)，在所述热用户(Up…、Um)之间进行分配，并且意在选择性地根据由所述供应回路(C)所采取的工作配置而具有通过多个热交换器器件的所述载热流体，并且适于允许所述载热流体和所述热用户(仏、…、Um)之间的热量交换； 系统(10)的特征在于其包括 第一传感器装置(12、14、16、18、20)，适于与供应回路(C)相关联并且被布置用于供应对表示所述时间段(AtTOT)中所述供应回路(C)的工作的物理量进行表示的主信号T T P POn)man. 、 1 man. 、 1 rit. 、 1 man. 、 1 rit. Λ ° y ‘其中所述主信号(Q_.、Tfflan.、Tri,、Pfflan.、Pri,、s)包括表示以下物理量的信号 -在供应回路(C)的主递送部分(C_.)中流动的载热流体的流量(Q_.)； -分别在供应回路(C)的主递送部分(cman.)和主返回部分(c;it.)中的载热流体的第一和第二温度(T_.、Trit.)；-由供应回路(C)所采取的工作配置(S)；和-载热流体在供应回路(C)的主递送部分(C_.)和主返回部分(CHt.)各自之间所具有的压力差(ΔΡ)， 以及 控制装置(22)，包括 -存储器装置(23 )，被布置用于存储初始定义并且表示中央热设施(I)的热和流体动力学模型(M)，基于表示供应回路(C) 和热交换器器件(H1,i，…，Hljnl, H2jl,…，H2jn2,…，Hnu，…，Ηω，Μ)的工作的物理量来被识别，在设施(I)的工作和激励的指定条件下被检测；以及表示在时间段(AtTOT)中所述主信号(9_.、1 .、1^.、？_.、。.、8)的变化的数据；以及-处理装置(24)，被布置用于在其输入处从所述存储器装置(23)接收表示在时间段 (At101)中的所述主信号(Q_.、Tman.、Trit.、P_.、Prit.、s)的变化的所述数据，并且被配置为根据热和流体动力学模型(M)来处理所述数据并且在其输出处供应表示对在每个热交换器器件(H1;1、…、H1;nl ;H2;1、…、H2，n2 ；…孔，”…、Hm, )与相应的热用户(U”…、Um)之间单独交换的热能(E1, i，…，E1>nl; E2jl,…，E2jn2;…；Enu，…，Em,^)的估计的数据(β1;1、…、/V/V/V/V/V-ρ .ρ ··· ρ .....ρ ··· P )j^l, nl ，[2，1、 Λ ^2, η2 ，'j^m, ImΛ Λ j^m, nm y °
2.根据权利要求1所述的系统，其中，第一传感器装置(12、14、16、18、20)被布置用于仅检测所述主信号(Q_.、Tfflan.、Tri,、Pfflan.、Prit.、s )，并且处理装置(24 )被布置用于仅根据所述第一数据(Q_.、T_.、i;it.、P_.、PHt.、s)来供应所述输出数据(艮“、…、E1,nl ；E2,^…、P .....P · · · P ^n2，'j^m, Im ΛΛ j^m, nm y °
3.根据权利要求1所述的系统，其中，第一传感器装置(12、14、16、18、20)附加地包括辅助传感器装置，所述辅助传感器装置被设计用来检测表示与在供应回路(C)外部的元件和部件相关的进一步物理量的数据。
4.根据以上任一权利要求所述的系统，附加地包括以使得控制经过所述热交换器器件 (H1;1,…，Hljnl, H2jl,…，H2jn2,…，Hnu，…，Hm,)的载热流体流动的方式插入在所述供应回路(C)和所述热交换器器件(H1,ρ…，Hlinl, Η2Λ，…，H2^n2,…，Hnu，…，Hfflinm) 之间的多个阀器件(EV1,丨，…，EV1;Pl, EV2jl,…，EV2jp2,…，EVnu，…，EVm，pm)；所述工作配置由所述阀器件(EV1,丨，…，EV1;Pl, EV2jl,…，EV2jp2,…，EVnu，…，EVm，pm)的致动状态所确定。
5.根据以上任一权利要求所述的系统，附加地包括被布置用于初始识别所述热和流体动力学模型(M)并且将所述热和流体动力学模型(M)供应给所述存储器装置(23)的识别装置(28)。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，第一传感器装置(12、14、16、18、20)附加地包括从属传感器装置，所述从属传感器装置被布置用于向识别装置(28)供应对表示在后者的其他中间部分中的所述供应回路(C)的工作的物理量进行表示的从属信号，所述识别装置 (28)被配置用于_设定供应回路(C)中预定的工作和激励配置(s)的序列；并且-通过根据在设施(I)中设定的工作配置(s)和激励配置的所述序列来检测所述主信号、Tfflan.、Tri,、Pfflan.、Pri,、S (t)和所述从属信号的变化，识别所述初始定义的热和流体动力学模型(M)。
7.根据以上任一权利要求所述的系统，其中，能够针对所述设施(I)可移除地安装所述从属传感器。
8.根据以上任一权利要求所述的系统，附加地包括用于将在供应回路(C)中流动的载热流体的热能和/或动能转换为意在局部地向所述系统的至少一个元件供应功率的电能的转换器装置。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，转换器装置包括用于将载热流体的动能转换为电能的微涡轮。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，转换器装置包括磁流体动力学或者磁流体力学转换单元，由此通过添加适当的化学添加剂而使得载热流体导电。
11.根据权利要求8所述的系统，其中，转换器装置包括用于将能够从载热流体或者从热交换器元件的表面提取的热能直接转换为电能的单元。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，转换器装置包括用于除了在时间上可变的泵P 所生成的差分压力之外创建供应回路(C)的内部压力相对于外部环境的压力在时间上共同且均勻的变化的系统，所述系统包括多个沿着与要供应的元件相关联的供应回路(C)定位的换能器器件，这些器件适于将所述压力变化转换为电能。
13.用于估计在预定的时间段(AtTOT)期间在用于生成和供应热能的中央热设施(I) 的多个热交换器器件(H1,i，…，H1-, H2^1,…，H2^n2,…，Hnu，…，Hm,)与用户综合体 (U)之间交换的热能的方法；所述用户综合体(U)包括多个要监控的热用户(Up…、Um); 所述中央热设施(I)包括-供应回路(C)，适于具有通过供应回路的载热流体并且被布置用于选择性地采取多个其中为所述载热流体定义了各自供应路径的工作配置(s)；以及-热单元(G)，被布置用于生成从供应回路C接收的载热流体中的热能的所想要的变化；-泵送器件(P)，意在创建经过所述供应回路(C)的所述载热流体的受迫循环； -多个热交换器器件(Hlil，…，Hlinl, H2^1,…，H2^n2,…，Hnu，…，Hm,),连接到所述供应回路(C)，在所述热用户(Up…、Um)之间进行分配，并且意在选择性地根据由所述供应回路(C)所采取的工作配置而具有通过多个热交换器器件的所述载热流体，并且适于允许所述载热流体和所述热用户(仏、…、Um)之间的热量交换； 所述方法的特征在于其包括以下工作步骤-基于表示供应回路(C)和热交换器器件(H1;1，…，Hljnl, H2jl,…，H2jn2,…，Hnu， …，Hm, )的工作的物理量，识别并储存在设施(I)的工作和激励的指定条件下检测的、在结构上和在拓扑上表示该设施(I)的热和流体动力学模型(M)；-在预定的时间段(AtTOT)中检测表示所述供应回路(C)的工作的主信号(Q_.、T_.、 Trit. 、 Pman. 、 ^rit.、 S)，并且存储表示所述主信号(Q_.、Tfflan.、Tri,、Pfflan.、Pri,、S)在时间段 (AtTOT)中的变化的数据，其中所述主信号(Q_.、Tfflan.、Tri,、Pfflan.、Pri,、s)包括表示以下物理量的信号 -在供应回路(C)的主递送部分(C_.)中流动的载热流体的流量； -分别在供应回路(C)的主递送部分(cman.)和主返回部分(c;it.)中的载热流体的第一和第二温度(T_.、Trit.)；-由供应回路(C)所采取的工作配置(S)；和-载热流体在供应回路(C)的主递送部分和主返回部分(CHt.)各自之间所具有的压力差(ΔΡ);-根据热和流体动力学模型(M)来处理表示在时间段(AtTOT)中所述主信号(Q_.、 Tfflan.、Tri,、Pfflan.、Pri,、s)的变化的所述数据，以在输出处供应表示对在每个热交换器器件 (H1,^ ->H1;nl ；H2j1,…、H2，n2 ；…孔，”…、Hm, J与相应的热用户(U”…、Um)之间单独交换的热能(E1, i，…，E1>nl; E2jl,…，E2jn2;…；Enu，…，Em,^)的估计的数据(61;1、…全文摘要
所描述的是一种虚拟热计量系统(10)，其包括多个传感器(12、14、16、18、20)，适于与中央热设施(I)的供应回路(C)相关联并且被布置用于供应对表示在预定时间段(ΔtTOT)中所述供应回路(C)的工作的物理量进行表示的主信号(Qman.、Tman.、Trit.、Pman.、Prit.、s)；控制装置(22)，包括-存储器装置(23)，被布置用于存储热和流体动力学模型(M)，其被初始定义并且表示中央热设施(I)、基于表示供应回路(C)和热交换器器件(H1,1,…,H1,n1,H2,1,…,H2,n2,…,Hm,1,…,Hm,nm)的工作的物理量来识别、在设施(I)的工作和激励的指定条件下被检测；以及数据，表示在时间段(ΔtTOT)中所述主信号(Qman.、Tman.、Trit.、Pman.、Prit.、s)的变化；以及-处理装置(24)，被布置用于在其输入处接收表示在时间段(ΔtTOT)中的主信号(Qman.、Tman.、Trit.、Pman.、Prit.、s)的变化的数据，并且被配置为根据热和流体动力学模型(M)来处理这些数据，并且在其输出处供应表示对在每个热交换器器件(H1,1、…、H1,n1；H2,1、…、H2,n2；…；Hm,1、…、Hm,nm)与相应的热用户(U1、…、Um)之间单独交换的热能(E1,1,…,E1,n1;E2,1,…,E2,n2;…;Em,1,…,Em,nm)的估计的数据(ê1,1、…、ê1,n1；ê2,1、…、ê2,n2；…；êm,1m、…、êm,nm)。
文档编号G01K17/10GK102326062SQ200980157236
公开日2012年1月18日 申请日期2009年12月22日 优先权日2008年12月22日
发明者阿雷斯塔 A., 格雷科 C., 巴里 F., 范多尼 G., 弗龙特雷 M., 马索罗 M., 马兰 S. 申请人:英根尼亚有限公司