新型城市家庭智能供暖控制器

張娜　何鋆淼

人口持續增長與能源日益短缺的矛盾一直都是現代社會面臨的一大難題，這一問題在人口眾多、人均資源嚴重不足的中國尤為突出。眾所周知，中國經濟高速發展，成就令世界矚目，而能源卻成了制約經濟發展的瓶頸，是中國不得不面對的一個嚴峻挑戰。到目前為止，我國供暖方式仍以集中供熱為主，且我國采暖能耗占全國建筑總能耗的55%以上，在北京等華北城市，采暖能耗約占建筑能耗的75—80%左右。這也揭示了目前中國在能源控制和利用上所暴露出來的問題，能源浪費現象至今仍普遍存在。我國絕大多數城市城鎮地區現行收費按面積收取， 耗能多少與用戶利益無關， 室溫過高開窗放熱， 過低就投拆或增加能源消耗，因此改變收費方式，通過耗能多少來收取費用不僅公平合理，而且還能提高人們的節能意識，更好的國家響應節能減排的號召。

【關鍵詞】城市 能源 智能控制 分戶熱計量模型

我國現有供熱采暖系統的設計多為上供下回單管順流或單管順流帶跨越管的供暖方式， 不具備用熱計量，室溫無法自動調節以及諸多方面的社會問題，致使單位面積供熱能耗高于發達國家的2到3倍。為了改善人們生活的居住條件， 合理有效地利用能源，減少溫室氣體排放， 保護人類生存環境， 供熱系統節能已勢在必行?；谖覈蕴幱诨鹆Πl電為主體的現狀，我們從用戶端入手，設計可調節閥門，通過控制水流量等方式進而控制室內溫度及供暖設備的總耗能。同時改進樓內管網系統形式，真正實現按熱量計量，分戶可調。

1 項目內容

本項目針對冬季暖氣的使用提出優化方案，利用在用戶端加入的一個監測控制設備實時監控室內溫度、暖氣內水流流速、設備熱消耗總量，還可通過設置室內人員的生活習慣以及離家和返回時間，調整溫度變化范圍和時間，通過調節近出水閥的開合大小來調節水流流量，進而實現對室內溫度的控制。

模型將使用溫度傳感器、流量監測器、飛思卡爾單片機、二通區域控制閥及GPRS信號傳輸設備實現溫度及流量信號的采集、處理和傳輸，并進而推算設備的熱消耗，使用戶能及時了解到室內溫度狀況，并能允許制定適合自己的暖氣使用計劃，即根據自己的出行時間和自身對溫度的需求合理調節溫度。該方案打破我國現有的以建筑面積為標準的收費模式，嘗試使用一戶一表、以耗能多少為標準的收費模式。同時我們還會采用GPRS設備將用戶所在區域的熱消耗總量加以統計，上報至熱電廠，為供熱系統改善能源使用效率提供依據。

2 主要技術方案

（1）設計一套行之有效的智能控溫供暖控制器，實現溫度信號的采集，暖通系統流量檢測、室內人員檢測與生活計劃設置，以及閥門開度流量控制。我們擬采用防水型溫度傳感器和流量變送器，并配以高精度的信號處理模塊和單片機對采集信號進行處理和控制；

（2）為實現對處理好的溫度信號進行分析，我們將使用飛思卡爾單片機進行編程，將水溫與室溫比較并擬合出二者關系函數，隨后將處理完的數據通過顯示屏輸出某水溫下相應室溫值，以便于用戶查看和控制供暖量；

（3）設置觸摸屏進行人機交互，顯示供熱情況及設置家庭成員供暖需求。具體就是：可以根據個人習慣設置室內溫度，全部成員離家后設置標記，設置返回時間，有智能控制器區別進行室內供暖調節。

（4）使用戶能對暖氣進出水量進行控制，我們擬用CodeWarrior、VC++6.0等編程工具對飛思卡爾單片機編程，使用戶既能實時地對自己的供熱情況有所了解，又能自由地控制暖氣的溫度，對于城市中絕大多數上班族而言全天1/3的時間都可將室溫調至較低水平，以便減少室內的熱量浪費；

（5）模擬通過GPRS裝置將各用戶端的溫度及能耗信息傳遞到各分控室，由各分控室將數據整合發往供熱公司，使其適時調整供熱計劃，最終達到合理利用資源、減少能源浪費的目的。

3 智能供暖系統的運行特點

（1）利用溫度及流量傳感器檢測暖氣溫度及水流量，智能控制水流大小并計算熱損耗總量，既節約能源又對原有供熱體系進行改革，根據冬季內用戶的耗能總量收費，既合理又減少人們供暖費用的支出。

（2）利用控制電路實現人性化室內溫度的控制，使用戶能更便捷的實現對溫度的掌控，可以根據自身需要合理節能。

（3）控制器記錄和判斷室內人員生活規律，根據用戶習慣和返回時間提前智能調節控制供暖量，達到節能的同時提高城市生活質量的目的。

（4）利用信號傳輸系統將實時監控信號傳遞給熱電廠，實現提供者與用戶之間的信息交換，從根本上減少資源使用，即利用反饋調節進一步改進供熱系統。

4 結論

黨的十八大提出，在經濟建設上我們以科學發展為主題，以加快轉變經濟發展方式為主線，堅持走中國特色新型工業化、信息化、城鎮化、農業現代化道路，把我國經濟發展活力和競爭力提高到新的水平。節能減排、開發利用新能源、減少污染不是國家的個人問題，是每一個城鎮、每一個企業和每一個人民的共同問題。我們的研究項目是針對現有供暖設備的一種改進與完善。該項目的意義在于用戶端的耗能可調節，在人們上班或外出旅游期間可大幅度降低屋內熱量損耗，并將調節信息反饋到熱量輸出端（供熱公司），進而減少煤、天然氣等不可再生資源的消耗。同時用戶端的能耗信息也會被記錄下來，最終通過某一區域內各用戶的耗能比例收取相應費用，從經濟層面加強人們的節能意識。符合我國科學發展和新型工業的理念。

參考文獻

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作者單位

華北電力大學電力工程系 河北省保定市 071003endprint