智能小区中冷暖气计量收费的研究

　　1　引言

　　随着生活水平和文明意识的提高,人们对节能环保也越来越关注。使用冷暖气意味着消耗大量的能源,必须对其有合理的管理方案和规划。以重庆为例,每年需要使用冷气空调的时间已超过半年,且冬季寒冷潮湿,许多家庭已经开始使用暖气空调。改革开放20年经济的飞速发展,新建小区的宜居程度大幅度提高,越来越多的小区采用了中央供冷暖气的方式。而现有的中央空调收费方式多是按照居住面积收费,存在着“不用和用一样,用多和用少一样”的消费观念,不能促使用户节约能源。这就造成了大量的能源浪费情况,也引起了业主和物业管理的纠纷。人们希望改革的收费方式和计量系统,按用户使用的热量来计费的方式已经成为居民、政府和企业共同关注的热点。

　　2　热量计算

　　要想将“热”(或者冷气)作为商品来计量,必须要了解热量的计算方法。目前的热量计算有如下方法。

　　方法一就是:

　　式中:Q———释放的热量, kJ;

　　qm———流经热能表中,载热液体的质量流量, kg/s;

　　hf———热交换回路中入口温度对应的载热液体的比焓值, kJ/kg;

　　hr———热交换回路中出El温度对应的载热液体的比焓值, kJ/kg;

　　t———时间, s。

　　方法二为:

　　式中:Q———释放的热量, J或kW·h;

　　V———载热液体流过的体积,m3;

　　θf———热交换回路中载热液体入口处的温度,℃;

　　θr———热交换回路中载热液体出口处的温度,℃;

　　k———热系数,它是载热液体在相应温度、温差和压力下的函数, J/m3℃或kW·h/m3℃;

　　下的函数, J/m3℃或kW·h/m3℃;

　　习惯上,称式(1)为焓差法,式(2)为热系数法。两种计算方法间的计算差别远小于热能表的误差限,所以采用不同方法引起的计算差别是完全可以忽略的。因为需要通过测量液体体积来计算热量,本文的设计方法是基于热系数法的。

　　按照热力学第一定律,中央空调的冷气可以被看做是用户使用了负热量,仍然可以按照使用暖气热量计费原理进行收费。

　　3　热能表设计

　　热能表的设计是近年来的一大热点。本文的设计仍然是基于单片机的。

　　MSP430FW427(下简称FW427)是低功耗芯片。FW427所需要的电压供给电平为1. 8V~3. 5V,以方便采用电池供电。且其本为水表所设计,内有可以在不唤醒CPU的情况下就捕获流量信号的模块,达到仪表的低耗能设计要求。FW427的存储空间有32K+256B,足够存储热系数表和程序;外加上可擦写可编程只读存储器EEPROM,足够存储用户使用热量的数据。