中央空调能量分配与计量收费_secret.doc

中央空调能量分配与计量收费 摘 要 本文介绍了一种安装简单、使用方便、价格低廉的能量分配计量收费装置，它按中央空调输出能量与分户使用总能量对等的原则，先进行分配计量，折算成单位基本价格后再对用户进行收费。 关键词 冷热电联产 中央空调 风机盘管 能量分配 收费 效益一、 中央空调使用前景与收费探讨从二十世纪七八十年代开始，随着城镇居民收入水平和暖通领域科技的迅速发展，节能环保、灵活便捷的小型冷热联产（CCHP）（即将制冷、供热及发电三者合而为一的技术，我国俗称为中央空调）的应用日渐成为一种趋势。比如，美国从1978年开始提倡发展小型热电联产(CHP)，2000年除继续坚持发展小型热电联产之外，正研究高效利用能源资源的小型冷热电联产(CCHP)，并制定CCHP普及、发展20年纲要，从2000年起每年有4的现有建筑的供电、供暖和供冷采用CCHP，从2005年起25的新建建筑及从2010年起50的新建建筑均采用CCHP。冷热电联产系统在大幅度提高能源利用率及降低碳和污染空气的排放物方面具有很大的潜力。有关专家估算，随着CCHP的应用，到2010年美国的二氧化碳的排放量将减少19，到2020年二氧化碳的排放量将减少30。在我国，虽然中央空调普及率还是空调商品化程度，都赶不上西方国家，但最近几年，中央空调的应用普及速度也在以惊人的速度增加。但在具体的应用过程中，笔者发现，除了中央空调的技术方面需要突破以外，有关中央空调普及应用过程中的计费管理问题也是一个重要的制约因素。比如，目前国内广泛应用于办公楼、写字楼或者住宅的中央空调，其收费大多往往采取单位包干、按使用面积均摊或者以补贴的形式支付费用，用多用少一样交费，致使使用成本居高不下，这在某种程度上限制了其应用和发展。因此，随着市场经济的深化和人民生活水平的提高，如何将中央空调变成一种普通居民可消费商品？使消费者不但有选择使用的权利，而且还可以以质论价，公平交易。归根结底，不能规范计量收费是制约中央空调市场化发展的瓶颈。为解决这个问题，笔者根据多年的房地产管理经验，根据某大厦具备现有的蒸汽热源并安装了溴化锂冷水机组，开发出一种适用于中央空调末端设备（风机盘管机组）使用的、可计量能量的仪表IC卡预付费空调能量计费表。通过3年的使用，基本达到了按用户使用需求计量收费的目的，空调收费率达100%。该表于2000年4月通过河南省技术监督局试验并颁发计量器具样机试验合格证书（2000量机字第41017号。在此，笔者将其技术指标及应用情况，介绍如下：二、 风机盘管机组特性分析1991年，国家颁布了风机盘管专业标准JB/T4283-91风机盘管机组，该标准以表格的形式列出不同规格的风机盘管在标准工况下，必须达到的单位功率供冷量。如名义风量500/h的分机盘管机组，该标准规定单位风机供冷量应大于50w/w，即风机盘管电机每消耗1w电功率，其输出冷量应大于50w。这就给我们提供了用计量风机盘管机组消耗电功率，折算成供冷（或供热）功率，进行用户端空调计量收费的理论依据。表一为某一风机盘管机组制造厂提供的型号为FP6.3AW风机盘管机组的产品质量检验报告表一检验项目标准规定值（高速档）实际检验值抵速挡中速档高速档风量（m3/h）63095%442542688输入功率（w）/283134冷量/功率（w/w）55104104103冷量350095%290932113517热量525095%436350285813以表一为依据，绘制出风机盘管机组在高、中、低三档转速下电机消耗功率与机组输出冷、热功率之间的图线关系。如图一，从图中可以看出，当机组在高、中、低三档运转时，风机盘管机组的输入与输出功率基本上是一条平直的斜线。ba图一 输出、输入功率比曲线a热功况功率比曲线 b冷功况功率比曲线将图一曲线输入到计量装置运算程序中，用计量风机盘管机组电机消耗功率折算出其输出冷、热功率，方法简单且容易实现。三、中央空调计量收费装置简介我们研制开发的中央空调用户端能量分配计量收费仪表具有以下功能：1. 预收费、防窃电、超负荷保护等显示、报警功能。2. 将电功率折算成冷、热功率输出量的显示、计量收费功能。3. 盘管机组进口水温度显示功能。4. 夏、冬季工况计量收费自动转换功能。5. 测温元件断路自动断电（自动切断盘管机组电源）功能。6. 盘管进口水温度变化后的修正收费功能（达不到理论进水温度值、降低收费标准）。我们已对样机进行了上述功能试验均已达到设计要求：现以一组空调供冷工况试验数据说明（参表2），在计算程序内写入各种数值（可任意改写）。收费率：0.24元/kW；输出与输入功率比：50：1；试验状态：输入功率200W(标准功率器代替电机功率)；进水温度9（变化范围8.69.5）。计算机编程：68（5.68.5）时，修正系数为1。每小时收费为： 200500.24=2.4元 9（8.69.5）时减少收费20，修正系数为0.8。每小时收费为：200500.240.28=1.92元从表2可以看出8.5以下出现10分钟，在9（8.69.5）下运行50分钟，该仪表测温元件精度为级，仪表分辨率为1。应收费为1.925/62.41/6=2.0元理论值与仪表实际费误差为：（2.01.99）/2.0100=0.5表2试验时间供水温度仪表指示温度计费元11：158.5834.0811：208.5834.2811：258.7934.4411：309934.6311：359934.7311：408.9934.9211：458.9935.0611：508.5835.2611：559935.4512：009.2935.5412：058.9935.7412：109938.8812：159936.07 累差：1.99 由试验数据可见，中央空调用户端仪表计量达到国家级计量仪表要求。四、系统误差分析 国家标准JB/T4283-91风机盘管机组给出的风机盘管热工性能试验计算公式为水侧和风侧两组公式，可以理解为供应用户的空调功率为水侧公式：Qw=WCpw(t进t出) （1）用户享用的空调功率为风侧公式：Qa=L(h出h进)/Vn(1+x) （2）式中：W流经风机盘管机组的水量（/h） Cpw水的定压比热容（4186.8J/）t进盘管进口水温度（）t出盘管出口水温度（）L流进盘管机组风量(m3/S)h出流出盘管机组的空气焓值（J/）h进流进盘管机组的空气焓值（J/）Vn流进盘管机组的湿空气比容(M3/)x流进盘管机组的湿空气含湿度（/）由公式（1）、（2）可以看出，进、出口水温度测量很简单，但水流量测量较困难，。而h出、h进、Vn、L、x都是因使用条件而产生变化的参数，简单仪器现场无法测定。但是可以通过试验得出风机风量L变化与电机消耗功率之间的比例关系。根据能量守衡定律，（1）=（2）可写出：WCpw(t进t出)= L(h出h进)/Vn(1+x) （3）式（3）可看作是中央空调用户端能量平衡方程式，以此对用户使用空调情况进行分析：用户不使用空调（不开风机，向外散失功率忽略不计），(t进t出)=0即t进=t出，空调不向外输出能量。用户开启风机，风量L流出盘管机组的空气焓值变化h出h进，式（3）左端必然出现t出，才能保证能量平衡（左端W 、t进的增加不可能的）。我们收集了大量的风机盘管机组性能试验 报告，经过整理分析，盘管机组风机在高、中、底档转速下运行，风量的变化只引起出水温度t出的变化和空气参数的变化，也就是说，只要使空调用户端风机盘管机组的水流量和进口水温度保证在理论设计值，用户使用空调量的多少只取决于风机风量的大小与开启时间的长短。而风量的大小与开启时间的长短完全可由用户凭自己的感受来决定。从式（3）还可以得出一个非常重要的结论：采用风机盘管做为空调用户端设备，如果用切断水流量来控制用户空调使用量，水侧和风侧平衡式将被破坏，风机盘管在使用时无法达到铭牌标称的输出功率。解决水流量达到盘管机组设计要求是计算收费的关键，每台盘管机组安装流量计成本太高，我们采取的办法是定流量水循环加同程式管网设计，在每条支管上安装流量平衡阀，并用超声波流量计对各盘管机组进行流量调整，使其达到设计水流量。在实际运行中，流量发生波动变化仍是难免的，还要随时进行监控。如上分析，该计费装置因不能直接测量水流量，而是依靠计量风机功率来折算空调输出功率，这种计量方法是不精确的。但是，如果一种计量方法被一个相同条件的系统使用，其计量精度误差只取决于测量仪表的误差，在理论上就与计量方法无关。就如把一个苹果分成100或200份，只要每份的重量相同，其形状或体积并不重要，重要的是买一份和买三份的人都感到公平。这就是能量分配仪表的计量理论依据。五、使用效果我们对某建广大厦中央空调系统的末端用户进行了调查对比，调查分不经常使用和长期使用两种类型。1. 某建广大厦东座1405室业主周先生家。使用条件：室外温度在零下7左右，建筑面积150 m2，家里没人时不开空调。调查时，只有客厅内开着空调，室温达到19，其他房间内的温度为15左右，IC卡计费表显示采暖水温61（标准为601），空调已使用费用为38.08元。业主讲：11月16日购买空调费500元，截止到11月14日我们走访时，已使用208.75元。测试时，除已使用空调费208.75元，还应缴纳空调运行基本费39.17元，系统维护费24元，共计271.92元；若按平方米收费，应缴费用为（150 m20.9230天0.13元/m2.天+系统维护费24元=）562.2元。2. 某建广大厦东座402室为中建八局租赁。使用条件：室外温度在零下7左右，建筑面积180 m2，办公兼宿舍。调查时，房间内的温度为19左右。11月15日供暖到12月14日，总共购买700元空调费，到12月14日，一个月消耗空调费611.04元，加上空调运行基本费47元，系统维护费28.8元，共计686.84元，若按平方米收费，应缴费用为（180 m20.9230天0.13元/m2.天+系统维护费28.8元）674.64元，略高于按平方米收费。在第一年使用中央空调前，我们做了详细的费用测算，交业主讨论，当时大部分业主持怀疑态度。通过一年的使用和实验，业主已经明白：空调IC卡预收费表是按送入室内的冷、热量计量收费的，它与空调开启台数多少、档速高低及运行时间成正比，用户可根据天气及自己的需求任意调整。合理使用空调，既能满足生活需求又能节约能源，又可降低费用支出，业主对此很满意，从未发生欠缴费用现象。六、社会效益与经济价值分析1. 电热冷三联产可以广泛推广溴化锂冷水机组，因溴化锂无毒，对大气臭氧层无破坏作用，是良好的绿色环保产品，推动了环保事业的发展。2. 在冬季用锅炉采暖的地方，采用溴化锂冷水机组可充分利用夏季闲置的锅炉设备，同时，可以保持建筑物外立面的整洁统一。3. 采用中央空调计费装置后，提高了中央空调设备的利用率。以建业广场商住楼的开发为例，下部三层裙楼为商场、写字楼，白天使用空调量最大。上部十八层为住宅，晚上使用空调量较大。安装计费装置后，用户可选择使用，并减少了不必要的浪费。4. 采用中央空调计费装置后，不但解决了物业管理企业与用户之间的矛盾，还达到了企业与业主双赢的目的。六、结束语计算机的普及，将给中央空调的使用、收费开拓更光明的前景，特别是将计算机载波管理系统用于中央空调系统的管理