一种居民用燃气采暖炉同时工作系数的计算方法与流程

1.本发明涉及一种居民用燃气采暖炉同时工作系数的计算方法。


背景技术：

2.同时工作系数是用于独立居民小区和庭院燃气支管的燃气流量计算的参考指标，但是随着燃气行业迅速发展，相关规范上的部分同时工作系数取值已经偏离了实际值。根据《城镇燃气设计规范》(gb50028-2006)的附录f，分散采暖的采暖装置同时工作系数参考《家用燃气燃烧器具安装及验收规程》(cjj12-1999)中的规定，cjj12-1999已经被cjj12-2013取代，cjj12-2013中指出当燃气采暖炉的数目1-20时，同时工作系数k＝1～0.76，而当燃气采暖炉的数目大于或等于20时，同时工作系数k＝0.75。然而，使用该同时工作系数计算的管道计算流量较大，与实际流量相差较多，严重脱离实际运行情况。
3.燃气采暖炉用于供暖和提供生活热水，耗气量大于燃气灶的耗气量，在设计小区和庭院燃气支管时，管道的设计流量和设计管径受到燃气采暖炉的影响较大，因此燃气采暖炉的同时工作系数尤为重要，同时工作系数过小，会导致设计流量不足，无法满足用户的正常用气，而同时工作系数过大，设计流量偏高，则将会增加系统的投资，造成浪费。燃气采暖炉作为优秀的分散采暖装置，使用越来越广泛，因此，应当尽快确定燃气采暖炉的同时工作系数。
4.目前燃气采暖炉同时工作系数的计算方法存在着以下缺陷：
5.⑴
同时工作系数的计算过程缺乏对燃气流量数据的精准收集，大多是凭借经验先行确定收集数据的时间段，再对数据进行收集。
6.⑵
不适用于同一小区内安装燃气具不一致的情况，例如同一小区内，a住户家中使用燃气具是燃气灶和燃气快速热水器，b住户家中使用的燃气具是燃气灶和燃气采暖炉，则进行燃气流量计算时应当分别使用不同的同时工作系数，计算同时工作系数也应当分开计算。
7.⑶
依赖于较大的样本量，当样本量较小的时会产生较大的偏差。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种能够得到准确的居民用燃气采暖炉同时工作系数的居民用燃气采暖炉同时工作系数的计算方法。
9.本发明的上述目的通过如下的技术方案来实现：一种居民用燃气采暖炉同时工作系数的计算方法，其特征在于包括以下步骤：
10.s1、收集燃气流量数据、燃气具的类型信息和额定流量信息；
11.s2、对燃气流量数据进行分析，计算供暖期每个小时的用户用气量，选取用气量最高的小时的流量数据，得到样本q1，q2，q3，
…
，q
n-1
、qn；
12.s3、将样本q1，q2，q3，
…
，q
n-1
、qn进行分组，每组样本的最大数值和最小数值之差为定值，计算每组样本的频数并绘制分布图，观察分布图，初步确定样本的分布规律；
13.s4、进行假设检验，把问题转化为连续型总体的非参数假设检验问题，即设x为连续型总体，x1，x2，
…
，xn是来自x的样本，样本值为q1，q2，q3，
…
，q
n-1
、qn，假设为h0:x服从连续型分布f1(x)，其中连续型分布f1(x)是步骤s3中初步确定样本的分布规律，进行检验：
14.s4a：若通过假设检验，得到单个用户的高峰小时流量的分布规律f1(x)，单个用户的高峰小时流量为ξ1，且ξ1服从f1(x)，转入步骤s5；
15.s4b：若未通过假设检验，对样本的其它分布规律进行假设检验，即转入步骤s4，直至通过假设检验；
16.s5、两个用户一起使用时的高峰小时流量为η2，两个用户的高峰小时流量分别为ξ1，ξ2，且ξ1，ξ2均服从f1(x)分布，则η2＝ξ1 ξ2，η2～f2(x)＝f1(x)*f1(x)，以此类推，得到n个用户的高峰小时流量的分布规律fn(x)，n个用户的高峰小时流量为ηn＝ξ1 ξ2
…
ξn，且ηn～fn(x)＝f1(x)*f1(x)*
…
*f1(x)，*为卷积计算符号；
17.s6、选取保证度为p，计算fn(q
max
)＝p，得到n个用户的高峰小时流量；
18.s7、计算n个用户的燃气采暖炉同时工作系数：
19.kn＝q
max
/(nqe)
20.式中：kn—n个用户的燃气采暖炉同时工作系数；
21.q
max
—n个用户时的高峰小时流量；
22.n—用户数量；
23.qe—n个用户的燃气具平均额定流量。
24.本发明基于燃气的流量情况和多种因素有关，对样本进行数理分析，而不是直接使用，因此对样本的数量要求相对较低，并能够得到准确的燃气采暖炉同时工作系数，为设计燃气管网提供基础，适应燃气行业的发展，使设计流量接近于实际运行流量，这样就能使设计满足实际使用的需求，不但避免因设计流量不足，无法满足用户的正常用气，也同时避免因设计流量偏高，增加系统的投资，造成浪费。
25.本发明在所述步骤s2中，样本q1，q2，q3，
…
，q
n-1
、qn是用户的高峰小时流量或者高峰小时内设定时间段的流量，该设定时间段可以是10分钟、15分钟、30分钟等，当取设定时间段为15分钟时，样本量可以变成高峰小时流量样本量的4倍，以扩大样本量。
26.本发明在所述步骤s1中，可以通过无线远传燃气表收集数据，将无线远传表的采集频率修改为每小时上传一次数据，即可得到用户每个小时的用气量。
27.本发明在所述步骤s1中，对于已安装燃气表读数自动监测系统的用户，使用燃气表读数自动监测系统收集燃气流量数据，对于未安装燃气表读数自动监测系统的用户，通过收集燃气采暖炉的使用时间和燃气日用量计算得到燃气流量数据；通过直接询问调查的方式收集燃气具的类型信息和额定流量信息。
28.本发明燃气采暖炉的使用时间不能直接用于同时工作系数的计算，需要将其转换为燃气流量数据。燃气采暖炉运行时燃气流量固定，通过使用时间和记录这些用户的燃气日用量，可得到燃气采暖炉的燃气流量数据，这样就能够以较少的抄表数据获得精准的燃气流量数据。这样收集燃气流量数据的合理性在于：首先燃气采暖炉的流量比燃气灶大的多，虽然燃气日用量是燃气采暖炉和燃气灶的用气量，但在采暖季大量使用燃气采暖炉的情况下，燃气灶的用气量可以忽略；其次，燃气采暖炉运行时的燃气流量比较固定，因此可以按时间计算。
29.本发明小区内居民安装的燃气具可能不一致，本发明由于是直接对单独用户的燃气表进行燃气表读数监测，能够适应居民不同的燃气具类型。
30.本发明所述燃气表读数自动监测系统是由在燃气表上加装网络摄像头而成，网络摄像头拍摄燃气表读数区域并将所拍摄的图像通过网络发送给服务器端，在服务器端对图像进行读数识别，得到燃气表的实际读数。对读数进行数据整理，能够得到用户任意时间段的燃气流量，同时汇总每月、每天、每个小时的燃气流量。
31.本发明燃气采暖炉的使用时间通过烟气温度监测系统获得，所述烟气温度监测系统由温度监测探头和与之连接的温度监测记录仪组成，温度监测探头置入燃气采暖炉的烟道中，温度监测记录仪可以长时间记录温度数据，温度数据可以定期以excel的形式导出。通过温度数据，温度升高，说明燃气采暖炉开始使用，温度升高后降低，说明燃气采暖炉停止使用，因此，可以得到燃气采暖炉的使用时间。
32.本发明燃气采暖炉的使用时间通过电力功率监测系统获得，所述电力功率监测系统是具有功率监测记录功能的插座，燃气采暖炉的电源插头连接所述插座，插座可以监测输出电力的实时功率并进行记录。燃气采暖炉工作时的功率比停止工作时的功率高，因此可以根据记录的功率数据得到燃气采暖炉的使用时间。
33.本发明燃气采暖炉的使用时间通过电机开关感应记录系统获得，所述电机开关感应记录系统采用电机开关记录仪来记录燃气采暖炉的运行状况，具体可采用hobo ux90-004(m)记录仪，其通过内置的传感器可以记录交流电磁场内的电机开关情况，或者利用外接传感器来判断触点的闭合状态，该记录仪能够记录电机开关、运行时间和开关状态。把该记录仪放置在燃气采暖炉的表面上即可进行工作。该记录仪能够存储大量数据，定期将数据导出，即可得到燃气采暖炉的使用时间。
34.本发明在所述步骤s4中，采用统计软件或者χ^2拟合优度检验法进行检验。
35.本发明计算得到不同用户数量的燃气采暖炉同时工作系数并进行整理和列表。
36.与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
37.⑴
本发明使用燃气表读数自动监测系统收集燃气流量数据或者通过收集燃气采暖炉的使用时间和燃气日用量计算得到燃气流量数据，可以获得准确的燃气流量数据。
38.⑵
小区内居民安装的燃气具可能不一致，本发明由于是直接对单独用户的燃气表进行燃气表读数监测，能够适应居民不同的燃气具类型。
39.⑶
本发明基于燃气的流量情况和多种因素有关，对样本进行数理分析，而不是直接使用，因此对样本的数量要求相对较低，并能够得到准确的燃气采暖炉同时工作系数，为设计燃气管网提供基础，适应燃气行业的发展，使设计流量接近于实际运行流量，这样就能使设计满足实际使用的需求，不但避免因设计流量不足，无法满足用户的正常用气，也同时避免因设计流量偏高，增加系统的投资，造成浪费。
附图说明
40.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
41.图1是本发明的频数分布图；
42.图2是本发明的燃气采暖炉同时工作系数统计图。
具体实施方式
43.本发明一种居民用燃气采暖炉同时工作系数的计算方法，具体包括以下步骤：
44.s1、通过调研的方式选取某地区一定数量的具有代表性的仅安装了燃气灶和燃气采暖炉的用户，在有意愿且能够满足燃气表读数自动监测系统安装条件的用户中安装燃气表读数自动监测系统，而在有意愿但不具备燃气表读数自动监测系统安装条件的用户中，根据用户情况安装烟气温度监控系统、电力功率监控系统或者电机开关感应记录系统，对这部分用户，需要每天进行一次燃气抄表，记录燃气日用量。安装的同时记录这些用户的燃气灶具的额定流量和燃气采暖炉的额定流量。燃气采暖炉是用于提供冬季供暖和生活热水的燃气具，用气高峰月在当地供暖季中。
45.使用燃气表读数自动监测系统对用户燃气读数数据进行长期收集，重点收集供暖季以及供暖季前后的数据。
46.对燃气采暖炉使用时间数据和这些用户的燃气日用量进行整理，把燃气采暖炉使用时间转换为燃气流量数据。
47.s2、对燃气流量数据进行分析，即整理燃气流量数据，计算用户的总小时用气量，进行比较，在本实施例中，1月7日21：00-22：00时间段的小时用气量最大，确定该时间段的每个用户的燃气小时流量作为样本q1，q2，
…
，q
993
(m3/h)。
48.s3、样本最小值为q
min
＝0.1m3/h，最大值为q
max
＝1.6m3/h，取0为下限，1.65为上限，按定值为0.1将样本划分为17组。对于频数小于5的样本组，将其与相邻的样本组合并成一个频数大于或等于5的样本组，在本实施例中，共有15个样本组，得到频数分布表(表1)，并绘制分布图(图1)。
49.[0050][0051]
(表1)
[0052]
表1中，第1组为合并的样本组。
[0053]
样本数据必然是符合某种分布规律的，观察分布图，为直方图，初步确定分布规律，直方图的分布规律符合卡方分布。
[0054]
s4和s5、进行假设检验，把问题转化为连续型总体的非参数假设检验问题，即假设样本符合卡方分布，建立如下假设检验问题：
[0055]
h0：f1(x)＝f0(x)；h1：f1(x)≠f0(x)
[0056]
其中，f1(x)为单个用户的高峰小时流量分布规律。
[0057]fo
(x)＝aχ2(34) b
[0058]
使用皮尔逊χ2检验法进行假设检验：
[0059]
首先，确定a和b的估计值；
[0060][0061][0062]
则f0(x)＝0.032χ2(34)-0.2596；
[0063]
可算得p1＝f0(0.25)-f0(0)＝0.00345
[0064]
p2＝f0(0.35)-f0(0.25)＝0.0142
[0065]
p1是第1组的概率，p2是第2组的概率，以此类推，pi是第i组的概率。
[0066]
按照同样的算法，逐一计算p1,p2,
…
,p9，从而得到npi(i＝1,2,
…
,15)各值(n是样本总数，npi是样本落入第i组的理论频数)，见下表：
[0067]
编号区间频数vipinpi1(0,0.25)60.0034532213.4290492[0.25,0.35)110.01423324914.133623[0.35,0.45)240.04029101540.008984[0.45,0.55)850.07998793579.428025[0.55,0.65)1470.121097467120.24986[0.65,0.75)1400.148098579147.06197[0.75,0.85)1500.152461358151.39418[0.85,0.95)1240.13619896135.24569[0.95,1.05)1020.108047784107.291410[1.05,1.15)760.07749307976.9506311[1.15,1.25)600.05096433150.6075812[1.25,1.35)310.03108659130.8689813[1.35,1.45)160.01775086517.6266114[1.45,1.55)110.0095618299.49489615[1.55,1.65)100.0092737379.20882
[0068]
(表2)
[0069]
其中为样本落入第i组的理论频数
[0070]
vi与npi的差异越小，h0假设的接受程度越高。
[0071]
建立检验统计量η：
[0072][0073]
给定显著性水平α＝0.05，根据皮尔逊检验法，查得临界值为由于19.12＜19.67，所以不否定h0，认为f1(x)＝f0(x)＝0.032χ2(34)-0.2596。
[0074]
由于卡方分布具有可加性，则n个用户的高峰小时用气规律符合：
[0075]fn
(x)＝0.032χ2(34n)-0.2596n
[0076]
s6、选取一定的保证度，即可通过n个用户时的分布规律计算得到在该保证度下n个用户的高峰小时流量的最大值q
max
，在本实施例中，选取保证度为0.95，即n个用户的高峰小时流量有95％的概率低于最大值q
max
。
[0077]
s7、通过记录的额定流量的数据计算用户平均额定流量qe，该平均额定流量为燃气灶具和燃气采暖炉的平均总额定流量，本实施例中qe＝2.9m3/h。
[0078]
计算n个用户的燃气采暖炉同时工作系数：
[0079]kn
＝q
max
/(nqe)
[0080]
式中：k
n-n个用户的燃气采暖炉同时工作系数；
[0081]qmax-n个用户时的高峰小时流量；
[0082]
n-用户数量；
[0083]qe-n个用户的燃气具平均额定流量。
[0084]
将不同n值的取值结果计算得到的燃气采暖炉同时工作系数进行整理，即可得到n
个用户时某地区燃气灶具和燃气采暖炉用户的燃气采暖炉同时工作系数，如图2所示，并列表如下：
[0085][0086][0087]
(表3)
[0088]
需要说明的是，本发明同样适用于其它类型燃气具的同时工作系数的计算，在具体进行计算时，只要将各计算步骤中做适应性变动即可，均落在本发明权利保护范围之内。