CN103557550B - 垂直布管环路式家用再生热泵热水系统及其自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直布管环路式家用再生热泵热水系统及其自动控制方法，包括交换管路（4），以及交换管路（4）上中介水箱(2)，其特征在于：有一段连通的换热盘管取热器(1)设置在污水渠道污水池(B)中，所述换热盘管取热器(1)、中介水箱(2)和家用终端热交换主机(3)通过管路形成水循环单元。本发明设计巧妙，合理，采用现有的换热盘管取热器比现有的“污水采集换热器”取热方式，成本节约20%以上，更重要的是，简化了结构和安装，方便了客户使用。

Description

垂直布管环路式家用再生热泵热水系统及其自动控制方法

技术领域

本发明涉及一种污水热源再生技术领域，具体的说，是涉及到一种垂直布管环路式家用再生热泵热水系统及其自动控制方法。

背景技术

近几年我国城市化进程加快，人们也越来越关注自己的居住环境。部分住宅小区配备了24小时集中供应生活热水系统。该系统虽然给人们生活带来了便捷与舒适，但因建筑热水能耗较高而受到一定的限制。有资料表明：各类商业、住宅建筑热水能耗占总能耗的10%-40%。为了集中供应生活热水，保证24小时不间断，同时又尽可能降低建筑热水能耗，需要合理的系统设计。目前市场上应用的系统大多采用集中加热，供热到户，按量收费的模式。但这种模式存在着24小时循环供热能耗巨大，用户数量不足时效率极低，用户使用热水后收费难等等诸多问题。目前市场上的水源热泵，存在结构复杂，自动化程度低的缺点，例如，需要设置蓄水池以及污水交换器才能实现热交换，更重要的是，不能对整体系统的运行有着一个中控的功能，这就需要一种结构简单，制作成本低的水源热泵以解决上述问题。

发明内容

本发明针对现有水源热泵，存在结构复杂，自动化程度低的缺点，提供一种垂直布管环路式家用再生热泵热水系统及其自动控制方法以解决上述问题。

本发明系统的方案是通过这样实现的：一种垂直布管环路式家用再生热泵热水系统，包括交换管路，以及交换管路上的中介水箱，有一段连通的换热盘管取热器设置在污水渠道污水池中，所述换热盘管取热器、中介水箱和家用终端热交换主机通过管路形成水循环单元。系统通过采用换热盘管取热器与污水进行热交换，使得交换得到的循环热水能够与家用终端热交换主机中的输出热水进行热交换，从而得到适温的使用水。采用换热盘管取热器的优势是费用低廉，且当水管中的水不流动的时候，还可以使得管道内的水面能够保持相平。

本发明中，以上所述家用终端热交换主机包括PLC中控系统，水加热系统和信息传递系统，所述PLC中控系统中数据采集模块与水循环单元中各部件连接。PLC中控系统是一个大的控制模块，其通过数据采集模块与例如水泵，换热盘管取热器，还有家用终端热交换主机安全元件等多个设备进行连接，并通过检测设备收集到数据采集信息，从而实施自动监控整个系统的效果。

本发明中，作为进一步的方案，所述PLC中控系统包括用于控制整个系统的中央自动控制器，检测环境温度检测模块，取热源检测模块，热水感应模块，水量补水模块，以及水管压力检测模块，以上模块均对应设有相应的数据采集设备，所述数据采集设备包括环境温度感应器、取热源温度传感器、热水温度探测器、水量检测仪和水压计。环境温度感应器设置在系统外部，取热源温度传感器设置在换热盘管取热器中，热水温度探测器设置在交换管道中，水量检测仪设置在水表中，水压计设置在水泵中。本系统中的PLC中控系统主要采集的数据包括，水表读数，水泵压力读数，热水温度，用水量，取水量水温，环境温度，压力传感数据，还有主机故障等数据，采集设备（如水表，电表等）可以按照预设的采集频次要求，通过数据连线将上述的数据采集到PLC中控系统中，PLC中控系统可以通过采集到的数据自动调节整个系统的运作。

以上所述换热盘管取热器中的换热盘管至少有3个。

以上垂直布管环路式家用再生热泵热水系统的自动控制方法，包括以下内容：

①PLC环境温度检测：通过PLC中控系统中的环境温度检测模块采集到环境温度感应器检测到的环境温度，以自动调节热交换主机的供热水温和热交换工作时间；

②PLC取热源检测：根据取热源温度传感器的温度情况，通过取热源检测模块将信息传送至PLC中控，以调整换热盘管取热器的取热要求，如果检测到取热源未能达到预设的取热要求，则PLC控制换热管取热器停止取热；

③PLC水温度检测：通过温度传感器感应水管内热水温度，并将采集信息通过热水感应模块传输至PLC中控系统，从而调动中央自动控制器自动控制水管水量以实现热量交换的效果；

④PLC水管压力检测：通过采集水泵中的压力计数据，水管压力检测模块将信息传送至PLC中控系统中，通过检测水压强从而能够判断水泵是否故障，通过并通过通信系统传递信息至管理人员联系通信设备当中；

⑤家用终端热交换机自动停机：当PLC中控系统检测到家用终端热交换机出现故障时，会自动控制其进行停机。

通过采取以上的自动控制方法，可以使得通过设计通用的PLC模块，实现自动控制水温，调节系统状态的功能，而上述的PLC自动控制设备功能，均可以根据本发明的内容采用常规手段进行设计，例如，PLC自动控制水管水量的大小，可以通过PLC控制管泵开关实现。

本发明中，垂直布管环路式家用再生热泵热水系统的自动控制方法还包括PLC自动控制水管补水检测，当PLC补水模块通过水量检测仪采集到水管内水量减少时，自动控制阀门进行补水。PLC可以通过检测水表中的水流量的方式确定交换管路中的水量是否减少，从而控制补水管道的开关以增加交换管路中的水量。

本发明中，作为辅助功能，当PLC检测到水温长期达不到适合温度时，即启动水加热系统对使用水进行加热，从而能保证热水能随时的进行供给。

本发明的有益效果是：

1.本发明设计巧妙，合理，采用现有的换热盘管取热器比现有的“污水采集换热器”取热方式，成本节约20%以上，更重要的是，简化了结构和安装，方便了客户使用。

2.本发明采用全自动的PLC控制系统进行操作控制，具备可靠性，安全性，全自动等技术特征，具有较好的市场竞争力。

3.本发明结构简单,通过现有的设备，并根据本发明进行电子设计，则可实现,其便于本行业推广运用。

附图说明

图1是本发明垂直布管环路式家用再生热泵热水系统的结构示意图；

图2是本发明PLC中控系统的结构示意图；

图中零部件名称及序号：

换热盘管取热器1、中介水箱2、家用终端热交换主机 3、交换管路 4、单元楼A，污水池B。

具体实施方式

以下结合附图和实施例描述本发明，以下实施例以发明最优效果进行解释说明。

实施例1：

如图1，本发明垂直布管环路式家用再生热泵热水系统，其构建在一栋单元楼A中，其中污水池B构建在单元楼A水平面下，在污水池B中，设置有相互连通的，换热盘管取热器1，换热盘管取热器1通过交换管路4与中介水箱2连接，其中，交换管路4中还设有中介水箱2另一侧的水管与单元楼A中的各个家用终端热交换主机3连接。家用终端热交换主机3中设有PLC中控系统，水加热系统和信息传递系统，PLC中控系统包括用于控制整个系统的中央自动控制器，检测环境温度检测模块，取热源检测模块，热水感应模块，水量补水模块，以及水管压力检测模块。检测环境温度检测模块通过外部温度感应设备实现检测功能，其可以是环境温度感应器；取热源检测模块通过在换热盘管取热器1处设置取热源温度传感器实现检测功能；热水感应模块通过读取热水温度探测器实现水温感应，适量补水模块通过水表内的水量检测仪实现对水量的数据的收集监控，水管压力检测模块通过水压力计对交换管路4内的水压进行检测。

以下以具体操作来说明，首先将本发明垂直布管环路式家用再生热泵热水系统打开运行，换热盘管取热器1开始将交换管路4中的水与污水池B中的水量进行热交换，随后，交换得到的热水通过交换管路4进入中介水箱2中，最后与家用终端热交换主机 3中的使用水进行热交换后，则可被使用者进行使用。

在系统运转过程中，PLC中控系统进行自动监控：

PLC对环境温度检测： PLC中控系统中的环境温度检测模块与环境温度感应器连接，以检测外界工作环境，例如，当地温度室温是20度，则自动调节热交换主机的供热水温和热交换工作时间以达到30度左右；

PLC取热源检测：通过温度感应器检测换热盘管取热器1的取热源，并通过取热源温度传感器将温度反馈至PLC中控系统中，以调整换热盘管取热器1的取热要求，例如，当检测到取热源温度低于20度以下时，如果强行使用换热盘管取热器1进行取热，则会损坏改装置，因此，中央自动控制器会控制换热管取热器1停止取热；

PLC水温度检测：PLC通过热水温度探测器温感应到管内热水温度，从而调动中央自动控制器自动控制交换水管的开关大小以控制水流量大小，以实现热量交换的效果；

随着热交换水温的降低，热量则无法满足供应使用水热交换的目的，则PLC自动启动水加热系统对使用水进行加热，以满足使用者的需要。

另外，PLC控制系统还中的水管压力检测模块，通过设置在压力表上的压力计，从而了解到水的压强大小，并通过水管压力检测模块将信息回传，从而判断水泵是否处于故障状态。

终端热交换机出现类似电脑主板坏死，短路，等故障时则会自动控制电路板进行断电其停机，上述的故障和检测信息可以通过设置信息传递系统，是的相关PLC信息通过GPRS或其它通讯方式发送信息至相关工作人员手机中，从而起到提醒作用。

PLC中控系统还存在自动控制水管补水检测模块，当PLC补水模块通过感应器检测水量检测表水管内水量减少时，自动控制阀门进行补水，这项功能的实现，可以通过添加补水管道得到事实。

以上要说明的是，家用终端热交换主机 3中，存在相应的常用的中央控制CPU，可以实现处理PLC信息的功能，而PLC控制系统中上述的检测功能，是可以根据本发明内容，采用现有的PLC技术中实现的，因此，无需进行详细的电路说明。

本实施例中，换热盘管取热器1中的换热盘管为3个。

实施例2：

本实施例中，与实施例1不同之处在于，所述PLC控制系统还中的水管压力检测，可以通过另设压力检测棒来实现，换热盘管取热器1中的换热盘管为4个。其它工作原理与实施例1相同。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明本发明所作的举例，而并非对实施的限定。对于所述领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式子以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种垂直布管环路式家用再生热泵热水系统，包括交换管路(4)，以及交换管路(4)上的中介水箱(2)，还包括家用终端热交换主机(3)，其特征在于：有一段连通的换热盘管取热器(1)设置在污水渠道污水池(B)中，所述换热盘管取热器(1)、中介水箱(2)和家用终端热交换主机(3)通过管路形成水循环单元，家用终端热交换主机(3)包括PLC中控系统，水加热系统和信息传递系统，所述PLC中控系统中数据采集模块与水循环单元中各部件连接，所述PLC中控系统包括用于控制整个系统的中央自动控制器，检测环境温度检测模块，取热源检测模块，热水感应模块，水量补水模块，以及水管压力检测模块，以上模块均对应设有相应的数据采集设备，所述数据采集设备包括环境温度感应器、取热源温度传感器、热水温度探测器、水量检测仪和水压计。

2.根据权利要求1所述的垂直布管环路式家用再生热泵热水系统，其特征在于：所述换热盘管取热器(1)中的换热盘管至少有3个。

3.根据权利要求1所述的垂直布管环路式家用再生热泵热水系统的自动控制方法，其特征在于：包括以下控制内容，

①PLC环境温度检测：通过PLC中控系统中的环境温度检测模块采集到环境温度感应器检测到的环境温度，以自动调节热交换主机的供热水温和热交换工作时间；

②PLC取热源检测：根据取热源温度传感器的温度情况，通过取热源检测模块将信息传送至PLC中控，以调整换热盘管取热器的取热要求，如果检测到取热源未能达到预设的取热要求，则PLC控制换热盘管取热器停止取热；

③PLC水温度检测：通过热水温度探测器感应水管内热水温度，并将采集信息通过热水感应模块传输至PLC中控系统，从而调动中央自动控制器自动控制水管水量以实现热量交换的效果；

④PLC水管压力检测：通过采集水泵中的压力计数据，水管压力检测模块将信息传送至PLC中控系统中，通过检测水压强从而能够判断水泵是否故障，并通过通信系统传递信息至管理人员联系通信设备当中；

⑤家用终端热交换主机自动停机：当PLC中控系统检测到家用终端热交换主机出现故障时，会自动控制其进行停机。

4.根据权利要求3所述的垂直布管环路式家用再生热泵热水系统的自动控制方法，其特征在于：还包括PLC自动控制水管补水检测，当PLC补水模块通过水量检测仪采集到水管内水量减少时，自动控制阀门进行补水。

5.根据权利要求3所述的垂直布管环路式家用再生热泵热水系统的自动控制方法，其特征在于：当PLC检测到水温长期达不到适合温度时，即启动水加热系统对使用水进行加热。