CN104101024A - 蓄热型集成热水整体群控节能系统 - Google Patents

蓄热型集成热水整体群控节能系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了蓄热型集成热水整体群控节能系统。包括大容量蓄热型保温热水箱、一种或多种节能型热水设备和热水循环泵，也可增加一批小容量保温热水罐作为过渡热水容器使用。各种节能型的热水设备都有自己独特的优势高效的最佳节能的运行时段和工作状态，而传统小型热水罐不能保证每种热水设备能够准确运行在高效节能的时段上，尤其在使用了多种节能型热水设备的情况下，矛盾更加突出，不单单不节能，还会增大能耗。我们使用“大容量蓄热型保温热水箱”来解决这个矛盾，同时使用“集成整体群控系统”让它们运行在高效节能的时段和工况下，制取热水并储存起来满足使用，形成优势互补，使每种热水设备即能处于最佳节能状态又能满足需求。

Description

蓄热型集成热水整体群控节能系统
技术领域
本发明涉及暖通设备节能技术领域，更具体地说，是涉及商业建筑(酒店或医院等)的生活热水制取或采暖设备的节能技术领域，其特征是蓄热型集成热水整体群控节能系统。 
背景技术
现今社会各种节能型生活热水制取或采暖设备层出不穷，广泛使用的有太阳能热水器，空气源热泵，水源热泵，双源双效热泵，带热回收制冷机组和电辅助热水器等等。但各种节能型热水设备都有自己独特的高效的和最佳节能的运行时段和工作状态，每种节能型热水设备如果不是工作在它的高效节能的运行时段和工作状态下，其制取热水的效率就会下降，尤其是多种节能型热水设备联合使用，矛盾更加突出，不单单不节能，甚至大幅度的增加能耗，所以很难把各种节能型热水设备简单的联合在一起使用。 
例如：1、“太阳能热水设备”在全年里有阳光的时段制取热水的效率最高，而在阴雨天气和夜晚，热水的制取量就大幅度降低，往往需要配合电辅助加热设备使用；2、“空气源热泵”在全年里室外气温高于15摄氏度，制取热水的效率最高，而当室外气温低于5摄氏度的情况下，制取热水的效率大幅度降低，甚至高于电辅助加热热水设备的能耗；3、“水源热泵”在全年里冷水温高于12度的情况下制取热水的效率最高，冷水温度低于7摄氏度的情况下，能耗大大增加，效率下降。当冷水温度低于5摄氏度时，其制热水能耗高于电辅助加热设备；4、“双源双效热泵”的情况和“空气源““水源”热泵相同；5、“热回收制冷机组”在全年里大量使用空调的时段制取热水的效率最高，当空调使用量大大降低、制冷量很低的时段和工况下，制取热水的效率高得惊人，几乎不能使用；6、“电辅助加热”热水设备全年里都可以使用尤其在其他热水设备都不能使用的时候，它都可以稳定的制取热水，但相比以上各节能型热水设备的效率要低。 
由上可以看出，单一某种热水设备或结合电辅助加热设备来使用，其节能效果是不能让我们满意的。 
可能会有人认为把以上全部各种节能型热水设备联合起来使用，就可以达到较高的节能率了，那可是完全错误的。如果简单的把上面的节能型热水设备联合起来使用，由于没有相应的集成整体群控系统，靠人为的判断来决定如何开启每种热水设备制取热水满足商业建筑(酒店或医院等)的热水需求，会大大增加热水的能耗，非但不节能， 还会更加耗能，因为全部的热水设备的运行功率大幅度增加了。而且根本不能保证每种节能型热水设备是工作在其高效节能的运行时段和工况下，导致制取热水的能耗成本大幅增大，甚至达到惊人的地步，超过原有燃气、燃油、燃煤锅炉的能耗成本。这也是目前市面上很难见到多种节能型热水设备联合使用的根本原因。 
发明内容
为了解决以上的矛盾，我们经过多年的自主研发和实践研究，采取了”蓄热型集成热水整体群控节能系统”克服以上的种种问题。 
首先，使用“大容量蓄热型保温热水箱”更换传统的“小容量热水箱”。传统的小容量热水箱或加压热水罐往往设计容量只能满足商业建筑(酒店或医院等)高峰时段的热水使用量，不能满足全天的热水使用量，就会使得热水设备只要有使用热水而需补充冷水的情况下就会循环加热运行，不管此时是不是最佳高效节能运行时段和工况，从而经常导致制取热水效率下降。而我们换用了“大容量蓄热型保温热水箱”后，可以完全做到每种热水设备都只要工作在最佳高效节能运行时段和工况下来制取热水，并储存在“大容量蓄热型保温热水箱”中以备商业建筑(酒店和医院等)全天的热水使用；不是最佳高效节能时段和工况下，热水设备停止工作。从而达到最佳高效节能的目的。 
其次，我们可以同时保留原有的小容量热水箱或者增加小容量热水箱，满足各种加热比较慢的热水设备工作在高效节能的运行时段和工况下，例如太阳能热水设备，当小容量热水箱达到满意和舒适的50～55摄氏度的热水温度后，再输入到“大容量蓄热型保温热水箱”里储存。所以整个系统还需要配置各种电动阀门予以配合才能使用。 
是不是换用“大容量蓄热型保温热水箱”就可以了呢显然还不行，增加或替换了“大容量蓄热型保温热水箱”只解决了“蓄热”问题，还没有解决如何寻找“最佳高效节能运行时段和工况"的问题。因为我们仍然不知道各种热水设备的最佳高效节能的运行时段和工况是在什么时段、什么环境状态下才是，靠人为判断是不行的，只会增加能耗。所以我们还需要增加“集中整体群控系统”来帮助我们。 
“集中整体群控系统”需要采集各种环境参数和客户端的需求参数，就是“大容量蓄热型保温热水箱”的水位、出水温度、流量和压力，以及回水的温度、流量，同时需要采集每种热水设备的用电量、热水供回水温度和流量。利用这些参数，通过“专家 控制逻辑”和“自动寻优控制逻辑”同时结合“外界环境参数”，将所有热水设备集成整体群控起来，自动监测、自动记录、自动运算、自动控制和调整每台热水设备的启停和运行，以及产生各种控制组合，同时控制各个阀门，满足各种热水设备始终运行在最高效率的和最佳节能的工作时段和工作状态下，同时控制整个热水设备制取的热水能够满足商业建筑(例如酒店和医院等)全年中的每一天的需要，又不至于浪费，以达到各种热水设备制取热水时的高效节能的目的。 
因为有了“大容量蓄热型保温热水箱”设备和“集中整体群控系统”后，就可以完美的把上面一种、两种乃至多种、甚至全部的节能型热水设备集成在一起，分时段使用，而产生最大的节能效益。 
附图说明
图1是本发明所述蓄热型集成热水整体群控节能系统结构图 
图1图例说明：1是大容量蓄热型保温热水箱，2是小型过渡热水罐，3是热水循环泵，4是太阳能热水设备，5是空气源热泵，6是水源热泵，7是双源双效热泵，8是带热回收制冷机组，9是电辅助热水器，10是集成整体群控系统，11是热水管道。 
具体实施方式
1、在商业建筑(酒店或医院等)的地下设置“大容量蓄热型保温热水箱”，其容量大小必须满足最高峰一天的热水需求；同时做好保温措施，最冷的气温下，其无论那一天的温度下降不得大于3～5摄氏度。满足各种热水制取或采暖设备的蓄热要求。 
2、查看原有的热水设备类型和产量，第一种情况：如果是燃煤、燃气、燃油锅炉，不仅仅能耗大，而且产生碳排放，则按照节能环保的原则予以停止使用，更换节能型热水设备，例如太阳能热水设备，空气源热泵，水源热泵，双源双效热泵，带热回收制冷机组，电辅助热水器，把以上一种或多种节能型热水设备结合使用。如何选择，需要因地制宜，考察热水设备所在地的环境情况，才能做出决定。第二种情况：如果原来就已经使用了热泵等节能型的热水设备，则予以保留，再因地制宜的增加节能型热水设备，例如配合增加太阳能热水设备和/或水源热泵和/或双源双效热泵等联合使用，同时就近增加小热水罐满足这些慢速加热设备的使用要求，以达到最高的节能率，最大限度 的降低热水能耗成本。 
3、增加了相应的节能型热水设备，需要增加相应的开关和调节阀门，配合每台热水设备的启停和运行，如果某台热水设备停止，则相应的阀门关闭，避免水流旁路而浪费能源。 
4、增加传感器设备，需要增加蓄热水箱的水位传感器、温度传感器，出水温度、流量和压力，测量回水温度和流量，实时监测和记录，可以计算出商业建筑每天的热水使用量，产生专家数据库，自动归纳和整理，留作系统分析和控制使用。 
5、增加每台热水设备的电量采集设备，采集系统运行电量，同时采集每天热水设备的运行参数，热水出水温度、流量和回水温度和流量，作为整体自动运算的基础。 
6、增加“集中整体群控系统”需要采集各种环境参数和客户端的需求参数。利用以上这些参数，通过“专家控制逻辑”和“自动寻优控制逻辑”同时结合“外界环境参数”和商业建筑(酒店或医院等)的内部需求，将所有热水设备“集成整体群控”起来，自动监测、自动记录、自动运算、自动控制和调整每台热水设备的启停和运行，以及产生各种控制组合，同时控制各个阀门，满足各种热水设备始终运行在最高效率的和最佳节能的工作时段和工作状态下，同时控制整个热水设备制取的热水能够满足商业建筑(例如酒店和医院等)全年中的每一天的制取热水或采暖的需要，又不至于浪费，以达到各种热水设备制取热水时的高效节能的目的。 
7、通过上述改造就可以完美的把上面一种、两种乃至多种、甚至全部的节能型热水设备集成在一起制取热水或采暖使用，分时段、分工况使用，可全时段取代燃油、燃气、燃煤锅炉，减少碳排放的同时产生非常高的节能效益。 

Claims (4)

1.“蓄热型集成热水整体群控节能系统”，包括：大容量蓄热型保温热水箱(1)，通过管道(11)和小型过渡热水罐(2)、热水循环泵(3)等联接起来，把太阳能热水器(4)，空气源热泵(5)，水源热泵(6)，双源双效热泵(7)，带热回收制冷机组(8)和电辅助热水器(9)等热水设备制取的50～55摄氏度的热水或采暖热水输入到大容量蓄热型保温热水箱(1)里储存起来满足商业建筑(酒店或医院等)一整天的需求，并且由集成整体群控系统(10)把全部的热水设备协调和统一的自动控制起来(简称为“整体群控”)，让每种“节能型热水设备”都运行在高效节能的运行时段和工作状态下。
2.根据权利要求1所述的“蓄热型集成热水整体群控节能系统”，其特征在于，采用的“大容量蓄热型保温热水箱”(1)的要求：可以把各种热水设备在最高效率和最佳节能时段和工况下制取的热水全部储蓄起来，同时要能够满足商业建筑(包括酒店和医院等)最少一天的、全年中最大的50～55摄氏度生活热水的使用量，而且要保证其全年中最大一天的热水保温温度下降不得高于3～5摄氏度(简称之为“蓄热水箱”)。
3.根据权利要求1所述的“蓄热型集成热水整体群控节能系统”，其特征在于，采用的集成整体群控系统(10)采用工业网络控制器PLC/DDC自动控制系统，可以采集大容量蓄热型保温热水箱(1)和小型过渡热水罐(2)的热水温度、水位、供回水流量和压力参数，以及太阳能热水器(4)、空气源热泵(5)、水源热泵(6)、双源双效热泵(7)、带热回收制冷机组(8)和电辅助热水器(9)等各种热水设备的用电量，以及制取的热水供回水温度和流量参数。“集成整体群控系统”利用这些参数，通过“专家控制逻辑”和“自动寻优控制逻辑”结合“外界环境参数”和商业建筑(酒店或医院等)的内部需求，自动监测、自动计算、自动控制和调整每个热水设备的启停和运行，满足各种热水设备始终运行在最高效率的和最佳节能的工作时段和工作状态下，同时控制整个热水设备制取的热水满足商业建筑(例如酒店和医院等)全年中的每一天的需要，以达到各种热水设备高效节能的目的。
4.根据权利要求1所述的“蓄热型集成热水整体群控节能系统”，其特征在于，采用了“大容量蓄热型保温热水箱”和“集成整体群控系统”后，因此可以完美的、协调一致的集成一种、两种乃至多种、甚至全部节能型热水设备联合一起制取热水或采暖使用，完全取代燃油、燃气、燃煤锅炉，减少碳排放的同时可以达到非常高的节能效益。
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