CN104406217A - 一种用户侧分布蓄存热水供应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用户侧分布蓄存热水供应系统，包括带有热源的总水箱、设有热水泵的供水管道、用户侧用水设备以及循环管形成的循环供水系统，所述的用户侧用水设备均设有背压变容热水箱，背压变容热水箱通过供水支管与供水管道连通；循环管上连通有补水管，补水管上设有止回阀；各用户侧用水设备的背压变容热水箱均设有补水限位开关，各补水限位开关通过补水限位信号线串联并连接至热水泵；都将启动热水泵运行；本发明大大减少循环管网的热水循环时间，降低热水输配过程中循环管网的耗热量及水泵耗电量。
Description
技术领域
本发明涉及集中热水供应系统技术领域，具体的说，本发明涉及一种用户侧分布蓄存热水供应系统。
背景技术
随着生活水平及节能环保要求的不断提高，集中或半集中的热水供应系统的应用越来越普遍。通过取代以纯电能为热源的电热水器分散热水供应方式，集中半集中热水供应系统的应用场所正逐渐由传统的重要公共建筑、宾馆、高档写字楼等向公寓、居民住宅普及。因而，提高集中或半集中热水供应系统的节能节水效率对国家节能减排有极其重要的意义。
现有技术方案一：如图1所示出的，目前典型热水供应系统主要由热源1、总水箱2、热水泵3、供水管4、用户侧用水设备5、循环管6等部分组成。其运行原理为总水箱2内的热水，由热水泵3经热水供水管4，输送至各用户侧用水设备5；为了保证用户侧用 水设备5处的水温随时都符合规范设计要求，设置了循环管6构成循环管网，使热水能不间断地循环流经总水箱2补充所散失的热量。
现有技术方案一的缺点：为了保证供应的热水水温随时都符合规范设计要求，热水需在循环管网里长时间不间断循环，增加了热水泵3的运行能耗；另由于循环管网的外表面积大，导致循环管网产生大量的热量损耗。为了减少因热水循环产生的热能电能的损失，有的用户采用了限定用水高峰时段使用的管理措施，但这会造成用水的严重不便。
现有技术方案二：如图2所示出的，在部分中小型热水供应工程中，特别是改造项目，降低工程造价，方便工程施工，取消了循环管6，简化了循环管网。其运行原理为：总水箱2内的热水，由热水泵3经供水管4，输送至各用户侧用水备5。
现有技术方案二的缺点：为了保证热水供应，在用户侧间歇使用热水时，经常需对热源与热水用水设备间供水管段内的凉水进行排放，便造成用水及热量浪费。
现有技术方案三：该方案是方案二的另一种改进，其解决方法是在供水管4的保温材料内与管材间敷设电热膜。当管内水温低于设计要求时，给电热膜通电，以保证用户侧用水设备5处的水温。
现有技术方案三的缺点：为了保证供应热水水温随时都符合规范设计要求，经常需用电热膜对供水管内的热水进行加热，以补充热量损失，但其维持供水管网水温的热量来源于电能，产热成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减少典型集中或半集中的热水供应系统中，热水在输配管网循环过程中散失的热量和循环水泵运行的电能损耗的用户侧分布蓄存热水供应系统。
本发明提供的技术方案是：一种用户侧分布蓄存热水供应系统，包括带有热源的总水箱、设有热水泵的供水管道、用户侧用水设备以及循环管形成的循环供水系统，所述的用户侧用水设备均设有背压变容热水箱，背压变容热水箱通过供水支管与供水管道连通；循环管上连通有补水管，补水管上设有止回阀；各用户侧用水设备的背压变容热水箱均设有补水限位开关，各补水限位开关通过补水限位信号线串联并连接至热水泵；其中，
背压变容热水箱包括一保温箱体，箱体内有绝热隔断将箱体分为热水腔和背压腔，热水腔的顶部设有补水限位开关，热水腔一侧设有与用户侧用水设备连通的热水出水管，另一侧设有进水管，进水管通过温控三通阀与供水支管连通；背压腔通过压力平衡管与循环管连通，压力平衡管通过一旁通管连接至温控三通阀；
任意一用户侧背压变容热水箱的补水限位开关发出信号后，系统热水泵启动，供水管道压力升高，温控三通阀与供水支管与旁通管相联的端口导通，供水管中的凉水通过旁通管及压力平衡管流入循环管；凉水排空后,水温升高，温控三通阀动作使旁通管关闭，供水支管与进水管导通，热水流入热水腔至充满；充水过程中绝隔热断；在上下两端压差的推动下，逐渐向下移动至底部，补水结束；补水结束后，供水管内热水流量下降为零，热水泵处于空转状态，电动机电流下降，产生停泵信号，供热水泵停止。
所述的热水出水管与一温控加热管连接，温控加热管包括一绝热外壳，绝热外壳的一侧设有出水口与热水出水管连通，绝热外壳的另一侧设有进水口，绝热外壳内设有温控加热元件和测温元件；热水水温正常时，管状温控加热元件处于断电状态，背压变容热水箱的箱体内热水温度低于最低设定温度时，自进水口流经管状温控加热元件的水流会冷却测温元件使管状温控加热元件电路导通，水流被加热。
所述热水腔内还设有上限定位圈。
本发明的有益效果是：
本发明大大减少循环管网的热水循环时间，降低热水输配过程中循环管网的耗热量及水泵耗电量。本发明仅供水管网在补水期管内水温处于正常，补水结束后循环管网内热水不再流动，水温逐渐 下降至环境温度，另因循环管无耗热量，因而其管网耗热流在补水期间大致为技术方案一的一半，非补水期间随供水管内的水温下降逐渐减少到零。因此，本发明降低管网能耗和水泵耗电量方面具有显著的优势。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：
图1是现有技术的技术方案一结构示意图；
图2是现有技术的技术方案二结构示意图；
图3是本发明的结构示意图；
图4是图3中的背压变容热水箱的结构示意图；
图5是图4中的温控加热管的结构示意图；
图6是本发明的热水能量散失定性分析示意图；
图7是本发明的水泵消耗能量定性分析示意图。。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图3，如图3所示，本发明的一种用户侧分布蓄存热水供应系统，包括带有热源10的总水箱20、设有热水泵30的供水管道40、用户侧用水设备50以及循环管60形成的循环供水系统，用户侧用水设备50均设有背压变容热水箱70，背压变容热水箱70通过供水支管41与供水管道40连通；循环管60上连通有补水管90，补水管90上设有止回阀80；各用户侧用水设备50的背压变容热水箱70均设有补水限位开关75，各补水限位开关75通过补水限位信号线100串联并连接至热水泵30；
将环路上的背压变容热水箱70的补水限位开关75串联，则任意一个用户侧背压变容热水箱70的补水限位开关75(见图4)发出信号都将启动热水泵30运行进入用户侧背压变容热水箱70的补水过程。此刻供水管40与循环管60之间会产生压差，在供水压力的作用下，首先对供水管网(包括供水管40及供水支管41)内存储的凉水压回循环管60和总水箱20。当供水管网的凉水排空后，管网内已充满热水，背压变容热水箱70的温控三通阀切换到补水状 态，热水通过管网对各用户侧背压变容热水箱70补水至热水充满。充水结束后，供水管网内热水流量降至为零，供水管40的压力将进一步升高发出停泵信号，控制热水泵30自动停止运行。
用户侧用水设备50使用热水时，背压变容热水箱70的热水腔71内热水流出，在背压作用下背压变容热水箱70的热水腔71容积逐步减少。当任意一个背压变容热水箱70的热水腔71减少到设定容积，补水限位开关75发出补水信号进入上述补水过程直至所有用户侧水箱70充满为止。
参考图4，背压变容热水箱70包括一保温箱体，箱体内有绝热隔断73将箱体分为热水腔71和背压腔72，热水腔71的顶部设有补水限位开关75，热水腔71一侧设有与用户侧用水设备50连通的热水出水管78，另一侧设有进水管77，进水管77通过温控三通阀79与供水支管41连通；背压腔72通过压力平衡管710与循环管60连通，压力平衡管710通过一旁通管711连接至温控三通阀79；热水腔71内还设有上限定位圈74。
当补水限位开关75发出信号后，系统热水泵30启动，供水管40压力升高，这时由于水温低，温控三通阀79与供水支管41与旁通管711相联的端口导通，供水管网中的凉水通过旁通管711及压力平衡管710流入循环管60。凉水排空后,水温升高，温控三通阀79动作使旁通关闭，供水支管41与进水管77导通，热水流 入热水腔71至充满。充水过程中绝隔热断73在上下两端压差的推动下，逐渐向下移动至底部，补水结束。补水结束后，供水管40内热水流量下降为零，热水泵30处于空转状态，电动机电流下降，产生停泵信号，供热水泵停止。
参考图5，热水出水,78与一温控加热管76连接，温控加热76管包括一绝热外壳761，绝热外壳761的一侧设有出水口765与热水出水管78连通，绝热外壳761的另一侧设有进水口764，绝热外壳内设有温控加热元件762和测温元件763。
热水水温正常时，管状温控加热元件762处于断电状态。当较长时间不使用箱内热水导致箱内热水温度低于最低设定温度时，自进水口764流经管状温控加热元件762的水流会冷却测温元件763使管状温控加热元件762电路导通，水流被加热；若无需使用热水时时，管内水不流动，测温元件763处的热水会很快升温至设定温度上限，发出断电信号。管状温控加热元件762仅在水温过低且温控加热管76内有水流流动时工作。
本发明实现了一种新型的节能节水热水供应系统。与现有技术相比本发明通过将部分热水分布就近蓄存在用户侧水设备50处，大大减少循环管网的热水循环时间，降低热水输配过程中循环管网的耗热量及水泵耗电量。本发明与技术方案一的能耗定性分析如下：对技术方案一，由于热水在使用期间内必须在循环管网内不停循环， 管网始终处于散热状态，其热水泵30耗电量及管网耗热流均可视为常量，管网耗热流用图6中曲线A表示，热水泵耗电量用图7中曲线C表示；本发明仅供水管网在补水期管内水温处于正常，补水结束后循环管网内热水不再流动，水温逐渐下降至环境温度，另因循环管60无耗热量，因而其管网耗热流在补水期间大致为技术方案一的一半，非补水期间随供水管内的水温下降逐渐减少到零。因此，管网耗热流用图6中曲线B表示，循环水泵耗电量用图7中脉冲曲线D表示。因而可以看出与技术方案一相比，本发明降低管网能耗和水泵耗电量方面具有显著的优势。
以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种用户侧分布蓄存热水供应系统，包括带有热源的总水箱、设有热水泵的供水管道、用户侧用水设备以及循环管形成的循环供水系统，其特征在于，所述的用户侧用水设备均设有背压变容热水箱，背压变容热水箱通过供水支管与供水管道连通；循环管上连通有补水管，补水管上设有止回阀；各用户侧用水设备的背压变容热水箱均设有补水限位开关，各补水限位开关通过补水限位信号线串联并连接至热水泵；其中，
背压变容热水箱包括一保温箱体，箱体内有绝热隔断将箱体分为热水腔和背压腔，热水腔的顶部设有补水限位开关，热水腔一侧设有与用户侧用水设备连通的热水出水管，另一侧设有进水管，进水管通过温控三通阀与供水支管连通；背压腔通过压力平衡管与循环管连通，压力平衡管通过一旁通管连接至温控三通阀；
任意一用户侧背压变容热水箱的补水限位开关发出信号后，系统热水泵启动，供水管道压力升高，温控三通阀与供水支管与旁通管相联的端口导通，供水管中的凉水通过旁通管及压力平衡管流入循环管；凉水排空后,水温升高，温控三通阀动作使旁通管关闭，供水支管与进水管导通，热水流入热水腔至充满；充水过程中绝隔热断；在上下两端压差的推动下，逐渐向下移动至底部，补水结束；补水结束后，供水管内热水流量下降为零，热水泵处于空转状态，电动机电流下降，产生停泵信号，供热水泵停止。
2.根据权利要求1所述的一种用户侧分布蓄存热水供应系统，其特征在于，所述的热水出水管与一温控加热管连接，温控加热管包括一绝热外壳，绝热外壳的一侧设有出水口与热水出水管连通，绝热外壳的另一侧设有进水口，绝热外壳内设有温控加热元件和测温元件；热水水温正常时，管状温控加热元件处于断电状态，背压变容热水箱的箱体内热水温度低于最低设定温度时，自进水口流经管状温控加热元件的水流会冷却测温元件使管状温控加热元件电路导通，水流被加热。
3.根据权利要求1所述的一种用户侧分布蓄存热水供应系统，其特征在于，所述热水腔内还设有上限定位圈。
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