CN104676730B - 基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备，包括：将水温提升至70度到90度之间，实现巴士杀菌功能的第一热交换器；将经由第一热交换器后的热水转变为生活所需温度用水的第二热交换器；在第一流道和第二流道上安装有用于调节温度的第一PID温度控制装置；在第四流道上安装有用于调节温度的第二PID温度控制装置；以及用于存放热水的杀菌釜；其中：第二流道的出水口通过管路经杀菌釜后与第四流道的入水口连接；在第四流道的出水口还安装有一个三通调节阀，在第一流道的入水口安装有一个两通调节阀阀。本专利首先将常温水升温后进行巴士杀菌，然后降温后达到生活用水使用温度，因此能很好地保证生活用水的安全、卫生和舒适性。

Description

基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备

技术领域

本发明涉及热水设备技术领域，特别是涉及一种基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备。

背景技术

现有技术中主要有两种类型的热水设备，一类是容积式或半容积式换热器，这类产品的热交换效率低导致即时供水能力差，通过蓄水来保障供水量和温度的稳定性，占地空间和设备使用空间大，采购成本和现场配套设备造价高昂，还有大量的现场管线施工，拆洗困难、后期设备维护成本高。由于以上原因，采用容积式或半容积式换热器制备热水的用户被迫降低了供水能力的配置，牺牲了客户满意度；

另一类是即热式或半即热式热水设备，其热交换效率高，即时供水能力强，但温度不稳定，特别是蒸汽热源的情况下，出水温度很难恒定，严重影响舒适性，甚至存在安全隐患。

采用以上两种设备的热水系统中，因为都只有一种水温的存在，要兼顾舒适性和卫生要求很难，水温往往维持在40～50度之间使用，使得细菌、浮游生物和寄生虫等病原体滋生，水质较差，有异味，危害健康。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备，其特征在于：包括

将水温提升至70度到90度之间，进而实现巴士杀菌功能的第一热交换器；所述第一热交换器包括第一流道和第二流道；

将经由第一热交换器后的热水转变为生活所需温度用水的第二热交换器；所述第二热交换器包括第三流道和第四流道；

在所述第一流道和第二流道上安装有用于调节温度的第一PID温度控制装置；所述第一PID温度控制装置包括：安装于第一流道入水口处的两通调节阀、安装于第二流道出水口处的温度传感器；以及与两通调节阀、温度传感器电连接的PID控制器；

在所述第四流道上安装有用于调节温度的第二PID温度控制装置；所述第二PID温度控制装置包括：安装于第四流道出水口处的三通调节阀、安装于第四流道出水口处的温度传感器；以及与三通调节阀、温度传感器电连接的PID控制器；

以及用于存放热水的杀菌釜；其中：

第二流道的出水口通过管路经杀菌釜后与第四流道的入水口连接；

所述三通调节阀的出水口与热水供水管路连接，所述三通调节阀的一个入水口与第四流道的出水口通过管路连接，所述三通调节阀的另一个入水口与杀菌釜通过管路连接；

所述两通调节阀的入水口与热源入口管路连接，所述两通调节阀的出水口与第一流道的入口连接。

进一步:所述第一热交换器由M个板式热交换器串联组成；所述第二热交换器由N个板式热交换器串联组成；其中：M和N均为自然数。

所述杀菌釜包括S个子杀菌釜，所述S个子杀菌釜的首尾依次连接组成一个流水通道；其中：相邻子杀菌釜之间的连接管道口径小于子杀菌釜的内径，且所述连接管道垂直于与其连接的两个子杀菌釜；S为不小于2的自然数。

还包括与第一热交换器、第二热交换器连接的均温器。

还包括加药清洗装置。

在所述第三流道的入口处、第一热交换器与杀菌釜之间的输水管路上分别设置有压力变送器；所述压力变送器分别与中央控制器连接；所述中央控制器内安装有报警装置。

本发明具有的优点和积极效果是：

一、通过采用上述技术方案，本发明首先利用第一热交换器将常温水加热至70-90度之间的任一设定温度进行巴士杀菌，随后利用第二热交换器将巴士杀菌后的热水降至生活所需温度的用水，比如洗澡用的40度；因此能够很好地保证生活用水的安全、卫生和舒适性；

二、由于本发明采用了两个热交换器，因此能够保证输出两种温度的水流，进一步，当第一热交换器和第二热交换器由多个板式热交换器串联组成时，则本发明能够输出多种水温的生活用水；

三、由于采用了板式热交换器进行多次热交换，换热效率很高，即时供水量大，且结构紧凑，设备占地和使用空间小，高效节约。

四、由于本发明采用了两套PID温度控制装置，因此能够很好地保证热水设备多个节点的温度稳定性、特别是热水设备整体输出液体温度的稳定性；

五、由于本发明在热交换器串联后的管路进出口配备了压力变送器，与中央控制器相连接，设备运行的流体阻力会实时的以压差的形式得以监测，中央控制器和显示器内配备了报警和提示功能，当运行阻力大于警戒值时，设备会提示用户进行维护和清洗。

六、由于本发明的杀菌釜采用了多次扩径和多次缩径来改变流速，以及多次90度折流，形成流体在杀菌釜的螺旋前进和紊态混合，使得杀菌釜内的流体不论是小流量还是大流量，都可以充分混合均温，提高流体温度的稳定性。

附图说明

图1是本发明第一优选实施例的管路原理图；

图2是本发明第二优选实施例的管路原理图；

图3是本发明优选实施例的从正面看结构示意图；

图4是本发明优选实施例的从后面看的结构示意图；

图5是本发明的局部结构示意图，主要用于显示杀菌釜的结构。

其中：1、电气控制柜；2、第一热交换器；3、温度传感器；4、杀菌釜；5、第二热交换器；6、循环泵；7、保温装置。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1、图3、图4、图5：一种基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备，包括外壳、以及封装于所述外壳内部的：第一热交换器2、杀菌釜4、第二热交换器5、以及电气控制柜1；其中：第一热交换器2将生活用水的水温提升至70度到90度之间，进而实现巴士杀菌功能；本优选实施例中的第一热交换器2包括第一流道和第二流道；其中：第一流道为热源流道，其内部循环流体温度高于95度；第二流道为生活水的流道，生活用水从第二流道的一个口进入，随后与第一流道内的高温热源进行热交换后，从第二流道的一个口导出，经杀菌釜，进入第二热交换器5；第二热交换器5将经由第一热交换器和杀菌釜后的热水转变为生活所需温度用水；所述第二热交换器包括第三流道和第四流道；其中：第三流道为冷水通道，第四流道为生活水的通道，从第二流道的出口流出的高温水经杀菌釜进入第四流道后与第三流道内的冷水进行热交换，最后将达标后的生活水(即生活所需的水温)从第四流道导出。通过采用上述技术方案，本具体实施例利用第一热交换器2将常温水加热至70-90度进行巴士杀菌，随后利用第二热交换器5将巴士杀菌后的热水降至生活所需温度的用水，比如洗澡用的40度左右；因此能够很好地保证生活用水的安全、卫生和舒适性.

为了保证水温的精度及整个加热设备的自动化程度，在所述第一流道和第二流道上安装有用于调节温度的第一PID温度控制装置；这样即可保证经第一热交换器2后的水温始终保持在70-90度之间的任一个设定温度，保证巴士杀菌的所需温度。所述第一PID温度控制装置包括：安装于第一流道入水口处的两通调节阀、安装于第二流道出水口处的温度传感器3、以及PID控制器和相关电气、自控系统组件。

为了保证水温的精度及整个加热设备的自动化程度，在所述第四流道上安装有用于调节温度的第二PID温度控制装置；这样即可保证经第二热交换器5后的水温恒定，满足生活用水的要求。所述第二PID温度控制装置包括：安装于第四流道出水口处的三通调节阀、安装于第四流道出水口处的温度传感器3；以及PID控制器和相关电气、自控系统组件。

杀菌釜4用于存放热水；其中：

第二流道的出水口通过管路经杀菌釜4后与第四流道的入水口连接；

在所述第四流道的出水口还安装有一个三通调节阀，所述三通调节阀的出水口与热水供水管路连接，所述三通调节阀的一个入水口与第四流道的出水口通过管路连接，所述三通调节阀的另一个入水口与杀菌釜通过管路连接；由于三通调节阀的存在，经杀菌釜贮存杀菌后的热水部分或全部流量进入第二热交换器5降温输出成生活用水，当第四流道的输出温度不达标时，第二PID温度控制装置可以通过调节三通调节阀的开度，混入杀菌釜内的高温热水，进而保证水温的要求。

当第一热交换器2输出的高温水不达标时(即不处于设定值的杀菌温度时)，第一PID温度控制装置可以通过调节两通调节阀的开度，进而保证水温的要求。

本优选实施例的每一次热交换的过程都有独立的PID温度控制，这样就产生了逐级稳定水温的作用，试验证明：在采用高温水作为热源的系统中，当热源做40度温度波动时，第一次PID控制的热交换之后的水温出现12～13度的温度偏差，第二次PID控制的热交换之后的水温出现±1度的温度偏差。此种控制方式对于蒸汽源的热交换温度控制更为明显，因为第一次热交换为汽水热交换，二次侧的水温十分难以稳定，但第二次热交换就变为了二次侧介质自身与自身的水水热交换，温度波动大幅降低。

进一步，所述第一热交换器由M个板式热交换器串联组成；所述第二热交换器由N个板式热交换器串联组成；其中：M和N均为自然数。

本优选实施例在以上两条多梯度温度多PID控制的基础上，还加入了自适应的功能，更进一步稳定水温。以两PID两梯度自适应热交换的热水系统为例：设备进入的冷水水温为15℃，第一次热交换的二次侧温度设定为杀菌温度80℃，第二次热交换时，是80℃的热水与15℃的冷水进行热交换，由于都是二次侧的介质在自身进行热交换，所以流量是相等的，如果忽略散热的微小热损失，热交换之后的温差改变是一致的，举例：15℃的冷水可以将80℃的热水降温到35℃，温差45℃，而自身升温的温差也将是45℃，即水温变为60℃。这股被预热后的60℃的水进入第一次的热交换，成为其二次侧，再次被热源加热到杀菌温度80℃。我们分别对影响水温的两个因素进行分析，即二次侧用水量的波动和热源温度波动。

当二次侧用水量波动时，第二次热交换的两侧流量同时波动，但流量相等，两侧介质的温度变化不大，三通调节阀的开度可以基本维持不变(等百分比调解阀)，或只需微量调整，所以出水温度是稳定的，即通过第二次的自身与自身的等流量热交换，实现了第二次热交换对流量变化的自适应；第二次的热交换中已经将冷水等流量预热，且经过缓冲器的混合后温度基本稳定，所以降低了第一次热交换的负荷，同时降低了第一次热交换中两通调节阀PID控制的难度，进而降低了温度波动，这是第一次热交换对流量的自适应。

进一步，所述杀菌釜4包括S个子杀菌釜4，所述S个子杀菌釜4的首尾依次连接组成一个流水通道；其中：相邻子杀菌釜4之间的连接管道口径小于子杀菌釜的内径，且所述连接管道垂直于与其连接的两个子杀菌釜；S为不小于2的自然数。在本优选实施例中，杀菌釜4多次变流速以及90度折流混合的结构特点，内部的水体不论小流量还是大流量，都可以紊态充分混合，这部分水量与第一次热交换的两通阀动作时间相匹配，形成对热源波动的第一轮抗干扰能力，进而保证了第二次热交换温度的稳定性。两次PID逐级稳定，逐级过滤，大大削弱了热源的波动造成的对二次侧水温的影响。这是对热源波动的自适应

还包括与第一热交换器、第二热交换器连接的均温器。

请参阅图2、在上述具体实施例的基础上，为了保证输水管路内部的洁净，防止输水管路结垢影响性能，本发明还包括加药清洗装置；上述加药清洗装置安装于生活用水循环管路中；使用时，通过循环泵6对生活用水循环管路中的水流进行施压，此时加药清洗装置中的清洗剂进入管路中对管路内部进行清洗。为了方便用户对设备运行状态的了解和及时维护，在所述第三流道的入口处、第一热交换器2与杀菌釜4之间的输水管路上分别设置有压力变送器；所述压力变送器与中央控制器连接.由于本发明在热交换器串联后的管路进入口配备了压力变送器，与中央控制器相连接，设备运行的流体阻力会时时以压差的形式得以监测，中央控制器和显示器内配备了报警装置和提示功能，当运行阻力大于警戒值时，设备会提示用户进行维护和清洗。

为了提高设备的安全性，本发明在热水供水管路上安装有温度开关Ts，并与热源入口管路的两通调节阀相连，当供水温度异常时，温度开关会抢先关闭调节阀，断开热源的供给，保障安全。

为了节约能源，本发明在热源返回的管路上设置了温度传感器，并与中央控制器相连，监测热源返回的温度，辅助限制热源入口管路上两通调节阀的最大开度，确保热源的热量被充分热交换利用，节约能源。

为了节约能源，本发明在保温回水管路上设置了温度传感器，并与中央控制器相连，通过监测保温回水的温度，由控制器控制保温循环泵的启停，节约电耗，维持循环管路内的水温，保障用水的舒适性。

为了节约能源，本发明在两个热交换器外侧安装有保温装置7，保温装置7是由保温材质制成的箱体，保温装置7包裹于两个热交换器7的外侧。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备，其特征在于：包括

将水温提升至70度到90度之间，进而实现巴士杀菌功能的第一热交换器；所述第一热交换器包括第一流道和第二流道；

将经由第一热交换器后的热水转变为生活所需温度用水的第二热交换器；所述第二热交换器包括第三流道和第四流道；

在所述第一流道和第二流道上安装有用于调节温度的第一PID温度控制装置；所述第一PID温度控制装置包括：安装于第一流道入水口处的两通调节阀、安装于第二流道出水口处的温度传感器；以及与两通调节阀、温度传感器电连接的PID控制器；

在所述第四流道上安装有用于调节温度的第二PID温度控制装置；所述第二PID温度控制装置包括：安装于第四流道出水口处的三通调节阀、安装于第四流道出水口处的温度传感器；以及与三通调节阀、温度传感器电连接的PID控制器；

以及用于存放热水的杀菌釜；其中：

第二流道的出水口通过管路经杀菌釜后与第四流道的入水口连接；

所述三通调节阀的出水口与热水供水管路连接，所述三通调节阀的一个入水口与第四流道的出水口通过管路连接，所述三通调节阀的另一个入水口与杀菌釜通过管路连接；

所述两通调节阀的入水口与热源入口管路连接，所述两通调节阀的出水口与第一流道的入口连接。

2.根据权利要求1所述的基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备，其特征在于：所述第一热交换器由M个板式热交换器串联组成；所述第二热交换器由N个板式热交换器串联组成；其中：M和N均为自然数。

3.根据权利要求2所述的基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备，其特征在于：所述杀菌釜包括S个子杀菌釜，所述S个子杀菌釜的首尾依次连接组成一个流水通道；其中：相邻子杀菌釜之间的连接管道口径小于子杀菌釜的内径，且所述连接管道垂直于与其连接的两个子杀菌釜；S为不小于2的自然数。

4.根据权利要求3所述的基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备，其特征在于：还包括与第一热交换器、第二热交换器连接的均温器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备，其特征在于：还包括加药清洗装置。

6.根据权利要求5所述的基于巴士杀菌法的灭菌恒温热水设备，其特征在于：在所述第三流道的入口处、第一热交换器与杀菌釜之间的输水管路上分别设置有压力变送器；所述压力变送器分别与中央控制器连接；所述中央控制器内安装有报警装置。