CN112628834A - 一种空气源热泵集中供暖智能系统 - Google Patents

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CN112628834A CN202110011166.3A CN202110011166A CN112628834A CN 112628834 A CN112628834 A CN 112628834A CN 202110011166 A CN202110011166 A CN 202110011166A CN 112628834 A CN112628834 A CN 112628834A
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李余斌
刘超
张剑雄
张剑弘
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Abstract

本发明公开了一种空气源热泵集中供暖智能系统，包括：热交换装置、水箱、供暖管道、循环泵和监控系统，所述供暖管道包括热水出管、冷水回管、回水管和出水管，所述热交换装置通过所述热水出管和冷水回管的末端连接用户端入口管道和用户端出口管道，所述水箱通过所述回水管和出水管分别与所述热水出管和冷水回管连通，所述热水出管和冷水回管之间连接有所述循环泵；所述监控系统包括测量设备、信号集采器和主控装置，所述信号集采器包括收发芯片。本发明采用空气能源，环保无污染；同时可根据客户端温度和用户需求实时调节，进一步提升能源利用率。

Description

一种空气源热泵集中供暖智能系统
技术领域
本发明属于集中供暖领域，尤其涉及一种空气源热泵集中供暖智能系统。
背景技术
集中供暖，指集中集团式供暖的一种形式。集中供暖，从能源利用方面讲，集中供暖一次性投资大，运行费用高，无论是否需要，暖气始终全天供热，因楼层不同而造成温度不均，若遇到供暖偏热，居民只有开窗降温，使宝贵的能源白白浪费。
另外，作为供暖最常用的载体水往往由于硬度高，含有较多的钙、镁等离子，并且水中也含有细沙，如不加处理，直接使用，一方面容易造成供暖系统管道堵塞，另一方面，长期运行，系统管道及空气源热泵换热管道中会结垢，造成机组换热效率降低，影响系统供热效率，造成系统能耗较高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种空气源热泵集中供暖智能系统，节能谎报，同时实现供暖系统个数据的监控。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种空气源热泵集中供暖智能系统，包括：热交换装置、水箱、供暖管道、循环泵和监控系统，所述供暖管道包括热水出管、冷水回管、回水管和出水管，所述热交换装置通过所述热水出管和冷水回管的末端连接用户端入口管道和用户端出口管道，所述水箱通过所述回水管和出水管分别与所述热水出管和冷水回管连通，所述热水出管和冷水回管之间连接有所述循环泵；
所述监控系统包括测量设备、信号集采器和主控装置，所述信号集采器包括收发芯片，所述信号集采器用于采集所述测量设备发送的模拟信号并转换成数字信号后通过所述收发芯片发送至主控装置，所述主控装置设有与所述收发芯片相匹配的收发模块；
所述测量设备包括智能温控阀，所述智能温控阀设于所述用户端入口管道上，用于检测所述用户端入口管道的水温并将所述水温信号传输至所述信号集采器，还用于通过所述收发芯片接收所述主控装置的开度调节指令并调节阀门开度。
优选地，所述水箱与潜水泵之间通过进水管连接有软化水装置，所述软化水装置包括软化罐和操控仪表盘，所述软化罐内部设有上布水器、下布水器和内管，所述内管的上端口通过所述进水管与所述水箱连通，所述内管的下端口通过所述下布水器与所述软化罐内部连通，所述上布水器设于所述内管上端且用于连通所述进水管的进水一侧和所述软化罐内部；所述软化罐内部设有树脂。
更优选地，所述软化水装置还包括盐罐，所述软化罐设有吸盐口，所述吸盐口通过所述上布水器与所述软化罐内部连通，所述吸盐口用于通过自动排气阀与所述盐罐连通。
更优选地，所述潜水泵与所述软化水装置之间还连接有除砂器。
优选地，所述监控系统还包括云数据中继集采器DTS，所述云数据中继集采器DTS与所述主控装置信号连通，所述云数据中继集采器DTS用于对所述收发芯片接收的数据信号进行复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。
更优选地，所述主控装置通过云端数据平台与移动终端连接，移动终端用于访问所述云端数据平台实时监控系统实际供暖情况。
更优选地，所述用户端设有测温面板，所述测温面板用于实时检测用户端室内温度并传输至所述云端数据平台。
优选地，所述测量设备还包括液位传感器，所述液位传感器包括主体管、压力敏感元件和浮球，所述浮球位于所述主体管内部的腔体，所述主体管与所述水箱相连通，且所述主体管内液面与所述水箱液面高度相同，所述压力敏感元件用于检测所述主体管内液体的静压并转换成液位高度电信号。
更优选地，所述主体管外表面安装有翻柱显示器，所述翻柱显示器内部包括若干磁翻柱，所述磁翻柱为红、白两个半圆柱合成的圆柱体；所述浮球沉入液体部分与浮出液体部分的交界处安装有磁钢；所述磁钢与磁翻柱形成磁力感应，所述浮子用于在所述主体管内随液位的升降而上下移动，所述磁钢通过磁耦合作用，驱动磁翻柱翻转180度，液位上升时，所述磁翻柱由白色转为红色，液位下降时，所述磁翻柱由红色转为白色。
更优选地，所述翻柱显示器还包括磁控开关和变送传感器，所述磁控开关用于对液位高度进行报警和控制，所述变送传感器用于将所述液位高度电信号转换为标准电信号传送到控制室。
优选地，所述测量设备还包括数显温度远传仪，所述数显温度远传仪包括热电阻测温元件、WTY型温度计和温度仪表盘，所述热电阻测温元件和WTY型温度计封装与所述数显温度远传仪内部，且测温系统相互独立；所述WTY型温度计用于通过所述温度仪表盘现场指示，所述热电阻测温元件用于将热电阻信号远处至控制室；所述数显温度远传仪安装于所述热水出管和/或冷水回管上。
优选地，所述测量设备还包括热量表，所述热量表与配对的温度检测装置和流量计电性连接，所述温度检测装置分别安装在所述热水出管的出口处管道和所述冷水回管进口处管道上，所述流量计安装于所述冷水回管进口处管道上，所述热量表根据所述温度检测装置和流量计的测量数据计算得出载热液体所释放的热量值，并通过所述热量表的仪表盘显示。
优选地，所述测量设备还包括多功能远传温控显示器、压力变送器和温度变送器。
优选地，所述热水出管连接所述用户端一侧依次设有球阀和所述智能温控阀，所述冷水回管连接所述用户端一侧设有专用工具锁闭阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统采用空气能源，环保无污染；同时可根据客户端温度和用户需求实时调节，进一步提升能源利用率。
3、本发明所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统具有监控系统，可以通过手机APP软件后台，可以实时监控系统实际供暖情况，减少劳力，真正实现‘现场无人值守’运行，系统配备有故障报警系统，通过手机报警随时随地掌握系统信息，出现故障险情，第一时间收到信息，赶往现场处理故障。
3、本发明所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统具备软化水装置，软化罐内水流逆流布置，使树脂的有效工作交换容量得以充分发挥；盐罐采用虹吸再生原理，无需盐泵，耗电量少；同时占地空间小，只需提供树脂罐和盐罐的占地空间，节省管路、盐泵所占空间；用户可根据实际需要，自行调整再生周期和再生时间；运行费用低软水器能适应水量变化，精确地计量产水量、计量再生剂的用量，避免了再生时再生剂无辜的浪费，同时可节省大量的人工费。
附图说明
图1是本发明所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统结构示意图。
图2是本发明所述的软化水装置示意图。
图3是本发明所述的液位传感器结构示意图。
其中，1、潜水泵；2、水箱；3、热交换装置；4、热水出管；5、冷水回管；6、回水管；7、出水管；8、循环泵；9、压力变送器、10、第一温度传感器；11、第二温度传感器；12、流量计；13、热量表；14、补水泵；15、用户端；16、液位传感器，161、主体管，162、压力敏感元件，163、浮球，164、翻柱显示器，165、磁翻柱，166、磁钢；17、温度检测装置；18、进水管；19、软化罐，191、上布水器，192、内管，193、下布水器，194、吸盐口；20、树脂；21、盐罐，211、自动排气阀。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例一
在本发明的描述中，有必要理解的是，“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，目标仅为便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例
如图1所示，一种空气源热泵集中供暖智能系统，包括：热交换装置3、水箱2、供暖管道、循环泵8和监控系统，供暖管道包括热水出管4、冷水回管5、回水管6和出水管7，热交换装置3通过热水出管4和冷水回管5的末端连接用户端15入口管道和用户端15出口管道，水箱2通过回水管6和出水管7分别与热水出管4和冷水回管5连通，热水出管4和冷水回管5之间连接有循环泵8。热交换装置3采用空气源，即利用空气作为能量源，通过压缩机等为水加热，实现水热交换。水箱2通过进水管连接潜水泵1，潜水泵1抽取地下水注入水箱2，水箱2的出水管7通过补水泵14与冷水回管5连通。
监控系统包括测量设备、信号集采器和主控装置，信号集采器包括收发芯片，信号集采器用于采集测量设备发送的模拟信号并转换成数字信号后通过收发芯片发送至主控装置，主控装置设有与收发芯片相匹配的收发模块；其中，热交换装置3、水箱2、循环泵8设于机房，主控装置设于控制室内，信号集采器安装在信号站。
测量设备包括智能温控阀，智能温控阀设于用户端15入口管道上，用于检测用户端15入口管道的水温并将水温信号传输至信号集采器，还用于通过收发芯片接收主控装置的开度调节指令并调节阀门开度，减少了能源不必要的浪费。
如图2所示，水箱2与潜水泵1之间通过进水管18连接有软化水装置，软化水装置包括软化罐19和操控仪表盘，软化罐19内部设有上布水器191、下布水器193和内管192，内管192的上端口通过进水管18与水箱2连通，内管192的下端口通过下布水器193与软化罐19内部连通，上布水器191设于内管192上端且用于连通进水管18的进水一侧和软化罐19内部；软化罐19内部设有树脂20。
在实际应用中，软化罐19两端的进水管18设有球阀、压力表等。软化罐19的软化原理如下：
潜水泵1抽取地下水先通过上布水器191进入软化罐19内，在软化罐19内，含有硬度离子的地下水通过软化罐19内的树脂20层，再通过下布水器193进入内管192，最后进入水箱2。在地下水通过软化罐19内的树脂20层时，地下水中的钙、镁离子便与树脂20吸附的钠离子发生置换，树脂20吸附了钙、镁离子而钠离子进入水中，这样从软化罐19内流出的水就是去掉了硬度的软化水。图2中箭头方向为地下水经过软化罐19的流向。
随着树脂20内Ca2+、Mg2+的增加，树脂20去除Ca2+、Mg2+的效能逐渐降低，就必须进行再生，再生过程就是用盐罐21中的食盐水通过上布水器191进入软化罐19内冲洗树脂20层，把树脂20上的硬度离子再置换出来，随再生废液排出罐外，这时树脂20就又恢复了软化交换功能。因此软化水装置还包括盐罐21，软化罐19设有吸盐口194，吸盐口194通过上布水器191与软化罐19内部连通，吸盐口194用于通过自动排气阀211与盐罐21连通。
为了进一步优化软化效率，潜水泵1与软化水装置之间还连接有除砂器，使得潜水泵1抽取的地下水先经过除砂器，再进入软化水装置。除砂器可以在离心力的作用下，将地下水中的沙子等杂质除去。
本实施例中，软化罐19两端通过活接头与进水管18连接，方便改变软化罐19与水箱2和盐罐21的连接状态。
监控系统还包括云数据中继集采器DTS，云数据中继集采器DTS与主控装置信号连通，云数据中继集采器DTS用于对收发芯片接收的数据信号进行复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。
主控装置通过云端数据平台与移动终端连接，移动终端用于访问云端数据平台实时监控系统实际供暖情况。
用户端15设有测温面板，测温面板用于实时检测用户端15室内温度并传输至云端数据平台。
热水出管4连接用户端15一侧依次设有球阀和智能温控阀，冷水回管5连接用户端15一侧设有专用工具锁闭阀。球阀和智能温控阀双重配合可以使得用户端15更加灵活的控制阀门开度，节约能源，供暖体验感更加舒适。
测量设备还包括液位传感器16，液位传感器16包括主体管161、压力敏感元件162和浮球163，浮球163位于主体管161内部的腔体，主体管161与水箱2相连通，且主体管161内液面与水箱2液面高度相同，压力敏感元件162用于检测主体管161内液体的静压并转换成液位高度电信号。
如图3所示，主体管161外表面安装有翻柱显示器164，翻柱显示器164内部包括若干磁翻柱165，磁翻柱165为红、白两个半圆柱合成的圆柱体；浮球163沉入液体部分与浮出液体部分的交界处安装有磁钢166。因此，磁钢166会随着浮球163在液面上升降，磁钢166的磁性透过外壳传递给翻柱显示器164，推动磁翻柱165翻转180°，由于磁翻柱165是由红、白两个半圆柱合成的圆柱体，所以翻转180°后朝向翻柱显示器164外的会改变颜色，液位上升时，磁翻柱165由白色转为红色，液位下降时，磁翻柱165由红色转为白色。本实施例中液面以下为红色，液面以上为白色，两色交界处即是液面的高度。
翻柱显示器164还包括磁控开关和变送传感器，磁控开关用于对液位高度进行报警和控制，变送传感器用于将液位高度电信号转换为标准电信号传送到控制室。
测量设备还包括数显温度远传仪，数显温度远传仪包括热电阻测温元件、WTY型温度计和温度仪表盘，热电阻测温元件和WTY型温度计封装与数显温度远传仪内部，且测温系统相互独立。WTY型温度计用于通过温度仪表盘现场指示，热电阻测温元件用于将热电阻信号远处至控制室，数显温度远传仪安装于热水出管4和/或冷水回管5上。本数显温度远传仪只需单点测温就可双重指示被测温度，其中压力式部分即WTY型温度计用于现场指示，热电阻信号用来远传至控制室(约500米)，通过二次仪表来线式、控制、调节被测温度，两个测温系统互相监视，提高了温度测量的可靠性和准确性。
测量设备还包括多功能远传数显仪表，多功能远传数显仪表用于检测三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率、有功电能、无功电能，并带有通讯接口和电能脉冲输出功能。采用MODBUS-RTU通讯协议，实现LED现场显示和远程RS-485数字通讯。
测量设备还包括热量表13，热量表13内部包括温度检测装置17和流量计12，热量表13与配对的温度检测装置17和流量计12电性连接，温度检测装置17分别安装在热水出管4的出口处管道和冷水回管5进口处管道上。热量表13根据温度检测装置17和流量计12的测量数据计算得出载热液体所释放的热量值，并通过热量表13的仪表盘显示。
当流量计12发出流量信号，配对的温度检测装置17给出测量的温度信号，热量表13采集流量信号和温度信号。经过计算，显示出载热液体从入口至出口所释放的热量值Q。其计算公式如下：
Q＝CV(t供水-t回水)
其中，Q为载热液体从入口至出口所释放的热量，即消耗的热能，单位为kWh；C为水的比热容，C＝0.001167kWh/L.℃；
V为流过热交换装置3的热水体积，单位为升(L)；
t供水、t回水分别为流过热水出管4的出口处管道和冷水回管5进口处管道处热水温度，单位为℃。
测量设备还包括多功能远传温控显示器、压力变送器9和温度变送器。
测量设备还包括数显远传8路巡检仪，数显远传8路巡检仪用于顺序巡回测量各输入通道，测量的结果放在数据缓冲区，供显示和通讯使用。
数显远传8路温度巡检仪的工作原理是顺序巡回测量各输入通道，测量的结果放在数据缓冲区，供显示和通讯使用。优点是可以最大限度减小测量装置的尺寸，降低集成成本，是目前最经济的温度监测仪器。主要有以下功能：
1)测量：内置温湿度传感器或可连接外部温湿度传感器测量温度和湿度；因为在温湿度记录器的内部是安装有一个传感器的，这样在进行测量的时候，就可以直接的和外部的传感器连接在一起，就可以有效的将测量到的温度和湿度的具体数值进行传送和正确测量；
2)记录存储：在8路温度巡检仪进行完温度测量和湿度，测量之后，温湿度记录器还可以自动的对这些测量数据进行存储和记录，这样在下次需要的时候，就可以不同再一次的进行测量，只需要进行记录的翻阅就可以查找到正确的温度和湿度的数值.换句话说就是自动记录和存储测量的温湿度值；
3)数据传送：因为在8路温度巡检仪的表面上存在有很多不同类型的接口，这样我们就可以借助一些特殊的传输工具，将保存的测量数据通过某种方式(如RS232、RS485、USB、无线接口等)传送或下载到计算机。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种空气源热泵集中供暖智能系统，其特征在于，包括：热交换装置、水箱、供暖管道、循环泵和监控系统，所述供暖管道包括热水出管、冷水回管、回水管和出水管，所述热交换装置通过所述热水出管和冷水回管的末端连接用户端入口管道和用户端出口管道，所述水箱通过所述回水管和出水管分别与所述热水出管和冷水回管连通，所述热水出管和冷水回管之间连接有所述循环泵；所述水箱的出水管通过补水泵与所述冷水回管连通，所述水箱通过进水管连接有潜水泵；
所述监控系统包括测量设备、信号集采器和主控装置，所述信号集采器包括收发芯片，所述信号集采器用于采集所述测量设备发送的模拟信号并转换成数字信号后通过所述收发芯片发送至主控装置，所述主控装置设有与所述收发芯片相匹配的收发模块；
所述测量设备包括智能温控阀，所述智能温控阀设于所述用户端入口管道上，用于检测所述用户端入口管道的水温并将所述水温信号传输至所述信号集采器，还用于通过所述收发芯片接收所述主控装置的开度调节指令并调节阀门开度。
2.根据权利要求1所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统，其特征在于，所述水箱与潜水泵之间通过进水管连接有软化水装置，所述软化水装置包括软化罐和操控仪表盘，所述软化罐内部设有上布水器、下布水器和内管，所述内管的上端口通过所述进水管与所述水箱连通，所述内管的下端口通过所述下布水器与所述软化罐内部连通，所述上布水器设于所述内管上端且用于连通所述进水管的进水一侧和所述软化罐内部；所述软化罐内部设有树脂。
3.根据权利要求2所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统，其特征在于，所述软化水装置还包括盐罐，所述软化罐设有吸盐口，所述吸盐口通过所述上布水器与所述软化罐内部连通，所述吸盐口用于通过自动排气阀与所述盐罐连通。
4.根据权利要求2所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统，其特征在于，所述潜水泵与所述软化水装置之间还连接有除砂器。
5.根据权利要求1所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统，其特征在于，所述监控系统还包括云数据中继集采器DTS，所述云数据中继集采器DTS与所述主控装置信号连通，所述云数据中继集采器DTS用于对所述收发芯片接收的数据信号进行复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度；
优选地，所述主控装置通过云端数据平台与移动终端连接，移动终端用于访问所述云端数据平台实时监控系统实际供暖情况；
优选地，所述用户端设有测温面板，所述测温面板用于实时检测用户端室内温度并传输至所述云端数据平台。
6.根据权利要求1所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统，其特征在于，所述测量设备还包括液位传感器，所述液位传感器设于所述水箱内部，所述液位传感器包括主体管、压力敏感元件和浮球，所述浮球位于所述主体管内部的腔体，所述主体管与所述水箱相连通，且所述主体管内液面与所述水箱液面高度相同，所述压力敏感元件用于检测所述主体管内液体的静压并转换成液位高度电信号；
优选地，所述主体管外表面安装有翻柱显示器，所述翻柱显示器内部包括若干磁翻柱，所述磁翻柱为红、白两个半圆柱合成的圆柱体；所述浮球沉入液体部分与浮出液体部分的交界处安装有磁钢；所述磁钢与磁翻柱形成磁力感应，所述浮子用于在所述主体管内随液位的升降而上下移动，所述磁钢通过磁耦合作用，驱动磁翻柱翻转180度，液位上升时，所述磁翻柱由白色转为红色，液位下降时，所述磁翻柱由红色转为白色；
优选地，所述翻柱显示器还包括磁控开关和变送传感器，所述磁控开关用于对液位高度进行报警和控制，所述变送传感器用于将所述液位高度电信号转换为标准电信号传送到控制室。
7.根据权利要求1所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统，其特征在于，所述测量设备还包括数显温度远传仪，所述数显温度远传仪包括热电阻测温元件、WTY型温度计和温度仪表盘，所述热电阻测温元件和WTY型温度计封装与所述数显温度远传仪内部，且测温系统相互独立；所述WTY型温度计用于通过所述温度仪表盘现场指示，所述热电阻测温元件用于将热电阻信号远处至控制室；所述数显温度远传仪安装于所述热水出管和/或冷水回管上。
8.根据权利要求1所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统，其特征在于，所述测量设备还包括热量表，所述热量表与配对的温度检测装置和流量计电性连接，所述温度检测装置分别安装在所述热水出管的出口处管道和所述冷水回管进口处管道上，所述流量计安装于所述冷水回管进口处管道上，所述热量表根据所述温度检测装置和流量计的测量数据计算得出载热液体所释放的热量值，并通过所述热量表的仪表盘显示。
9.根据权利要求1所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统，其特征在于，所述测量设备还包括多功能远传温控显示器、压力变送器和温度变送器。
10.根据权利要求1所述的一种空气源热泵集中供暖智能系统，其特征在于，所述热水出管连接所述用户端一侧依次设有球阀和所述智能温控阀，所述冷水回管连接所述用户端一侧设有专用工具锁闭阀。
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