CN203443954U - 自来水水源热泵的水质安全监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种自来水水源热泵的水质安全监测系统，包括板式换热器和水源热泵机组，板式换热器的第一水流通道与市政自来水管连接，在第一进水管上设置有第一控制阀，在第一出水管上设置有第二控制阀，第一进水管和第一出水管通过旁通管相连，旁通管上设置有旁通阀；板式换热器的第二水流通道与水源热泵的一个水循环环路连接，水源热泵的另一个水循环环路与用户供回水环路连接，在板式换热器的第二水流通道的入水口上设置有制冷剂检漏器，制冷剂检漏器与控制器相连，控制器的信号输出端分别与第一控制阀、第二控制阀和旁通阀相连。该系统能够确保制冷剂不会进入自来水管网中，是一种安全可靠、低碳节能的制冷制热系统。

Description

自来水水源热泵的水质安全监测系统

技术领域

本实用新型涉及水质安全监控系统，具体涉及一种自来水水源热泵的水质安全监测系统。

背景技术

根据住房和城乡建设部消息：截至2007年底，全国城市供水综合生产能力2.8亿立方米/日，供水总量505亿立方米，自来水是与地表水源、污水源相提并论的巨大的可再生能源，在适合的可控范围内合理使用自来水作热源水，有着非常显著的优点。将自来水系统应用于旅馆、居民热水系统的设计或改造，将会取得显著的节能、节水效果。

水源热泵是利用水源所储藏的太阳能资源作为冷、热源，进行转换的空调技术。水源热泵所需要的工作条件：充足的水量、适宜的水温、良好的水质（如水体化学成分、浑浊度、硬度、矿化度以及腐蚀性等因素），以及稳定的季节变化。根据国家相关规范规定，供给城镇居民的生活饮用水水质必须符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中生活饮用水的水质标准。因城镇供水厂由于其特定工艺特点以及实际需要，对于水源水以及最终供水的水量和水质都有严格要求，完全满足水源热泵系统对于水量和水质的要求。水源中央空调系统在制热运行工况时，水源水温应为12—22℃；在制冷运行工况时，水源水温应为18—30℃。根据各自来水公司已经运行多年的实际数据，归纳可得出自来水实用水温范围为3-34℃，满足水源热泵系统对水温要求。

由于自来水干净、无杂质，自来水的板式换热系统不会发生阻塞，维护保养方便，与使用地下水或地表水的情况相比减少了保养费用；从环保的角度考虑，地下水抽上来，还要同层回灌下去，涉及地下水回灌问题，常年使用还要担心可能的污染、地下水位的变化、地面沉降等问题。而采用自来水作热源，稳定且不存在回灌和污染，可以长期使用，更加环保、可靠；相比地埋管热泵系统，占地面积小，投资省，维护方便。

以自来水作为水源的水源热泵系统与自来水水体仅仅是进行热量交换，并没有质的交换，热泵系统本身并不会对水体水质造成污染；至于水温的影响，因为自来水一直处于流动状态，进行热交换后的水都是直接供给城镇居民使用而不会储存或直接回收，故排水水温对水体水温的影响是很小的。

中国专利201210276626公开了一种用自来水作为水源的热泵系统，该系统由自来水热交换器、热泵机组、热水热交换器构成。与其他类型的水源热泵系统相比设备造价较低，系统构成简单，便于推广应用。但该发明并未涉及实际工程中如何保证系统的安全可靠运行，即不对末端用户的用水需求造成安全隐患。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种自来水水源热泵的水质安全监测系统，该系统能够在确保制冷剂不会进入自来水的前提下，利用自来水的热量，通过水源热泵机组制冷制热，是一种安全可靠、低碳节能的制冷制热系统。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种自来水水源热泵的水质安全监测系统，其包括板式换热器和水源热泵，所述板式换热器的第一水流通道与市政自来水管连接，所述市政自来水管内的自来水通过第一进水管流入板式换热器的第一水流通道的入口，在板式换热器内循环后从板式换热器的第一水流通道的出口通过第一出水管流回市政自来水管，在第一进水管上设置有第一控制阀，用于控制第一进水管的通断，在第一出水管上设置有第二控制阀，用于控制第一出水管的通断，第一进水管和第一出水管通过旁通管相连，所述旁通管上设置有旁通阀，用于控制所述旁通管的通断；所述板式换热器的第二水流通道与水源热泵的一个水循环环路连接，所述水源热泵的另一个水循环环路与用户供水回路连接，在所述板式换热器的第二水流通道的进水管上设置有制冷剂监测器，所述制冷剂监测器的信号输出端与控制器的信号输入端相连，所述控制器的信号输出端分别与第一控制阀、第二控制阀和旁通阀相连，用于控制所述第一控制阀、第二控制阀和旁通阀的开启与闭合，所述控制器的信号输入端还与报警装置相连，用于控制报警装置报警。

本实用新型的自来水水源热泵的水质安全监测系统在确保制冷剂不会进入自来水的前提下，利用自来水的热量，通过水源热泵机组通过水源热泵机组，为用户提供一种安全可靠、低碳节能的制冷制热系统。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在所述第一进水管、第一出水管两者或两者之一上设置有水质监测器，所述水质监测器的信号输出端与控制器的信号输入端相连。保证了水质的安全。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在所述板式换热器第一水流通道的入口或出口处设置有水源侧水泵。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，在所述板式换热器第一水流通道入口处设置有水源侧水泵。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在所述板式换热器第二水流通道的入口或出口处设置有二次水循环水泵。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，在所述板式换热器第二水流通道入口处设置有二次水循环水泵。

在保证板式换热器的水流量同时，又会降低自来水主管路的压力。

在本实用新型的另一种优选实施方式中，所述板式换热器的第二水流通道的出水口通过第三阀门与水源热泵的第一水循环环路的进水口相连，所述板式换热器的第二水流通道的进水口通过第四阀门与水源热泵的第一水循环环路的出水口相连，所述水源热泵的第二水循环环路的进水口通过第一阀门与用户供水回路的回水管相连，所述水源热泵的第二水循环环路的出水口通过第二阀门与用户供水回路的供水管相连；

所述板式换热器的第二水流通道的出水口通过第五阀门与水源热泵的第二水循环环路的进水口相连，所述板式换热器的第二水流通道的进水口通过第八阀门与水源热泵的第二水循环环路的出水口相连，所述水源热泵的第一水循环环路的进水口通过第六阀门与用户供水回路的进水管相连，所述水源热泵的第一水循环环路的出水口通过第七阀门与用户供水回路的出水管相连；

当需要制冷时，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门开启，第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门关闭；

当需要制热时，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门关闭，第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门开启。

本实用新型既通过第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门进行控制，能够实现制冷也能够实现制热，造价低且便于检修。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述水源热泵的第一水循环环路的进水口连接有膨胀水箱。箱内水体为纯净水以保正水体在管内长时间循环不会发生质变，同时降低对管路的腐蚀性或其它化学作用，同时也能起到补水定压的作用。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在所述第一进水管、第一出水管两者或两者之一上设置有温度监测器，所述温度监测器的输出端与控制器的信号输入端相连。用于监测自来水的温度。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型自来水水源热泵的水质安全监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型提供了一种自来水水源热泵的水质安全监测系统，如图1所示，其包括板式换热器和水源热泵，所述板式换热器的第一水流通道与市政自来水管连接，所述市政自来水管内的自来水通过第一进水管流入板式换热器的第一水流通道的入口，在板式换热器内循环后从板式换热器的第一水流通道的出口通过第一出水管流回市政自来水管，在第一进水管上设置有第一控制阀，用于控制第一进水管的通断，在第一出水管上设置有第二控制阀，用于控制第一出水管的通断，第一进水管和第一出水管通过旁通管相连，所述旁通管上设置有旁通阀，用于控制所述旁通管的通断；所述板式换热器的第二水流通道与水源热泵的一个水循环环路连接，所述水源热泵的另一个水循环环路与用户供水回路连接，在所述板式换热器的第二水流通道的进水管上设置有制冷剂监测器，所述制冷剂监测器的信号输出端与控制器的信号输入端相连，所述控制器的信号输出端分别与第一控制阀、第二控制阀和旁通阀相连，用于控制所述第一控制阀、第二控制阀和旁通阀的开启与闭合。

在本实施方式中，制冷剂监测器也可以设置在板式换热器的第二水流通道的出水管上。制冷剂监测器检测板式换热器与水源热泵形成的水循环通路上是否有制冷剂泄漏并将检测信号传输给控制器，当制冷剂监测器检测的信号说明有制冷剂泄漏时，控制器向第一控制阀、第二控制阀和旁通阀输出控制信号，控制第一控制阀和第二控制阀闭合，控制旁通阀开启，自来水从市政自来水管流出后又直接流回了市政自来水管，保证了用水的安全。在本实施方式中，制冷剂监测器可以采用现有的制冷剂监测器，控制器接收输入信号并输出控制信号的方法也采用现有的方法。

在本实施方式中，在所述第一进水管、第一出水管两者或两者之一上设置有水质监测器，所述水质监测器的信号输出端与控制器的信号输入端相连。水质监测器检测水质并将检测信号传输给控制器，当水质监测器检测的信号说明水质有变化时，控制器向第一控制阀、第二控制阀和旁通阀输出控制信号，控制第一控制阀和第二控制阀闭合，控制旁通阀开启，自来水从市政自来水管流出后又直接流回了市政自来水管，进一步保证了用水的安全。在本实施方式中，水质监测器可以采用现有的水质监测器，既可以检测国家标准中规定的所有指标，也可以检测某一个特定指标。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在第一进水管和第一出水管上分别设置水质监测器，用于检测自来水管网的水体在进入板式换热器前后是否发生变化，每一个水质监测器的检测信号均传输给控制器，当自来水管网的水体在进入板式换热器前后是否发生变化时，控制器控制报警装置报警，同时控制器向第一控制阀、第二控制阀和旁通阀输出控制信号，控制第一控制阀和第二控制阀闭合，控制旁通阀开启，自来水从市政自来水管流出后又直接流回了市政自来水管。

在本实施方式中，控制器的信号输入端还与报警装置相连，用于控制报警装置报警。当制冷剂监测器检测的信号说明有制冷剂泄漏时或者当水质监测器检测的信号说明水质有变化时，控制器向报警装置输出报警信号相连，报警装置报警。

在本实施方式中，可以在所述板式换热器第一水流通道的入口或出口处设置有水源侧水泵。在保证板式换热器的水流量同时，又会降低自来水主管路的压力。如图1所示，图中在板式换热器第一水流通道的入口处设置有水源侧水泵，在本实用新型的一种更加优选的实施方式中，水源侧水泵安装位置放在板式换热器第一水流通道的出口，以降低板式换热器的承压能力，最大限度地保证自来水水源热泵系统的安全性。在本实用新型的一个更加优选的实施方式中，水源侧水泵设置有两个，采用一个使用一个备用的模式。

在本实施方式中，可以在板式换热器第二水流通道的入口或出口处设置有二次水循环水泵。在保证板式换热器的水流量同时，又会降低自来水主管路的压力。如图1所示，在本实用新型的优选实施方式中，在板式换热器第二水流通道出口处设置有二次水循环水泵，能够降低板式换热器的承压能力，最大限度地保证自来水水源热泵系统的安全性。

在本实施方式中，采用304a不锈纲板式换热器，其材质优于城市自来水公司使用材质，材料及承压加工可经自来水公司技术部门设计检验把关，由于304a不锈纲材料不会被自来水中所含化学成分腐蚀，承压大、可拆装、易维护保养、可长期安全使用。

在本实施方式中，如图1所示，水源热泵包括冷凝器、压缩机和蒸发器，具体其结构和工作原理均采用现有技术，在本实施方式中，水源热泵机组冷凝器的循环水路为第一水循环环路，水源热泵机组蒸发器的循环水路为第二水循环环路。板式换热器的第二水流通道的出水口通过第三阀门与水源热泵的第一水循环环路的进水口相连，所述板式换热器的第二水流通道的进水口通过第四阀门与水源热泵的第一水循环环路的出水口相连，所述水源热泵的第二水循环环路的进水口通过第一阀门与用户供水回路的进水管相连，所述水源热泵的第二水循环环路的出水口通过第二阀门与用户供水回路的出水管相连；所述板式换热器的第二水流通道的出水口通过第五阀门与水源热泵的第二水循环环路的进水口相连，所述板式换热器的第二水流通道的进水口通过第八阀门与水源热泵的第二水循环环路的出水口相连，所述水源热泵的第一水循环环路的进水口通过第六阀门与用户供水回路的进水管相连，所述水源热泵的第一水循环环路的出水口通过第七阀门与用户供水回路的出水管相连。当需要制冷时，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门开启，第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门关闭。当需要制热时，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门关闭，第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门开启。

在夏季时，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门开启，第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门关闭。利用制冷剂蒸发将建筑物中的热量取出，放热给封闭环流中的水，由于自来水水源温度低，所以可以高效地带走热量；而冬季，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门关闭，第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门开启，自来水中的热量通过板式换热器传递到循环水系统，水源热泵机组中制冷剂蒸发吸收封闭环流中水的热量，通过空气或水作为载冷剂提升温度后在冷凝器中放热送到建筑物中采暖。此系统只是利用已有的自来水中的热量，通过板式换热器与水源热泵机组进行热交换，满足用户制冷与制热需求，完成热量交换后，自来水再送入自来水用户供给使用。

本实用新型既通过第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门进行控制，能够实现制冷也能够实现制热，本自来水水源热泵机组的冬夏季工况的切换模式推荐采用机组外水路的转换，造价低且便于检修。

在本实施方式中，水源热泵的第一水循环环路的进水口连接有膨胀水箱。箱内水体为纯净水以保正水体在管内长时间循环不会发生质变，同时降低对管路的腐蚀性或其它化学作用，同时也能起到补水定压的作用。如图1所示，在水源热泵机组冷凝器的循环水路输入端连接有膨胀水箱，膨胀水箱通过二次水循环水泵与冷凝器的循环水路输入端相连，膨胀水箱箱内水体为纯净水以保正水体在管内长时间循环不会发生质变，同时对管路的腐蚀性或其它化学作用降到最低。膨胀水箱同时也能起到系统定压的作用。

在本实施方式中，还可以通过控制器控制第一控制阀和第二控制阀的开度，以调节进入板式换热器的水流量及主管路的水流量。

由于本实用新型的板式换热器与市政自来水管连接形成的管路（主管路）中的水流量大于板式换热器与水源热泵连接形成的管路（循环水管路）中的水流量，且自来水主管路中自来水是往外网的流动状态，而循环管路中的水是在封闭环路中。在自来水水源热泵系统的循环水管路上设置制冷剂监测器，以检测水源热泵机组是否发生制冷剂泄露的状况。如若发生，则报警，停止水泵的运行，同时控制器控制阀门截断第一控制阀和第二控制阀，来自市政管网的水由旁通管正常送至自来水用户。本实用新型利用常见的自来水作冷热源，在保障自来水用户安全用水的前提下，降低了系统的初投资及运行能耗，降低了控故障的可能性。

在本实用新型的一种优选实施方式中，在所述第一进水管、第一出水管两者或两者之一上设置有温度监测器，所述温度监测器的输出端与控制器的信号输入端相连。用于监测自来水的温度。

在本实施方式中，循环水管路中循环的水是自来水，若只是板式换热器坏了，与自来水管路有了串水，串的也是纯净水，对饮水安全不会产生危害。

在本实施方式中，在膨胀水箱的出水管路上设置有补水流量控制装置，补水流量控制装置与报警装置和各个水泵相连，当超量补水时，补水流量控制装置控制报警装置报警，同时使水泵停机。在本实施方式中，补水流量控制装置可以采用现有的补水流量控制装置。

如图1所示，在板式换热器的第二水流通道上还设置有电子水处理仪，用于对水质进行处理。

需要说明的是，本实用新型的控制器与所有水泵均相连（图中没有示出），当制冷剂监测器检测的信号说明有制冷剂泄漏时或者当水质监测器检测的信号说明水质有变化时，控制器控制所有的水泵停止运转。

本实用新型在水源热泵机组循环水管路上设置制冷剂监测器，以检测水源热泵机组是否发生制冷剂泄露的状况。还在自来水的第一进水管和第一出水管上设置水质取样监测器，检测来自自来水管网的水体在进入水源热泵系统前后是否发生变化，这两级安全装置保证了用户用水的安全性，同时也降低了故障的可能性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种自来水水源热泵的水质安全监测系统，其特征在于，包括板式换热器和水源热泵，所述板式换热器的第一水流通道与市政自来水管连接，所述市政自来水管内的自来水通过第一进水管流入板式换热器的第一水流通道的入口，在板式换热器内循环后从板式换热器的第一水流通道的出口通过第一出水管流回市政自来水管，在第一进水管上设置有第一控制阀，用于控制第一进水管的通断，在第一出水管上设置有第二控制阀，用于控制第一出水管的通断，第一进水管和第一出水管通过旁通管相连，所述旁通管上设置有旁通阀，用于控制所述旁通管的通断；

所述板式换热器的第二水流通道与水源热泵的一个水循环环路连接，所述水源热泵的另一个水循环环路与用户供水回路连接，在所述板式换热器的第二水流通道的进水管上设置有制冷剂监测器，所述制冷剂监测器的信号输出端与控制器的信号输入端相连，所述控制器的信号输出端分别与第一控制阀、第二控制阀和旁通阀相连，用于控制所述第一控制阀、第二控制阀和旁通阀的开启与闭合，所述控制器的信号输入端还与报警装置相连，用于控制报警装置报警。

2.如权利要求1所述的自来水水源热泵的水质安全监测系统，其特征在于，在所述第一进水管、第一出水管两者或两者之一上设置有水质监测器，所述水质监测器的信号输出端与控制器的信号输入端相连。

3.如权利要求1所述的自来水水源热泵的水质安全监测系统，其特征在于，在所述板式换热器第一水流通道的入口或出口处设置有水源侧水泵。

4.如权利要求3所述的自来水水源热泵的水质安全监测系统，其特征在于，在所述板式换热器第一水流通道入口处设置有水源侧水泵。

5.如权利要求1所述的自来水水源热泵的水质安全监测系统，其特征在于，在所述板式换热器第二水流通道的入口或出口处设置有二次水循环水泵。

6.如权利要求5所述的自来水水源热泵的水质安全监测系统，其特征在于，在所述板式换热器第二水流通道入口处设置有二次水循环水泵。

7.如权利要求1所述的自来水水源热泵的水质安全监测系统，其特征在于，所述板式换热器的第二水流通道的出水口通过第三阀门与水源热泵的第一水循环环路的进水口相连，所述板式换热器的第二水流通道的进水口通过第四阀门与水源热泵的第一水循环环路的出水口相连，所述水源热泵的第二水循环环路的进水口通过第一阀门与用户供水回路的回水管相连，所述水源热泵的第二水循环环路的出水口通过第二阀门与用户供水回路的供水管相连；

所述板式换热器的第二水流通道的出水口通过第五阀门与水源热泵的第二水循环环路的进水口相连，所述板式换热器的第二水流通道的进水口通过第八阀门与水源热泵的第二水循环环路的出水口相连，所述水源热泵的第一水循环环路的进水口通过第六阀门与用户供水回路的进水管相连，所述水源热泵的第一水循环环路的出水口通过第七阀门与用户供水回路的出水管相连；

当需要制冷时，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门开启，第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门关闭；

当需要制热时，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门关闭，第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门开启。

8.如权利要求1所述的自来水水源热泵的水质安全监测系统，其特征在于，所述水源热泵的第一水循环环路的进水口连接有膨胀水箱。

9.如权利要求1所述的自来水水源热泵的水质安全监测系统，其特征在于，在所述第一进水管、第一出水管两者或两者之一上设置有温度监测器，所述温度监测器的输出端与控制器的信号输入端相连。