CN204404398U - 一种冷热水输配平衡柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及集中供热和集中供冷技术领域，旨在提供一种冷热水输配平衡柜。该种冷热水输配平衡柜包括冷热水输配平衡装置和柜体，所述冷热水输配平衡装置包括手动截止阀、温度传感器、压力传感器、平衡管、供水管、回水管、电动调节阀、控制器、单向阀和控制器。本实用新型与其他平衡柜相比，将变频循环泵放置在柜体外，首先可避免由于水泵的安装、散热等要求造成的柜体体积偏大，从而降低管道走向阻力；其次由于柜体内没有动设备，则故障率低；最后由于循环变频泵独立安装，可便于用户集中采购，降低采购成本，同时便于水泵的维护保养。

Description

一种冷热水输配平衡柜

技术领域

本实用新型是关于集中供热和集中供冷技术领域，特别涉及一种冷热水输配平衡柜。

背景技术

在集中供热系统或集中制冷系统中，由于各个区域的使用需求不同，所需的供水温度和供水流量就会有差别产生。例如在集中供热系统中，新建楼宇的供水温度可明显低于建成多年的楼宇，当供水温度出现差别时，为了确保各个楼宇都能达到要求，因而热源的供水温度会以建成多年的楼宇为标准进行供水；同时根据回水温度的高低在热源侧进行循环水泵的变频调节。由于新建楼宇的供水温度偏高，降低了采暖的舒适性，可能会产生开窗通风等不节能的现象。

目前在终端用户侧设置的平衡机组，包含供水管、回水管、平衡管、手动截止阀、水泵、单向阀、电动调节阀等零件。一般有2种形式，第一种是传统形式，零件都是零散运送至供热管网终端进行施工安装，造成施工周期长、组装的质量参差不齐等缺陷；第二种最新的形式是平衡柜在厂家安装完成后送至供热管网终端进行安装，其根据现场实际情况，在标准配置中选择最合适的机组，相对第一种形式而言，组装质量明显提高。但对于不同的终端用户而言，即使是相同管径的供、回水管，可能由于所需的扬程不同造成水泵的功率不同，若柜体的尺寸基本不变，则需改变柜内管路的走向迁就柜内水泵的安装及散热要求，造成柜内管路的阻力增加，其次配置一台相应的机组的供货周期长。

因此，最新的平衡机组已包含水泵，与分批采购相比，提高了采购成本；其次，机组为了水泵运转散热等要求，造成尺寸加大；同时，为了提高标准化程度，机组内会牺牲一部分水泵扬程，相对的提高了机组的运行能耗。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种在满足终端用户供水温度和流量双调的前提下，能降低系统的能耗、缩短供货周期、降低采购成本、提高循环水泵保养维护便利性的装置。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种冷热水输配平衡柜，包括冷热水输配平衡装置和柜体，所述冷热水输配平衡装置包括手动截止阀、温度传感器、压力传感器、平衡管、供水管、回水管、电动调节阀、控制器、单向阀和控制器；

所述供水管和回水管分别连通热源侧和用户侧，且供水管和回水管分别在热源侧和用户侧的管口处设有手动截止阀；所述平衡管连通供水管和回水管，平衡管将供水管分为供水管一次侧和供水管二次侧，将回水管分为回水管一次侧和回水管二次侧，即供水管从热源侧到平衡管的连接处为供水管一次侧，供水管从用户侧到平衡管的连接处为供水管二次侧，回水管从热源侧到平衡管的连接处为回水管一次侧，回水管从用户侧到平衡管的连接处为回水管二次侧；回水管一次侧在与平衡管的连接处，设有电动调节阀，用于通过调节电动调节阀的开度控制用户侧的供水温度；

所述供水管一次侧上安装有温度传感器A和压力传感器A，温度传感器A用于检测供水管一次侧的供水温度，压力传感器A用于检测供水管一次侧的供水压力；供水管二次侧上安装有温度传感器B和压力传感器B，温度传感器B用于检测供水管二次侧的出口温度(即用户侧的供水温度)，压力传感器B用于检测供水管二次侧的供水压力；回水管一次侧上安装有压力传感器D，压力传感器D用于检测热源侧的回水压力；回水管二次侧上安装有温度传感器C和压力传感器C，温度传感器C用于检测用户侧的回水温度，压力传感器C用于检测用户侧的回水压力；平衡管上安装有单向阀，用于控制水流只能从回水管二次侧单向流入供水管二次侧；

所述控制器采用可编程逻辑控制器，控制器分别与温度传感器、压力传感器、电动调节阀连接；控制器用于通过计算温度传感器、压力传感器测得的数据，进行能效分析，并控制电动调节阀的开度，进而实现供水温度的控制；

所述柜体的两侧分别开有供水管连接口和回水管连接口，冷热水输配平衡装置安装在柜体内，冷热水输配平衡装置内的供水管、回水管分别通过供水管连接口、回水管连接口，与外部的供水管、回水管实现连接。

作为进一步的改进，所述回水管一次侧上还设有排污口，用于排出供水管、回水管中的水。

作为进一步的改进，所述供水管、平衡管和回水管的外部都包裹有隔热保温层，隔热保温层的隔热保温材料采用离心玻璃棉。

作为进一步的改进，所述冷热水输配平衡柜还包括循环变频泵，循环变频泵安装在柜体外，且安装在供水管的出水管段上；循环变频泵与控制器连接，用于通过控制器的频率调节实现冷热水的输配增压和循环水量控制。

作为进一步的改进，所述冷热水输配平衡柜还包括室外温度传感器，室外温度传感器设置在柜体外，控制器能利用室外温度传感器检测到的室外温度，根据气候补偿，优化对电动调节阀和循环变频泵的控制。

作为进一步的改进，所述柜体是矩形结构的柜体，柜体前面设有双开门或者单开门，门上安装有玻璃面板，柜体后面设置有散热孔，柜体的侧面设有检修门；设置在柜体内的冷热水输配平衡装置的控制器与玻璃面板对应安置，能通过玻璃面板查看柜体内部控制器的屏幕显示。

作为进一步的改进，所述柜体的底部设有安装底座，安装底座上焊接有底座槽钢，底座槽钢能利用地脚螺栓实现柜体的固定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型装置结构紧凑，通过循环变频泵和电动调节阀同时作用，对供水温度和流量进行调节，确保终端用户的供水温度符合需求的同时，装置的运行能效处于最佳状态。

2、本实用新型的各个部件均可以在工厂完成组装，而且装置柜体的尺寸设计根据供、回水管的管径而定，柜体尺寸相对标准化，供货周期短。

3、与其他平衡柜相比，将变频循环泵放置在柜体外，首先可避免由于水泵的安装、散热等要求造成的柜体体积偏大，从而降低管道走向阻力；其次由于柜体内没有动设备，则故障率低；最后由于循环变频泵独立安装，可便于用户集中采购，降低采购成本，同时便于水泵的维护保养。

附图说明

图1为本实用新型的原理示意图。

图2为本实用新型中的柜体结构示意图。

图3为本实用新型的主视图。

图中的附图标记为：1手动截止阀；2温度传感器A；3压力传感器A；4单向阀；5平衡管；6供水管；7回水管；8电动调节阀；9控制器；10柜体；11底座槽钢；12地脚螺栓；13循环变频泵；14室外温度传感器；15温度传感器B；16压力传感器B；17温度传感器C；18压力传感器C；19压力传感器D。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

一种冷热水输配平衡柜包括冷热水输配平衡装置、柜体10、循环变频泵13和室外温度传感器14。

如图1所示，冷热水输配平衡装置包括手动截止阀1、温度传感器、压力传感器、平衡管5、供水管6、回水管7、电动调节阀8、控制器9、单向阀4。供水管6和回水管7分别连通热源侧(即一次侧)和用户侧(即二次侧)，且供水管6和回水管7分别在热源侧和用户侧的管口处设有手动截止阀1。平衡管5连通供水管6和回水管7，平衡管5将供水管6分为供水管一次侧和供水管二次侧，将回水管7分为回水管一次侧和回水管二次侧；即供水管6从热源侧到平衡管5的连接处为供水管一次侧，供水管6从用户侧到平衡管5的连接处为供水管二次侧，回水管7从热源侧到平衡管5的连接处为回水管一次侧，回水管7从用户侧到平衡管5的连接处为回水管二次侧。回水管一次侧在与平衡管5的连接处，设有电动调节阀8，用于通过调节电动调节阀8的开度控制用户侧的供水温度。其中，供水管6和回水管7互相平行，回水管一次侧和回水管二次侧的中心线在同一水平线上，供水管一次侧和供水管二次侧的中心线在同一水平线上。供水管6、平衡管5和回水管7的外部都包裹有以离心玻璃棉为隔热保温材料的隔热保温层。

供水管一次侧上安装有温度传感器A2和压力传感器A3，温度传感器A2用于检测供水管一次侧的供水温度，压力传感器A3用于检测供水管一次侧的供水压力。供水管二次侧上安装有温度传感器B15和压力传感器B16，温度传感器B15用于检测供水管二次侧的出口温度，即二次侧的供水温度，压力传感器B16用于检测供水管二次侧的供水压力。回水管一次侧上安装有压力传感器D19，压力传感器D19用于检测热源侧的回水压力；回水管一次侧上还设有排污口，便于检修时，排出供水管6、回水管7中的水。回水管二次侧上安装有温度传感器C17和压力传感器C18，温度传感器C17用于检测二次侧的回水温度，压力传感器C18用于检测二次侧的回水压力。平衡管5由2个立管段和连接2个立管段的水平管段组成，水平管段部分上安装有单向阀4，用于控制水流只能从回水管二次侧单向流入供水管二次侧。

根据温度传感器B15和温度传感器C17测得的温差，结合循环变频泵13的流量，控制器9能计算出二次侧的输出能量。

根据压力传感器D19和压力传感器C18检测得到的电动调节阀8两侧的压力，控制器9能计算出一次侧的流量；根据温度传感器A2和温度传感器C17测得的温差，结合电动调节阀8的流量，控制器9能计算出一次侧的输入能量。

控制器9采用可编程逻辑控制器，控制器9分别与温度传感器、压力传感器、电动调节阀8、循环变频泵13连接。控制器9用于通过计算温度传感器、压力传感器、室外温度传感器14测得的数据，得到一次侧的输入能量和二次侧的输出能量，进行能效分析，并控制电动调节阀8的开度和循环变频泵13的频率，进而实现供水温度的控制。

如图2所示，柜体10为矩形结构，柜体10前面设有双开门或者单开门，门上安装有玻璃面板，柜体10后面设置有散热孔，柜体10的侧面设有检修门，柜体10的两侧分别开有供水管连接口和回水管连接口，柜体10的底部设有安装底座，安装底座上焊接有底座槽钢11，底座槽钢11能利用地脚螺栓12实现柜体10的固定。如图3所示，冷热水输配平衡装置安装在柜体10内，冷热水输配平衡装置内的供水管6、回水管7分别通过供水管连接口、回水管连接口，与外部的供水管、回水管实现连接；设置在柜体10内的冷热水输配平衡装置的控制器9与玻璃面板对应安置，能通过玻璃面板查看柜体10内部控制器9的屏幕显示，便于室外安装，与控制器9面板镶嵌在门上相比，避免因按钮的触碰而造成的隐患，同时可起到防雨、防尘的作用。

循环变频泵13和室外温度传感器14分别安装在柜体10外；且循环变频泵13安装供水管6的出水管段上，循环变频泵13用于通过频率调节实现冷热水的输配增压和循环水量控制。

根据终端用户的需求情况，一般有三种运行方式。其中，温度传感器A2检测供水管一次侧的供水温度T₁₁，压力传感器A3用于检测供水管一次供水压力P₁₁，温度传感器B15和压力传感器B16用于检测出口温度T₁₂和二次供水压力P₁₂，温度传感器C17用于检测二次侧的回水温度T₂，压力传感器C18用于检测二次侧的回水压力，电动调节阀8通过调节开度控制二次侧的供水温度T₁₂，压力传感器D19用于检测一次侧的回水压力。

第一种方式：当供水管一次侧的供水温度符合终端用户的供水温度需求，即T₁₁＝T₁₂时，柜体10外循环变频泵13根据终端用户用水量需求进行变频运行，所有回水通过回水管7流回热源侧，其中回水管7上电动调节阀8调节至最大开度，平衡管5上的单向阀4自动关闭；此时供水管一次侧的供水流量W₁₁等于供水管二次侧的供水流量W₁₂，回水管二次侧的回水流量W₂₂等于回水管一次侧的回水流量W₂₁，平衡管5上通过的流量W₃等于零。

第二种方式：当供水管一次侧的供水温度大于终端用户的供水温度需求，即T₁₁>T₁₂时，供水管一次侧的流量与平衡管5的回水流量进行混合后，通过循环变频泵13提供给终端用户，此时循环变频泵13的频率根据终端用户的需求水量而定，电动调节阀8的开度根据需混合的水量而定；此时供水管二次侧的供水流量W₁₂等于供水管一次侧的供水流量W₁₁加上平衡管5通过的流量W₃。其中W₃根据方程(W₁₂T₁₂-W₁₁T₁₁)/T₂计算获得。

第三种方式是一种极限情况：当回水管7的回水温度仍大于终端用户的供水温度需求，即T₂>>T₁₂时，此时供水管一次侧的供水流量W₁₁近似为零，所有供入二次侧的供水流量W₁₂由平衡管5通过的流量W₃提供，此时回水管7上电动调节阀8调节至最小开度，平衡管5上单向阀4自动打开。

无论运行在任一方式，都可计算一次侧的输入能量Q₁：

集中供热工况：Q₁＝W₁₁×C_P1×(T₁₁-T₂)＝W₂₁×C_P1×(T₁₁-T₂)；

集中供冷工况：Q₁＝W₁₁×C_P2×(T₂-T₁₁)＝W₂₁×C_P2×(T₂-T₁₁)。

式中：Q₁为一次侧输入能量，单位是kW；W₁₁是供水管一次侧的供水流量，W₂₁是回水管一次侧的回水流量，单位是m³/h；T₁₁是供水管一次侧的供水温度，T₂是回水管7的回水温度，单位是K；C_P1是水在供热状况下的定压比热，按4.179kJ/kg·K；C_P2是水在供冷状况下的定压比热，按4.2015kJ/kg·K。

二次侧的输出能量Q₂：

集中供热工况：Q₂＝W₁₂×C_P1×(T₁₂-T₂)＝W₂₂×C_P1×(T₁₂-T₂)；

集中供冷工况：Q₂＝W₁₂×C_P2×(T₂-T₁₂)＝W₂₂×C_P2×(T₂-T₁₂)。

式中：Q₂为二次侧输出能量，单位是kW；W₁₂是供水管二次侧的供水流量，W₂₂是回水管二次侧的回水流量，单位是m³/h；T₁₂是供水管二次侧的供水温度，T₂是回水管7的回水温度，单位是K；C_P1是水在供热状况下的定压比热，按4.179kJ/kg·K；C_P2是水在供冷状况下的定压比热，按4.2015kJ/kg·K。

对装置的运行性能进行分析，性能系数ε计算如下：ε＝Q₂/Q₁。

式中：Q₂为二次侧输出能量，单位是kW；Q₁为一次侧输入能量，单位是kW。

本实用新型结构简单紧凑，可有效根据室外温度和终端用户的用热用冷需求，结合能效分析数据，通过循环水泵和电动调节阀8的协同控制，提供适宜的供水温度和供水流量，确保装置运行在一个最优的工况。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种冷热水输配平衡柜，包括冷热水输配平衡装置和柜体，其特征在于，所述冷热水输配平衡装置包括手动截止阀、温度传感器、压力传感器、平衡管、供水管、回水管、电动调节阀、控制器、单向阀和控制器；

所述供水管和回水管分别连通热源侧和用户侧，且供水管和回水管分别在热源侧和用户侧的管口处设有手动截止阀；所述平衡管连通供水管和回水管，平衡管将供水管分为供水管一次侧和供水管二次侧，将回水管分为回水管一次侧和回水管二次侧，即供水管从热源侧到平衡管的连接处为供水管一次侧，供水管从用户侧到平衡管的连接处为供水管二次侧，回水管从热源侧到平衡管的连接处为回水管一次侧，回水管从用户侧到平衡管的连接处为回水管二次侧；回水管一次侧在与平衡管的连接处，设有电动调节阀，用于通过调节电动调节阀的开度控制用户侧的供水温度；

所述供水管一次侧上安装有温度传感器A和压力传感器A，温度传感器A用于检测供水管一次侧的供水温度，压力传感器A用于检测供水管一次侧的供水压力；供水管二次侧上安装有温度传感器B和压力传感器B，温度传感器B用于检测供水管二次侧的出口温度，压力传感器B用于检测供水管二次侧的供水压力；回水管一次侧上安装有压力传感器D，压力传感器D用于检测热源侧的回水压力；回水管二次侧上安装有温度传感器C和压力传感器C，温度传感器C用于检测用户侧的回水温度，压力传感器C用于检测用户侧的回水压力；平衡管上安装有单向阀，用于控制水流只能从回水管二次侧单向流入供水管二次侧；

所述控制器采用可编程逻辑控制器，控制器分别与温度传感器、压力传感器、电动调节阀连接；控制器用于通过计算温度传感器、压力传感器测得的数据，进行能效分析，并控制电动调节阀的开度，进而实现供水温度的控制；

所述柜体的两侧分别开有供水管连接口和回水管连接口，冷热水输配平衡装置安装在柜体内，冷热水输配平衡装置内的供水管、回水管分别通过供水管连接口、回水管连接口，与外部的供水管、回水管实现连接。

2.根据权利要求1所述的一种冷热水输配平衡柜，其特征在于，所述回水管一次侧上还设有排污口，用于排出供水管、回水管中的水。

3.根据权利要求1所述的一种冷热水输配平衡柜，其特征在于，所述供水管、平衡管和回水管的外部都包裹有隔热保温层，隔热保温层的隔热保温材料采用离心玻璃棉。

4.根据权利要求1所述的一种冷热水输配平衡柜，其特征在于，所述冷热水输配平衡柜还包括循环变频泵，循环变频泵安装在柜体外，且安装在供水管的出水管段上；循环变频泵与控制器连接，用于通过控制器的频率调节实现冷热水的输配增压和循环水量控制。

5.根据权利要求1所述的一种冷热水输配平衡柜，其特征在于，所述冷热水输配平衡柜还包括室外温度传感器，室外温度传感器设置在柜体外，控制器能利用室外温度传感器检测到的室外温度，根据气候补偿，优化对电动调节阀和循环变频泵的控制。

6.根据权利要求1所述的一种冷热水输配平衡柜，其特征在于，所述柜体是矩形结构的柜体，柜体前面设有双开门或者单开门，门上安装有玻璃面板，柜体后面设置有散热孔，柜体的侧面设有检修门；设置在柜体内的冷热水输配平衡装置的控制器与玻璃面板对应安置，能通过玻璃面板查看柜体内部控制器的屏幕显示。

7.根据权利要求6所述的一种冷热水输配平衡柜，其特征在于，所述柜体的底部设有安装底座，安装底座上焊接有底座槽钢，底座槽钢能利用地脚螺栓实现柜体的固定。