CN205481742U - 空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，包括空气源热泵、热水循环泵、加热水箱、保温水箱、第一、第二温度传感器、第一、第二液位传感器及控制器，热水循环泵的出水口与空气源热泵的入水口相连；加热水箱的入水口通过第一电动阀与空气源热泵的出水口相连，加热水箱的出水口通过第二电动阀与热水循环泵的进水口相连；保温水箱的入水口通过第三电动阀与空气源热泵的出水口相连，保温水箱的第一出水口与通过第四电动阀与热水循环泵的进水口相连；第一温度传感器和第一液位传感器设置于加热水箱上，第二温度传感器和第二液位传感器设置于保温水箱上。本实用新型的系统在不同运行状态下保持最佳的工作效率。

Description

空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统

技术领域

本实用新型涉及热水供应技术领域，尤其涉及一种空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统。

背景技术

在能源日渐枯竭的21世纪，节能成为了个各个领域力最热的关键词。国际能源界有关部门甚至将节能称为第五大能源，改革开放以来我国经济迅猛增长，以至于能源的供给成为了经济增长的瓶颈，节能已成为国家发展经济的一项长远战略方针，各行业越来越认识到节能的重大意义。

随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们需要消耗大量的热水来满足洗浴、洗涤、冬季供暖等生活需要，所以制热供热水装置已经是公司、家庭、学校等部门中的重要设备。供热装置中，虽然有燃气热水器、电热水器。太阳能热水器及大型锅炉水系统等，但是燃气热水器的不安全性、电热水器的运行成本高、太阳能热水器受安装条件及气候等的限制，大型锅炉水系统耗能高、污染严重等问题均限制了各自的应用范围。而空气源热泵热水系统使用空气作为热源，从空气中吸收热量，通过逆卡诺循环把热量传递给被加热对象，由于其结构简单，高效节能，安全环保，受到人们的关注。

一般空气源热泵系统可分为即热模式和循环模式运行，即热模式即热即用，无需储热水箱，整个系统较循环模式相对稳定，但是对热泵的功率要求高，成本提高，另外，即热模式大多采用冷热水分源的供水系统，由于冷热水压力不同，导致用户使用热水时温度不易控制。而循环加热模式可以延长加热时间、错开热水加热时间和使用时间段，用水温度也更易控制，但是用户在使用热水时储水箱中会有冷热水混合的现象，混合后会降低水箱中的温度，尤其是用水高峰时，严重影响用户舒适度。

为了更好地应用热泵技术，有人提出将热泵技术与太阳能结合，形成互补供热，将有效解决太阳能较少时热水供应不足的问题，但目前一般的热水器都是采用一次性加热整箱水后恒温保温，加热后又经常用不完，时间长了，热水又变冷了，电加热又在恒温加热，不断循环加热，所以耗电非常大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，包括：

空气源热泵；

热水循环泵，所述热水循环泵的出水口与所述空气源热泵的入水口相连；

加热水箱，所述加热水箱的入水口通过第一电动阀与所述空气源热泵的出水口相连，所述加热水箱的出水口通过第二电动阀与所述热水循环泵的进水口相连；

保温水箱，所述保温水箱的入水口通过第三电动阀与所述空气源热泵的出水口相连，所述保温水箱的第一出水口与通过第四电动阀与所述热水循环泵的进水口相连；

第一温度传感器和第一液位传感器，所述第一温度传感器和第一液位传感器设置于所述加热水箱上，用以分别检测所述加热水箱的水温和液位；

第二温度传感器和第二液位传感器，所述第二温度传感器和第二液位传感器设置于所述保温水箱上，用以分别检测所述保温水箱的水温和液位；

控制器，所述控制器与所述空气源热泵、热水循环泵、第一温度传感器、第一液位传感器、第二温度传感器、第二液位传感器、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀和第四电动阀信号连接，用以根据所述加热水箱的水温、液位及所述保温水箱的水温和液位控制所述空气源热泵、热水循环泵的启停以及第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀和第四电动阀的开度。

优选地，还包括：

热水供水泵，所述热水供水泵的进水口与所述保温水箱的第二出水口相连；

供水管，所述供水管与所述热水供水泵的出水口相连；

压力传感器，所述压力传感器设置于所述供水管，用以检测所述供水管中的水压；

变频器，所述变频器与所述热水供水泵信号连接；

所述控制器还用于根据所述供水管中的水压控制所述变频器进行变频调节。

优选地，所述加热水箱连接一补水管，所述补水管上设置有补水阀，所述补水阀与所述控制器信号连接。

优选地，所述加热水箱连接一回水管，所述回水管用以与用户设备端相连。

优选地，所述热水循环泵为两个，两个所述热水循环泵并联连接。

优选地，所述热水供水泵为两个，两个所述热水供水泵并联连接。

优选地，两个所述热水供水泵均与所述变频器信号连接，或者两个所述热水供水泵分别连接一个所述变频器。

根据本实用新型提供的空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，当加热水箱和保温水箱中的水温和液位变化时，通过控制第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、第四电动阀、补水阀的开度，使空气源热泵与加热水箱和保温水箱联合运行，实现了热回收利用，水温加热速度提高，保证了高峰用水时间段，末端热水用户用水温度的稳定性。同时，很好的满足了系统负荷响应的准确性与及时性，达到了高效节能的目的。

附图说明

图1是本实用新型实施例空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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，旨在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，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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在本实用新型中的具体含义。

参照图1所示，本实用新型实施例提供了一种空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，包括空气源热泵10、热水循环泵11、加热水箱12、保温水箱13、第一温度传感器14、第一液位传感器15、第二温度传感器16、第二液位传感器17及控制器22。

具体的，热水循环泵11的出水口与所述空气源热泵10的入水口相连。

加热水箱12的入水口通过第一电动阀121与所述空气源热泵10的出水口相连，所述加热水箱12的出水口通过第二电动阀122与所述热水循环泵11的进水口相连。也就是说，加热水箱12的出水口流出的水可以通过第二电动阀122，再通过热水循环泵11送入至空气源热泵10，通过空气源热泵10进行加热，加热后形成的热水通过第一电动阀121进入至加热水箱12内，如此，可以形成加热水箱12内的水进行循环加热。

保温水箱13的入水口通过第三电动阀131与所述空气源热泵10的出水口相连，所述保温水箱13的第一出水口与通过第四电动阀132与所述热水循环泵11的进水口相连。也就是说，空气源热泵10加热形成的热水也可以通过第三电动阀131进入至保温水箱13内，通过保温水箱13保温存储，同时，保温水箱13内的热水也可以通过第四电动阀132进入至热水循环泵11，再通过送入至空气源热泵10，通过空气源热泵10进行循环加热。

第一温度传感器14和第一液位传感器15设置于所述加热水箱12上，用以分别检测所述加热水箱12的水温和液位；也即是，通过第一温度传感器14可以检测加热水箱12内的水温，而通过第一液位传感器15则可以检测加热水箱12内的液位。

第二温度传感器16和第二液位传感器17设置于所述保温水箱13上，用以分别检测所述保温水箱13的水温和液位；也即是，通过第二温度传感器16可以检测保温水箱13内的水温，而通过第二液位传感器17则可以检测保温水箱13内的液位。

控制器22与所述空气源热泵10、热水循环泵11、第一温度传感器14、第一液位传感器15、第二温度传感器16、第二液位传感器17、第一电动阀121、第二电动阀122、第三电动阀131和第四电动阀132信号连接，用以根据所述加热水箱12的水温、液位及所述保温水箱12的水温和液位控制所述空气源热泵10、热水循环泵11的启停以及第一电动阀121、第二电动阀122、第三电动阀131和第四电动阀132的开度。

也就是说，控制器22以检测的加热水箱12内的水温和液位以及保温水箱13内的水温和液位作为参考对象，进而控制空气源热泵10、热水循环泵11的启停，以及第一电动阀121、第二电动阀122、第三电动阀131、第四电动阀132的开度，以使空气源热泵10与加热水箱12和保温水箱13联合运行，实现了热回收利用，水温加热速度提高，保证了高峰用水时间段，末端热水用户用水温度的稳定性。

在本实用新型的一个实施例中，还包括热水供水泵18、供水管19、压力传感器20及变频器21。

具体的，热水供水泵18的进水口与所述保温水箱13的第二出水口相连，供水管19与所述热水供水泵18的出水口相连。也就是，保温水箱13内的热水可以通过第二出水口进入至热水供水泵18，在通过热水供水泵18输送至供水管19，最后通过供水管19流至用户设备端。

压力传感器20设置于所述供水管19，用以检测所述供水管19中的水压；变频器21与所述热水供水泵18信号连接；所述控制器22还用于根据所述供水管19中的水压控制所述变频器21进行变频调节。

也就是说，控制器22可以根据压力传感器20检测的供水管19中的水压，进而控制变频器21进行频率调节，进而调节热水供水泵18频率，进而保持供水管19内水压保持恒定，实现恒压供水。确保了系统供水压力稳定而流量可在大范围内连续变化，节省用水非高峰期水泵的用电量。同时，变频工况下，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。

在本实用新型的一个实施例中，加热水箱12连接一补水管23，所述补水管23上设置有补水阀231，所述补水阀231与所述控制器22信号连接，如此，当加热水箱12内的液位较低时，可以通过控制器22控制补水阀打开，进而通过补水管23向加热水箱内补水，如此，可以实现自动补水，保持系统的稳定可靠供水。

更为有利的，在本实用新型的一个实施例中，加热水箱12连接一回水管24，所述回水管24用以与用户设备端相连。当用户设备端有多余的水时，可以通过该回水管24回收送至加热水箱12内，如此，可以实现水的回收利用。

可以理解的是，在本实用新型的一个示例中，热水循环泵11为两个，两个所述热水循环泵11并联连接。在具体应用中，其中一个作为主泵，另一个热水循环泵11可以作为备用的副泵，当其中一个出现故障或需要更换时，可以采用启用备用的热水循环泵11，如此，可以确保系统运行更加稳定可靠。

在本实用新型的一个示例中，热水供水泵18可以为两个，两个所述热水供水泵18并联连接。其中一个热水供水泵18作为主泵，而另一个作为备用的副泵，如此，可以确保系统供水侧更加稳定可靠。

对应的，两个所述热水供水泵18均与所述变频器21信号连接，或者两个所述热水供水泵18分别连接一个所述变频器21。也就是说，两个热水供水泵18可以与统一个变频器21相连，通过该变频器21对两个热水供水泵18进行同步调节。两个热水供水泵18也可以是分别连接一个独立的变频器21，每个热水供水泵18通过各自的变频器21进行变频调节。

在本实用新型空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统具体应用中，可以采用以下控制方式对系统的工作状态进行控制：

1：加热水箱12液位控制：

通过第一液位传感器15来检测加热水箱12水位，当第一液位传感器15检测的液位L1≤加热水箱12低液位设定值L1_低时，打开补水阀231补水。

当第一液位传感器15检测的液位L1＝加热水箱12中水位设定值L1_设时停止补水。

2：加热水箱12循环加热：

当加热水箱12内的水温T1＜加热水箱12设定低温T1_低时，打开第一电动阀门121、第二电动阀122，关闭第三电动阀131和第四电动阀132，开启热水循环泵11，开启空气源热泵10，对加热水箱12的水进行循环加热。

当加热水箱12内的水温T1＞加热水箱12设定高温T1_高时，停止加热。

3：保温水箱13液位控制：

当保温水箱13内的液位L2＜保温水箱13中液位中位设定值L2_中，且加热水箱12温度T1＞加热水箱12设定低温T1_低时，对保温水箱13进行补水，打开第二电动阀122和第三电动阀131，关闭第一电动阀121、第四电动阀132，关闭空气源热泵10。

当保温水箱13内的液位L2≥保温水箱12高水位L2_高时，停止补水。

4：保温水箱12水温保持：

当保温水箱12温度T2＜保温水箱12低温设定值T2_低时，打开第三电动阀131和第四电动阀132，关闭第一电动阀121和第二电动阀122，开启热水循环泵11，开启空气源热泵10，循环加热保温水箱13热水。

当保温水箱13温度T2≥保温水箱13高温设定值T2_高时,关闭保温水箱13循环加热。

5、恒压热水供水：

当供水管19中用水量变化时，以管网供水压力为参数，控制变频器21的输出频率而自动调节水泵频率，达到恒压供水目的。

根据本实用新型提供的空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，通过实时的频率控制和管路控制，提高热水供应系统的反应速率。提高了换热效率和热泵性能，节电效果明显。与现有的系统相比较，实现了高效节能。具体优点如下：

(1)根据供水压力控制热水供水泵频率，节约了可观的电能。

(2)变频恒压供水实现了系统供水压力稳定而流量可在大范围内连续变化，避免出现用水高峰期热水器不能正常使用。

(3)通过PID控制，系统自动稳定运行，减少了运行和维护费用。

(4)通过变频调节水泵的转速不再是长期额定转速运行，减少了机械磨损，延长了使用寿命。

(5)换热效率和热泵性能提高，能为用户提供稳定的供水温度。

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。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，其特征在于，包括：

空气源热泵；

热水循环泵，所述热水循环泵的出水口与所述空气源热泵的入水口相连；

加热水箱，所述加热水箱的入水口通过第一电动阀与所述空气源热泵的出水口相连，所述加热水箱的出水口通过第二电动阀与所述热水循环泵的进水口相连；

保温水箱，所述保温水箱的入水口通过第三电动阀与所述空气源热泵的出水口相连，所述保温水箱的第一出水口与通过第四电动阀与所述热水循环泵的进水口相连；

第一温度传感器和第一液位传感器，所述第一温度传感器和第一液位传感器设置于所述加热水箱上，用以分别检测所述加热水箱的水温和液位；

第二温度传感器和第二液位传感器，所述第二温度传感器和第二液位传感器设置于所述保温水箱上，用以分别检测所述保温水箱的水温和液位；

控制器，所述控制器与所述空气源热泵、热水循环泵、第一温度传感器、第一液位传感器、第二温度传感器、第二液位传感器、第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀和第四电动阀信号连接，用以根据所述加热水箱的水温、液位及所述保温水箱的水温和液位控制所述空气源热泵、热水循环泵的启停以及第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀和第四电动阀的开度。

2.根据权利要求1所述的空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，其特征在于，还包括：

热水供水泵，所述热水供水泵的进水口与所述保温水箱的第二出水口相连；

供水管，所述供水管与所述热水供水泵的出水口相连；

压力传感器，所述压力传感器设置于所述供水管，用以检测所述供水管中的水压；

变频器，所述变频器与所述热水供水泵信号连接；

所述控制器还用于根据所述供水管中的水压控制所述变频器进行变频调节。

3.根据权利要求1所述的空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，其特征在于，所述加热水箱连接一补水管，所述补水管上设置有补水阀，所述补水阀与所述控制器信号连接。

4.根据权利要求1所述的空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，其特征在于，所述加热水箱连接一回水管，所述回水管用以与用户设备端相连。

5.根据权利要求1所述的空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，其特征在于，所述热水循环泵为两个，两个所述热水循环泵并联连接。

6.根据权利要求2所述的空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，其特征在于，所述热水供水泵为两个，两个所述热水供水泵并联连接。

7.根据权利要求6所述的空气源热泵机组与双水箱联合的恒温恒压热水供应系统，其特征在于，两个所述热水供水泵均与所述变频器信号连接，或者两个所述热水供水泵分别连接一个所述变频器。