CN208205161U - 一种燃泵互补采暖、热水供应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃泵互补采暖、热水供应系统，属于热水器技术领域。该系统包括具有供暖出口、供暖回口以及加热出口、加热回口的燃气采暖炉和内部具有上、下换热器且配备热泵加热系统的水箱；燃气采暖炉的供暖出口先后经采暖加热器及水箱的下换热器与供暖回口连通，构成采暖循环管路；燃气采暖炉的加热出口经水箱的上换热器与加热回口连通，构成加热循环管路；采暖换热器及下换热器之间装有电动三通阀，电动三通阀的第一接口和第二接口分别与采暖换热器和下换热器连接，其第三接口接下换热器与供暖回口的连接管路。本实用新型使燃气采暖炉和热泵热水器有机结合起来，取长补短，满足高效、节能、稳定持续供热水和采暖的需求。

Description

一种燃泵互补采暖、热水供应系统

技术领域

本实用新型涉及一种采暖及热水供应系统，尤其是一种燃泵互补采暖、热水供应系统，属于热水器技术领域。

背景技术

近年来，家庭热水、采暖的需求日趋增加,要求也越来越高，燃气壁挂式采暖炉逐步成为国内家庭的标配产品。

然而，燃气壁挂炉虽功率大，可同时满足多居室的采暖需求，配合水箱使用还能提供大流量恒温热水供家庭沐浴、厨房等使用，但现有燃气壁挂炉在供暖过程中加热生活热水会打断采暖，因此不能同时保证供暖和供热水；尤其是冬季供暖大幅提升容易导致“气荒”，更难以保证供暖效果。

现有的热泵热水器具有节能的优点，但家用空气源热泵热水器功率较小，且在较低温度条件下的热效率和稳定性会大大降低，因此不适于作为持续供热水和采暖的热源。

目前，人们已认识到单一能源的家用采暖、供热水系统无法满足可靠、高效及节能的需求，因此开始着力研究多能源组合的家用采暖、供热水系统。

发明内容

本实用新型的目的在于：提出一种将热泵和燃气能源有机结合的燃泵互补采暖、热水供应系统，从而取长补短、充分发挥燃热和热泵的优势，满足高效、节能、稳定持续供热水和采暖的需求，同时给出相应控制方法。

为了达到上述目的，本实用新型的燃泵互补采暖、热水供应系统基本技术方案为：包括具有供暖出口、供暖回口以及加热出口、加热回口的燃气采暖炉和内部具有上、下换热器且配备热泵加热系统的水箱；所述燃气采暖炉的供暖出口先后经采暖加热器及水箱的下换热器与供暖回口连通，构成采暖循环管路；所述燃气采暖炉的加热出口经水箱的上换热器与加热回口连通，构成加热循环管路；所述采暖换热器及下换热器之间装有电动三通阀，所述电动三通阀的第一接口和第二接口分别与采暖换热器和下换热器连接，其第三接口接下换热器与供暖回口的连接管路。

这样，只要酌情控制热泵主机的启停以及相应切换电动三通阀，即可在少量供应热水和供暖时，由热泵主机和燃气采暖炉分别工作；而需要大量供应热水时，以燃气采暖炉补充热泵主机的加热；当出现“气荒”时以热泵主机的加热补偿燃气采暖炉供暖，从而使燃气采暖炉和热泵热水器有机结合起来，取长补短，满足高效、节能、稳定持续供热水和采暖的需求。

本实用新型进一步的完善是：所述水箱的下部和上部分别设置第一和第二温度传感器、且上部还设有用于传感控制燃气采暖炉循环加热水箱启停的双态传感器，所述各传感器的信号输出端分别接控制电路中智能控制器件的相应信号输入端，所述智能控制器件的控制信号输出端分别接热泵主机、电动三通阀和双态传感器切换的受控端。

双态传感器由受控切换导通的高温电阻和探温电阻组成，双态传感器的探温电阻设置在邻近上温度传感器处，以确保在感测水箱温度时，与上温度传感器感测的温度相近或一致。高温电阻提供虚拟的高温温度信息。

在此基础上，可以实现燃气采暖炉和热泵热水器有机结合的各种智能化自动控制。

本实用新型优选的控制电路智能控制器件按以下步骤进行制热水控制流程：

第一步、接收上、下温度传感器的探测信号，并将双态传感器置于感测预定高温状态；

第二步、判断上温度传感器探测的温度信号是否小于设定温度减去第一预定值或下温度传感器探测的温度信号是否小于设定温度减去第二预定值；如否则返回第一步,如是则进行下一步；

第三步、维系热泵主机开启；

第四步、判断上温度传感器探测的温度信号是否小于设定温度减去第二预定值或下降率是否大于预定速率；如否则进行第八步；如是则进行下一步；

第五步、双态传感器切换至探温电阻导通，允许燃气采暖炉启动加热；

第六步、判断上温度传感器探测的信号是否大于设定值减去第一预定值；如否则返回上一步；如是则进行下一步；

第七步、双态传感器切换至高温电阻导通，屏蔽燃气采暖炉循环加热水箱启动；

第八步、判断上温度传感器探测的温度信号是否大于设定温度且下温度传感器探测的温度信号是否大于设定温度减去第一预定值；如否返回第三步；如是则关闭热泵主机，之后返回第一步。

这样控制后，可以根据水箱温度变化科学判断用户热水使用情况，决定采用热泵缓慢、节能的加热整个水箱还是开启燃气采暖炉快速加热水箱上部区域，持续稳定的提供热水，结果在热水工况将热泵和燃气采暖炉有机结合起来，最大化地避免燃气采暖炉启停，充分利用热泵节能优势加热水箱，而当用户需要大水量放水时能及时启动燃气采暖炉补充加热，保证热水供应质量。

此外，控制电路的智能控制器件还可以按如下步骤进行采暖热回收控制：

步骤一、电动三通阀的第一接口和其的第二接口导通，由热泵作为采暖补充热源；接收下温度传感器探测的温度信号；

步骤二、判断下温度传感器探测的温度信号是否低于设定温度减去第二预定值，如否则返回第一步；如是则进行下一步；

步骤三、电动三通阀的第一接口和其第三接口导通；由燃气采暖炉单独进行采暖；

步骤四、判断下温度传感器探测的信号是否大于设定温度减去第一预定值，如否则返回上一步；如是则返回第一步。

这样在采暖过程中，可以综合利用热泵和燃气采暖炉的热量，充分发挥热泵节能优势，减少燃气采暖炉耗气量，进一步实现双能源有机结合供热。

试验表明，第一预定值的取值范围为3-5℃、第二预定值的取值范围为8-10℃、温度下降率为45s内下降超过3℃为宜。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的系统构成结构示意图。

图2是图1实施例的壁挂炉双态传感器电路原理图。

图3是图1实施例的采暖控制流程图。

图4是图1实施例的热水控制流程图。

图5是图1实施例的控制电路原理图。

具体实施方式

本实施例的燃泵互补采暖、热水供应系统如图1所示,包括具有供暖出口、供暖回口以及加热出口、加热回口的壁挂式燃气采暖炉1(以下简称壁挂炉)和内部具有上、下盘管换热器3-3、3-4且配备热泵加热系统2的水箱3。

壁挂炉1的供暖出口先后经采暖加热器6及水箱的下盘管换热器3-4与供暖回口连通，构成采暖循环管路。壁挂炉1的加热出口经水箱的上盘管换热器3-3与加热回口连通，构成加热循环管路。

为了便于自动控制，采暖换热器6及下盘管换热器3-4之间装有电动三通阀4，该电动三通阀4的第一接口4-1和第二接口4-2分别与采暖换热器6和下盘管换热器3-4连接，并且其第三接口4-3接下盘管换热器3-4与供暖回口的连接管路。

水箱3的下部和上部分别设置第一和第二温度传感器T1、T2，且上部还设有用于传感控制壁挂炉启停的双态传感器T3。该双态传感器如图2所示，由受控切换导通的65°高温电阻r1和常规的探温电阻r2组成，其切换受控端接控制电路智能控制器件的相应控制端，可以按需实现触点A-C、A-B之间的切换导通。

本实施例的具体控制电路如图5所示，包括智能器件——芯片D1为核心器件的控制模块、分别外接温度传感器T1、T2及可切换双态传感器T3的探温模块、三通阀控制模块和热泵主机受控模块（包括其内部的压缩机、四通阀和风机控制），以及电源模块和显示板通讯模块。上、下温度传感器T1、T2以及双态温度传感器的信号输出端分别接控制电路中智能器件的信号输入端，智能器件的相应控制输出端分别接三通阀、热泵主机和双态传感器切换的受控端，在现有技术基础上，不难根据前述技术方案理解该控制电路，故不展开详述。

如图4所示，本实施例的控制电路智能控制器件按以下步骤进行制热水控制流程：

第一步、接收上、下温度传感器的探测信号T1、T2，并将双态传感器T3置于感测预定高温状态；

第二步、判断上温度传感器探测的温度信号T2是否小于设定温度Ts减去第一预定值5℃或下温度传感器探测的温度信号T1是否小于设定温度Ts减去第二预定值10℃；如否则返回第一步,如是则进行下一步；

第三步、维系热泵主机开启；

第四步、判断上温度传感器探测的温度信号T2是否小于设定温度Ts减去第二预定值10℃或下降率是否大于预定速率45秒下降超过3℃；如否则进行第八步；如是则进行下一步；

第五步、双态传感器T3切换至探温电阻导通，允许壁挂炉启动加热至其设定温度；

第六步、判断上温度传感器探测的信号T2是否大于设定值Ts减去第一预定值5℃；如否则返回上一步；如是则进行下一步；

第七步、双态传感器T3切换至高温电阻导通，屏蔽壁挂炉循环加热水箱启动；

第八步、判断上温度传感器探测的温度信号T2是否大于设定温度Ts且下温度传感器探测的温度信号T1是否大于设定温度Ts减去第一预定值5℃；如否返回第三步；如是则关闭热泵主机，之后返回第一步。

采用上述优选控制方法后，可以根据水箱温度变化科学判断用户热水使用情况，决定采用热泵缓慢、节能的加热整个水箱还是开启燃气采暖炉快速加热水箱上部区域，持续稳定的提供热水。尤其是，当水箱由于散热或少量缓慢用水而导致温度降低则采用热泵加热，充分发挥其节能优势，此时双态传感器T3受控切换为恒温电阻导通的预定高温状态，屏蔽水箱的低温影响，避免燃气采暖炉因检测到低温而启动。当水箱上探温T2检测到大温降或高速率温降时，双态传感器T3切换到探温电阻导通的实际测温状态，允许启动燃气采暖炉快速对水箱进行补热，直至上温度传感器T2的温度升高至预定状态，表明用户大水量放水结束为止。这样，可在热水工况将热泵和燃气采暖炉有机结合起来，最大化地避免燃气采暖炉启停，充分利用热泵节能优势加热水箱，而当用户需要大水量放水时能及时启动燃气采暖炉补充加热，保证热水供应质量。

控制电路智能控制器件进一步按以思路进行采暖热回收控制：燃气采暖炉的供暖循环介质由供暖出口经采暖加热器换热温度降低后，先判断水箱温度T1，当T1较高时，低温换热介质通过水箱的下换热器吸收水箱热量，再到供暖回口由燃气采暖炉进行二次加热（即使热泵和燃气同时成为采暖热源)，其具体的控制步骤如图3所示：

步骤一、电动三通阀接采暖换热器的第一接口4-1和其接水箱下换热器的第二接口4-2导通，呈水箱采暖状态：壁挂炉1的高温供暖循环介质由供暖出口经采暖加热器6换热后，温度降低的换热介质通过水箱3的下换热器3-4吸收水箱热量，再到供暖回口由壁挂炉进行二次加热，相当于热泵作为采暖补充热源；接收下温度传感器探测的温度信号T1；

步骤二、判断下温度传感器探测的温度信号T1是否低于设定温度Ts减去第二预定值10℃，如否则返回第一步；如是则进行下一步；

步骤三、电动三通阀第一接口4-1和其接供暖回口的第三接口4-3导通，呈短接水箱供暖回路状态：壁挂炉的高温供暖循环介质由供暖出口经采暖加热器换热后，温度降低的换热介质直接由供暖回口连接管路返回壁挂炉供暖回口，由壁挂炉单独进行加热；

步骤四、判断下温度传感器探测的信号T1是否大于设定温度Ts减去第一预定值5℃，如否则返回上一步；如是则返回第一步。

这样在采暖过程中，当水箱温度较高时，壁挂炉采暖循环出的高温介质首先通过室内的采暖加热器散热，温度降低后则通过水箱的下换热器吸收水箱热量后再返回壁挂炉加热温升形成循环，此时电动三通阀导通水箱采暖回路，采暖循环介质吸收水箱热量后再返回壁挂炉；当水箱内的温度降低后，电动三通阀换向短接水箱采暖回路，待热泵加热水箱温升后再次导通水箱采暖回路。结果可以综合利用热泵和壁挂炉的热量，充分发挥热泵节能优势，减少壁挂炉耗气量，进一步实现双能源有机结合供热。

本实施例可以分别实现制热水和采暖回收控制，热泵主机的启停由T1和T2控制，与壁挂炉是否处于采暖状态不相关。壁挂炉具备采暖和加热水箱双重功能，冬季通过感温启动采暖循环，但考虑到其制热水控制级别高于采暖，因此壁挂炉采用了双态传感器T3，当水箱温度降低时，壁挂炉会停止采暖而首先保证加热水箱，即当T2温度较高或没有出现短时大温降时，T3保持高温探温状态；当T2温度较低或出现短时大温降时，T3切换到探温电阻导通的测温状态，从而实现壁挂炉启动水箱加热循环或由采暖循环切换至水箱加热循环。结果，实际上整个系统通过T1和T2来控制热泵的启停以及壁挂炉热水加热循换的启停。热回收则是通过T1单独控制：水箱温度T1较高则进行热回收，T1温度低则短接热回收回路。

总之，本实施例一方面，在供热水时，可以根据水箱温度变化科学判断用户热水使用情况，决定采用热泵缓慢、节能的加热整个水箱还是开启壁挂炉快速加热水箱上部区域，持续稳定的提供热水。当水箱由于散热或少量缓慢用水而导致水箱温度降低则采用热泵加热，充分体现热泵节能优势，此时双态传感器T3设定为预定高温状态，避免壁挂炉检测到低温而启动。当水箱上探温T2检测到大温降或高速率温降时，则将双态传感器T3设定为实际温度检测状态，启动壁挂炉快速补热，直至上探温T2温度升高至指定状态，表明用户大水量放水结束。采用此控制方法可在热水工况将热泵和壁挂炉有机结合起来，最大化的避免壁挂炉起停，充分利用热泵节能优势加热水箱，而当用户需要大水量放水时能及时启动壁挂炉加热。

另一方面在采暖过程中，当水箱温度较高时，壁挂炉采暖循环出热水首先通过室内加热器散热，温度降低后首先通过水箱的盘管吸收水箱热量后再返回壁挂炉加热温升形成循环，此时三通阀导通水箱采暖回路，采暖循环水吸收水箱热量后再返回壁挂炉；当水箱内的温度降低后，三通阀换向短接水箱采暖回路，待热泵加热水箱温升后再次导通水箱采暖回路，采用此控制方法和结构设计，能综合利用热泵和壁挂炉热量，充分利用热泵节能优势，减少壁挂炉耗气量，达成双能源供热。

Claims (3)

1.一种燃泵互补采暖、热水供应系统，包括具有供暖出口、供暖回口以及加热出口、加热回口的燃气采暖炉和内部具有上、下换热器且配备热泵加热系统的水箱；其特征在于：所述燃气采暖炉的供暖出口先后经采暖加热器及水箱的下换热器与供暖回口连通，构成采暖循环管路；所述燃气采暖炉的加热出口经水箱的上换热器与加热回口连通，构成加热循环管路；所述采暖换热器及下换热器之间装有电动三通阀，所述电动三通阀的第一接口和第二接口分别与采暖换热器和下换热器连接，其第三接口接下换热器与供暖回口的连接管路。

2.根据权利要求1所述的燃泵互补采暖、热水供应系统，其特征在于: 所述水箱的下部和上部分别设置第一和第二温度传感器、且上部还设有用于传感控制燃气采暖炉循环加热水箱启停的双态传感器，所述各传感器的信号输出端分别接控制电路中智能控制器件的相应信号输入端，所述智能控制器件的控制信号输出端分别接热泵主机、电动三通阀和双态传感器切换的受控端。

3.根据权利要求2所述的燃泵互补采暖、热水供应系统，其特征在于: 所述双态传感器由受控切换导通的高温电阻和探温电阻组成，所述双态传感器的探温电阻设置在邻近上温度传感器处。