CN2502228Y - 电脑自动控制利用废热制热水节能装置 - Google Patents

Abstract

一种电脑自动控制利用废热制热水的节能装置,包括换热器、换热工质进管路、换热工质排管路、电脑自动控制器、冷进水管路、热排水管路、主进水管、主出水管、回水管路、补水管路,冷进水管路连接到主进水管上,热排水管路连接到主出水管上,回水管路、补水管路分别与主进水管相连接,本装置还包括有清垢构件,清垢构件包括清洗管道及反冲换向开关,清洗管道分别与主进水管及主出水管相连接,在主进水管及主出水管之间安装有反冲换向开关。本装置可有效地清除换热器的结垢及沉积物,提高换热效率;亦可方便地调节制冷工质流经换热器的流量,降低压缩机排气压力的损失;还可以检测装置的气密性,自控程度高,使用方便、安全、可靠。

Description

电脑自动控制利用废热制热水节能装置

(一)技术领域

本实用新型涉及空调和热水设备，特别涉及一种电脑自动控制的利用废热制热水的节能装置。

(二)背景技术

目前，制冷及制热设备的能源利用率非常低，现有制热水的方式是通过燃烧燃料(如油、液化气、天然气等)的形式直接对水进行加热而获得热水，这种制热水方式消耗一次能源大，是我国一次能源利用效率低(比国际先进水平平均低10％以上)的原因之一；另一方面许多产生高温、高压热源的设备都将大量的废热排放到空气中，如制冷机组在制冷过程中，通过压缩机对制冷工质压缩作功，把低温区的热量通过冷却系统连续排放到高温区(大气中)，实现制冷效果；柴油机组发电时，通过冷水循环装置散热；这些排放掉的废热都没有被利用，造成能源大量的浪费。为了解决现存的这些问题，在专利号为98244986的中国实用新型专利中公开了一种“电脑自动控制利用余热制热水节能设备”，这种设备是由换热器、换热工质管路、水处理器、电脑自动控制装置、功率调节装置、温度及压力传感器、冷热水泵以管路连接组成，通过电脑自动控制，达到利用高温、高压余热制热水的节能目的。但在该专利中并没有具体公开多个关键构件的具体结构，如电脑自动控制装置、功率调节装置等，因而该方案仍没法实际实施，而且在该技术方案中也存在明显缺点：(1)没有考虑到清除水垢、沉积物的问题。由于装置的热交换通过换热器实现，而换热器在长时间使用后不可避免产生结垢及沉积物，这会降低换热器的传热系数，影响换热效率，所以定期清垢对维护本装置的使用非常重要，但上述专利并没有设置相关的结构，因而无法对换热器进行清垢维护；(2)不能检测装置的气密性。由于上述专利方案是在原制冷机组上直接将换热器接入到工质的管路中，一旦发生泄漏，较难进行气密性检测以判断是原制冷机组的工质管路发生问题还是换热器管路发生问题，而且即使是换热器产生问题，亦需要停止制冷回路运行而影响原制冷过程。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可实际应用的便于清垢及维护的电脑自动控制利用废热制热水的节能装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：本电脑自动控制利用废热制热水的节能装置包括换热器、换热工质进管路、换热工质排管路、电脑自动控制器、冷进水管路、热排水管路、主进水管、主出水管、回水管路、补水管路，冷进水管路连接到主进水管上，热排水管路连接到主出水管上，回水管路、补水管路分别与主进水管相连接，本装置还包括有清垢构件，清垢构件包括清洗管道及反冲换向开关，清洗管道分别与主进水管及主出水管相连接，在主进水管及主出水管之间安装有反冲换向开关。

清洗管道上安装有泄水阀门及酸液清洗阀门。

主进水管及主出水管的一端安装有活动密封盖，将端部的活动密封盖开封后可以连接多套换热器构件，对多套制冷机组进行换热以提高本装置的使用效率，实现利用一台电脑自动控制器控制多套制冷机组同时运行制热水的效果。

为了方便装置在安装前及运行中的气密性检测，在换热工质进管路与换热工质排管路之间安装有旁通管，在换热工质进管路与换热工质排管路上以及两者之间的旁通管上安装有调节阀。通过自动控制调节阀调节换热工质流经换热器和旁通管的流量，达到调节换热量的目的，并且可以减小换热器换热量小而带来的压缩机排气压力损失；另一方面的作用是在换热器发生故障时，把旁通调节阀全部打开，换热工质进排调节阀全部关闭，从而不影响原制冷机组的正常运行。

为了便于本装置实现控制多套制冷机组同时运行制热水的效果，可在换热器的冷进水管路上安装制冷机组运行连动开关阀门。

为了提高本装置提供热水温度控制的准确性，可在补水管路上安装补水控制开关阀门及在回水管路上安装回水控制开关阀门。

为了实现本装置对热水温度、流量的自动控制，以及外部冷却系统的自动节能控制、水箱液位控制、循环水泵的启停控制等，本装置的电脑自动控制器包括有可编程控制器(PLC)、PLC扩展模块、变频器、触摸屏、中间继电器、温度传感器、液位传感器、流量传感器、控制输出接线排，PLC通过电缆与触摸屏信号连接，PLC扩展模块与PLC通过通信接口信号连接，温度传感器、液位传感器、流量传感器分别安装在管路中需要测量的位置，并分别连接到PLC扩展模块的输入接口，所述制冷机组运行连动开关阀门、补水控制开关阀门、回水控制开关阀门通过中间继电器与PLC电气控制输出端连接，主进水管的水泵通过变频器与PLC的电气控制输出端连接，控制输出接线排通过中间继电器与PLC电气控制输出端连接，外部的电磁阀、水泵等部件可连接到控制输出接线排上由PLC控制其运行。

本装置的电脑自动控制器亦可采用单片机电路控制器或类似的形式，也可以采用远程控制器对本装置进行远程控制以更方便地使用。

所述主出水管上亦可安装有锅炉，以在制热水量或者热水温度不足时由锅炉补充。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点：(1)利用本电脑自动控制利用废热制热水的节能装置设置的清垢构件可以方便、有效地对换热器的结垢及沉积物进行清除，增加换热器的传热系数，提高换热效率从而较好地延长本装置的使用寿命；(2)利用本装置既可以方便地检测换热器管路以及换热工质管路的气密性，并可以在检测的过程中保持制冷回路的正常运行，因而本装置结构更加合理，使用更加方便；(3)本装置的旁通调节阀可以根据热水产量自动调节换热工质的流量分配，灵活地控制热水产量和热水温度，有效地减小换热器热水产量小时产生的压力损失，减少原制冷机组的制冷能耗；(4)本装置的电脑自动控制器以及补水控制开关阀门、回水控制开关阀门、水泵的设置可以根据传感器信号对装置中热水的温度、流量进行精密的控制，从而保证提供给用户使用的热水保持在一定的温度范围；(5)本装置通过各种传感器的检测和电脑的运算，输出模拟信号控制外部的冷却水泵、冷却塔风机所连接的变频器，使冷却系统配合本装置以最经济的状态运行，从而达到最佳节能效果；(6)本装置能有效降低压制冷机组的排气压力，减少制冷机组及冷却系统的功耗，节省用电(节电率为10％～30％)；(7)本装置的结构亦可实现通过一台电脑自动控制器控制多套制冷机组同时运行制热水的效果，因而可以大大提高设备的利用率，节省投资，提高效益。

(四)附图说明

图1是本实用新型电脑自动控制利用废热制热水节能装置的结构示意图。

图2是图1所示装置的电脑自动控制器的结构示意图。

图3是图1所示装置工作状态的结构示意图。

图4是本装置同时控制多套制冷机组同时运行制热水的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合实施例附图对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

图1示出了本装置的具体结构，由图1可见，本电脑自动控制利用废热制热水的节能装置包括换热器1、换热工质进管路2、换热工质排管路3、旁通管4、电脑自动控制器5、冷进水管路6、热排水管路7、主进水管8、主出水管9、回水管路10、补水管路11，冷进水管路6连接到主进水管8上，热排水管路7连接到主出水管9上，回水管路10、补水管路11分别与主进水管8相连接，本装置还包括有清垢构件，清垢构件包括清洗管道12、13及反冲换向开关14、15、16、17，清洗管道12、13分别与主进水管8及主出水管9相连接，在主进水管8及主出水管9之间安装有反冲换向开关14、15、16、17；清洗管道12、13上安装有泄水阀门18及酸液清洗阀门19；主进水管8及主出水管9的一端安装有活动密封盖20，将活动密封盖20开封后可以连接多套换热器构件，对多套制冷机组进行换热以提高本装置的使用效率，实现利用一台电脑自动控制器控制多套制冷机组同时运行制热水的效果；主进水管8上还安装有水泵21。

为了方便装置在安装前及运行中的气密性检测，本装置在换热工质进管路2与换热工质排管路3之间安装旁通管4，在换热工质进管路2上安装有调节阀22、23，其中调节阀23用于通入氮气及安装压力检测表进行气密性检测，换热工质排管路3上安装有调节阀24，调节阀22、24用于在气密性检测时封闭隔离管路，在换热工质进管路2与换热工质排管路3之间安装有旁通阀25，旁通阀25用于在气密性检测时的旁通，调节阀22、24在气密性检测时关闭，旁通阀25开启可使制冷回路在气密性检测时正常运行，同时旁通阀25还可对工质的流量进行调节以调节工质在换热器1的换热量及降低压缩机的排气压降。

在冷进水管路6上安装制冷机组运行连动开关阀门26，阀门26通过电脑自动控制器5与制冷机组相联系，当制冷机组运行时，阀门26被控制打开，使冷水进入换热器1进行加热，当制冷机组停止时，阀门26亦被控制关闭；在换热器1的补水管路11上亦安装有补水控制开关阀门27，当水箱43液位低于设定值时，阀门27被控制开启补充进水，当水箱43液位高于设定值时，阀门27被控制关闭停止补水；在回水管路10上安装回水控制开关阀门28，当回水管路10中的水温低于设定值时开启阀门28，将低温回水重新加热升温，当回水管路10的水温高于设定值时，关闭阀门28以充分利用已加热的热水不致浪费。

为了实现本装置对热水温度、流量的自动控制，以及外部冷却系统的自动节能控制、水箱液位控制、循环水泵的启停控制等，本装置的电脑自动控制器5如图2所示，包括有可编程控制器(PLC)29、PLC扩展模块30、触摸屏31、变频器32、中间继电器33、34、温度传感器35、液位传感器36、流量传感器37、控制输出接线排38，PLC29通过电缆与触摸屏31信号连接，PLC扩展模块30与PLC29通过通信接口信号连接，温度传感器35、液位传感器36、流量传感器37分别安装在管路中需要测量的位置，并分别连接到PLC扩展模块30的输入接口，所述制冷机组运行连动开关阀门26、补水控制开关阀门27、回水控制开关阀门28通过中间继电器33与PLC29电气控制输出端连接，主进水管8上的水泵21通过变频器32与PLC29的电气控制输出端连接，控制输出接线排38通过中间继电器34与PLC29电气控制输出端连接，外部的电磁阀、水泵等部件可连接到控制输出接线排38上由PLC29控制其运行。

图3示出了本装置工作状态的具体结构，由图3可见，在实际运行时，本电脑自动控制利用废热制热水的节能装置通过换热工质进管路2、换热工质排管路3连接入由压缩机39、冷凝器40、膨胀阀41、蒸发器42连接成的制冷回路，同时亦通过主出水管9、回水管路10连接入由水箱43、用户44、止回阀45、锅炉46连接成的热水回路；补水管路11的补水管上连接有水处理器47。

本电脑自动控制利用废热制热水的节能装置的工作过程是：在制冷机组运行时，压缩机39把制冷剂蒸气压缩成高温高压蒸气，流经换热器1时与冷水进行交换，通过电脑自动控制器5控制水泵21对进水的流量调节，就可以产生50-85℃的生活热水，热水通过热水回路把热水输送至水箱43存贮，并由水箱43输送到用户44，当用户44使用热水时，水箱43液位下降，液位传感器36发出信号传送到电脑自动控制器5，电脑自动控制器5控制水泵21运行，并使补水电磁阀48打开，使冷水经水处理器47进行自动补充以保持水箱43的水位在一设定值；高温高压制冷剂经过换热器1吸收部分热量后(吸收热量的大小与换热器1的设计参数、热水产量有关)，其余热量经过冷凝器40换热，再通过冷却塔49排放到大气中；通过温度传感器35的快速扫描检测，把检测信号传送至PLC29进行比较计算，再把控制信号输送至变频器32，分别控制水泵21和冷却塔风机32的运行，使制冷机组的冷凝温度保持在正常的范围之内，保证压缩机39在高效率的范围之内运行，同时也合理的降低冷却系统的能耗；而当冷水机组低负荷运行产热水量不足，热水温度降低时，由锅炉46加热补充所需的热水量；水处理器47的使用是使补水软化，减缓换热器1的结垢，提高换热效率；流量传感器37测出流量，温度传感器35测出进出水温度，电脑自动控制器5根据所测参数计算出换热量的变化值，自动判断结垢情况、冷水机组负荷大小、热水需求量等问题，并自动作出调整。

当本装置使用一段时间后不可避免产生结垢及沉积物，这会降低换热器的传热系数，影响换热效率，所以需要定期清垢以维护本装置的正常使用，本装置可采用加酸清垢及反冲清垢两种方式来清除污垢及沉积物，当采用加酸清垢时，先停止热水系统运行，关闭阀门14、15、16、17，然后用软管连接酸液清洗阀门19通入酸液(亦可由泄水阀门18通入)，使酸液在管道内循环一定的时间后，在泄水阀门18排出酸液(亦可由酸液清洗阀门19排出)，再用清水注入酸液清洗阀门19(或泄水阀门18)，再由泄水阀门18(或酸液清洗阀门19)排出，冲洗剩余的酸液大约10分钟，直至残余的酸液冲洗干净为止。另一方面，当要有效地清除管路进口积聚的污垢时，需要对管路进行反冲清垢；开始反冲清垢时，关闭开关14、17，开启反冲换向开关15、16(此时泄水阀门18及酸液清洗阀门19关闭)，由水泵21通入水，此时水流经换热器1的方向相反，这样就可将沉积在管路进口的污垢反向冲出，通水循环流动一定时间即可完成反冲清垢过程。

在本装置的安装前或使用过程中如果需要，可以进行气密性检测以判断是换热工质管路发生问题还是换热器管路发生问题，其具体过程为：先关闭调节阀22及24，同时完全开启旁通阀25，使制冷工质经旁通管4直接流到冷凝器40，以保持制冷回路正常运行，然后在阀门23处通入氮气，并连接上压力表进行检测，这样可以很方便地判断出是否换热器的气密性有问题；在使用过程中，旁通阀25也可对工质的流量进行调节分配，当换热器1的换热量减少以至热水产量减少时，旁通阀25开度增大，制冷过热蒸气流经旁通管4的流量也增大，同时，流经换热器1的流量减少；反之，当换热器1的换热量增加以至热水产量加大时，流量旁通阀25开度减小，制冷过热蒸气流经旁通管4的流量也减少，同时，流经换热器1的流量增大；调节旁通阀25的开度可以调节工质在换热器1的换热量，并减小排气压力在换热器1的损耗，降低压缩机39的功耗。

实施例2

图4示出了本装置另一种实施方式，由图4可见，本方式是利用一台共享电脑自动控制器来控制多套制冷机组同时运行制热水。具体的连接关系是：将图1所示装置的主进水管8及主出水管9的一端安装的活动密封盖20打开，然后将另一套装置的冷进水管路6及热排水管路7连接到主进水管8及主出水管9上，由共享电脑自动控制器控制两套装置共同运行提高使用效率，实现利用一台共享电脑自动控制器控制两套制冷机组同时运行制热水的效果。新增加的装置亦可以为多套，只需把每一套的冷进水管路6及热排水管路7连接到主进水管8及主出水管9上，就可以模块式地进行多套并联使用。

Claims (9)

1、一种电脑自动控制利用废热制热水的节能装置，包括换热器(1)、换热工质进管路(2)、换热工质排管路(3)、电脑自动控制器(5)、冷进水管路(6)、热排水管路(7)、主进水管(8)、主出水管(9)、回水管路(10)、补水管路(11)，冷进水管路(6)连接到主进水管(8)上，热排水管路(7)连接到主出水管(9)上，回水管路(10)、补水管路(11)分别与主进水管(8)相连接，其特征在于：还包括有清垢构件，清垢构件包括清洗管道(12、13)及反冲换向开关(14、15、16、17)，清洗管道(12、13)分别与主进水管(8)及主出水管(9)相连接，在主进水管(8)及主出水管(9)之间安装有反冲换向开关(14、15、16、17)。

2、根据权利要求1所述的电脑自动控制利用废热制热水的节能装置，其特征在于：清洗管道(12、13)上安装有泄水阀门(18)及酸液清洗阀门(19)。

3、根据权利要求1或2所述的电脑自动控制利用废热制热水的节能装置，其特征在于：在换热工质进管路(2)与换热工质排管路(3)之间安装有旁通管(4)，在换热工质进管路(2)与换热工质排管路(3)上以及两者之间的旁通管(4)上安装有调节阀(22、23、24、25)。

4、根据权利要求1或2所述的电脑自动控制利用废热制热水的节能装置，其特征在于：主进水管(8)及主出水管(9)的一端安装有活动密封盖(20)。

5、根据权利要求4所述的电脑自动控制利用废热制热水的节能装置，其特征在于：在换热器(1)的冷进水管路(6)上安装制冷机组运行连动开关阀门(26)。

6、根据权利要求1所述的电脑自动控制利用废热制热水的节能装置，其特征在于：在补水管路(11)上安装补水控制开关阀门(27)，在回水管路(10)上安装回水控制开关阀门(28)。

7、根据权利要求1所述的电脑自动控制利用废热制热水的节能装置，其特征在于：电脑自动控制器5包括有可编程控制器(29)、可编程控制器扩展模块(30)、触摸屏(31)、变频器(32)、中间继电器(33、34)、温度传感器(35)、液位传感器(36)、流量传感器(37)、控制输出接线排(38)，可编程控制器(29)通过电缆与触摸屏(31)信号连接，可编程控制器扩展模块(30)与可编程控制器(29)通过通信接口信号连接，温度传感器(35)、液位传感器(36)、流量传感器(37)分别安装在管路中需要测量的位置，并分别连接到可编程控制器扩展模块(30)的输入接口，所述制冷机组运行连动开关阀门(26)、补水控制开关阀门(27)、回水控制开关阀门(28)通过中间继电器(33)与可编程控制器(29)电气控制输出端连接，主进水管(8)的水泵(21)通过变频器(32)与可编程控制器(29)的电气控制输出端连接，控制输出接线排(38)通过中间继电器(34)与可编程控制器(29)电气控制输出端连接。

8、根据权利要求7所述的电脑自动控制利用废热制热水的节能装置，其特征在于：电脑自动控制器(5)亦可采用单片机电路控制器，也可以采用远程控制器的控制形式。

9、根据权利要求1所述的电脑自动控制利用废热制热水的节能装置，其特征在于：主出水管(9)上安装有锅炉(46)。

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