用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组，包括：一次供水管路，接收来自供暖热源的一次供水；二次回水管路，接收来自地面辐射供暖系统的二次回水，并向供暖热源供应一次回水；三通电动阀，其进水口连接至一次供水管路的出口端，其回水口连接至二次回水管路；二次供水管路，其进口端连接至三通电动阀的出水口，二次供水管路输出二次供水供给至地面辐射供暖系统；以及控制柜，包括控制器，控制器的输入端连接至二次供水管路，输出端连接至三通电动阀以控制其进水口和回水口的开度。通过三通电动阀将来自地面辐射供暖系统的二次回水与来自供暖热源的高温的一次供水混和，获得低温的二次供水供应至地面辐射供暖系统。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及供暖领域，具体涉及一种用于地面辐射供暖系统的高层供热混水 机组，是针对地面辐射供暖系统开发的新型供暖技术。 用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组
【背景技术】
[0002] 传统的供暖采用板式换热供暖系统依托板式换热器等设备进行，该系统需要大功 率的循环泵以及补水泵、水箱、水处理设备等众多设备。
[0003] 板式换热供暖系统涉及众多设备，需要采用大功率循环泵，因此耗能很多；整个板 式换热供暖系统占地面积大；整套系统造价非常之高；而且需要大量人力来操控所涉及的 设备，操作起来非常繁琐。
[0004] 当一次供水温度较低时，板式换热供暖系统不能充分保证二次供水温度，不能保 证地面辐射供暖系统正常运行。
[0005] -般的供热混水机组不能保证高层供暖系统的定压，而板式换热供暖系统需要专 用的补水系统定压，系统复杂，操作繁琐。 实用新型内容
[0006] 针对现有技术中的上述技术问题，本实用新型提供了一种用于地面辐射供暖系统 的高层供热混水机组，该高层供热混水机组既解决了板式换热供暖系统费用昂贵、系统复 杂的问题，又能够充分高效地利用一次供水压力和地面辐射供暖系统的回水，保证地面辐 射供暖系统正常运行。根据本实用新型，提供了一种用于地面辐射供暖系统的高层供热混 水机组，包括：一次供水管路，与供暖热源流体连通，接收来自所述供暖热源的一次供水； 二次回水管路，在两端分别与所述地面辐射供暖系统和所述供暖热源流体连通，接收来自 所述地面辐射供暖系统的二次回水，并向所述供暖热源供应一次回水；三通电动阀，所述三 通电动阀的进水口连接至所述一次供水管路的出口端，所述三通电动阀的回水口连接至所 述二次回水管路；二次供水管路，所述二次供水管路的进口端连接至所述三通电动阀的出 水口，所述二次供水管路输出二次供水供给至所述地面辐射供暖系统；以及控制柜，包括控 制器，所述控制器的输入端连接至所述二次供水管路，输出端连接至所述三通电动阀以控 制其进水口和回水口的开度。通过三通电动阀将来自地面辐射供暖系统的二次回水与来自 供暖热源的高温的一次供水混和，获得低温的二次供水供应至地面辐射供暖系统，确保地 面辐射供暖系统的舒适供暖。
[0007] 进一步地，一次供水管路包括沿水的流向依次布置于管路中的闸阀和过滤器，二 次回水管路包括沿水的流向依次布置于管路中的第一闸阀、过滤器、压力传感器、压力控制 阀、第二闸阀，二次供水管路包括沿水的流向依次布置于管路中的第一蝶阀、循环泵、止回 阀、第二蝶阀、温度传感器和闸阀，所述三通电动阀的回水口连接至所述二次回水管路中的 压力控制阀的下游。
[0008] 优选地，在二次回水管路中的第二闸阀之前设置有流量平衡阀。
[0009] 优选地，二次供水管路中的温度传感器将所感测到的二次供水温度发送至所述控 制器的输入端，所述控制器的输出端向三通电动阀发送控制信号，控制所述三通电动阀的 进水口和回水口的开度。
[0010] 进一步地，在所述二次回水管路中的压力控制阀之后设置有回水电磁阀，由所述 控制器控制所述回水电磁阀与所述二次供水管路中的循环泵联动。
[0011] 进一步地，该高层供热混水机组还包括室外温度传感器，所述室外温度传感器连 接至所述控制器，所述控制器根据所述室外温度传感器所感测的室外温度来控制所述三通 电动阀的进水口的开度。
[0012] 优选地，控制器带有远传数据接口，所述控制器将所接收的关于二次供水温度和 室外温度的信息通过所述远传数据接口发送至控制中心。
[0013] 进一步地，所述控制柜还包括变频器，所述变频器连接至所述循环泵，所述变频器 接收来自所述控制器的信号并控制循环泵的运行频率，进而改变循环泵的扬程和流量。
[0014] 进一步地，所述压力传感器将感测到的二次回水的压力发送至所述控制器，所述 控制器发送控制信号，控制所述压力控制阀，保证系统定压稳定，不会出现缺水现象。
[0015] 进一步地，所述控制柜还包括设定模块、报警装置、手动/自动切换开关，通过所 述设定模块设置所述循环泵的启动时间和停止时间，所述报警装置接收到关于所述循环泵 停止运行或所述控制柜中的其他器件故障的信息时，发出报警信号，通过所述手动/自动 切换开关进行所述高层供热混水机组的手动运行和自动运行之间的切换。
[0016] 根据本实用新型的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组，既解决了地面辐 射供暖的供水温度过高的问题，又能够充分高效地利用一次供水压力和地面辐射供暖系统 的回水，实现了地面辐射供暖系统的舒适供暖和节能目的，适用于小高层和高层的地面供 暖及空调供暖系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1示出了本实用新型实施例提供的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机 组的示意图；以及
[0018] 图2示出了图1所示高层供热混水机组的控制柜中的主要器件与外界的连接关 系。
【具体实施方式】
[0019] 下面参照附图详细介绍本实用新型的示例性实施例。提供这些示例性实施例的目 的是为了得本领域普通技术人员能够清楚地理解本实用新型，并且根据这里的描述能够实 现本实用新型。附图和具体实施例不旨在对本实用新型进行限定，本实用新型的范围由所 附权利要求限定。
[0020] 图1示出了本实用新型实施例提供的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机 组的示意图。
[0021] 该高层供热混水机组主要适用于小高层和高层的地面供暖及空调供暖系统。如图 1所示，该高层供热混水机组包括：一次供水管路1，通常与供暖热源流体（供暖所采用的流 体通常为水）连通，接收来自所述供暖热源的一次供水；二次回水管路2,在两端分别与地 面辐射供暖系统和供暖热源流体连通，接收来自地面辐射供暖系统的二次回水，并向供暖 热源供应一次回水；三通电动阀3,三通电动阀3的进水口 31连接至一次供水管路1的出口 端，三通电动阀的回水口 32连接至二次回水管路2 ;二次供水管路4,其进口端连接至三通 电动阀3的出水口 34,二次供水管路4输出二次供水供给至所述地面辐射供暖系统；以及 控制柜5,包括控制器51，所述控制器51的输入端连接至二次供水管路4,输出端连接至三 通电动阀3以控制其进水口 31和回水口 32的开度，调节一次供水和二次回水的混和比例， 从而调节二次供水管路4输出的二次供水的温度，进而调节用户的地面辐射供暖系统的供 暖温度。
[0022] 这里所利用的温度控制原理如下：通过三通电动阀3将来自地面辐射供暖系统的 二次回水与来自供暖热源的高温（> 60°C，甚至高达80°C以上）的一次供水混和，获得低 温（<60°C)的二次供水供应至地面辐射供暖系统。具体地，通过控制器51来调节三通电 动阀3的进水口 31和回水口 32的开度，从而改变二次供水的温度，确保混和后的二次供水 的温度< 60°C (或设计值），进而确保地面辐射供暖系统的舒适供暖。
[0023] 图1中还示出了一次供水管路1、二次回水管路2、二次供水管路4的组成。如图 1所示，一次供水管路1包括沿水的流向依次布置于管路中的闸阀11、过滤器12。来自供 暖热源的一次供水通常温度较高，高达80°C以上，而闸阀适用于高温高压场合。所以，在这 里采用闸阀作为接通或截断供暖流体的阀门。在水质较硬的地区，供暖热源的一次供水中 可能含有水垢等杂质，过滤器12的主要作用是过滤一次供水中的杂质，以免堵塞或甚至损 坏管路以及后续的管件。此外，为了能够实时观测到一次供水的温度和压力，一次供水管路 1中还可以设置有温度计TI和压力表PI，例如，在图1所示的实例中，一次供水管路1中的 温度计TI和压力表PI设置在三通电动阀3的进水口 31的上游。
[0024] 二次回水管路2包括沿水的流向依次布置于管路中的第一闸阀21、过滤器22、压 力传感器23、压力控制阀24、第二闸阀25。第一闸阀21布置于二次回水管路2的入口处， 能够切断来自地面辐射供暖系统的二次回水；第二闸阀25布置于二次回水管路2的出口 处，能够切断向供暖热源的一次回水。过滤器22布置在第一闸阀21的下游，过滤来自地面 辐射供暖系统的二次回水中的杂质，以免堵塞或甚至损坏管路以及后续的管件。在该高层 供热混水机组运行时，压力传感器23将感测到的二次回水的压力发送至控制器51，当二次 回水的压力超出设定值时，控制器51发送控制信号至压力控制阀24,调节压力控制阀24， 将阀前压力和阀后压力衡定在设定值，从而保证二次供水压力的恒定。在二次回水管路2 中也可以设置有温度计TI和压力表PI，以便实时观测二次回水的温度和压力，例如，在图1 所示的实例中，二次回水管路2中的温度计TI和压力表PI设置在第二闸阀25的上游。
[0025] 二次供水管路4包括沿水的流向依次布置于管路中的第一蝶阀41、循环泵42、止 回阀43、第二蝶阀44、温度传感器45和闸阀46。这里，在循环泵42的上游设置有第一蝶阀 41，采用蝶阀，主要是利用其启闭方便迅速、调节性能好，并且可以起到节流作用的特点；循 环泵42的主要作用是在地面辐射供暖系统中确保高层楼房的稳定供暖；止回阀43设置在 循环泵的下游，在循环泵故障或停止运行的情况下，止回阀可以防止管路中的二次供水倒 流、防止循环泵反转。优选地，第一蝶阀41、循环泵42、止回阀43、第二蝶阀44所构成的装 置可以在二次供水管路4中并行设置两套，一套为备用，以在一套的循环泵42出现故障的 情况下及时启用另一套，避免出现地面辐射供暖系统停止供暖的情况。
[0026] 温度传感器45将所感测到的二次供水温度通过PID信号发送至控制柜5中的控 制器51的输入端，控制器51将二次供水温度与设计值比较。当二次供水温度低于设计值 时，控制器51发出控制信号，增大三通电动阀3的进水口 31的开度，增大高温的一次供水 的供应比例，和/或减小回水口 32的开度，减小低温的二次回水的供应比例。反之，当二次 供水温度高于设计值时，控制器51的输出端发出控制信号，减小三通电动阀3的进水口 31 的开度，减小高温的一次供水的供应比例，和/或增大回水口 32的开度，增大低温的二次回 水的供应比例。如此，可以实现对二次供水温度的控制。
[0027] 优选地，在二次回水管路2中的压力控制阀24之后设置有回水电磁阀27,由控制 器51控制回水电磁阀27与二次供水管路4中的循环泵42联动。如果没有回水电磁阀，当 由于某种原因循环泵42停止运行时，由于用户的地面辐射供暖系统侧的压力高，二次回水 会流向一次回水侧。为了防止这种情况的发生，在二次回水管路2中设置了回水电磁阀27， 回水电磁阀27与二次供水管路4中的循环泵42联动，当循环泵42停止运行时，回水电磁 阀27关闭，防止来自地面辐射供暖系统的二次回水流向一次供水。当循环泵42再次启动 时，回水电磁阀27打开，保证整个机组正常运行。
[0028] 此外，为了实时了解二次供水的温度和压力，二次供水管路4中也可设置有温度 计TI和压力表PI，例如，在图1所示的实例中，二次供水管路4中的温度计TI和压力表PI 设置在闸阀46的上游。
[0029] 优选地，三通电动阀3的回水口 32连接至二次回水管路2中的过滤器22的下游， 使得进入三通电动阀3的二次回水不含有杂质。
[0030] 为了保持整个供暖系统的流量平衡，不影响一次主管网，在该高层供热混水机组 中还可以设置有流量平衡阀。由于二次回水管路2中的温度、压力相对而言都较低，所以可 将流量平衡阀26设置在二次回水管路2中，这样对流量平衡阀26起到保护作用。例如，在 图1所示的实例中，流量平衡阀26设置在第二闸阀25之前。该流量平衡阀26是数字锁定 流量平衡阀，可以预设一次供水的最大流量。
[0031] 这里所利用的压力控制原理如下：当该高层供热混水机组运行时，利用压力控制 阀将阀前压力和阀后压力衡定在设定值。其中，阀后压力与一次供水管路的压力相当，而阀 前压力要保证二次供水管路的运行正常。在该高层供热混水机组中还设计了压力保护装 置，当二次供水管路的压力超限时，控制循环泵停止运行并报警。当该高层供热混水机组停 止运行时，循环泵联动回水电磁阀关闭，以防止来自地面辐射供暖系统的二次回水流向一 次供水管路。
[0032] 优选地，该高层供热混水机组中还包括室外温度传感器6,该室外温度传感器6连 接至控制柜5中的控制器51，从而将所感测到的室外温度发送至控制器51的输入端，控 制器51根据该室外温度的变化来控制三通电动阀3的进水口 31的开度。例如，在天气晴 朗时，室外温度可能较高，如果保持二次供水温度不变，这时居民家中可能就会感觉有些燥 热。为了舒适和节能的目的，这时需要减小三通电动阀3的进水口 31的开度，从而降低二 次供水温度。相反，在天气寒冷时，室外温度较低，如果保持二次供水温度不变，这时居民家 中可能就会感觉有些凉意。这时需要增大三通电动阀3的进水口 31的开度，从而升高二次 供水温度。
[0033] 图2示出了控制柜中的主要器件与外界的连接关系。
[0034] 如图2所示，控制柜5中除了电源外，主要包括控制器51、变频器52、报警装置53、 手动/自动切换开关54。
[0035] 优选地，控制器51带有远传数据接口 511，从而控制器51可以将所接收的关于二 次供水温度和室外温度的信息通过所述远传数据接口 511发送至控制中心7,实现远程指 示和操作。
[0036] 优选地，控制器51还包括设定模块，根据人们的作息时间，可以通过所述设定模 块设置循环泵42的启动时间和停止时间，以达到节能的目的。例如，在人们外出时，可以设 置循环泵42停止运行；在人们回家的时间，可以设置循环泵42启动。或者，可以根据需要 来设置循环泵42的启动时间和停止时间。
[0037] 控制器51接收温度传感器45所感测的二次供水温度和室外温度传感器6所感测 的室外温度，所以为了保证用户室内温度舒适，并且为了节能，需要利用循环泵42对二次 供水量及时作出调整。优选地，控制柜5还包括变频器52,变频器52连接至二次供水管路 4中的循环泵42,变频器52根据控制器51的信号来控制循环泵42,通过改变循环泵42的 运行频率来改变循环泵的扬程和流量，调节整个供暖系统的运行工况。因此，实现了在节能 的同时，保证用户室内温度舒适。
[0038] 优选地，控制柜5还包括报警装置53,报警装置53接收关于循环泵42或控制柜5 中的其他器件的信息，在故障时发出报警信号。例如，当循环泵42长时间超负荷运行时，循 环泵42自动停止运行，同时报警装置53检测到这种状况，发出报警信号。又例如，当高层 供热混水机组的电源缺相时，循环泵42也自动停止运行，同时报警装置53发出报警信号。 再例如，控制柜5中的其他器件故障时，报警装置53也会发出报警信号。
[0039] 优选地，控制柜5还包括手动/自动切换开关54,通过所述手动/自动切换开关可 以实现高层供热混水机组的手动运行和自动运行之间的切换。在手动运行状态下，二次供 水温度的调节还是自动控制，但是循环泵42可以单独启动或停止。
[0040] 另外，该高层供热混水机组能够实现来电自启。当意外停电后，再来电时,该高层 供热混水机组自动启动运行。
[0041] 与传统的板式供暖换热系统相比，根据本实用新型的用于地面辐射供暖系统的高 层供热混水机组具有以下优点：不再需要板式换热器，不再需要补水泵、水箱、水处理设备， 设备成本降低；循环泵的电机功率降低；由于设备量减少，使得整个高层供热混水机组占 地面积在所有热交换机组中最小，而板式供暖换热系统的占地面积是该高层供热混水机组 的5倍；运行控制简单，操作人员仅需简单培训即可上岗，而板式供暖换热系统运行控制复 杂，需要专业人员进行操控；综合设备成本降低，该高层供热混水机组的综合设备成本约为 5. 5元/m2,而板式供暖换热系统的综合设备成本约为10. 5元/m2,所以高层供热混水机组 的综合设备成本仅为板式供暖换热系统的综合设备成本的1/2 ;综合运行成本（包括人工、 水电、设备维护保养等）降低，该高层供热混水机组的综合运行成本约为1. 8元/m2 ·采暖 期，而板式供暖换热系统的综合运行成本约为4. 2元/m2 ·采暖期。
[0042] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本 领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组，其特征在于，包括： 一次供水管路，与供暖热源流体连通，接收来自所述供暖热源的一次供水； 二次回水管路，在两端分别与所述地面辐射供暖系统和所述供暖热源流体连通，接收 来自所述地面辐射供暖系统的二次回水，并向所述供暖热源供应一次回水； 三通电动阀，所述三通电动阀的进水口连接至所述一次供水管路的出口端，所述三通 电动阀的回水口连接至所述二次回水管路； 二次供水管路，所述二次供水管路的进口端连接至所述三通电动阀的出水口，所述二 次供水管路输出二次供水供给至所述地面辐射供暖系统；以及 控制柜，包括控制器，所述控制器的输入端连接至所述二次供水管路，输出端连接至所 述三通电动阀以控制其进水口和回水口的开度。
2. 根据权利要求1所述的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组，其特征在于， 所述一次供水管路包括沿水的流向依次布置于管路中的闸阀和过滤器，所述二次回水管路 包括沿水的流向依次布置于管路中的第一闸阀、过滤器、压力传感器、压力控制阀、第二闸 阀，所述二次供水管路包括沿水的流向依次布置于管路中的第一蝶阀、循环泵、止回阀、第 二蝶阀、温度传感器和闸阀，所述三通电动阀的回水口连接至所述二次回水管路中的压力 控制阀的下游。
3. 根据权利要求2所述的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组，其特征在于， 在所述二次回水管路中的第二闸阀之前设置有流量平衡阀。
4. 根据权利要求2所述的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组，其特征在于， 所述二次供水管路中的温度传感器将所感测到的二次供水温度发送至所述控制器的输入 端，所述控制器的输出端向所述三通电动阀发送控制信号，控制所述三通电动阀的进水口 和回水口的开度。
5. 根据权利要求4所述的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组，其特征在于， 在所述二次回水管路中的压力控制阀之后设置有回水电磁阀，由所述控制器控制所述回水 电磁阀与所述二次供水管路中的循环泵联动。
6. 根据权利要求4所述的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组，其特征在于， 还包括室外温度传感器，所述室外温度传感器连接至所述控制器，所述控制器根据所述室 外温度传感器所感测的室外温度来控制所述三通电动阀的进水口的开度。
7. 根据权利要求6所述的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组，其特征在于， 所述控制器带有远传数据接口，所述控制器将所接收的关于二次供水温度和室外温度的信 息通过所述远传数据接口发送至控制中心。
8. 根据权利要求2至7中任一项所述的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组， 其特征在于，所述控制柜还包括变频器，所述变频器连接至所述循环泵，所述变频器接收来 自所述控制器的信号并控制所述循环泵的运行频率，进而改变所述循环泵的扬程和流量。
9. 根据权利要求8所述的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组，其特征在于， 所述压力传感器将感测到的二次回水的压力发送至所述控制器，所述控制器发送控制信 号，控制所述压力控制阀。
10. 根据权利要求8所述的用于地面辐射供暖系统的高层供热混水机组，其特征在于， 所述控制柜还包括设定模块、报警装置、手动/自动切换开关，通过所述设定模块设置所述 循环泵的启动时间和停止时间，所述报警装置接收到关于所述循环泵停止运行或所述控制 柜中的其他器件故障的信息时，发出报警信号，通过所述手动/自动切换开关进行所述高 层供热混水机组的手动运行和自动运行之间的切换。
【文档编号】F24D19/10GK203907726SQ201420296215
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】于志军 申请人:于志军