一种集成式移动热源设备的制作方法

本实用新型涉及一种热源设备，特别是一种集成式移动热源设备。

背景技术：

在建筑工地，野外工作场地等流动人口聚集生活区，受临时居住的使用时间限制，传统的热水设施与热水供应系统建设相对投资较大、建设周期长，且在临时居住生活区在相对较短的时间内需要拆迁或者拆除，传统热水设施使用时间短，损耗大。因此，目前流动人口聚集临时居住区基本上不投入建设专门热水设施与热水供应系统，其往往会在生活区单独留出一定面积的房间或场地作为公共洗浴用房，洗浴用房往往有自来水管，但是没有热水管，流动人口需要洗热水浴时，需要自己另外搬运热水到洗浴用房，而所搬运热水一般均来自于电茶炉。然而由于下班时候人员较多，洗浴也往往集中在下班时候，电茶炉烧制的热水基本上无法满足下班时人员的洗浴需求，除了排在前面的人员能打到热水，后面的人员打到的热水温度基本上不够高，冬季洗浴非常困难，而这又造成一些流动性人口私拉电线，在宿舍里用热得快烧热水，极易引发各种安全事故，流动人口聚集临时生活区因私拉电线造成的火灾时有发生，增加了临时居住区的管理困难。此外，电茶炉烧制热水功率大，电费高，烧制热水速度慢，供水量非常有限，并且对企业或者个人都是一笔不小的经济负担，且电茶炉功率较大，增加电茶炉数量或者功率可能使临时居住区的面临电力供应困难，通过电力扩容将是一笔不小的投资，也需要一定的时间，临时居住区的临时特性决定了电力扩容是非常不经济的做法，几乎不太现实，电茶炉的使用寿命一般也不到3年，临时居住区搬迁或者拆除时，电茶炉基本都报废，使用过程中容易损坏。

为此需要一种能够同时满足快速移动和快速供热的新型供热设备。公开号为CN206310586U的专利文献公开了一种动式快速安装供热装置，包括一可移动容器装置、一安装于所述可移动容器装置内的燃料存储装置、一安装于所述可移动容器装置内的加热装置以及一安装于所述可移动容器装置内的介质存储装置，此装置解决了现有的小型化锅炉需要特定的安装场所安装，移动拆卸不便的问题，提供了在一些半固定场所、例如工地，野外使用的移动式供热装置，具有较好的应用前景和适应性。此装置作为本实用新型人初期研究成果，还存在如下缺陷：(1)加热装置与介质存储装置之间的联通管道401和联通管道403上除分别设有水泵外，还分别设有备用泵，这在增加了设备成本的同时还增大了占用空间，不利于有限空间内的安装使用；(2)水温、压力等不能实现精确控制，运行效果较差。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种集成式移动热源设备，解决了现有移动供热装置占用空间较大、成本较高且运行效果较差的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种集成式移动热源设备，包括箱体外壳及设置在箱体外壳内的加热装置和介质存储容器，所述介质存储容器上设有热水供水出口、内循环出水口、内循环回水口及冷水进水口，所述冷水进水口与冷水进水管相连，所述内循环回水口通过内循环回水管与加热装置相连，所述内循环出水口通过内循环出水管与加热装置相连，所述热水供水出口与热水供水管相连，所述内循环出水管及热水供水管上分别设有第一水泵和第二水泵，其特征在于：内循环出水管及热水供水管之间并联设有备用水管，此备用水管上设有与第一水泵和第二水泵并联的第三水泵；此第三水泵的出水端与内循环出水管间、进水端与内循环出水管间分别设有第一开关阀、第二开关阀，第三水泵的出水端与热水供水管间、进水端与热水供水管间分别设有第三开关阀、第四开关阀；所述内循环出水管上靠近所述介质存储容器位置处设有与之相连的热水回水管；所述介质存储容器设置在支撑基座上，此支撑基座的一侧设有与之一体成型的竖直支撑架，此支撑架为三层，从上至下依次设有所述第一水泵、第三水泵和第二水泵。

进一步的，还包括中央控制器，所述第一水泵、第三水泵、第二水泵、第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀及第四开关阀分别与所述中央控制器相连。

进一步的，所述冷水进水管上设有第五开关阀，此第五开关阀与中央控制器相连。

进一步的，所述加热装置内设有分别与中央控制器相连的过热保护传感器、第一液位传感器、第一温度传感器。

进一步的，所述介质存储容器内设有分别与中央控制器相连的第二液位传感器、第二温度传感器。

进一步的，所述热水供水管上设有分别与中央控制器相连的压力传感器及第一流量传感器。

进一步的，所述热水回水管上设有分别与中央控制器相连的第三温度传感器、第六开关阀及第二流量传感器。

进一步的，还包括排污管，此排污管分别与加热装置及介质存储容器相连。

进一步的，所述介质存储容器上还设有与所述排污管相连的溢水管。

进一步的，所述箱体外壳内还设有与所述加热装置相连的燃料储存装置，此燃料储存装置内设有与所述中央控制器相连的第三液位传感器。

本实用新型的积极效果：

(1)第三水泵为热力内循环管路上第一水泵的备用泵，同时也作为热水供水管路上第二水泵的备用泵，避免了第一水泵和第二水泵分别设置备用泵的措施，有效节省了设备的制作成本，与此同时，此两用一备水泵采用垂直立体放置方式，有效节省了占用空间，更加便于装置在有限空间内的安装使用；此外，此两用一备水泵同介质储存容器一体置于一体成型的支撑组合架上，在有效节省占用空间的同时还保证了整体运行的稳固性。

(2)本实用新型将热水回水管路与热力内循环管路相连，而非直接将其与介质存储容器相连，可不经过介质存储容器直接回流至加热装置中当然回流介质也可以根据实际情况直接回流至介质存储容器内，本实用新型使用更加灵活，效率更高。

(3)传统的加热设备(锅炉)均设有补水箱，本实用新型取消了补水箱的设置，将其与热交换容器合二为一成为热力容器(介质存储容器)，进而可以在对热力容器的容积做数学模型演算的基础上，有效提高对热力容器的恒温控制精度(可以更加方便的确定热力容器恒温控制精度与热力容器容积、加热设备功率、热力内循环水泵流量、热力容器液位高度设置、温度传感器T2的时间精度、加热设备内介质温度T1设置等因素的关系)。

同时，本设备利用燃料燃烧的热量加热介质，采用燃料加热方式的优点：功率大；营运成本低廉(约是商业电直接烧水能耗的40％左右)。

(4)本实用新型能够实现对温度、压力及流量的精确监控和控制，通过把出水量及热水出水温度控制在一定范围之内，洗浴过程中人体基本上感觉不出水温的变化。

(5)本设备科采用燃料燃烧加热洗浴用水，设备本身科自带燃料储存装置，一次加注燃料能烧制约200吨热水，假设每天热水用量是10吨，一次加注燃料可以满足约20天的洗浴需求，燃料用完后，可以再次加注燃料(加热能源不受电力约束)。

(6)本实用新型采用加热装置、储存容器等设备+内循环管路、回水管路等模块化管路系统的形式，设备与模块化管路系统采用工厂规模生产，现场安装仅仅几个工日便可完成。当临时居住区拆迁或者拆除时，设备和模块化管路系统可以移装到另一个临时居住区或者拆卸到周转场，从一个临时居住区移装到另一个临时居住区在几天之内便可完成，设备与材料几乎没有损耗，安装、移装、拆卸都非常方便。

(7)本实用新型经久耐用，使用寿命长，不易损坏。

附图说明

图1为集成式移动热源设备的结构示意图；

图2为集成式移动热源设备的电气原理图；

图3为所述支撑组合架的结构示意图；

图4为集成式移动热源设备的主视结构示意图；

图5为集成式移动热源设备的侧视结构示意图；

图6为集成式移动热源设备的俯视结构示意图；

图7为介质存储容器的结构示意图；

图8为所述两用一备水泵组合结构示意图；

图9为燃料储存装置的结构示意图；

图10为温度传感器性能曲线图；

图11为热力容器工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

参照图1至图9，本实用新型优选实施例提供一种集成式移动热源设备，包括箱体外壳101及设置在箱体外壳101内的加热装置301和介质存储容器201，所述介质存储容器201上设有热水供水出口204、内循环出水口205、内循环回水口206及冷水进水口207，所述冷水进水口207与冷水进水管604相连，所述内循环回水口206通过内循环回水管601与加热装置301相连，所述内循环出水口205通过内循环出水管与加热装置301相连，所述热水供水出口204与热水供水管602相连，所述内循环出水管及热水供水管602上分别设有第一水泵501(水泵P1)和第二水泵503(水泵P2)，内循环出水管及热水供水管602之间并联设有备用水管，此备用水管上设有与第一水泵501和第二水泵503并联的第三水泵502(水泵P3)；此第三水泵502的出水端与内循环出水管间、进水端与内循环出水管间分别设有第一开关阀(图1中电动阀V1)、第二开关阀(图1中电动阀V2)，第三水泵的出水端与热水供水管间、进水端与热水供水管间分别设有第三开关阀(图1中电动阀V3)、第四开关阀(图1中电动阀V4)；所述内循环出水管上靠近所述介质存储容器201位置处设有与之相连的热水回水管603；如图3所示，所述介质存储容器设置在支撑基座3001上，此支撑基座3001的一侧设有与之一体成型的竖直支撑架3002，此支撑架3002为三层，从上至下依次设有所述第一水泵501、第三水泵502和第二水泵503。

如图2所示，还包括中央控制器，所述第一水泵501、第三水泵502、第二水泵503、第一开关阀(电动阀V1)、第二开关阀(电动阀V2)、第三开关阀(电动阀V3)及第四开关阀(电动阀V4)分别与所述中央控制器相连。

所述冷水进水管604上设有第五开关阀(电动阀V5)，此第五开关阀与中央控制器相连。

所述加热装置301内设有分别与中央控制器相连的过热保护传感器302、第一液位传感器303、第一温度传感器304。

所述介质存储容器201内设有分别与中央控制器相连的第二液位传感器202、第二温度传感器203。

所述热水供水管602上设有分别与中央控制器相连的压力传感器703及第一流量传感器701。

所述热水回水管603上设有分别与中央控制器相连的第三温度传感器704、第六开关阀(电动阀V6)及第二流量传感器702。

第三温度传感器704设置在箱体外壳101内，处于箱体外壳外的热水回水管上还设有第四温度传感器705。

如图1所示，还包括排污管605(对应的介质存储容器上设有排污口208)，此排污管605分别与加热装置301及介质存储容器201相连，其中与加热装置301相连的排污管上设有与中央控制器相连的第八开关阀(电动阀V8)，与介质存储容器201相连的排污管上设有与中央控制器相连的第七开关阀(电动阀V7)。

所述介质存储容器上还设有与所述排污管605相连的溢水管606。

所述箱体外壳内还设有与所述加热装置相连的燃料储存装置401，此燃料储存装置401内设有与所述中央控制器相连的第三液位传感器402。

本实用新型所提供的集成式移动热源设备工作原理：

加热装置301内储有一定体积的水量，这些水吸收加热装置内燃烧器产生的热量，使水温升高；

热力容器(介质存储容器201)里的恒温水通过热水出水口并经过水泵P2，输送到用户单元，经过用户采水(采暖)后，温度下降的水通过热水回水管输送回介质存储容器(或者加热装置)，当介质存储容器里的水温或者水位下降到一定点位时，电动阀V5打开，对介质存储容器进行补水，介质存储容器水温下降到设定温度时，水泵P1启动，热力内循环开始，加热装置内的热量通过水泵P1与热力内循环管路输送到介质存储容器，介质存储容器内的水温升高，当水温到达一定值时，水泵P1停止工作。水泵P1通过从加热装置将热水输送到介质存储容器并控制一定的输送量，使之加热介质存储容器内的水，通过控制水泵P1的开停以及功率，使混合的水达到设计的温度范围内；

冷水由冷水进水管通过电动阀V5进入介质存储容器内，当热力容器液位到达H23时(由图7所示，根据实际情况从上至下分别设置H21、H22、H23三个液位)，热力内循环水泵P1泵启动，冷水继续注入介质存储容器一直到达液位H21时，电动阀V5关闭；当液位下降到H22时，电动阀V5开启，到达H21时关闭，介质存储容器内的液位始终保持在H22到H21之间。

热力内循环：

介质存储容器内的水通过热力内循环出水口、热力内循环出水管管、水泵P1、加热装置(S1)接入口，进入加热装置，经过加热装置接出口、热力内循环回水管、热力内循环回水口返回介质存储容器，这一过程构成热力内循环，在这个过程中，水通过加热装置时水温得到提高，由水泵P1为循环提供动力；

当水泵P1出现故障时，电动阀V1及电动阀V2打开，水泵P1停止工作，水泵P3代替水泵P1工作。

热水供水循环：

当介质存储容器内的水温达到设置的要求时，热水供水水泵P2方可打开；供热循环为：介质存储容器、热水供水出口、热水供水管、热水供水水泵P2、热水供水管、采水系统/用户单元、热水回水管、热水回水控制电动阀V6，最后热水回水进入介质存储容器，或者直接进入热力内循环出水管随着热力内循环进入加热装置内加热，最后进入介质存储容器内。

此外，如果设备安装地点附近有市政燃料供应管道，则燃料储存装置可以省去，燃烧装置内燃烧器所需要的燃料由市政燃料供应管道提供。如果设备安装地点附近没有有市政燃料供应管道，则设备内置有燃料储存装置，燃料储存装置是具有一定容积的燃料储存容器，储存一定量的燃料以供燃烧器使用，燃料储存装置设有内置燃料储量测试传感器，当燃料储存低于警戒线时，发出警告提醒加注燃料。

正常运行时的设备控制方案：

1.燃料储量探测及控制

设备开启时，首先探测燃料储存装置内的燃料储量，燃料储存装置内设有燃料液位传感器H3(第三液位传感器)，中央控制器读取H3探测到的燃料储量，当燃料储量少于一定量(例如容积的15％)时，中央控制器发出“燃料不足”警告，提醒管理人员进行加注燃料，当燃料储量少于最小设定量(例如容积的5％)时，中央控制器发出警告并禁止启动设备。

2.进水控制

第二液位传感器用于感知介质存储容器的水位信息，并把水位信息传送给中央控制器，电动阀V5为水位控制的执行机构，受中央控制器控制。通过液位传感器H2(第二液位传感器)上的H21、H22、H23三点水位信息，以及对进水电动阀V5的开关控制，使热力容器内的水位维持在H22-H21之间。

3.热水供水控制

a.恒压控制：控制热水供水压力，维持管道内热水供应压力稳定：热水供水管安装有压力传感器S(压力传感器703)，用于探测热水供水管的水压，并传送给中央控制器；热水供水管上安装有压力储存罐SS(压力储存罐706)，用于缓冲压力的下降和上升；中央控制器控制通过控制第二水泵的变频器来控制第二水泵的功率；

b.供水温度控制：设定热水供水温度的上下限值，在温度超出限值范围内停止第二水泵工作。

c.管道温度控制：是指热水供水管内的热水在自然状态下随着时间推移温度逐渐下降，控制热水供水管的水温维持在一定范围内，使用户在规定时间内采到的都是符合要求的热水：在最后一个用户单元末端安装一个温度传感器T4(第四温度传感器705)，同时在箱体外壳内回水管路上安装电动阀V6，当温度传感器T4小于设定的温度下限时，中央控制器打开电动阀V6，水管压力下降，水泵P2开启，热水通过水泵P2从热水供水管流向回水管再流回介质存储容器或者热力内循环泵(水泵P1)后端的循环管道上，管道内冷水逐渐被热水替代，管道内水温逐渐升高，当温度传感器T4大于设定的温度上限时，关闭电动阀V6，水管压力上升，水泵P1维持水管压力恒定。

d.防漏控制：管道泄漏时停止水泵P2工作，并发出警告以达到泄漏管控。

4.热力内循环及热力容器恒温控制

水泵P1通过管道将水从热力容器(即介质存储容器，下同)里抽出再通过管道将水泵入锅炉(即加热装置，下同)，水经过锅炉加热，再通过从锅炉里引出的接入热力容器的水管，进入热力容器，并加热热力容器储存的水温，通过控制水泵P1的功率和运行时间，从而控制热力容器内的水温达到动态恒温状态(这里的恒温是指水温在设定的温度变化允许幅度范围内波动，下同)。

具体的，因热传导的滞后性，温度传感器性能曲线图如图10所示，f为测量标的物温度，t为温度传感器反应时间，⊿f为控制精度要求，⊿t为温度达到传感器测量精度要求所需要的反应时间，⊿f为控制温度精度要求，只要温度波动幅度不超过±⊿f，则认为水温是恒温控制。

热力容器工作原理图如图11所示，加热装置(锅炉)水温为f1(波动较大)，补水温度为f3(波动较大)，热力容器内水温控制目标温度为f2，供水温度为f4，回水温度为f5，当热力容器水温在(f2-⊿f，f2+⊿f)之间，则认定为恒温控制，温度单位均为℃；

加热单元(锅炉)热水循环进入热力容器的流速为V1，热水循环回到加热单元的流速为V2，V2＝V1，补水进入热力容器的流速为V3，热水供水流速为V4，回水流速为V5，单位均为L/S；

热力容器的底面积为S，水位高为H[范围(H2，H1)]，热力容器内水容积V＝S×H，水位低限为H2，当水位低于H2时，补水阀打开，当水位高于H1时，补水阀关闭；

根据能量守恒定律，

(1)初始状态时，热力容器水位高度为H，温度为f2，则热力容器内热水的热量为:

S×H×f2

(2)热力容器加热过程，循环泵启动，热水从加热单元流向热力容器，热力容器内的冷水(相对，下同)回流到加热单元，热力容器温度上升了⊿f，所需要的时间为⊿t，循环出水流量V2＝V1，根据能量守恒定律：

(f1-f2)×V1即为加热设备的加热功率P1:

P1＝(f1-f2)×V1

V1即为循环泵的流量；

S×H即为热力容器的水容积；

⊿f即为恒温控制的控制范围；

⊿t即为温度传感器在水温f2上升到(f2+⊿f)时所需要的反应时间；

举例：

加热设备功率为10×10⁴Kcal

f1＝60℃

f2＝42℃

⊿f＝0.5℃

⊿t＝5S

则V1＝P/(f1-f2)＝10×10⁴/(3600×(60-42))＝1.54L/S

当H＝1.2m时，S＝23.1平方分米；

此时，热力容器容积要大于等于277.2L才能达到恒温控制。

(3)当热力容器水位到达H，水温到达目标温度控制值f2时，热水正常供应，补水正常供应，此时，在⊿t时间内：S×H×f2+f1×V1×⊿t-f2×V2×⊿t+f3×V3×⊿t-f4×V4×⊿t+f5×V5×⊿t＝S×H×(f2+⊿f)；

当回水的温度f3等于或者略小于f2时，回水阀即关闭，因此在动态控制条件下，回水的能量对热力容积水温的影响很小，可忽略不计，补水V3等于供水，V4＝V3，V2＝V1，因此，等式可以简化为：

(f1-f2)V1为加热单元加热功率P1

(f4-f3)V4为系统热水供应功率P2

或者：

如系统达到恒温控制，热力容器内的水位维持在(f2-⊿f，f2+⊿f)之间内波动，其因数跟等式内的各个因素有关。根据恒温控制的原理，采用变频或者启停方式控制水泵，实现流量的控制，即通过在系统的各个部位安装相应传感器，根据本数学模型，结合自控程序，更加方便的实现热力容器的恒温控制。

5.冷却风扇控制程序

冷却风扇F1对应水泵P1，冷却风扇F2对应水泵P2，冷却风扇F3对应水泵P3，用于冷却水泵P1、P2、P3工作时产生的温度，用于保护水泵防止过热烧毁：水泵一旦启动，对应的冷却风扇立即同时启动；水泵常闭式温度开关在水泵过热时自动弹开，此时水泵停止运行(接触器断电跳闸)并切换到备用泵上(执行水泵切换命令)，冷却风扇不停止工作，仍然继续运行；冷却风扇也可程序控制启停(譬如水泵常闭式温度开关因温度下降闭合时，冷却风扇继续工作一定时间后停止)。

6.燃烧器B及锅炉加热控制

燃烧器B通过燃烧燃料加热锅炉内储存的一定量的水，再通过热力内循环，将热水注入热力容器，以此达到热力输出：锅炉内设有温度传感器T1(第一温度传感器)，用于探测锅炉内的水温；锅炉内设有过热保护传感器，用于保护锅炉，避免水温过高导致锅炉损坏；锅炉内设有液位传感器，用于保护锅炉，防止干烧；燃烧器具有状态传感器，用于反馈燃烧器的工作状态。

建筑工地生活区是流动人口聚集临时生活区，该区域的各种生活设施均以短期居住为目的建设而成，随着工程建设的完成，流动人口的遣散，临时居住生活区也将拆迁或者拆除。临时居住生活区的临时居住特性决定了生活设施建设投入必须是短平快，满足短期居住条件，成本低廉，经济适用。本实用新型针对建筑工地流动人口聚集临时生活区人口的洗浴难题而研发，彻底解决流动人口聚集临时生活区的洗浴难题；进而，本实用新型同样可以适用于各种流动人口聚集临时生活区、城镇、农村、企事业单位、工矿企业、户外营地、各种集会以及作为永久性建筑配套热水供应设施用于洗浴或者供热。

本实用新型所提供的集成式移动热源设备的主要用途：

1.提供恒温热水用于洗浴

A.流动人口生活区

B.建筑工地生活区

C.户外营地

D.企事业单位

E.工矿企业

F.酒店、宾馆等营业场所

G.其他集体用户

2.提供恒温热水用于供暖

A.一般居民采暖用途

B.临时搭设的采暖

3.其他用途

满足营业性、非营业性的生产、生活热水需求等

本实用新型所提供的集成式移动热源设备的特点：

1)移动特征：快捷安装集成式移动热源设备采用模块化设计，可利用运输工具方便快捷的移装、安装，当一个地方对该设备的需求期结束后，可方便快捷的移装到另一个地方。

2)集成化：无需配套设备及安装，仅仅选择合适的安置地点(可安置在室外)，接水电并设置运行参数即可。

3)便捷化：整体搬运与组装非常便利；能源供应：油/气燃料均可。

4)智能化：水温根据要求设定精准控制。

5)节能化：热效率高，根据用户热水需求量实时烧制相应的热水。

以上所述的仅为本实用新型的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。