一种加热柜热泵远程监控系统的制作方法

本发明涉及热泵供水系统，特别涉及一种加热柜热泵远程监控系统。

背景技术：

随着我们城市化高潮的来临，每年城市新建建筑面积大约有10亿平方米，目前我国建筑能耗约占总能耗的28％。降低能源的消耗，建筑节能首当其冲。如何提高用能水平，减少能源消费给环境带来的污染，改善我们的居住生存环境已经成为迫在眉睫的硬任务。只有采用高新能源技术才能有效解决能源消费对环境造成的严重污染，热泵技术就是这样一种典型新能源技术。《中华人民共和国节约能源法》中提到国家鼓励、支持节能科学技术的研究、开发、示范和推广，促进了热泵事业的发展。热泵业是技术含量比较高的行业，如何解决好热泵的稳定性、适应性、智能化是热泵企业迫切需要解决的关键所在。本项目就是以提高热泵加热效率为目的，重点研究水在冷热混合时的加热特性，找出传统热泵系统中存在的问题，以期设计开发出具有最佳加热方式的热泵系统。

热泵作为最节能环保的绿色产品，已在世界范围内广泛的使用，人们为了提高热泵机组的能效比(COP)，采用了各种方式，设计了各种方案，例如机组零部件采用高效涡轮压缩机、板式换热器、电子膨胀阀、新型翅片等，所申报的相关知识产权也都是围绕热泵机组本身，在人们的共同努力下，热泵机组的能效比有了很大的提高。

资料表明，与热泵产品相关的知识产权都是对于热泵本身的，但热泵机组在实际使用时，与保温水箱、水泵、管路和控制系统共同组成热泵系统，其中热泵系统在运行时水的温度性能变化对热泵系统的能效比有着很大的影响，因此，研究水在热泵加热时的温度性能变化，并实施合理的技术方案，对提高热泵系统的加热效率有着重要的意义。

当前热泵系统运行时普遍存在的问题：

(1)、用一个大的贮水箱进行加热，冷水进入热泵经过加热后成热水回到贮水箱与原来的冷水无规律的进行混合，影响了加热效率。

(2)、在贮水箱向用户供应热水后，新补的冷水直接进入贮水箱中与原来的热水进行混合，影响系统的能效比。

(3)、由于贮水箱向用户供应热水后，新补的冷水直接进入贮水箱中与原来的热水进行混合致使水温下降，不能向用户提供温度恒定的热水。

(4)、智能控制系统设计较为简单，不能达到使热泵系统高效率运行及集成管理的要求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种加热柜热泵远程监控系统，从而克服当前热泵系统加热效率较低，热水质量不稳定的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种加热柜热泵远程监控系统，包括：主贮水箱，其内上部设有上水流分流装置，下部设有下水流分流装置；循环加热水箱，其内设有贯穿该循环加热水箱并分别与所述上水流分流装置和所述下水流分流装置连接的第一管路、第二管路，所述第一管路设有第一电球阀和第二电球阀，所述第二管路设有第三电球阀和第四电球阀，其中，所述第一电球阀和所述第三电球阀分别用于管路接通或断开所述循环加热水箱；热泵机组，其进水口和出水口分别与第二管路、第一管路连接，该热泵机组的进水口通过设有第五电球阀的第三管路与水源连接；加热控制器，其分别与所述热泵机组、第一电球阀、第二电球阀、第三电球阀、第四电球阀和第五电球阀连接；水位控制器、温度控制器，所述水位控制器设于所述主贮水箱内，所述主贮水箱和循环加热水箱分别设有温度控制器；主控制器，其分别与所述加热控制器、所述水位控制器和所述温度控制器连接；以及监控终端设备，其与所述主控制器无线连接。

优选地，上述技术方案中，所述监控终端设备包括：热泵监控服务器，其与所述主控制器无线连接；以及终端设备，其与所述热泵监控服务器连接。

优选地，上述技术方案中，所述终端设备包括：远程监控工作站，其与所述热泵监控服务器连接；以及PC机或手机，其与所述热泵监控服务器连接。

优选地，上述技术方案中，所述终端设备包括：所述监控终端设备为PC机或手机，该PC机或手机与所述主控制器无线连接。

优选地，上述技术方案中，所述上水流分流装置和下水流分流装置分别由水平均匀分布的5个相互连接的H形管路组成，所述H形管路上开设有呈90°的双排孔。

优选地，上述技术方案中，所述上水流分流装置的双排孔的开孔朝下，所述下水流分流装置的双排孔的开孔朝上。

优选地，上述技术方案中，所述双排孔的孔径、孔距符合雷诺系数。

优选地，上述技术方案中，所述H形管路采用镀锌管制成，所述H形管路的长度、管径符合弗洛德系数。

优选地，上述技术方案中，还包括水流控制器，该所述水流控制器设于所述第一管路上，并与所述主控制器连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本系统采用最先进的弗洛德系数和雷诺数设计原理设计水流分流装置，实现循环加热小水箱水温分层整体平移加热，避免了冷水和热水的无序混合，防止冷热水混合造成的能效比下降，提高了热泵系统的加热效率。

2.循环加热水箱专门为贮水箱提供设定温度的热水，实现了贮水箱一面为用户提供热水，循环加热水箱一面向贮水箱补充热水，避免传统热泵系统冷水直接补入主贮水箱中，防止冷热水混合造成的温度下降，可以向用户持续提供温度恒定的热水，满足了用户对热水的温度要求。

3.实现了热泵系统的WIFI远程监控与管理以及现场自适应控制，主控器可远程集成管理多个热泵系统，远程监控热泵系统补水、用水、用电、故障等情况，减少人工管理费用，提高了整个热泵供水系统的运行效率。

附图说明

图1是根据本发明热泵系统的第一结构图。

图2是根据本发明热泵系统的第二结构图。

图3是根据本发明水流分流装置的结构图。

图4a是根据本发明下水流分流装置的双排孔的结构图。

图4b是根据本发明上水流分流装置的双排孔的结构图。

图5是根据本发明热泵系统的第三结构图。

图6是根据本发明热泵系统的第一工作状态图。

图7是根据本发明热泵系统的第二工作状态图。

图8是根据本发明热泵系统的第三工作状态图。

图9是根据本发明热泵系统的第四工作状态图。

图10是根据本发明加热柜热泵远程监控系统的第一结构图。

图11是根据本发明加热柜热泵远程监控系统的第二结构图。

主要附图标记说明：

1-主贮水箱，2-循环加热水箱，3-热泵机组，4-第一管路，5-第二管路，6-上水流分流装置，7-下水流分流装置，8-加热控制器，9-水流控制器，10-主控制器，11-水位控制器，12、13-温度控制器，14-双排孔，15-第三管路，16-第一电球阀，17-第二电球阀，18-第三电球阀，19-第四电球阀，20-第五电球阀。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1至图11显示了根据本发明优选实施方式的加热柜热泵远程监控系统的结构示意图。

如图1至图4b所示，加热柜热泵远程监控系统包括：主贮水箱1、循环加热水箱2、热泵机组3、加热控制器8、水流控制器9、水位控制器11、温度控制器12，13、主控制器10以及监控终端设备；主贮水箱1专门用于热水的存储，在设定的时间向用户提供温度恒定的热水；主贮水箱1内上部设有上水流分流装置6，下部设有下水流分流装置7；上水流分流装置6和下水流分流装置7分别由水平均匀分布的5个相互连接的H形管路组成，H形管路采用镀锌管制成，H形管路的长度、管径符合弗洛德系数；H形管路上开设有呈90°的双排孔14，双排孔14的孔径、孔距符合雷诺系数，上水流分流装置6的双排孔14的开孔朝下，下水流分流装置7的双排孔的开孔朝上(具体见图4a和图4b)，该方式依据科学的弗洛德系数和雷诺数设计原理设计循环加热小水箱中的水流分流装置，实现循环加热小水箱水温分层整体平移。其中，水温4摄氏度时的密度最大，随着水温的升高密度逐渐减小。整体平移水温分层技术是在温度分层基础上研发的，依靠密度差使热水和冷水之间保持分隔，使温度低的水位于主贮水箱的下部，温度高的水位于加热柜的上部，避免冷水和热水无规则混合而造成的能效比下降。在温度分层型循环加热小水箱中，为了使水以重力流或活塞流的方式平稳地导入水箱内(或由水箱内引出)，其关键是须在循环加热小水箱的冷热水进出口处设置设计科学合理的水流装置。

弗洛德系数和雷诺数是设计循环加热小水箱中整体平移水温分层水流装置的重要参数，水流装置水管的长短、直径以及水管上开孔的大小和距离在设计时必须满足弗洛德系数和雷诺数，以确保水流的进出均匀而缓慢、扰动小、分布在整个水面，从而避免热泵在给循环加热小水箱中的冷水加热时热水与冷水无规则的相互混合，避免热量无规则的传导，提高热泵系统的加热效率。本发明即采用最先进的弗洛德系数和雷诺数设计方式设计水流分层水流装置，实现了循环加热小水箱水温分层整体平移。

如图2和图5所示，循环加热水箱2专门用于冷水加热；循环加热水箱2内设有贯穿该循环加热水箱2并分别与上水流分流装置6和下水流分流装置7连接的第一管路4、第二管路5，第一管路4设有第一电球阀16和第二电球阀17，第二管路5设有第三电球阀18和第四电球阀19，其中，第一电球阀16和第三电球阀18分别用于管路接通或断开循环加热水箱2；热泵机组3的进水口和出水口分别与第二管路5、第一管路4连接，该热泵机组3的进水口通过设有第五电球阀20的第三管路15与水源连接；冷水从第三管路15进入，经热泵机组3循环加热到设定的温度时，向主贮水箱1提供温度恒定的热水；或者当主贮水箱1的水温度低于设定值时热泵机组3进行循环加热至额定温度，具体原理在下文中详细阐述，通过增加循环加热水箱2的设计，可以避免传统补水方式中冷水直接进入主贮水箱1中与原来的热水相互混合造成的能效比下降、水温下降问题，明显提高机组运行效率及供水质量。

如图2和图5所示，加热控制器8分别与热泵机组3、第一电球阀16、第二电球阀17、第三电球阀18、第四电球阀19和第五电球阀20连接，第一到第五电球阀负责切换管路，实现补水、加热、出水、循环加热等过程；水流控制器9设于第一管路4上；水位控制器11设于主贮水箱1内，主贮水箱1和循环加热水箱2分别设有温度控制器12、13；主控制器10通过RS485分别与加热控制器8、水位控制器11、温度控制器12、13和水流控制器9连接，优选地，一个主控制器10可以实现对多个主贮水箱1和循环加热水箱2上的加热控制器8、水位控制器11、温度控制器12的实时监控与控制；在该实施例中，主控制器10用于对水箱温度、水箱水位、环境温度、回水温度、水流进行检测，实现各种参数的显示及设定输入；具有加热定时及供水定时控制功能，根据时间、温度、水箱水位等条件控制热泵及球阀；另有一路备用继电器输出，可根据需要进行变更，并向加热控制器8发出加热补水或循环加热的指令。加热控制器8用于负责控制加热过程中的管路切换，及一些必要的参数检测，并控制热泵的起停。下面，结合具体例子对主贮水箱1和循环加热水箱2的运行状态进行详细介绍：

主贮水箱1和循环加热水箱2有停机、补水、加热、循环加热和出水等状态，在收到主控制器的指令后，加热控制器10会根据主贮水箱1内的水位及温度等条件发出相应的反应：

如循环加热水箱2的停机状态：在收到主控制器10的停机指令时，循环加热水箱2进入停机状态，停掉热泵机组3，关闭所有球阀；

如图6所示，为循环加热水箱2的补水过程：此时第一电球阀16和第五电球阀20接通，其他电球阀关闭，自来水经第五电球阀20进入热泵机组3，与热泵机组3的换热器进行热交换后，从热泵机组3出来经过第一电球阀16进入循环加热水箱2，直至循环加热水箱2的水补满为止。当加循环热水箱2的水补满后，循环加热水箱2将进入加热过程。

如图7所示，为循环加热水箱2的加热过程，第一电球阀16和第三电球阀18接通，其余的电球阀关闭，循环加热水箱2里的水经第三电球阀18流入热泵机组3，与热泵机组3的换热器进行热交换后，从热泵机组3出来经过第一电球阀16进入循环加热水箱2，直到循环加热水箱2里的水达到设定温度，当循环加热水箱2里的水达到设定温度后，将进入出水过程。

如图8所示，为循环加热水箱2的出水过程，第二电球阀17和第三电球阀18接通，其余的电球阀关闭，循环加热水箱2里的水经第三电球阀18流入热泵机组3，与热泵机组3的换热器进行热交换后，从热泵机组3出来经过第二电球阀17进入主贮水箱1，直到加热主贮水箱1里的水。当循环加热水箱2里的水完全补入主贮水箱1后，将又再次进入补水过程，周而复始，直到主贮水箱1的水被补满热水。

如图9所示，为主贮水箱1的循环加热过程，当主贮水箱1的水温低于设定温度5度时，就需要进行循环加热把主贮水箱1的水温提升到设定温度。这时，第二电球阀17和第四电球阀19接通，其余的电球阀关闭，主贮水箱1里的水经第四电球阀19进入热泵机组3，与热泵机组3的换热器进行热交换后，从热泵机组3出来经过第二电球阀17进入主贮水箱1，直至主贮水箱1的水温上升到设定值为止。

针对目前热泵系统运行状况，采用最先进的弗洛德系数和雷诺数设计原理设计水流分流装置，利用整体平移水温分层技术以及嵌入式软件智能控制技术，安装一套水流分流装置的循环加热水箱与热泵机组相连，专门为主贮水箱提供设定温度的热水，实现了热泵系统加热方式的技术创新“实时监控、冷热分开、分层加热、按需释热、高效节电”的智能机电自动化控制技术，使热泵系统始终处于最佳的运行状态，提高热泵系统能效，节省热泵系统的运行费用，本产品可广泛应用于学校、医院、宾馆、住宅区等场所的空气源、地源、水源等各类太阳能热泵集中式供水系统。

该实施例进一步地，为减少人工现场管理费用以及提高热泵系统集成管理的效率，热泵系统通过远程通信功能，对热泵系统运行实施即时跟踪，及时发现问题解决问题，提高整个热泵系统的运行效率。

该实施例中引入监控终端设备，通过wifi方式与主控制器无线连接，获取由主控制器采集的数据，或者输出控制命令至主控制器进行相关状态的控制。

其中，监控终端设备可分为两种，如图10所示，第一种监控终端设备包括热泵监控服务器以及终端设备：热泵监控服务器通过WIFI网络与主控制器1无线连接，主控制器1通过WIFI接收热泵监控服务器的指令，并向热泵监控服务器传送实时参数；终端设备与热泵监控服务器连接；终端设备可以为远程监控工作站，远程监控工作站与热泵监控服务器连接；也可以为PC机或手机，PC机或手机与热泵监控服务器连接。如图10所示，热泵监控服务器运行热泵监控服务器端程序以实现对热泵系统进行监控，热泵监控服务器可通过局域网与局域网内的远程监控工作站连接，也可通过PC兼容机、移动设备等设备与设置在异地的远程监控工作站连接，远程监控工作站运行热泵监控客户端程序，通过互联网访问本地远程热泵监控服务器，实现热泵监控数据的查询及控制；当终端设备为PC机或手机时，同样是运行热泵监控客户端程序，通过互联网访问本地远程监控服务器，实现热泵监控数据的查询及控制。

监控终端设备通过WIFI网络进行组网的系统控制及其参数的数据采集：实时的状态显示、可显示系统的工作状态；即时参数监控，在线的观测各种热泵系统运行参数，包括补水、水位、加热运行温度、能效比、供水温度、用电量等参数的实时值以及走势图；可以将参数的数据和事件记录下载到本地电脑，以电子文档的形式存储到电脑上。同时，监控终端设备可以实现热泵系统加热、供水、补水等的功能设置、数据采集、计算、判断、处理以及发送控制指令；实现热泵系统的自动运行和停止、运行方式自动切换等功能的机电自动化、信息化智能控制，全面提高系统的运行效率，全天候供应足量的热水，保障用户用水需求，达到节能和便利管理的目标，实现使用绿色、低碳、高效、无污染的清洁能源。

优选地，如图11所示，第二种监控终端设备为PC机或手机，PC机或手机通过WIFI网络与主控制器无线连接。这个热泵监控服务器可以是运行在局域网中运行热泵监控服务器端程序的PC机，也可以是设置为WIFI AP模式、并运行热泵监控服务器端程序的手机；在局域网中的一台PC机，可以指定为热泵监控服务器，运行热泵监控服务器端程序。其它接入的局域网的PC机、智能手机可通过运行热泵监控客户端程序，在有足够权限的条件下，实现对热泵系统的实时监控。

在异地的热泵监控服务器，通过运行热泵监控客户器端软件，在有足够权限的条件下，经过互联网访问本地(与热泵现场控制系统处在同一局域网)的热泵监控服务器，实现对热泵系统的实时监控。

本系统使用WIFI经无线路由器的方案接入局域网，可以有效的避免在热泵系统遭受到雷击时，把浪涌电压引入局域网，造成其它网络设备的损坏。非常适合热泵热水系统这类设备容易遭受到雷击的应用的组网方案。

下面，将高效集成热泵系统的能效数据与传统热泵系统能效数据进行对比，详见表1和表2：

表1为传统热泵系统能效数据表：

由表1可知原有传统热泵循环系统能效比为3.3542；

表2为高效集成热泵系统能效数据表：

由表2可知加热柜热泵循环系统能效比为4.0101；

通过新、旧两个热泵系统的对比，可见智能控制加热柜热泵系统比原有系统能效比显著提高。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。