具有节能及安全预警功能的建筑集中生活热水系统的制作方法

本实用新型涉及建筑生活用水系统技术领域，尤其涉及一种具有节能及安全预警功能的建筑集中生活热水系统。

背景技术：

集中生活热水系统，是指在锅炉房、热交换站或加热间将生活用水集中加热后，通过热水管网输送到整幢或几幢建筑的生活热水系统。集中生活热水系统适用于热水用量较大，用水点比较集中的建筑，如较高级居住建筑、滤管、公共浴室、医院、疗养院、体育馆、游泳池、大型饭店等公共建筑，或布置较为集中的工业企业建筑等。

现有公开号为cn107388339a的实用新型专利申请公开了一种用于生活热水系统中的组合式换热装置，包括板式换热器和储水罐，储水罐中内置有u型管束换热器，u型管束换热器的热水进水端通过温控阀外接锅炉的高温水出水端、其冷水出水端外接锅炉的热水回水端、冷水进水端和热水出水端连通储水罐的内腔，形成锅炉循环换热结构。

采用上述技术方案，锅炉的高温水通过管道进入u型管束换热器，并与储水罐中的冷水完成热交换，将冷水加热至一定温度并储存在储水罐中，供用户使用。但是，上述技术方案所提供的生活热水系统无法解决我国生活用水系统所存在的军团菌等生物安全性的问题，使得集中生活热水系统中的水质安全难以得到保障。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种具有节能及安全预警功能的建筑集中生活热水系统，利用消毒装置解决生活热水中生物安全性的问题，提高生活热水水质的安全性。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种具有节能及安全预警功能的建筑集中生活热水系统，包括换热器及与之相连的进水管路，所述进水管路上设有消毒装置以及用于驱动热水在换热器与用户用水端之间循环流动的循环泵。

通过采用上述技术方案，在实际工作中，循环泵能够驱使热水在用户用水端与换热器之间循环流动，并实现循环加热，满足用户的热水供应需求。在此过程中，消毒装置能够对系统内循环流动的水起到消毒杀菌的作用，可有效缓解生活热水中生物安全性的问题，充分保障集中生活热水的水质安全。

本实用新型进一步设置为：所述消毒装置为银离子消毒器。

通过采用上述技术方案，银离子消毒器在通电后能够持续向热水中电解出银离子，银离子不仅能够有效杀灭生活热水中的军团菌等微生物，还能有效抑制管道内壁上生物膜的形成，保证水质安全。

本实用新型进一步设置为：所述进水管路包括回水管路，所述消毒装置及循环泵均设置于回水管路上；所述回水管路包括用于连接用户用水端的回水段、用于设置消毒装置的消毒段以及用于连接回水段与消毒段的流体控制段；

所述流体控制段至少设有两条，各所述流体控制段在回水段与消毒段相邻端部之间呈并联设置，且各所述流体控制段上均设有流体控制阀；所述循环泵与流体控制段呈一一对应设置，且各所述循环泵分别设置于对应流体控制段上。

通过采用上述技术方案，来自用户用水端的回水在循环泵的作用下会流经消毒装置，从而实现消毒灭菌的效果。在此过程中，其中任一循环泵故障或处于维护状态中，借助其他流体控制段，该回水管路仍可保持正常工作，满足用户全天候的用水需求。

本实用新型进一步设置为：所述消毒段上设有消毒控制阀；所述回水管路还包括与消毒段呈并联设置的旁通段，所述旁通段上设有旁通控制阀。

通过采用上述技术方案，当系统热水中消毒成分接近超标时，消毒装置不应继续工作；此时，维保人员可关闭消毒控制阀，同时开启旁通控制阀，来自用户用水端的回水可通过旁通段流入换热器，实现循环加热。通过这种方式，在满足回水需求的同时，避免系统热水中消毒成分超标，保证用水安全。

本实用新型进一步设置为：所述进水管路还包括用于连接公用供水系统的补水管路，所述补水管路与换热器呈连通设置。

通过采用上述技术方案，补水管路能够补充系统生活用水的损耗，确保满足用户的用水需求。

本实用新型进一步设置为：所述进水管路还包括一用于连接换热器的进水公用段，所述回水管路和补水管路均通过进水公用段与换热器相连，且所述进水公用段上还设有第四温度传感器。

通过采用上述技术方案，回水管路与补水管路均通过进水公用段与换热器相连，不仅节省管道，而且在进水公用段内，来自补水管路的冷水能够与来自回水管路的热水实现预混合和热交换，有助于提高热能利用率。同时，通过在进水公用段上设置第四温度传感器，维保人员可实时监控经由进水管路排入换热器水的温度。

本实用新型进一步设置为：还包括控制模块、热媒供应管路及热媒排出管路，所述热媒供应管路及热媒排出管路上分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器均与控制模块电性连接。

通过采用上述技术方案，第一压力传感器和第二压力传感器可分别检测换热器上热媒入口和热媒出口处的压力数值；通过比较这两个数值，可获得热媒入口与热媒出口处的压降。理论上，如果换热器系统正常工作，该压降数值应在合理范围内波动。在实际工作中，一旦某一换热器上该压降数值超出预定数值范围，则可判定该换热器内部的换热管可能发生穿孔，维保人员不仅可明确知晓何时穿孔，也可明确知晓发生故障的换热器具体为哪一台。

本实用新型进一步设置为：所述热媒供应管路上设有电动温控阀；所述换热器内部还设有第五温度传感器，所述第五温度传感器与电动温控阀呈电性连接。

通过采用上述技术方案，工作中，用户可根据需要设定所需热水的温度范围；第五温度传感器能够实时检测换热器内部水温，一旦第五温度传感器检测到换热器内部水温超标，电动温控阀将自动关闭，热媒停止进入换热器，避免热水继续升温。

本实用新型进一步设置为：所述控制模块还电连接有声光报警器。

通过采用上述技术方案，一旦系统检测到压降超标，控制模块可控制声光报警器启动，并向维保人员报警，提供维保人员及时进行换热管的维护。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过在进水管路上设置消毒装置，配合循环泵，在满足用户热水供应需求的同时，解决生活热水中生物安全性的问题，提高生活热水水质的安全性；

2、利用第一压力传感器和第二压力传感器检测系统压降，提高设备维保的便捷性，提高设备运行的安全性。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的整体结构示意图；

图2是图1中a部分的局部放大图，主要用于体现消毒段和旁通段；

图3是本实用新型一个实施例中控制部分的原理示意图。

附图标记：1、换热器；101、第五温度传感器；2、热媒供应管路；21、第一温度传感器；22、第一压力传感器；23、电动温控阀；3、热媒排出管路；31、第二温度传感器；32、第二压力传感器；4、热水供应管路；41、第三温度传感器；5、用户用水端；6、回水管路；61、回水段；62、流体控制段；621、循环泵；622、流体控制阀；63、消毒段；631、银离子消毒器；632、消毒控制阀；64、旁通段；641、旁通控制阀；7、补水管路；8、进水公用段；81、第四温度传感器；9、控制模块；91、时控模块；10、声光报警器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细说明。

参见附图1，一种具有节能及安全预警功能的建筑集中生活热水系统，包括换热器1，换热器1分别连接有热媒供应管路2、热媒排出管路3、热水供应管路4及进水管路。在实际工作中，来自供热设备（图中未示出）的热媒（可以为蒸汽或热水）可通过热媒供应管路2进入换热器1，并与换热器1中的冷水实现热交换，将换热器1中的冷水加热至所需温度范围；在此过程中，换热器1中的热水可通过热水供应管路4排出，并供给给用户使用，而热媒则通过热媒排出管路3排出并回收相应的供热设备；与此同时，进水管路一方面可回收来自用户用水端5的回水，另一方面还可以对换热器1实现补水，满足用户的用水需求。

具体的，为实现集中热水供应，同一供热设备可同时配备多个换热器1。例如，在某一栋高层建筑中，各个楼层可分别设置一换热器1，甚至同一楼层可设置多个换热器1，确保全方位满足用户的用水需求。对应的，上述热媒供应管路2、热媒排出管路3、热水供应管路4可与换热器1一一对应设置。

参见附图1，上述进水管路包括回水管路6和补水管路7，回水管路6和补水管路7均与换热器1连通；其中，回水管路6主要用于连接用户用水端5，并回收来自用户用水端5的热水；补水管路7主要用于连接公用供水系统，用于补充系统内生活用水的损耗。具体的，以其中任一换热器1为例，上述进水管路还包括一用于连接对应换热器1进水公用段8，上述回水管路6和补水管路7均通过进水公用段8与换热器1相连，有助于节省管路成本。

回水管路6包括用于连接用户用水端5的回水段61，回水段61远离用户用水端5的一端依次连接有流体控制段62和消毒段63。其中，流体控制段62在回水段61与消毒段63之间可设置多条，如2条，3条，4条等，并优选为2条。各流体控制段62在回水段61与消毒段63相邻端部之间呈并联设置，各流体控制段62上不仅均设置有循环泵621，而且还均设置有流体控制阀622，该流体控制阀622可采用隔断阀。在实际工作中，循环泵621能够驱使热水在换热器1与用户用水端5之间循环流，实现循环加热；并且，当其中任一流体控制段62处于故障或维护状态时，均不会影响系统的正常工作。

结合附图2，针对生活热水中所存在的生物性安全问题，上述消毒段63上设置有消毒装置，该消毒装置可采用银离子消毒器631，关于该银离子消毒器631的具体结构，可参见公开号为cn208087279u、主题名称为“一种银离子消毒器”的实用新型专利，在此不多赘述。同时，消毒段63上还设置有消毒控制阀632，该消毒控制阀632可采用隔断阀。在实际工作中，银离子消毒器631在通电后能够持续向热水中电解出银离子，循环泵621可驱使含有银离子的热水流转整个系统；银离子不仅能够有效杀灭生活热水中的军团菌等微生物，还能有效抑制管道内壁上生物膜的形成，保证水质安全。

上述回水管路6还包括与消毒段63呈并联设置的旁通段64，该旁通段64上设置有旁通控制阀641，且该旁通控制阀641可采用隔断阀。当系统热水中消毒成分接近超标时，消毒装置不应继续工作；此时，维保人员可关闭消毒控制阀632，同时开启旁通控制阀641，来自用户用水端5的回水可通过旁通段64流入换热器1，实现循环加热。

参见附图3，该集中生活热水系统还包括用于控制整个系统运行状态的控制模块9，控制模块9同时与银离子消毒器631和循环泵621电性连接。

控制模块9包括时控模块91，控制模块9可通过时控模块91同时为银离子消毒器631设定启停时间，以实现银离子消毒器631的定时启动和关停。同时，为保证系统消毒灭菌效果，可利用时控模块91对银离子消毒器631及循环泵621实现联动控制；当银离子消毒器91启动后，控制模块9控制循环泵621同时启动循环泵621可驱使银离子迅速扩散至整个系统，实现全面消毒；当银离子消毒器631关停后，控制模块9控制循环泵621继续运行1-2小时再行关停，实现循环泵621的延时关停。具体的，优选将银离子消毒器631的启动时间设置在用户用水低峰期，例如凌晨1点或2点；通过这种方式，使得系统的消毒时间避开用户用水高峰期，充分利用用水低峰期对系统进行充分消毒。参见附图1，针对换热器1中换热管内壁结垢却不易及时发现的问题，该集中生活热水系统还包括用于实时监测换热管内壁结垢状态的第一检测组件。

结合附图3，第一检测组件包括第一温度传感器21、第二温度传感器31、第三温度传感器41和第四温度传感器81。以其中任一换热器1为例，第一温度传感器21设置于热媒供应管路2上，并与上述控制模块9电性连接，其可用于实时检测热媒进入换热器1时的温度；第二温度传感器31设置于热媒排出管路3上，并与上述控制模块9电性连接，其可用于实时检测热媒经换热器1排出时的温度；第三温度传感器41设置于热水供应管路4靠近换热器1处，并与上述控制模块9电性连接，其可用于实时检测热水排出换热器1时的温度；第四温度传感器81设置于上述进水公用段8上，并与上述控制模块9电性连接，其可用于实时监测换热器1回水的水温。

在实际工作中，第一温度传感器21所检测到的温度为热媒初温t1，第二温度传感器31所检测到的温度为热媒终温t2，第三温度传感器41所检测到的温度为被加热水的终温t3，第四温度传感器81所检测到的温度为被加热水的初温t4。在得出上述各个温度参数的前提下，利用热量计算公式q=c*m*δt（c为介质的比热容，m为介质的流量，δt为换热前后温度差）可分别计算并得出热媒释放的热量与被加热水所吸收的热量，具体计算方式如下：

q1=c*m1*（t2-t1）；

q2=c*m2*（t4-t3）；

其中，q1和q2分别为热媒释放的热量和被加热水所吸收的热量。在不考虑热量损耗的情况下，q1=q2；由此可推出，m1*δt1=m2*δt2（δt1=t2-t1，δt2=t4-t3）。另外，q1=k*f*δt=c*m1*δt1，故k=c*m1*δt1/f*δt（其中，δt=（t1+t2）/2-（t3+t4）/2，f为换热器的换热面积，而k则为换热器传热系数）。由于设备一定，f值是一定的，δt1和δt都是可以计算的，水的比热容c也为已知参数，则传热系数k与热媒流量和温度有关。

在设备刚投入使用时，换热管内壁上无垢，热媒流量m是可测出的，故可将热媒流量m看做定值。此时，能够影响传热系数的两个因素分别为系统温度的变化和换热管内壁结垢的厚度。因此，在实际使用中，通过监控k值及温度的变化，可判断换热管内壁结垢的情况。具体的，当系统温度（尤其热媒初温）无明显变化时，若实时k值与其初始值相比下降了50%或以上，则可判断换热管内壁结垢过厚并需要清洗。为提高便捷性，可在系统内设置声光报警器10，并将声光报警器10与上述控制模块9电性连接；当控制模块9判断换热管需要清洗时，控制模块9可控制声光报警器10启动并及时提醒维保人员。

如附图1和3所示，第一检测组件还包括设置于换热器1内部的第五温度传感器101，第五温度传感器101可用于实时检测换热器1内部热水水温；与之对应的，上述热媒供应管路2上设有电动温控阀23，电动温控阀23与第五温度传感器101电性连接。工作中，当第五温度传感器101检测到换热器1内部水温超标时，电动温控阀23关闭，热媒停止进入换热器1。

参见附图1，针对换热管内壁可能发生穿孔的问题，该集中生活热水系统还包括用于实时监测系统压力变化的第二检测组件。

结合附图3，第二检测组件包括第一压力传感器22和第二压力传感器32。其中，第一压力传感器22设置于热媒供应管路2靠近换热器1处，并与上述控制模块9电性连接，可用于实时检测换热器1热媒入口处的压力；第二压力传感器32设置于热媒排出管路3靠近换热器1处，并与上述控制模块9电性连接，可用于实时检测换热器1热媒出口处的压力。借助第一压力传感器22和第二压力传感器32所测得的压力参数，控制模块9可向用户实时反馈系统的压降。

在设备正常运行过程中，系统的压降应在预定压力范围内波动；当系统压降超出预定值时，说明系统出现压力异常现象，换热管极有可能发生穿孔；此时，控制模块9会通过声光报警器10提醒维保人员进行维护。通过这种方式，维保人员不仅可及时知晓系统何时发生换热管穿孔现象，也可准确判断出发生穿孔的换热管具体在哪一台换热器1上，便捷性大大提高。

本实施例的工作原理是：在实际使用中，热媒通过热媒供应管路2进入换热器1，并与换热器1中的冷水进行热交换，从而将换热器1内的水加热至所需温度范围并储存在换热器1罐体内；与此同时，释放热量后的热媒会通过热媒排出管路3排出并为供热设备所回收。当用户需要用水时，热水经热水供应管路4排出并供给给用户用水端5。在此过程中，回水管路6可回收来自用户用水端5的热水，使得热水在换热器1与用户用水端5之间循环流动，实现循环加热；而补水管路7能够补充系统中生活用水的损耗，满足用户的持续用水。

使用中，第一温度传感器21、第二温度传感器31、第三温度传感器41及第四温度传感器81可实时检测系统各点温度，间接监控换热器1传热系数k值的变化。当热媒初温无明显变化时，若实时k值下降至其初始值的50%或以下，控制模块9可通过声光报警器10提醒维保人员进行对应换热管的清洗。

并且，借助第一压力传感器22和第二压力传感器32，还能实时监控系统压降。当系统压降超出设定数值范围时，控制模块9可通过声光报警器10提醒维保人员对应换热管可能发生穿孔，方便维保人员及时维护或更换对应换热管。

此外，系统内的银离子消毒器631及循环泵621可定时启动；启动后，银离子消毒器631可持续向热水中电解出银离子，循环泵621能够驱使银离子迅速扩散至整个系统，从而对系统内的生活热水实现全面而充分的消毒灭菌。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。