模块式智慧型清洁供暖站的制作方法

1.本发明涉及利用清洁能源供暖领域，尤其涉及一种模块式智慧型清洁供暖站。


背景技术：

2.基于中国西北部地区太阳能、地热能和风能等清洁能源丰富以及生态环境脆弱的特点，广大农牧民和居民通常依靠钢炉、电暖器、电热毯等取暖过冬,民居供暖问题一直是西部地区的民生痛点，在国家电网能覆盖的区域，首先实现供暖电气化，因此如果利用太阳集热加辅助热泵的成套供暖设备,即提高能源的利用效率，又不占室内面积，是有效解决中国西北部高寒区域乡村居民冬季供暖难题。
3.目前市场是还没有利用太阳能集热为主要热源的模块化智慧型集成式供热站。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供模块式智慧型清洁供暖站，具有不占室内空间、且运输、安装、使用方便、节能环保、运行可靠，便于推广。
5.为达到上述目标，本发明采取如下技术方案为：
6.一种模块式智慧型清洁供暖站，包括太阳能集热系统、储热换热系统、分离式低温热泵热水机系统、末端供给系统和智慧供暖管控系统；太阳能集热系统供热至储热换热系统，储热换热系统通过末端供给系统供热至室内用户端，分离式低温热泵热水机系统与末端供给系统连接，辅助供热；智慧供暖管控系统控制太阳能集热系统、储热换热系统、分离式低温热泵热水机和末端供给系统。
7.基于上述技术特征：储热换热系统、末端供给系统和智慧供暖管控系统设置在成品隔热壳体内；太阳能集热系统的太阳能集热板设置在成品隔热壳体的外侧；成品隔热壳体和分离式低温热泵热水机系统共同设置在结构底座上。
8.基于上述技术特征：太阳能集热系统包括太阳能集热板；储热换热系统包括蓄热水箱，太阳能集热板供水管接至蓄热水箱，太阳能集热板回水管从蓄热水箱接出，通过集热侧水循环泵后，接至太阳能集热板。
9.基于上述技术特征：蓄热水箱与集热侧水循环泵之间的太阳能集热板回水管上设置第一压力罐。
10.基于上述技术特征：末端供给系统包括供热末端给水预留口和用户侧末端回水管预留口；从储热换热系统的蓄热水箱接出的水箱供水管由热水循环泵送至供热末端给水预留口，水箱回水管从用户侧末端回水管预留口接至蓄热水箱。
11.基于上述技术特征：分离式低温热泵热水机系统包括热泵主机，通过供水管和给水管与水箱供水管连接，热泵主机与水箱供水管的连接位置位于热水循环泵与供热末端给水预留口之间。
12.基于上述技术特征：蓄热水箱与热水循环泵之间的水箱供水管上设置第二压力罐。
13.基于上述技术特征：智慧供暖管控系统包括控制柜、热电成像仪、温度采集器和执行机构等；控制柜内设有温度控制器等；室内用户端设置热电成像仪；太阳能集热系统、储热换热系统、分离式低温热泵热水机和末端供给系统分别设置温度采集器，温度控制器采集热电成像仪和温度采集器的数据，向执行机构发送控制命令，执行机构为安装在太阳能集热系统、储热换热系统、分离式低温热泵热水机和末端供给系统上的电动调节阀。
14.基于上述技术特征：执行机构还包括室内用户端的末端散热设备，末端散热设备包括暖气片和/或辐射板。
15.本集成装置把清洁能源集热、储热、供暖、智慧管控系统于一体，利用太阳能集热系统为主和分离式低温热泵热水机系统补热为辅。白天太阳能集热，阴天或夜间蓄热水箱短期蓄热，分离式低温热泵热水机系统的热泵主机补热，热泵主机检测到水箱出水管侧水温不足时，启动运行，有效解决高海拔寒冷乡村地区冬季户式供暖问题。智慧供暖管控系统可根据蓄热水箱的蓄热温度值、室内用户端的室内温度值进行最优化方案计算，并根据计算结果向执行机构发送执行命令，使室内用户端的室内温度实现自动控制，达到提高供暖舒适性、节约能耗的最优化配置。
16.本发明具有不占室内空间、且安装、搬运、使用方便、节能环保、运行费用低等特点。
17.基于以上技术方案，本发明所取得的技术进步具有以下：
18.1.本发明对清洁能源供暖系统进行优化配置组装，组成放置于户外的清洁能源供热站，可简化现场施工安装。即是非专业人员也能按说明书进行快速安装，能大幅度降低安装费，节省安装时间，降低材料损耗。
19.2.本发明能配置标准化的零部件，生产制造极易实现系列产品，利于提高生产效率；按设计配置手册，规范组装调试合格出厂，利于保证产品质量。
20.3.本发明所有设备、配件均可快速拆装和替换，运输打包方便，售后服务简单。
21.4.本发明除了能实现自动化控制，24小时无人值守、故障报警分析、运行成本低以外，还具有智慧供暖管控的控制系统，使客户端的室内温度实现自动控制，达到提高供暖舒适性、节约能耗的最优化配置，利于推广。
附图说明
22.图1是模块式智慧型清洁供暖站的三维示意图。
23.图2是模块式智慧型清洁供暖站的右视图。
24.图3是模块式智慧型清洁供暖站内部结构三维示意图。
25.图4是图3中a处的局部放大图。
26.图5是模块式智慧型清洁供暖站的管路图。
27.图中标号示意为：1、结构底座；2、成品隔热壳体；3、太阳能集热板；4、热泵主机；5、热水循环泵；6、第二压力罐；7、蓄热水箱；8、集热侧水循环泵；9、第一压力罐；10、控制柜；11、电动调节阀；12、供热末端给水预留口；13、用户侧末端回水管预留口；14、过滤器；15、蝶阀；16、止回阀；17、预留接口；18、室外温度传感器；19、出口预留口；20、回水管预留口；t、温度采集器。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.模块式智慧型清洁供暖站包括太阳能集热系统、储热换热系统、分离式低温热泵热水机系统、末端供给系统和智慧供暖管控系统；太阳能集热系统供热至储热换热系统，储热换热系统通过末端供给系统供热至室内用户端，分离式低温热泵热水机系统与末端供给系统连接，辅助供热；智慧供暖管控系统控制太阳能集热系统、储热换热系统、分离式低温热泵热水机系统和末端供给系统。
32.如图1至图5所示，储热换热系统、末端供给系统和智慧供暖管控系统设置在成品隔热壳体2内，具体为热水循环泵5、第一压力罐9、蓄热水箱7、集热侧水循环泵8、第二压力罐6、控制柜10可设置在成品隔热壳体2内，并且均可拆卸安装在结构底座1上。太阳能集热系统的太阳能集热板3设置在成品隔热壳体2的顶部和/或侧后面。成品隔热壳体2和分离式低温热泵热水机系统均可拆卸安装在结构底座1上。
33.可拆卸安装结构有多种，本实施方案采用螺栓组件来实现拆卸组装。
34.结构底座1为槽钢或工字钢焊接而成的钢结构框架。结构底座1上对应成品隔热壳体2、分离式低温热泵热水机系统的热泵主机4、热水循环泵5、第一压力罐9、蓄热水箱7、集热侧水循环泵8、第二压力罐6、控制柜10的固定位设有横梁加固并有对应的预留安装孔，便于后期安装维护检修更换。成品隔热壳体2为框架结构，在成品隔热壳体2顶部和后面框架上设有固定太阳能集热板3的加固横梁，横梁是上预留对应安装孔。太阳能集热板3为到现场后安装。成品隔热壳体2内的各设备安装固定后整体长宽尺寸与结构底座1保持有5cm至 10cm空间，即成品隔热壳体2内的各设备距离底座抬高高度为5cm至10cm。各设备机组高度控制在2.2米范围内，利于吊装运输。
35.成品隔热壳体2为内加聚氨酯发泡结构彩钢板成品组装而成，正面板上设置有宽1000mm，高1800mm密闭保温检修门一个。
36.如图5所示，太阳能集热系统包括太阳能集热板3；储热换热系统包括蓄热水箱7，太阳能集热板供水管接至所述蓄热水箱7，太阳能集热板回水管从所述蓄热水箱7接出，通过集热侧水循环泵8后，接至所述太阳能集热板3。电动调节阀11可设置在太阳能集热板3出口和进口处。
37.储热换热系统的蓄热水箱7具有储热和换热的作用。蓄热水箱7可为成品水箱。
38.蓄热水箱7与集热侧水循环泵8之间的太阳能集热板回水管上设置第一压力罐9。
第一压力罐9用于太阳能集热系统的补水定压。
39.末端供给系统包括供热末端给水预留口12和用户侧末端回水管预留口13；从蓄热水箱7 接出的水箱供水管经由热水循环泵5送至供热末端给水预留口12，水箱回水管从用户侧末端回水管预留口13接至蓄热水箱7。
40.蓄热水箱7与热水循环泵5之间的水箱供水管上设置第二压力罐6，用于供暖系统的补水定压。
41.分离式低温热泵热水机系统的热泵主机4作为辅助供热设备通过供水管和给水管连入水箱供水管，热泵主机4的进水前端为热水循环泵5，出水后端为供热末端给水预留口12。供水管和给水管上均设有电动调节阀11，位于供水管和给水管之间的水箱供水管上也可设有电动调节阀11。
42.本实施方案中是通过管路法兰或活结作为末端给水预留接口12和末端回水预留接口13。
43.分离式低温热泵热水机系统的热泵主机4入口安装过滤器14，集热侧水循环泵8入口安装蝶阀15、过滤器14，集热侧水循环泵8出口安装有止回阀16，止回阀16出口安装蝶阀15；热水循环泵5入口安装蝶阀15、过滤器14，热水循环泵5出口安装有止回阀16，止回阀16 出口安装蝶阀15。第一压力罐9和第二压力罐6支脚与结构底座1直接用螺栓固定。第一压力罐9和第二压力罐6均预留接口17连接补水管。第一压力罐9的补水管的另一端与集热侧水循环泵8的入口相连。第二压力罐6的补水管的另一端与热水循环泵5的入口相连。本实施方案中第一压力罐9和第二压力罐6选择为隔膜压力罐。
44.集热侧水循环泵8、热水循环泵5和热泵主机4的进出口均采用减震软连接。
45.如图2所示，供热末端给水预留口12、用户侧末端回水管预留口13、集热侧水循环泵8 的出口预留口19、集热侧水循环泵8的回水管预留口20的位置不限，图中仅为一种示意。成品隔热壳体2的水平管路和垂直管路均用管卡之间固定于结构底座1上。
46.集热侧水循环泵8、热水循环泵5与结构底座1之间均设有减震器，热泵主机4与结构底座1之间均设有减震器，能最大程度减少工作时噪声与振动传导。
47.出厂前水路系统均经过压力试验和运转试验。
48.本发明的太阳能集热板3、热泵主机4、热水循环泵5、第一压力罐9、蓄热水箱7、集热侧水循环泵8、第二压力罐6等所有设备和水路均通过管道、阀门、活结或法兰进行均可快速拆装和连接，非常方便后期的更换维护。
49.智慧供暖管控系统包括温度控制器、热电成像仪、温度采集器和执行机构等，通过无线通讯方式实现互通互联；室内用户端设置所述热电成像仪；太阳能集热系统、储热换热系统、分离式低温热泵热水机和末端供给系统分别设置温度采集器t；温度控制器设置在控制柜10 内，采集热电成像仪和温度采集器t的数据，向执行机构发送控制命令，执行机构为安装在太阳能集热系统、储热换热系统、分离式低温热泵热水机系统和末端供给系统上的电动调节阀11。
50.执行机构还包括室内用户端的末端散热设备，末端散热设备包括暖气片和/或辐射板。
51.智慧供暖管控系统采用电脑版、plc操作模式，自动化程度高，操作简单，可实现自动化运行，并预留远程通讯接口，实现远程操作和监控。智慧供暖管控系统的控制柜10设置
在成品隔热壳体2内，控制柜10通过焊接支架及螺栓固定在结构底座1上方高约1.6米靠门口处，便于人体操作的位置。避免室外不利环境对电路及面板的影响。
52.控制柜10除主电源接入端预留有接线端口给现场就位安装外，其余通往分离式低温热泵热水机系统的热泵主机4、集热侧水循环泵8、热水循环泵5的动力电、控制线路及控制开关等均安装布齐，并安装出厂调试。整个设备及管路部件全部按照暖通、动力电气标准规范进行优化安装，结构底座尺寸按照实际运输、吊装规范设计。
53.热电成像仪可监测室内用户端的人员活动房间、温度采集器定时获得水箱蓄热温度值和房间实时温度值等参数，温度控制器结合参数自动计算，并根据计算结果向执行机构发送控制命令，从而实现对有人员活动房间内温度及设备的智能化控制。温度采集器t可如图5所示，设置在太阳能集热板3的出口和入口、蓄热水箱7的出口和入口、供热末端给水预留口 12的入口和用户侧末端回水管预留口13的出口位置。图5中室外温度传感器18用于测量室外温度，仅作为控制柜10的参考显示温度。
54.模块式智慧型清洁供暖站，只需要把预留的总电源接入端接入，把预留的进回水管与供暖末端的接口连接，系统内注满纯净水后即可通电运行。这种工厂集成化供热机组，极大的减少在现场的安装调试环节，非专业人员都可按说明书要求现场安装操作，非常便利。
55.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。