专利名称：自来水源热泵的自控系统的制作方法
技术领域：
本发明自来水源热泵的自控系统，属于自来水热泵技术领域。
背景技术：
自来水源热泵系统是按热量平衡，物料平衡的原理来运行的，它由四个封闭的回路组成，第一个是自来水循环回路，它也是热源回路，通常自来水温度为8-23度，设计使用温差为7度，自来水通过不锈钢板式换热器，把热量传递给二次水循环回路，该循环水吸收热量后进入水源热泵主机，主机由蒸发器、冷凝器、压缩机和工质组成，它的功能是通过工质的蒸发和冷凝的循环过程，把热量转换传递给末端负载回路，其冷凝器的出水温度可达45度，回水温度为40度，通过热水循环泵供给住户，以便实现采暖功能。
但现有的自来水源热泵系统没有相对性的自控设计，只是简单的设计了一些控制开关，显示系统，这样的设计远远不能满足自来水源热泵系统的实际应用，所以需要设计一种有效提高系统的动态能效比和大大降低用户的运行费用，并能最大限度的降低整个系统的运行费用。例如，某居民楼有100个住户，夜晚是全负荷运行。可是白天假定就有50户双职工因上班，如果按照现有的设计，就需要满负荷运转，如果住户自己关闭阀门，则对供暖管道的压力是一种考验，有一定的风险。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种随着末端负荷的变化而改变电机的输出功率，降低耗能，同时能保证整个系统长期安全运行的自来水源热泵的自控系统。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是自来水源热泵的自控系统，自来水源热泵的温度、压力、流量、温差、压差均通过控制整个系统的流量来实现控制。所述的自来水源热泵的自控系统包括末端流量控制回路，压差控制回路，末端回水温度控制回路，二次水循环流量控制回路，自来水温差控制回路，自来水防止负压控制回路。所述的末端流量控制回路包括第一流量传感器、第一流量控制器和第一变频器，第一流量传感器安装在末端负载回路的回流管上，并与第一流量控制器和第一变频器串联，第一变频器与末端负载回路的热水循环泵连接。所述的压差控制回路包括第一压力传感器、第二压力传感器和压差控制器，第一压力传感器安装末端负载回路的进水管上，第二压力传感器安装在末端负载回路的回流管上，第一压力传感器和第二压力传感器均与压差控制器连接，压差控制器与连通分水器和集水器的电动节流阀连接。所述的末端回水温度控制回路包括第三温度传感器、温度控制器和第二变频器，第三温度传感器安装末端负载回路的回流管上，第三温度传感器依次与温度控制器、第二变频器和压缩机连接。
所述的二次水循环流量控制回路包括第二流量传感器、第二流量控制器和第三变频器，第二流量传感器安装在二次水循环回路的回流管上，第二流量传感器依次与第二流量控制器、第三变频器和二次水循环泵连接。所述的自来水温差控制回路包括第一温度传感器、第二温度传感器、温差控制器和第四变频器，第一温度传感器安装在自来水循环水路的进水管上，第二温度传感器安装在自来水循环水路的回流管上，第一温度传感器和第二温度传感器均与温差控制器连接，温差控制器通过第四变频器与自来水循环泵连接。所述的自来水防止负压控制回路包括第三压力传感器、压力控制器和联锁单元，第三压力传感器安装在自来水循环水路的进水管上，第三压力传感器通过压力控制器与电动蝶阀连接，联锁单元分别与第三压力传感器、电动蝶阀和自来水循环泵连接。所述第一流量控制器通过反馈单元与第二流量控制器连接。
本发明同现有技术相比具有的有益效果是I、末端流量控制回路能实现当末端用户的负荷减少时，电机的转速要变小，输出功率也变小，耗电减少，以此达到节能的目的。2、压差控制回路主要是控制末端负载回路的压力，流量的平衡，配合末端流量控制回路使用，能起到安全保护的作用。3、末端回水温度控制回路是一个重要的节能控制回路，因为水源热泵主机功率最大，耗电最多，因此这个回路很重要，它的转速随着末端的负荷变化而变化，回水比设定的温度越高主机转速越低。4、二次水循环流量控制回路主要是控制二次水循环泵转速，它也是个随动系统，即末端的流量减少，二次循环水流量也要减少，这时二次水循环泵的转速也要减少，以便使系统的能量达到新的平衡，既能起到节能的目的，也能保护整个系统的安全运行。5、自来水温差控制回路主要是解决系统的热平衡的，当末端的热负荷减少时，热源的需要量也要减少，这就要求自来水的流量也要减少，这时自来水循环泵的转速要降低，目的也是要达到新的系统热量平衡。6、自来水防止负压控制回路，主要目的在于当自来水总管压力较低时，它自动停止自来水循环泵的运行，防止自来水总管被抽扁，其次这个控制回路的压力控制的设定值永远要大于二次水循环回路的工作压力，所以只能是自来水渗漏到二次水循环回路中，保证其他水质进不去自来水管网。7、本发明中全部控制的是系统中的流量，通过流量来调节温度，压力其他参数，这样就不需要很复杂的控制系统，不但安全可靠，而且节能环保，在应用本发明记载的自控技术后系统的动态能效比可达8，即每消耗IKW电能可产生8KW热能，能取得最大节能效果。
下面结合附图对本发明做进一步说明图I为本发明的连接关系不意图；图2为本发明末端流量控制回路的电路连接关系不意图；图3为本发明压差控制回路的电路连接关系示意图；图4为本发明末端回水温度控制回路的电路连接关系示意图5为本发明二次水循环流量控制回路的电路连接关系示意图；图6为本发明自来水温差控制回路的电路连接关系示意图；图7为本发明自来水防止负压控制回路的电路连接关系示意图；图中101为第一流量传感器、102为第一流量控制器、103为第一变频器、104为反馈单元、105为第一信号转换器、106为第二信号转换器、107为第一流量记录高低报警单元、12为末端负载回路的热水循环泵、201为第一压力传感器、202为第二压力传感器、203为压差控制器、204为第三信号转换器、205为第四信号转换器、206为差压计算器、207为第五信号转换器、208为第一压力记录高低报警单元、209为第二压力记录高低报警单元、210为差压记录高低报警单元、13为末端负载回路的进水管、14为分水器、15为集水器、16为电动节流阀、301为第三温度传感器、302为温度控制器、303为第二变频器、304为第六信号转换器、305为第七信号转换器、306为温度记录高低限报警单元、22为压缩机、401为第二流量传感器、402为第二流量控制器、403为第三变频器、404为第八信号转换器、405为第 九信号转换器、406为第二流量记录高低报警、31为二次水循环回路的回流管、32为二次水循环泵、501为第一温度传感器、502为第二温度传感器、503为温差控制器、504为第四变频器、505为第十信号转换器、506为第^ 信号转换器、507为温差计算器、508为第一温度记录高低报警单元、509为第二温度记录高低报警单元、510为温差记录高低报警、41为自来水循环水路的进水管、42为自来水循环水路的回流管、43为自来水循环泵、44为电动蝶阀、601为第三压力传感器、602为压力控制器、603为联锁单元、604为第十二信号转换器、605为第十三信号转换器、606为第三压力记录高低报警单元、607第十四信号转换器。
具体实施例方式如图所示自来水源热泵的自控系统，自来水源热泵的温度、压力、流量、温差、压差均通过控制整个系统的流量来实现控制。所述的自来水源热泵的自控系统包括末端流量控制回路，压差控制回路，末端回水温度控制回路，二次水循环流量控制回路，自来水温差控制回路，自来水防止负压控制回路。所述的末端流量控制回路I包括第一流量传感器101、第一流量控制器102和第一变频器103，第一流量传感器101安装在末端负载回路的回流管11上，并与第一流量控制器102和第一变频器103串联，第一变频器103与末端负载回路的热水循环泵12连接。所述的压差控制回路2包括第一压力传感器201、第二压力传感器202和压差控制器203，第一压力传感器201安装末端负载回路的进水管13上，第二压力传感器202安装在末端负载回路的回流管11上，第一压力传感器201和第二压力传感器202均与压差控制器203连接，压差控制器203与连通分水器14和集水器15的电动节流阀16连接。所述的末端回水温度控制回路3包括第三温度传感器301、温度控制器302和第二变频器303，第三温度传感器301安装末端负载回路的回流管11上，第三温度传感器301依次与温度控制器302、第二变频器303和压缩机22连接。所述的二次水循环流量控制回路4包括第二流量传感器401、第二流量控制器402和第三变频器403，第二流量传感器401安装在二次水循环回路的回流管31上，第二流量传感器401依次与第二流量控制器402、第三变频器403和二次水循环泵32连接。
所述的自来水温差控制回路5包括第一温度传感器501、第二温度传感器502、温差控制器503和第四变频器504，第一温度传感器501安装在自来水循环水路的进水管41上，第二温度传感器502安装在自来水循环水路的回流管42上，第一温度传感器501和第二温度传感器502均与温差控制器503连接，温差控制器503通过第四变频器504与自来水循环泵43连接。所述的自来水防止负压控制回路6包括第三压力传感器601、压力控制器602和联锁单元603，第三压力传感器601安装在自来水循环水路的进水管41上，第三压力传感器601通过压力控制器602与电动蝶阀44连接，联锁单元603分别与第三压力传感器601、电动蝶阀过压力控制器602与电动蝶阀44连接，联锁单元603分别与第三压力传感器601、电动蝶阀44和自来水循环泵43连接。所述第一流量控制器102通过反馈单元104与第二流量控制器402连接。
如图1-7所示，所述的自来水源热泵的自控系统包括末端流量控制回路，压差控制回路，末端回水温度控制回路，二次水循环流量控制回路，自来水温差控制回路，自来水防止负压控制回路。如图2所示，所述的末端流量控制回路包括第一流量传感器101、第一流量控制器102和第一变频器103，第一流量传感器101安装在末端负载回路的回流管11上，第一流量传感器101通过第一信号转换器105与第一流量控制器102连接，并且第一流量控制器102通过第二信号转换器106与第一变频器103连接，第一变频器103与末端负载回路的热水循环泵12连接，并且第一信号转换器105还连接有第一流量记录高低报警单元107。如图3所示，所述的压差控制回路包括第一压力传感器201、第二压力传感器202和压差控制器203，第一压力传感器201安装末端负载回路的进水管13上，第二压力传感器202安装在末端负载回路的回流管11上，第一压力传感器201通过第三信号转换器204与差压计算器206连接，第二压力传感器202通过第四信号转换器205也与差压计算器206连接，并且差压计算器206连接有压差控制器203，压差控制器203通过第五信号转换器207与连通分水器14和集水器15的电动节流阀16连接，并且第三信号转换器204还连接有第一压力记录高低报警单元208，第四信号转换器205还连接有第二压力记录高低报警单元209，差压计算器206还连接有差压记录高低报警单元210。如图4所示，所述的末端回水温度控制回路包括第三温度传感器301、温度控制器302和第二变频器303，第三温度传感器301安装末端负载回路的回流管11上，第三温度传感器301通过第六信号转换器304与温度控制器302连接，温度控制器302通过第七信号转换器305与第二变频器303连接，第二变频器303和压缩机22连接，并且第六信号转换器304还连接有温度记录高低限报警单元306。如图5所示，所述的二次水循环流量控制回路包括第二流量传感器401、第二流量控制器402和第三变频器403，第二流量传感器401安装在二次水循环回路的回流管31上，第二流量传感器401通过第八信号转换器404与第二流量控制器402连接，第二流量控制器402通过第九信号转换器405与第三变频器403连接，第三变频器403连接有二次水循环泵32，并且第八信号转换器404还连接有第二流量记录高低报警406。如图6所示，所述的自来水温差控制回路包括第一温度传感器501、第二温度传感器管41上，第二温度传感器502安装在自来水循环水路的回流管42上，第一温度传感器501通过第十信号转换器505与温差计算器507连接，第二温度传感器502通过第十一信号转换器506也与温差计算器507连接，温差计算器507连接有温差控制器503，温差控制器503通过第四变频器504与自来水循环泵43连接，并且第十信号转换器505还连接有第一温度记录高低报警单元508，第十一信号转换器506还连接有第二温度记录高低报警单元509，温差计算器507还连接有温差记录高低报警510。如图7所示，所述的自来水防止负压控制回路包括第三压力传感器601、压力控制器602和联锁单元603，第三压力传感器601安装在自来水循环水路的进水管41上，第三压力传感器601通过第十二信号转换器604并联有联锁单元603和压力控制器602，压力控制器602通过第十三信号转换器605与电动蝶阀44 连接，联锁单元603通过第十四信号转换器607与电动蝶阀44连接，联锁单元603还连接有自来水循环泵43，并且第十二信号转换器604还连接有第三压力记录高低报警单元606。
权利要求
1.自来水源热泵的自控系统，其特征在于自来水源热泵的温度、压力、流量、温差、压差均通过控制整个系统的流量来实现控制。
2.根据权利要求I所述的自来水源热泵的自控系统，其特征在于所述的自来水源热泵的自控系统包括末端流量控制回路，压差控制回路，末端回水温度控制回路，二次水循环流量控制回路，自来水温差控制回路，自来水防止负压控制回路。
3.根据权利要求2所述的自来水源热泵的自控系统，其特征在于所述的末端流量控制回路包括第一流量传感器(101)、第一流量控制器(102)和第一变频器(103)，第一流量传感器(101)安装在末端负载回路的回流管(11)上，并与第一流量控制器(102)和第一变频器(103)串联，第一变频器(103)与末端负载回路的热水循环泵(12)连接。
4.根据权利要求2所述的自来水源热泵的自控系统，其特征在于所述的压差控制回路包括第一压力传感器(201)、第二压力传感器(202)和压差控制器(203)，第一压力传感器(201)安装末端负载回路的进水管(13)上，第二压力传感器(202)安装在末端负载回路的回流管(11)上，第一压力传感器(201)和第二压力传感器(202)均与压差控制器(203)连接，压差控制器(203)与连通分水器(14)和集水器(15)的电动节流阀(16)连接。
5.根据权利要求2所述的自来水源热泵的自控系统，其特征在于所述的末端回水温度控制回路包括第三温度传感器(301)、温度控制器(302)和第二变频器(303)，第三温度传感器(301)安装末端负载回路的回流管(11)上，第三温度传感器(301)依次与温度控制器(302)、第二变频器(303)和压缩机(22)连接。
6.根据权利要求2所述的自来水源热泵的自控系统，其特征在于所述的二次水循环流量控制回路包括第二流量传感器(401)、第二流量控制器(402)和第三变频器(403)，第二流量传感器(401)安装在二次水循环回路的回流管(31)上，第二流量传感器(401)依次与第二流量控制器(402)、第三变频器(403)和二次水循环泵(32)连接。
7.根据权利要求2所述的自来水源热泵的自控系统，其特征在于所述的自来水温差控制回路包括第一温度传感器(501)、第二温度传感器(502)、温差控制器(503)和第四变频器(504)，第一温度传感器(501)安装在自来水循环水路的进水管(41)上，第二温度传感器(502)安装在自来水循环水路的回流管(42)上，第一温度传感器(501)和第二温度传感器(502)均与温差控制器(503)连接，温差控制器(503)通过第四变频器(504)与自来水循环泵(43)连接。
8.根据权利要求2所述的自来水源热泵的自控系统，其特征在于所述的自来水防止负压控制回路包括第三压力传感器￠01)、压力控制器(602)和联锁单元￠03)，第三压力传感器(601)安装在自来水循环水路的进水管(41)上，第三压力传感器(601)通过压力控制器(602)与电动蝶阀(44)连接，联锁单元(603)分别与第三压力传感器￠01)、电动蝶阀(44)和自来水循环泵(43)连接。
9.根据权利要求3或6所述的自来水源热泵的自控系统，其特征在于所述第一流量控制器(102)通过反馈单元(104)与第二流量控制器(402)连接。
全文摘要
本发明自来水源热泵的自控系统，属于自来水热泵技术领域，提供一种随着末端负荷的变化而改变电机的输出功率，降低耗能，同时能保证整个系统长期安全运行的自来水源热泵的自控系统，采用的技术方案是自来水源热泵的自控系统主要通过自来水源热泵的温度、压力、流量、温差、压差均控制整个系统的流量来实现控制，所述的自来水源热泵的自控系统包括末端流量控制回路，压差控制回路，末端回水温度控制回路，二次水循环流量控制回路，自来水温差控制回路，自来水防止负压控制回路，主要应用于建筑用户采暖中。
文档编号F25B49/00GK102967096SQ20121053342
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者吴德明 申请人:吴德明