一种防冻结的空气能热水供应系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种空气能热水系统，特别是一种防冻结的空气能热水供应系统。


背景技术：

2.空气能热水系统一般为校园宿舍、住宅、宾馆等建筑提供热水供应，在系统正常运行中，可能会遇上电网突然停电的情况则会导致系统停机，如果热水供应系统的停机发生在冬季，而供电网络不能得到有效的及时修复，热水供应系统中的换热器、管道、水泵等设备可能会发生冻裂，特别是西藏等冬天寒冷的高海拔地区，关机未运行的热水供应系统同样很容易受损，水的温度可轻易地会降到零度以下而结冰，进而导致铜管、水泵、换热器等器件破裂，让用户造成重大的经济损失，且严重影响用户的热水使用需求，而在现实生活中，会对热水供应系统增加压缩机，使热水器整机进入运作状态以进行防冻，但压缩机需要一定的购置成本，且防冻耗的电量大、运行成本高，还有的热水供应系统是在管道、水泵等位置安装加热器以防止水体冻结，但加热器数量少、功率低会导致防冻效果差，反之则成本高，耗电量大，而该两种方式在面临电网断电情况时防冻设备会瘫痪，空气能热水系统内的水体还是会发生冻结现象。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种成本低、防冻结的空气能热水供应系统。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种防冻结的空气能热水供应系统，包括双电源供电系统、热水供应管道系统、储热水箱、板式换热器、空气能热水机组、板换热管道系统、热源管道系统、安装在所述热水供应管道系统上的第一排水机构以及安装在所述板换热管道系统上的第二排水机构；所述双电源供电系统为所述第一排水机构和第二排水机构提供工作电源，所述储热水箱分别与所述热水供应管道系统的输入端、板换热管道系统的输入端以及板式换热器的冷介质出口连通，所述板换热管道系统的输出端与所述板式换热器的冷介质进口连通，所述板式换热器的热介质出口依次通过所述板换热管道系统和空气能热水机组后连通所述板式换热器的热介质进口。
6.所述热水供应管道系统包括主供水管道和副供水管道，所述主供水管道沿进水端往出水端方向依次设置有一号供水阀、一号调节阀、一号压力表、一号过滤器、主增压泵、二号调节阀和二号压力表，所述副供水管道沿进水端往出水端方向依次设置有三号调节阀、三号压力表、二号过滤器、副增压泵、四号调节阀和四号压力表，所述主供水管道的出水端与二号压力表之间的管道处连通所述副供水管道的出水端，所述主供水管道的一号供水阀与一号调节阀之间的管道处连通所述副供水管道的进水端。
7.所述第一排水机构包括一号温度传感器、第一泄水阀、安装在所述主增压泵上的
一号水泵排水阀以及安装在所述副增压泵上的二号水泵排水阀，所述一号温度传感器安装在所述副供水管道的出水端与所述主供水管道的连通处；所述第一泄水阀安装所述主供水管道上，且位于所述副供水管道的进水端与一号供水阀之间。
8.所述储热水箱上安装有二号温度传感器和水位传感器，所述储热水箱的顶部连通有自来水管道，所述自来水管道上安装有自来水供水阀，所述储热水箱的底部设置有排污阀。
9.所述储热水箱由不锈钢制成。
10.所述板换热管道系统包括主循环管道和副循环管道，所述主循环管道沿进水端往出水端方向依次设置有二号供水阀、五号调节阀、五号压力表、三号过滤器、主循环泵、六号调节阀、六号压力表和流量传感器，所述副循环管道沿进水端往出水端方向依次设置有七号调节阀、七号压力表、四号过滤器、副循环泵、八号调节阀和八号压力表，所述主循环管道的流量传感器与六号压力表之间的管道处连通所述副循环管道的出水端，所述主循环管道的二号供水阀与五号调节阀之间的管道处连通所述副循环管道的进水端。
11.所述第二排水机构包括三号温度传感器、第二泄水阀、安装在所述主循环泵上的三号水泵排水阀以及安装在所述副循环泵上的四号水泵排水阀，所述三号温度传感器安装在所述副循环管道的出水端与所述主循环管道的连通处；所述第二泄水阀安装所述主循环管道上，且位于所述副循环管道的进水端与二号供水阀之间。
12.所述板式换热器的冷介质出口与储热水箱的连通处安装有四号温度传感器，且该连通处位于所述储热水箱的顶部。
13.所述热源管道系统包括主热源管道和副热源管道，所述主热源管道沿进水端往出水端方向依次设置有五号温度传感器、九号调节阀、九号压力表、五号过滤器、主热源泵、第一止回阀、十号调节阀、十号压力表，所述副热源管道沿进水端往出水端方向依次设置有十一号调节阀、十一号压力表、六号过滤器、副热源泵、第二止回阀、十二号调节阀和十二号压力表，所述主热源管道的出水端与十号压力表之间的管道处连通所述副热源管道的出水端，所述主热源管道的五号温度传感器与九号调节阀之间的管道处连通所述副热源管道的进水端。
14.所述双电源供电系统包括plc控制器、接触器km1、开关电源ur、蓄电池bat、电池充电器chgr、电源接口jp1、输出接口jp2、继电器ka2、继电器ka3、空气断路器qf1、空气断路器qf2和空气断路器qf3；所述电源接口jp1的输出端连接有两条电源支路，一路依次通过所述空气断路器qf1、电池充电器chgr、接触器km1、蓄电池bat、空气断路器qf3后接所述继电器ka2的输入端，另一支路通过所述空气断路器qf2后接所述开关电源ur的输入端；所述继电器ka3的两个正极输入端脚分别连接所述继电器ka2的正极输出端脚以及开关电源ur正极输出端脚，两个负极输入端脚分别连接所述继电器ka2的负极输出端脚以及开关电源ur负极输出端脚；所述继电器ka3的两个正极输出端脚并接后分别接所述plc控制器的电源接口正极以及输出接口jp2的正极输入端脚；所述继电器ka3的两个负极输出端脚并接后分别接所述plc控制器的电源接口负极以及输出接口jp2的负极输入端脚。
15.所述电池充电器chgr与所述空气断路器qf1之间的电源支路设置有保护单元，所述保护单元串接在该处电源支路的零火线之间，所述保护单元包括保险丝fu1以及与所述保险丝fu1串联的继电器ka1。
16.所述板式换热器的热介质进口与所述空气能热水机组连通的管道上安装有六号温度传感器。
17.所述板式换热器的热介质出口与所述热源管道系统连通的管道上安装有防冻液膨胀箱，所述防冻液膨胀箱上安装有液位传感器。
18.所述板式换热器的安装高度高于所述板换热管道系统和储热水箱，且所述板式换热器与两者的高度差为2.5m-4.5m。
19.所述板式换热器与所述空气能热水机组之间流通的液体介质为-35℃防冻液。
20.本实用新型的有益效果是：本实用新型的双电源供电系统接连供电网络的同时具有独立的备用电源，在供电网络断电的情况下能持续为排水机构提供工作电源，当热水供应管道系统和板换热管道系统的管道水体温度降低至低温时，排水机构会将热两管道系统的水体排空，避免系统内积聚水体结冰而导致热水供应系统的器件受损，供电恢复后补充水体进行新的热水供应，无需为空气能热水供应系统增设价格高昂的加热设备，且运营成本低，即使面临电网断电情况，空气能热水供应系统也能实现全面防冻结。
附图说明
21.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
22.图1是本实用新型的结构分解示意图；
23.图2是双电源供电系统的电路原理图。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计，基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.参照图1，一种防冻结的空气能热水供应系统，包括双电源供电系统、热水供应管道系统（图1中标号为a）、储热水箱1、板式换热器2（一台10℃温差10立方流量时换热量60kw板式换热器）、空气能热水机组44、板换热管道系统（图1中标号为b）、热源管道系统（图1中标号为c）、安装在所述热水供应管道系统上的第一排水机构以及安装在所述板换热管道系统上的第二排水机构；所述双电源供电系统为所述第一排水机构和第二排水机构提供工作电源，所述储热水箱1分别与所述热水供应管道系统的输入端、板换热管道系统的输入端以及板式换热器2的冷介质出口连通，所述板换热管道系统的输出端与所述板式换热器2的冷介质进口连通，所述板式换热器2的热介质出口依次通过所述板换热管道系统和空气能热水机组44后连通所述板式换热器2的热介质进口，双电源供电系统可获取外界电源的同时具有独立的备用电源，在供电网络断电的情况下能持续为第一排水机构和第二排水机构提供工作电源，当热水供应管道系统和板换热管道系统的管道水体温度处于低温时，排水机构的温度传感器会触发，然后排水机构将热水供应管道系统和板换热管道系统的管道水体排空，避免两管道系统内存在水体结冰而导致器件受损，供电恢复后补充水体进行新的热
水供应，无需为空气能热水供应系统增设价格高昂的加热设备，且运营成本低，即使面临电网断电情况，空气能热水供应系统也能采用有效的防冻结措施。
26.所述热水供应管道系统包括主供水管道3和副供水管道4，所述主供水管道3沿进水端（为热水供应管道系统的输入端）往出水端方向依次设置有一号供水阀5、一号调节阀6、一号压力表7、一号过滤器8、主增压泵9、二号调节阀10和二号压力表11，所述副供水管道4沿进水端往出水端方向依次设置有三号调节阀12、三号压力表13、二号过滤器14、副增压泵15、四号调节阀16和四号压力表17，所述主供水管道3的出水端（为热水供应管道系统的输出端，也是整个空气能热水供应系统的热水供应输出端）与二号压力表11之间的管道处连通所述副供水管道4的出水端，所述主供水管道3的一号供水阀5与一号调节阀6之间的管道处连通所述副供水管道4的进水端；热水供应管道系统具有主副两条供水管道，每个供水管道上都安装有增压泵，一台变频（正常工作状况下使用变频泵），一台工频（工频作为备用泵使用），功率2.2kw/380v，双管双泵的管道系统确保对外热水的供应十分稳定，即使主增压泵过载受损，也能有备用的副增压泵续航运行，确保用户的热水使用需求；一号过滤器和二号过滤器对流经的水体进行清洁过滤，增强热水的质量；一号调节阀、二号调节阀、三号调节阀和四号调节阀为铜闸阀，能依据对应的压力表调节该处管道位置的压力，让管道系统的水体流通保持稳定；一号供水阀为水供应管道系统的总开关，为dn65的电动阀，其工作电源由双电源供电系统，需要说明的是，本技术的电磁阀、电动阀、压力表、传感器的工作电源均由双电源供电系统提供。
27.所述第一排水机构包括一号温度传感器t1、第一泄水阀18、安装在所述主增压泵9上的一号水泵排水阀19以及安装在所述副增压泵15上的二号水泵排水阀20，一号水泵排水阀和二号水泵排水为dn20水泵电磁排水阀；所述一号温度传感器t1安装在所述副供水管道4的出水端与所述主供水管道3的连通处，无论是主还是副供水管道在运行工作，一号温度传感器所测量的温度都能与两者关联，也为管道保温薄弱位置；所述第一泄水阀18安装所述主供水管道3上，且位于所述副供水管道4的进水端与一号供水阀5之间，当供电网络停电时间超过1小时且管道温度低于设定温度（一般为5℃）时，关闭一号供水阀以及下述的自来水供水阀，开启一号水泵排水阀、第一泄水阀和二号水泵排水阀，三者的电源均由双电源供电系统提供的备用电源提供，让增压泵以及管道内的水排空，从而使得热水供应管道系统内无水体集聚而冻结成块，待供电网络恢复正常后一号水泵排水阀、第一泄水阀和二号水泵排水阀关闭，一号供水阀和自来水供水阀打开，补充水体的同时恢复正常工作。
28.所述储热水箱1上安装有二号温度传感器t2和水位传感器21，水位传感器为浮球式水位检测器，本技术的所有温度传感器均为现实常用的测温传感器，所述储热水箱1的顶部连通有自来水管道22，用于为储热水箱补充水量，所述自来水管道22上安装有自来水供水阀23，为控制自来水管道的开关电磁阀，所述储热水箱1的底部设置有排污阀24，储热水箱清洁时能便于排污，也能在停电的情况下排出水体，防止水箱受冻结冰。
29.所述储热水箱1由不锈钢制成，增强储热水箱的抗锈能力。
30.所述板换热管道系统包括主循环管道25和副循环管道26，所述主循环管道25沿进水端（为板换热管道系统的输入端）往出水端（为板换热管道系统的输出端）方向依次设置有二号供水阀27、五号调节阀28、五号压力表29、三号过滤器30、主循环泵31、六号调节阀32、六号压力表33和流量传感器34，所述副循环管道26沿进水端往出水端方向依次设置有
七号调节阀35、七号压力表36、四号过滤器37、副循环泵38、八号调节阀39和八号压力表40，所述主循环管道25的流量传感器34与六号压力表33之间的管道处连通所述副循环管道26的出水端，所述主循环管道25的二号供水阀27与五号调节阀28之间的管道处连通所述副循环管道26的进水端；流量传感器34监控板换热管道对板式换热器的实时供水流量，两条循环管道上均安装有工频的循环泵，一用一备，功率为1.1kw/380v，双管双泵的循环管道系统确保其能稳定地将储热水箱内的水体抽取，并送往板式换热器中受热加温，即使主循环泵受损，也能有备用的副循环泵备用运行，确保板换热管道系统能可靠地抽取水体进行循环加热，三号过滤器和四号过滤器对循环的水体进行清洁过滤，五号调节阀、六号调节阀、七号调节阀和八号调节阀为铜闸阀，能依据对应的压力表调节该处管道位置的压力，让循环水体流通保持稳定；二号供水阀为板换热管道系统的进水开关，为dn50的电动阀。
31.所述第二排水机构包括三号温度传感器t3、第二泄水阀41、安装在所述主循环泵31上的三号水泵排水阀42以及安装在所述副循环泵38上的四号水泵排水阀43，三号水泵排水阀和四号水泵排水为dn20水泵电磁排水阀；所述三号温度传感器t3安装在所述副循环管道26的出水端与所述主循环管道25的连通处，无论是主还是副循环管道在运行工作，其测量的温度数据具备前瞻性，三号温度传感器所测量的温度都能与两者关联，也为管道保温薄弱位置；所述第二泄水阀41安装所述主循环管道25上，且位于所述副循环管道26的进水端与二号供水阀27之间；所述板式换热器2的冷介质出口与储热水箱1的连通处安装有四号温度传感器t4，且该连通处位于所述储热水箱1的顶部；用于监控板式换热器与储热水箱连通管道的温度，当供电网络停电时间超过1小时且管道温度低于设定温度（一般为6℃）时，关闭二号供水阀和自来水供水阀，开启第二泄水阀、三号水泵排水阀和四号水泵排水阀，工作电源均由双电源供电系统提供的备用电源提供，让循环泵以及管道内的水排空，从而使得板换热管道系统内无水体集聚而冻结成块，待供电网络恢复正常后关闭第二泄水阀、三号水泵排水阀和四号水泵排水阀，二号供水阀和自来水供水阀打开，维储热水箱补充水体后继续正常循环加热。
32.所述热源管道系统包括主热源管道45和副热源管道46，所述主热源管道45沿进水端往出水端方向依次设置有五号温度传感器t5、九号调节阀47、九号压力表48、五号过滤器49、主热源泵50、第一止回阀51、十号调节阀52、十号压力表53，所述副热源管道46沿进水端往出水端方向依次设置有十一号调节阀54、十一号压力表55、六号过滤器56、副热源泵57、第二止回阀58、十二号调节阀59和十二号压力表60，所述主热源管道45的出水端与十号压力表53之间的管道处连通所述副热源管道46的出水端，所述主热源管道45的五号温度传感器t5与九号调节阀47之间的管道处连通所述副热源管道46的进水端，五号温度传感器用以及监控热源管道系统接收板式换热器的液体介质温度，两条热源管道上均安装有工频的1.5kw/380v热源泵，一用一备，双管双泵的热源管道系统确保其能稳定地将板式换热器内的液体介质抽取，并送往空气能热水机组中受热加温，即使主热源泵受损，也能有备用的副热源泵备用运行，确保板换热管道系统能可靠地抽取液体介质进行循环供热，五号过滤器和六号过滤器对循环的液体介质进行清洁过滤，第一止回阀和第二止回阀防止各自管道的液体介质发生回流现象，九号调节阀、十号调节阀、十一号调节阀和十二号调节阀为铜闸阀，能依据对应的压力表调节该处管道位置的压力，让液体介质流通保持稳定；所述板式换热器2的热介质进口与所述空气能热水机组44连通的管道上安装有六号温度传感器t6，监
控板式换热器与空气能热水机组之间的液体介质温度，所述空气能热水机组为日产水量10吨40℃温差超低温空气能机组(日工作时间8-10小时产水量)，型号为kfrs-53mre/naa1s，在正常的情况下，水箱温度低于设置温度（温度可调，一般35℃-55℃）时，空气能热水机组启动运行，当水箱温度高于设置温度（温度可调，一般为55℃-65℃时，机组停止运行，机组运行时同时循环泵和热源泵协同工作。
33.所述板式换热器2的热介质出口与所述热源管道系统连通的管道上安装有防冻液膨胀箱61，为0.3立方的膨胀保温补水箱，其与热源管道系统连通的管道上设置有用于开关的电磁阀，所述防冻液膨胀箱61上安装有液位传感器62，实时监控防冻液膨胀箱的液位情况。
34.所述板式换热器2的安装高度高于所述板换热管道系统和储热水箱1，且所述板式换热器2与两者的高度差为2.5m-4.5m，当机组正常停机运行或因停电而停止运行，板式换热器以及接连储热水箱管道的水体能因高度差而自由回流至水箱内，使得板式换热器以及该处管道不会集聚水体受冻结冰；热水供应管道系统以及板换热管道系统连通所述储热水箱连通的管道均与水箱坡向式安装，保证两系统在不工作情况下，水体能自动流回水箱，因此两系统中无截止阀。
35.所述板式换热器2与所述空气能热水机组44之间流通的液体介质为-35℃防冻液，具体可采用乙二醇防冻液，因此，热源管道系统无需设置排水机构进行防冻。
36.参照图2，所述双电源供电系统包括plc控制器、接触器km1、开关电源ur、蓄电池bat、电池充电器chgr、电源接口jp1、输出接口jp2、继电器ka2、继电器ka3、空气断路器qf1、空气断路器qf2和空气断路器qf3；所述电源接口jp1的输出端连接有两条电源支路，一路依次通过所述空气断路器qf1、电池充电器chgr、接触器km1、蓄电池bat、空气断路器qf3后接所述继电器ka2的输入端，另一支路通过所述空气断路器qf2后接所述开关电源ur的输入端；所述继电器ka3的两个正极输入端脚分别连接所述继电器ka2的正极输出端脚以及开关电源ur正极输出端脚，两个负极输入端脚分别连接所述继电器ka2的负极输出端脚以及开关电源ur负极输出端脚；所述继电器ka3的两个正极输出端脚并接后分别接所述plc控制器的电源接口正极以及输出接口jp2的正极输入端脚；所述继电器ka3的两个负极输出端脚并接后分别接所述plc控制器的电源接口负极以及输出接口jp2的负极输入端脚，在本实施例中，plc控制器作为空气能热水供应系统的中央控制器，型号为t32s0t的海维plc，电池充电器chgr的型号为zcd1224-15，为24v的蓄电池bat进行电量补充，所述开关电源ur的型号为西盟s-150-24，双电源供电系统设置有两路电源支路，电源接口jp1用于获取外界电源，连接的其中一电源支路经过开关电源ur稳定输出电压后往输出接口jp2和plc控制器供电，开关电源ur前的空气断路器qf2对该支路起隔离保护作用，因此，该电源支路为空气能热水供应系统的主供电支路；电源接口jp1连接的另一电源支路为备用电源支路，空气断路器qf1对该支路进行隔离保护，接触器km1用于保护蓄电池bat，防止过大的电流对蓄电池bat造成冲击而毁坏备用电源，空气断路器qf3起二重隔离保护作用，继电器ka2、继电器ka3均受plc的控制，当停电时会继电器ka3会进行切换，从而使得输出接口jp2能依靠备用电源继续对外进行供电。
37.所述电池充电器chgr与所述空气断路器qf1之间的电源支路设置有保护单元，所述保护单元串接在该处电源支路的零火线之间，所述保护单元包括保险丝fu1以及与所述
保险丝fu1串联的继电器ka1，确保备用电源支路的工作更加可靠稳定。
38.需要说明的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.以上的实施方式不能限定本实用新型创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。