一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)及其控制方法，系統(tǒng)包括；用于將加熱的水按水溫度進行分級存儲的級熱式儲水器系統(tǒng)；補水系統(tǒng)；熱水加熱系統(tǒng)；用于將級熱式儲水器系統(tǒng)中的熱水進行輸出的熱水供應(yīng)系統(tǒng)；自動控制系統(tǒng)；所述補水系統(tǒng)、熱水加熱系統(tǒng)、熱水供應(yīng)系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)分別與所述級熱式儲水器系統(tǒng)連接。本發(fā)明它采用了級熱式的生活熱水儲供水方式和智能的控制方法，使熱水和冷水水溫按溫度梯度實現(xiàn)自然分層，有利于能源梯級利用，使熱泵熱水機進水溫度低，降低了系統(tǒng)的冷凝溫度，能效比高，節(jié)約能源。它設(shè)計合理、高效節(jié)能、水溫控制精度高、出水溫度穩(wěn)定、使用舒適性高、節(jié)約能源、減少環(huán)境污染。
【專利說明】一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱水儲供水系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)及其控制方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]目前采用熱泵熱水器進行生活熱水制備，并對熱水進行集中存儲與供應(yīng)的方式，大量應(yīng)用在酒店、餐廳、醫(yī)院、高級公寓、游泳館等公共建筑，此種方式相對于傳統(tǒng)的電鍋爐或燃?xì)忮仩t具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。
[0004]但傳統(tǒng)的生活熱水儲供水系統(tǒng)采用單級儲水器進行熱水的制備、存儲與供應(yīng)，如附圖中圖1所示，單級儲水器由于內(nèi)部水體溶合在一起，包括熱泵熱水機2-3的注入熱水、補水系統(tǒng)2-2的注入冷水、熱水供應(yīng)系統(tǒng)2-4的回水、儲水箱2-1中的存儲的熱水四種水體中的高溫與低溫水體之間，互相混合和傳熱，容易造成整個儲水箱2-1的各層溫度相近，無法實現(xiàn)冷熱水分層。除剛啟動時儲水箱2-1水溫從低至高提升過程外，穩(wěn)定運行以后，水箱內(nèi)的熱水均處于高溫狀態(tài)。按生活熱水溫度需要60°C要求為例，在水箱頂部熱水溫度達(dá)到60°C情況下，由于傳熱和混合的問題，水箱下部雖然有冷水補水，但冷水補水進入水箱后，被水箱中的熱水儲水混合和傳熱，其水溫可達(dá)55°C或更高，也即傳統(tǒng)的熱水儲水系統(tǒng)的熱水機正常運行進/出水溫度可高達(dá)55°C /60°C。這將造成熱泵熱水機制冷系統(tǒng)的冷凝溫度非常高，由于制冷循環(huán)的特點，冷凝溫度越高，制冷系統(tǒng)能效越低，從而造成熱泵熱水機組運行效率相當(dāng)?shù)汀?br> [0005]可見，目前傳統(tǒng)的單級儲水器生活熱水儲供水系統(tǒng)無法使熱水和冷水水溫自然分層，造成熱泵熱水機組進水溫度高、冷凝溫度高、效率低、能耗大，不符合目前國家倡導(dǎo)的“節(jié)能減排”政策及建設(shè)能源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的要求。
[0006]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述傳統(tǒng)的單級儲水器生活熱水儲供水系統(tǒng)無法使熱水和冷水水溫自然分層，造成熱泵熱水機組進水溫度高、冷凝溫度高、效率低、能耗大的缺陷，提供一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)及其控制方法。采用級熱式儲水器設(shè)計方式，使儲水器內(nèi)水溫自然分層，有利于能源梯級利用，使熱泵熱水機進水溫度低，能效比高，節(jié)約能源。
[0008]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其中，包括:
用于將加熱的水按水溫度進行分級存儲的級熱式儲水器系統(tǒng)；
用于給級熱式儲水器系統(tǒng)進行補水的補水系統(tǒng)；
用于對級熱式儲水器系統(tǒng)里的水進行加熱的熱水加熱系統(tǒng)； 用于將級熱式儲水器系統(tǒng)中的熱水進行輸出的熱水供應(yīng)系統(tǒng)；
用于對所述級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)進行控制的自動控制系統(tǒng)；
所述補水系統(tǒng)、熱水加熱系統(tǒng)、熱水供應(yīng)系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)分別與所述級熱式儲水器系統(tǒng)連接；
所述級熱式儲熱器系統(tǒng)包括:至少兩級儲水器，儲水器之間按水溫由低到高逐級采用儲水器連接管連接，低溫級儲水器的高溫水接口與高溫級的低溫水接口連接。
[0009]所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其中，所述級熱式儲熱器系統(tǒng)包括:依次連接的低溫級儲水器、第一中間級儲水器、第二中間級儲水器、高溫級儲水器；
所述低溫級儲水器、第一中間級儲水器、第二中間級儲水器、高溫級儲水器相互之間通過儲水器連接管連接，低溫級儲水器的高溫水接口與高溫級的低溫水接口連接，并在各接口連接處設(shè)置有第一關(guān)斷閥。
[0010]所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其中，所述補水系統(tǒng)按補水水流方向分別包括:用于外接水源的補水泵、設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)補水入口處的第二關(guān)斷閥，所述補水泵通過連接管路連接至第二關(guān)斷閥。
[0011]所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其中，所述用于對級熱式儲水器系統(tǒng)里的水進行加熱的熱水加熱系統(tǒng)包括:用于對需加熱的水進控制的加熱回路水泵、與所述加熱回路水泵連接的用于對水進行加熱的熱泵熱水機組，所述加熱回路水泵通過連接管路與所述級熱式儲熱器系統(tǒng)的低溫接口連接，所述熱泵熱水機組與所述的高溫接口連接。
[0012]所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其中，所述用于將級熱式儲水器系統(tǒng)中的熱水進行輸出的熱水供應(yīng)系統(tǒng)分別包括:熱水供應(yīng)水泵、第四關(guān)斷閥、及多個熱水使用終端和連接管路，所述熱水供應(yīng)水泵進水口通過連接管路與高溫級儲水器高溫接口連接，熱水供應(yīng)水泵出水口通過連接管路與熱水使用終端和高溫級儲水器的低溫接口連接，所述第四關(guān)斷閥設(shè)置在熱水使用終端連接管路上。
[0013]所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其中，所述自動控制系統(tǒng)包括:
設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)各級儲水器低溫側(cè)的第一溫度傳感器，分別為低溫儲水器低溫側(cè)溫度傳感器Tl，第一中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T2，第二中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T3 ；
設(shè)置在高溫級儲水器中部的高溫級儲水器中間溫度傳感器T4 ；
設(shè)置在高溫級儲水器上部高溫側(cè)的高溫級儲水器高溫側(cè)溫度傳感器T5 ；
設(shè)置在熱水加熱系統(tǒng)的熱泵熱水機組出水口的熱泵熱水機組出水溫度傳感器T6 ； 設(shè)置在熱水供應(yīng)系統(tǒng)上的熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱水溫度傳感器T7 ；
設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)儲水器上的儲水器液位傳感器；
設(shè)置在熱水加熱系統(tǒng)出口處的加熱系統(tǒng)流量保護器；
設(shè)置在熱水供應(yīng)系統(tǒng)入口處的熱水供應(yīng)系統(tǒng)流量保護器；
設(shè)置在熱水輸送水泵上的熱水輸送水泵變頻器；
設(shè)置在熱水供應(yīng)系統(tǒng)上的回水壓力傳感器；
及電氣控制箱及顯示操作系統(tǒng)；
以及設(shè)置在電氣控制箱內(nèi)的:傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，中央控制器系統(tǒng)；
所述低溫儲水器低溫側(cè)溫度傳感器Tl，第一中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T2，第二中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T3，高溫級儲水器中間溫度傳感器T4，高溫級儲水器高溫側(cè)溫度傳感器T5，熱泵熱水機組出水溫度傳感器T6，熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱水溫度傳感器T7，儲水器液位傳感器，加熱系統(tǒng)流量保護器，熱水供應(yīng)系統(tǒng)流量保護器以及回水壓力傳感器分別與所述傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；所述傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述中央控制器系統(tǒng)連接，所述顯示操作系統(tǒng)與所述中央控制器系統(tǒng)連接；所述中央控制器系統(tǒng)還分別與所述補水泵、加熱回路水泵、熱水供應(yīng)水泵、熱水輸送水泵變頻器連接。
[0014]一種如上所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的控制方法，其中，包括步驟:
預(yù)先設(shè)置液位傳感器的設(shè)定液位值為Yi5ffi ；
中央控制系統(tǒng)根據(jù)顯示操作系統(tǒng)的儲水器熱水供水溫度設(shè)定的輸入要求，通過傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集實際運行中高溫級儲水箱熱水儲水溫度、熱水供水溫度、儲水箱液位數(shù)據(jù)，自動計算和控制各執(zhí)行系統(tǒng)，控制加熱回路水泵、熱泵熱水機、供水水泵和補水泵的開?；蜉d荷比例，
當(dāng)設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)儲水器上的儲水器液位傳感器測量的實際液位時，補水泵自動啟動補水，當(dāng)實際液位Y S? =Y SJg時，補水泵停止補水，以確保在任何時間供應(yīng)的熱水溫度達(dá)到實際使用的需求。
[0015]所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的控制方法，其中，進一步包括步驟: 當(dāng)高溫級儲水器中間溫度傳感器T4實際測量的溫度IssW，中央控制器系統(tǒng)自動控制先后開啟加熱回路水泵和熱泵熱水機組進行熱水加熱和制備；
當(dāng)?shù)诙虚g儲水器的低溫側(cè)溫度傳感器實際測量的溫度Ti5ffi時，中央控制器系統(tǒng)自動控制先后停止熱泵熱水機組和加熱回路水泵的運行和熱水制備。
[0016]所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的控制方法，其中，進一步還包括步驟:
當(dāng)熱水使用終端熱水使用量增加時，供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力為P3*
<時，中央控制器系統(tǒng)自動控制提升熱水輸送水泵變頻器的頻率，提升熱水供應(yīng)水泵頻率和流量，用于補給熱水使用終端的需求；直至供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力P P sse，穩(wěn)定熱水輸送水泵變頻器頻率；
反之，當(dāng)熱水使用終端熱水使用量減少時，供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力為時，中央控制系統(tǒng)自動控制降低熱水輸送水泵變頻器的頻率，降低熱水供應(yīng)水泵頻率和流量，減少使用終端熱水的供應(yīng)，直至供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力P實際=P設(shè)定，穩(wěn)定熱水輸送水泵變頻器頻率。
[0017]本發(fā)明所提供的一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)及其控制方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
1、多級熱式儲水器方式，使儲水器內(nèi)水溫自然分層，有利于能源梯級利用，使熱泵熱水機進水溫度低，能效比高，節(jié)約能源；
本發(fā)明采用多級儲水器設(shè)計，儲水器之間按水溫由低到高逐級采用儲水器連接管連接，低溫級儲水器的高溫水接口與高溫級的低溫水接口連接，由于儲水器不同水溫的熱水儲存在不同儲水器。且四種水體的進入儲水器的位置布局合理，其中熱泵熱水機的注入熱水進入高溫儲水器高溫側(cè)，補水系統(tǒng)的注入冷水進入低溫儲水器低溫側(cè)，熱水供水系統(tǒng)回水進入主溫儲水器低溫側(cè)，三種水體分別注入儲水箱中溫度相近的位置，從而有效的避免了四種水體中高溫水體與低溫水體之間的混合和傳熱，使熱水和冷水水溫自然分層，按生活熱水溫度需要60°C要求為例，在高溫級儲水器高溫側(cè)熱水溫度達(dá)到60°C情況下，由于熱水自然分層，低溫儲水器低溫側(cè)的水溫相當(dāng)于冷水的補水溫度，處于15?20°C范圍，也即級熱式熱水儲水系統(tǒng)的熱泵熱水機正常運行進/出水溫度可為15°C /60°C，這有利于能源梯級利用，使熱泵熱水機進水溫度低，能效比高，節(jié)約能源。
[0018]而傳統(tǒng)單級儲水系統(tǒng)，由于內(nèi)部水體溶合在一起，包括熱泵熱水機的注入熱水、補水系統(tǒng)的注入冷水、熱水供應(yīng)系統(tǒng)的回水、儲水箱中的存儲的熱水四種水體中的高溫與低溫水體之間，互相混合和傳熱，容易造成整個儲水箱的各層溫度相近，無法實現(xiàn)冷熱水分層。除剛啟動時儲水箱水溫從低至高提升過程外，穩(wěn)定運行以后，水箱內(nèi)的熱水均處于高溫狀態(tài)。按生活熱水溫度需要60°C要求為例，在水箱頂部熱水溫度達(dá)到60°C情況下，由于傳熱和混合的問題，水箱下部雖然有冷水補水，但冷水補水進入水箱后，被水箱中的熱水儲水混合和傳熱，其水溫可達(dá)55°C或更高，也即傳統(tǒng)的熱水儲水系統(tǒng)的熱泵熱水機正常運行進/出水溫度可高達(dá)55°C /60°C。這將造成熱泵熱水機制冷系統(tǒng)的冷凝溫度非常高，由于制冷循環(huán)的特點，冷凝溫度越高，制冷系統(tǒng)能效越低，從而造成熱泵熱水機組運行效率相當(dāng)?shù)汀?br> [0019]2、級熱式儲水器設(shè)計方式，出水溫度穩(wěn)定，使用舒適性高。
[0020]本發(fā)明采用多級儲水器設(shè)計，當(dāng)高溫級儲水器中間溫度傳感器T4實際測量的溫度Tsse時，中央控制器系統(tǒng)自動控制先后開啟加熱回路水泵和熱泵熱水機進行熱水加熱和制備；當(dāng)?shù)诙虚g儲水器的低溫側(cè)溫度傳感器T3實際測量的溫度Ti5ffi時，中央控制器系統(tǒng)自動控制先后停止熱泵熱水機和加熱回路水泵的運行和熱水制備，此控制方法，可以保持高溫級儲水器的上半部分一直穩(wěn)定在出水溫度穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)忽熱忽冷的問題，使用舒適性高。
[0021]而傳統(tǒng)單級儲水系統(tǒng)，由于內(nèi)部水體溶合在一起，包括熱泵熱水機的注入熱水、補水系統(tǒng)的注入冷水、熱水供應(yīng)系統(tǒng)的回水、儲水箱中的存儲的熱水四種水體中的高溫與低溫水體之間，互相混合和傳熱，在熱水供水量較大的情況下，冷水補水量也增大，大量的冷水進入單級儲水器，儲水器中的水溫降低，容易達(dá)不到使用水溫的要求，在熱水供水量較小的情況下，冷水補水量也較小，儲水器中的水溫上升，此種控制方式，容易造成熱水水溫不穩(wěn)定，波動大，使用端容易出現(xiàn)忽熱忽冷的問題，使用舒適性低，而且，在熱水水量使用較大的情況下，由于冷水補水量過大，混合降低了儲水器中的水溫，容易出現(xiàn)水溫達(dá)不到使用要求的問題。
[0022]綜上所述，本發(fā)明有效的解決了目前傳統(tǒng)的單級儲水器生活熱水儲供水系統(tǒng)無法使熱水和冷水水溫自然分層，造成熱泵熱水機組進水溫度高、冷凝溫度高、效率低、能耗大，且水溫不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)忽熱忽冷，使用舒適性低，且容易出現(xiàn)水溫達(dá)不到使用要求的問題。它采用了級熱式的生活熱水儲供水方式，使熱水和冷水水溫按溫度梯度，實現(xiàn)自然分層，有利于能源梯級利用，使熱泵熱水機進水溫度低，能效比高，節(jié)約能源。它設(shè)計合理、高效節(jié)能、水溫控制精度高、出水溫度穩(wěn)定、使用舒適性高。它節(jié)約能源、減少環(huán)境污染，符合國家倡導(dǎo)的節(jié)能和環(huán)保政策，具有重要的經(jīng)濟和社會意義，值得大力推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)單級生活熱水儲供水系統(tǒng)原理圖。
[0024]圖2是本發(fā)明一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的較佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖。[0025]圖3是本發(fā)明一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的較佳實施例的電氣控制系統(tǒng)的框圖。
[0026]圖中:1_11、低溫級儲水器 1-12、第一中間級儲水器 1-13、第二中間級儲水器1-14、高溫級儲水器1-15、儲水器連接管跟1-16、第一關(guān)斷閥1-21、補水泵 1-22、第二關(guān)斷閥1-31、加熱回路水泵1-32、熱泵熱水機組1-33、第二關(guān)斷閥1-41、熱水供應(yīng)水泵1-42、熱水使用終端1-43、第四關(guān)斷閥1-51、低溫儲水器低溫側(cè)溫度傳感器Tl 1-52、第一中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T2 1-53、第二中間儲水器的低溫側(cè)溫度傳感器T3 1-54、高溫級儲水器中間溫度傳感器T4 1-55、高溫級儲水器高溫側(cè)溫度傳感器T5 1-56、熱泵熱水機組出水溫度傳感器T6 1-57、熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱水溫度傳感器T7 1-58、儲水器液位傳感器1-59,加熱系統(tǒng)流量保護器1-510、熱水供應(yīng)系統(tǒng)流量保護器1-511、電氣控制箱1-512、熱水輸送水泵變頻器1-513、傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1-514、中央控制器系統(tǒng)1-515、顯示操作系統(tǒng)1-516、供水系統(tǒng)回水壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]請參見圖2，圖2是本發(fā)明一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的較佳實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，包括:
包括:用于將加熱的水按水溫度進行分級存儲的級熱式儲水器系統(tǒng)1-1、用于給級熱式儲水器系統(tǒng)進行補水的補水系統(tǒng)1-2、用于對級熱式儲水器系統(tǒng)里的水進行加熱的熱水加熱系統(tǒng)1-3、用于將級熱式儲水器系統(tǒng)中的熱水進行輸出的熱水供應(yīng)系統(tǒng)1-4、用于對所述級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)進行控制的自動控制系統(tǒng)1-5。
[0029]如圖2，本實施例中，所述用于將加熱的水按水溫度進行分級存儲的級熱式儲水器系統(tǒng)1-1包括:至少兩級儲水器，儲水器之間按水溫由低到高逐級采用儲水器連接管連接，低溫級儲水器的高溫水接口與高溫級的低溫水接口連接。如圖2所示的實施例采用四級儲水器，即圖2所示實施例的級熱式儲熱器系統(tǒng)1-1，包括:依次連接的低溫級儲水器1-11、第一中間級儲水器1-12、第二中間級儲水器1-13、高溫級儲水器1-14。所述低溫級儲水器1-11、第一中間級儲水器1-12、第二中間級儲水器1-13、高溫級儲水器1-14相互之間通過儲水器連接管1-15連接，低溫級儲水器的高溫水接口與高溫級的低溫水接口連接，并在各接口連接處設(shè)置有第一關(guān)斷閥1-16。
[0030]如圖2所示，本實施例中，所述用于給級熱式儲水器系統(tǒng)進行補水的補水系統(tǒng)1-2，按補水水流方向分別包括:用于外接水源的補水泵1-21、設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)補水入口處的第二關(guān)斷閥1-22，所述補水泵1-21通過連接管路連接至第二關(guān)斷閥1-22，如圖2所示的實施例連接管路與低溫級儲水器低溫接口連接。
[0031]如圖2，本實施例中，所述用于對級熱式儲水器系統(tǒng)里的水進行加熱的熱水加熱系統(tǒng)1-3，按加熱水流方向分別包括:用于對需加熱的水進控制的加熱回路水泵1-31、與所述加熱回路水泵連接的用于對水進行加熱的熱泵熱水機組1-32，所述加熱回路水泵1-31通過連接管路與所述級熱式儲熱器系統(tǒng)1-1低溫接口連接，所述熱泵熱水機組與所述的高溫接口連接，如圖2所示，所述加熱回路水泵1-31進水口與低溫級儲水器1-11的低溫接口連接，熱泵熱水機組1-32的出水口通過第三關(guān)斷閥1-33連接至高溫級儲水器的高溫接口連接。
[0032]如圖2，本實施例中，所述用于將級熱式儲水器系統(tǒng)中的熱水進行輸出的熱水供應(yīng)系統(tǒng)1-4，按熱水供應(yīng)水流方向分別包括:熱水供應(yīng)水泵1-41、第四關(guān)斷閥1-43、及多個熱水使用終端1-42和連接管路，熱水供應(yīng)水泵1-41進水口通過連接管路與高溫級儲水器1-14高溫接口連接，熱水供應(yīng)水泵1-41出水口通過連接管路與熱水使用終端和高溫級儲水器的低溫接口連接，所述第四關(guān)斷閥1-43設(shè)置在熱水使用終端1-42連接管路上。
[0033]進一步地，如圖2和圖3，本實施例中，所述自動控制系統(tǒng)1-5包括:設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)各級儲水器低溫側(cè)的第一溫度傳感器，分別為低溫儲水器低溫側(cè)溫度傳感器Tl 1-51，第一中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T2 1-52，第二中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T3 1-53 ;設(shè)置在高溫級儲水器中部的高溫級儲水器中間溫度傳感器T4 1-54，設(shè)置在高溫級儲水器上部高溫側(cè)的高溫級儲水器高溫側(cè)溫度傳感器T5 1-55，設(shè)置在熱水加熱系統(tǒng)的熱泵熱水機組1-32出水口的熱泵熱水機組出水溫度傳感器T6 1-56，設(shè)置在熱水供應(yīng)系統(tǒng)上的熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱水溫度傳感器T7 1-57，設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)儲水器上的儲水器液位傳感器1-58，設(shè)置在熱水加熱系統(tǒng)1-3出口處的加熱系統(tǒng)流量保護器1-59，設(shè)置在熱水供應(yīng)系統(tǒng)入口處的熱水供應(yīng)系統(tǒng)流量保護器1-510，設(shè)置在熱水輸送水泵上的熱水輸送水泵變頻器1-512，設(shè)置在熱水供應(yīng)系統(tǒng)上的回水壓力傳感器1-516，電氣控制箱1-511及顯示操作系統(tǒng)1-515 ;以及設(shè)置在電氣控制箱1-511內(nèi)的:傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1-513，中央控制器系統(tǒng)1-514。
[0034]如圖3所示，所述低溫儲水器低溫側(cè)溫度傳感器Tl 1-51，第一中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T2 1-52，第二中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T3 1-53，高溫級儲水器中間溫度傳感器T4 1-54，高溫級儲水器高溫側(cè)溫度傳感器T5 1-55，熱泵熱水機組出水溫度傳感器T6 1-56，熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱水溫度傳感器T7 1-57，儲水器液位傳感器1_58，加熱系統(tǒng)流量保護器1-59，熱水供應(yīng)系統(tǒng)流量保護器1-510以及回水壓力傳感器1-516分別與所述傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1-513連接；所述傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1-513與所述中央控制器系統(tǒng)
1-514連接，所述顯示操作系統(tǒng)1-515與所述中央控制器系統(tǒng)1-514連接；所述中央控制器系統(tǒng)1-514還分別與所述補水泵1-21、加熱回路水泵1-31、熱水供應(yīng)水泵1-41、熱水輸送水泵變頻器1-512連接。
[0035]如圖2和圖3，本實施例中，所述中央控制器系統(tǒng)1-514根據(jù)顯示操作系統(tǒng)1_515的儲水器熱水供水溫度設(shè)定等輸入要求，通過傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1-513采集實際運行中高溫級儲水箱熱水儲水溫度、熱水供水溫度、儲水箱液位等數(shù)據(jù)，自動計算和控制各執(zhí)行系統(tǒng)，控制加熱回路水泵、熱泵熱水機、供水水泵和補水泵的開?；蜉d荷比例，確保在任何時間供應(yīng)的熱水溫度達(dá)到實際使用的需求。
[0036]如圖2和圖3，本實施例中，當(dāng)儲水器液位傳感器1-58測量的實際液位Y^^<Y^^時，補水泵1-21自動啟動補水，當(dāng)實際液位Y3^=Y時，補水泵1-21停止補水。
[0037]如圖2和圖3，本實施例中，當(dāng)高溫級儲水器中間溫度傳感器Τ4 1-54實際測量的溫度Iss時，中央控制器系統(tǒng)1-514自動控制先后開啟加熱回路水泵1-31和熱泵熱水機組1-32進行熱水加熱和制備；當(dāng)?shù)诙虚g儲水器的低溫側(cè)溫度傳感器Τ3 1-53實際測量的溫度Iss時，中央控制器系統(tǒng)1-514自動控制先后停止熱泵熱水機組1-32和加熱回路水泵1-31的運行和熱水制備。
[0038]如圖2和圖3，本實施例中，當(dāng)熱水使用終端1-42熱水使用量增加時，供水系統(tǒng)回水壓力傳感器1-516實際測量的壓力PPsse，此時，中央控制器系統(tǒng)1-514自動控制提升熱水輸送水泵變頻器1-512的頻率，提升熱水供應(yīng)水泵1-41頻率和流量，用于補給熱水使用終端的需求。直至供水系統(tǒng)回水壓力傳感器1-516實際測量的壓力P3*= ，穩(wěn)定熱水輸送水泵變頻器1-512頻率；反之，當(dāng)熱水使用終端1-42熱水使用量減少時，供水系統(tǒng)回水壓力傳感器1-516實際測量的壓力P@> Psse，此時，中央控制系統(tǒng)1-514自動控制降低熱水輸送水泵變頻器1-512的頻率，降低熱水供應(yīng)水泵1-41頻率和流量，減少使用終端熱水的供應(yīng)，直至供水系統(tǒng)回水壓力傳感器1-516實際測量的壓力P3*= Pi5ffi，穩(wěn)定熱水輸送水泵變頻器1-512頻率。
[0039]由上可見，本發(fā)明所提供的一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)及其控制方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
1、多級熱式儲水器方式，使儲水器內(nèi)水溫自然分層，有利于能源梯級利用，使熱泵熱水機進水溫度低，能效比高，節(jié)約能源；
本發(fā)明采用多級儲水器設(shè)計，儲水器之間按水溫由低到高逐級采用儲水器連接管連接，低溫級儲水器的高溫水接口與高溫級的低溫水接口連接，由于儲水器不同水溫的熱水儲存在不同儲水器。且四種水體的進入儲水器的位置布局合理，其中熱泵熱水機的注入熱水進入高溫儲水器高溫側(cè)，補水系統(tǒng)的注入冷水進入低溫儲水器低溫側(cè)，熱水供水系統(tǒng)回水進入主溫儲水器低溫側(cè)，三種水體分別注入儲水箱中溫度相近的位置，從而有效的避免了四種水體中高溫水體與低溫水體之間的混合和傳熱，使熱水和冷水水溫自然分層，按生活熱水溫度需要60°C要求為例，在高溫級儲水器高溫側(cè)熱水溫度達(dá)到60°C情況下，由于熱水自然分層，低溫儲水器低溫側(cè)的水溫相當(dāng)于冷水的補水溫度，處于15?20°C范圍，也即級熱式熱水儲水系統(tǒng)的熱泵熱水機正常運行進/出水溫度可為15°C /60°C，這有利于能源梯級利用，使熱泵熱水機進水溫度低，能效比高，節(jié)約能源。
[0040]而傳統(tǒng)單級儲水系統(tǒng)，由于內(nèi)部水體溶合在一起，包括熱泵熱水機的注入熱水、補水系統(tǒng)的注入冷水、熱水供應(yīng)系統(tǒng)的回水、儲水箱中的存儲的熱水四種水體中的高溫與低溫水體之間，互相混合和傳熱，容易造成整個儲水箱的各層溫度相近，無法實現(xiàn)冷熱水分層。除剛啟動時儲水箱水溫從低至高提升過程外，穩(wěn)定運行以后，水箱內(nèi)的熱水均處于高溫狀態(tài)。按生活熱水溫度需要60°C要求為例，在水箱頂部熱水溫度達(dá)到60°C情況下，由于傳熱和混合的問題，水箱下部雖然有冷水補水，但冷水補水進入水箱后，被水箱中的熱水儲水混合和傳熱，其水溫可達(dá)55°C或更高，也即傳統(tǒng)的熱水儲水系統(tǒng)的熱泵熱水機正常運行進/出水溫度可高達(dá)55°C /60°C。這將造成熱泵熱水機制冷系統(tǒng)的冷凝溫度非常高，由于制冷循環(huán)的特點，冷凝溫度越高，制冷系統(tǒng)能效越低，從而造成熱泵熱水機組運行效率相當(dāng)?shù)汀?br> [0041]2、級熱式儲水器設(shè)計方式，出水溫度穩(wěn)定，使用舒適性高。
[0042]本發(fā)明采用多級儲水器設(shè)計，當(dāng)高溫級儲水器中間溫度傳感器T4實際測量的溫度Tsse時，中央控制器系統(tǒng)自動控制先后開啟加熱回路水泵和熱泵熱水機進行熱水加熱和制備；當(dāng)?shù)诙虚g儲水器的低溫側(cè)溫度傳感器T3實際測量的溫度Ti5ffi時，中央控制器系統(tǒng)自動控制先后停止熱泵熱水機和加熱回路水泵的運行和熱水制備，此控制方法，可以保持高溫級儲水器的上半部分一直穩(wěn)定在Ti5ffi,出水溫度穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)忽熱忽冷的問題，使用舒適性高。
[0043]而傳統(tǒng)單級儲水系統(tǒng)，由于內(nèi)部水體溶合在一起，包括熱泵熱水機的注入熱水、補水系統(tǒng)的注入冷水、熱水供應(yīng)系統(tǒng)的回水、儲水箱中的存儲的熱水四種水體中的高溫與低溫水體之間，互相混 合和傳熱，在熱水供水量較大的情況下，冷水補水量也增大，大量的冷水進入單級儲水器，儲水器中的水溫降低，容易達(dá)不到使用水溫的要求，在熱水供水量較小的情況下，冷水補水量也較小，儲水器中的水溫上升，此種控制方式，容易造成熱水水溫不穩(wěn)定，波動大，使用端容易出現(xiàn)忽熱忽冷的問題，使用舒適性低，而且，在熱水水量使用較大的情況下，由于冷水補水量過大，混合降低了儲水器中的水溫，容易出現(xiàn)水溫達(dá)不到使用要求的問題。
[0044]基于上述系統(tǒng)實施例，本發(fā)明還提供了一種如上所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的控制方法，其中，包括步驟:
預(yù)先設(shè)置液位傳感器的設(shè)定液位值為Yi5ffi ;
中央控制系統(tǒng)根據(jù)顯示操作系統(tǒng)的儲水器熱水供水溫度設(shè)定的輸入要求，通過傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集實際運行中高溫級儲水箱熱水儲水溫度、熱水供水溫度、儲水箱液位數(shù)據(jù)，自動計算和控制各執(zhí)行系統(tǒng)，控制加熱回路水泵、熱泵熱水機、供水水泵和補水泵的開?；蜉d荷比例，
當(dāng)設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)儲水器上的儲水器液位傳感器測量的實際液位時，補水泵自動啟動補水，當(dāng)實際液位Y S? =Y Sjg時，補水泵停止補水，以確保在任何時間供應(yīng)的熱水溫度達(dá)到實際使用的需求。
[0045]較佳地，所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的控制方法，其中，進一步包括步驟: 當(dāng)高溫級儲水器中間溫度傳感器T4實際測量的溫度IssW，中央控制器系統(tǒng)自
動控制先后開啟加熱回路水泵和熱泵熱水機組進行熱水加熱和制備；
當(dāng)?shù)诙虚g儲水器的低溫側(cè)溫度傳感器實際測量的溫度Ti5ffi時，中央控制器系統(tǒng)自動控制先后停止熱泵熱水機組和加熱回路水泵的運行和熱水制備。
[0046]較佳地，所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的控制方法，其中，進一步還包括步驟:
當(dāng)熱水使用終端熱水使用量增加時，供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力為P3*< 時，中央控制器系統(tǒng)自動控制提升熱水輸送水泵變頻器的頻率，提升熱水供應(yīng)水泵頻率和流量，用于補給熱水使用終端的需求；直至供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力P P sse，穩(wěn)定熱水輸送水泵變頻器頻率；
反之，當(dāng)熱水使用終端熱水使用量減少時，供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力為時，中央控制系統(tǒng)自動控制降低熱水輸送水泵變頻器的頻率，降低熱水供應(yīng)水泵頻率和流量，減少使用終端熱水的供應(yīng)，直至供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力P實際=P設(shè)定，穩(wěn)定熱水輸送水泵變頻器頻率。
[0047]本發(fā)明中采用了級熱式的生活熱水儲供水方式和智能的控制方法，使熱水和冷水水溫按溫度梯度實現(xiàn)自然分層，有利于能源梯級利用，使熱泵熱水機進水溫度低，降低了系統(tǒng)的冷凝溫度，能效比高，節(jié)約能源。它設(shè)計合理、高效節(jié)能、水溫控制精度高、出水溫度穩(wěn)定、使用舒適性高、節(jié)約能源、減少環(huán)境污染，符合目前國家倡導(dǎo)的“節(jié)能減排”政策及建設(shè)能源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的要求。
[0048]綜上所述，本發(fā)明有效的解決了目前傳統(tǒng)的單級儲水器生活熱水儲供水系統(tǒng)無法使熱水和冷水水溫自然分層，造成熱泵熱水機組進水溫度高、冷凝溫度高、效率低、能耗大，且水溫不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)忽熱忽冷，使用舒適性低，且容易出現(xiàn)水溫達(dá)不到使用要求的問題。它采用了級熱式的生活熱水儲供水方式，使熱水和冷水水溫按溫度梯度，實現(xiàn)自然分層，有利于能源梯級利用，使熱泵熱水機進水溫度低，能效比高，節(jié)約能源。它設(shè)計合理、高效節(jié)能、水溫控制精度高、出水溫度穩(wěn)定、使用舒適性高。它節(jié)約能源、減少環(huán)境污染，符合國家倡導(dǎo)的節(jié)能和環(huán)保政策，具有重要的經(jīng)濟和社會意義，值得大力推廣。
[0049]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其特征在于，包括: 用于將加熱的水按水溫度進行分級存儲的級熱式儲水器系統(tǒng)； 用于給級熱式儲水器系統(tǒng)進行補水的補水系統(tǒng)； 用于對級熱式儲水器系統(tǒng)里的水進行加熱的熱水加熱系統(tǒng)； 用于將級熱式儲水器系統(tǒng)中的熱水進行輸出的熱水供應(yīng)系統(tǒng)； 用于對所述級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)進行控制的自動控制系統(tǒng)； 所述補水系統(tǒng)、熱水加熱系統(tǒng)、熱水供應(yīng)系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)分別與所述級熱式儲水器系統(tǒng)連接； 所述級熱式儲熱器系統(tǒng)包括:至少兩級儲水器，儲水器之間按水溫由低到高逐級采用儲水器連 接管連接，低溫級儲水器的高溫水接口與高溫級的低溫水接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其特征在于，所述級熱式儲熱器系統(tǒng)包括:依次連接的低溫級儲水器、第一中間級儲水器、第二中間級儲水器、高溫級儲水器； 所述低溫級儲水器、第一中間級儲水器、第二中間級儲水器、高溫級儲水器相互之間通過儲水器連接管連接，低溫級儲水器的高溫水接口與高溫級的低溫水接口連接，并在各接口連接處設(shè)置有第一關(guān)斷閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其特征在于，所述補水系統(tǒng)按補水水流方向分別包括:用于外接水源的補水泵、設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)補水入口處的第二關(guān)斷閥，所述補水泵通過連接管路連接至第二關(guān)斷閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其特征在于，所述用于對級熱式儲水器系統(tǒng)里的水進行加熱的熱水加熱系統(tǒng)包括:用于對需加熱的水進控制的加熱回路水泵、與所述加熱回路水泵連接的用于對水進行加熱的熱泵熱水機組，所述加熱回路水泵通過連接管路與所述級熱式儲熱器系統(tǒng)的低溫接口連接，所述熱泵熱水機組與所述的高溫接口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其特征在于，所述用于將級熱式儲水器系統(tǒng)中的熱水進行輸出的熱水供應(yīng)系統(tǒng)分別包括:熱水供應(yīng)水泵、第四關(guān)斷閥、及多個熱水使用終端和連接管路，所述熱水供應(yīng)水泵進水口通過連接管路與高溫級儲水器高溫接口連接，熱水供應(yīng)水泵出水口通過連接管路與熱水使用終端和高溫級儲水器的低溫接口連接，所述第四關(guān)斷閥設(shè)置在熱水使用終端連接管路上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)，其特征在于，所述自動控制系統(tǒng)包括: 設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)各級儲水器低溫側(cè)的第一溫度傳感器，分別為低溫儲水器低溫側(cè)溫度傳感器Tl，第一中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T2，第二中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T3 ； 設(shè)置在高溫級儲水器中部的高溫級儲水器中間溫度傳感器T4 ； 設(shè)置在高溫級儲水器上部高溫側(cè)的高溫級儲水器高溫側(cè)溫度傳感器T5 ； 設(shè)置在熱水加熱系統(tǒng)的熱泵熱水機組出水口的熱泵熱水機組出水溫度傳感器T6 ； 設(shè)置在熱水供應(yīng)系統(tǒng)上的熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱水溫度傳感器T7 ； 設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)儲水器上的儲水器液位傳感器；設(shè)置在熱水加熱系統(tǒng)出口處的加熱系統(tǒng)流量保護器； 設(shè)置在熱水供應(yīng)系統(tǒng)入口處的熱水供應(yīng)系統(tǒng)流量保護器； 設(shè)置在熱水輸送水泵上的熱水輸送水泵變頻器； 設(shè)置在熱水供應(yīng)系統(tǒng)上的回水壓力傳感器； 及電氣控制箱及顯示操作系統(tǒng)； 以及設(shè)置在電氣控制箱內(nèi)的:傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，中央控制器系統(tǒng)； 所述低溫儲水器低溫側(cè)溫度傳感器Tl，第一中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T2，第二中間儲水器低溫側(cè)溫度傳感器T3，高溫級儲水器中間溫度傳感器T4，高溫級儲水器高溫側(cè)溫度傳感器T5 ，熱泵熱水機組出水溫度傳感器T6，熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱水溫度傳感器T7，儲水器液位傳感器，加熱系統(tǒng)流量保護器，熱水供應(yīng)系統(tǒng)流量保護器以及回水壓力傳感器分別與所述傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接；所述傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述中央控制器系統(tǒng)連接，所述顯示操作系統(tǒng)與所述中央控制器系統(tǒng)連接；所述中央控制器系統(tǒng)還分別與所述補水泵、加熱回路水泵、熱水供應(yīng)水泵、熱水輸送水泵變頻器連接。
7.—種如權(quán)利要求1-6任一所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括步驟: 預(yù)先設(shè)置液位傳感器的設(shè)定液位值為Yi5ffi ; 中央控制系統(tǒng)根據(jù)顯示操作系統(tǒng)的儲水器熱水供水溫度設(shè)定的輸入要求，通過傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集實際運行中高溫級儲水箱熱水儲水溫度、熱水供水溫度、儲水箱液位數(shù)據(jù)，自動計算和控制各執(zhí)行系統(tǒng)，控制加熱回路水泵、熱泵熱水機、供水水泵和補水泵的開?；蜉d荷比例， 當(dāng)設(shè)置在級熱式儲水器系統(tǒng)儲水器上的儲水器液位傳感器測量的實際液位時，補水泵自動啟動補水，當(dāng)實際液位Y S? =Y 時，補水泵停止補水，以確保在任何時間供應(yīng)的熱水溫度達(dá)到實際使用的需求。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，進一步包括步驟: 當(dāng)高溫級儲水器中間溫度傳感器T4實際測量的溫度IssW，中央控制器系統(tǒng)自動控制先后開啟加熱回路水泵和熱泵熱水機組進行熱水加熱和制備； 當(dāng)?shù)诙虚g儲水器的低溫側(cè)溫度傳感器實際測量的溫度Ti5ffi時，中央控制器系統(tǒng)自動控制先后停止熱泵熱水機組和加熱回路水泵的運行和熱水制備。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的級熱式生活熱水儲供水系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，進一步還包括步驟: 當(dāng)熱水使用終端熱水使用量增加時，供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力為P3*<時，中央控制器系統(tǒng)自動控制提升熱水輸送水泵變頻器的頻率，提升熱水供應(yīng)水泵頻率和流量，用于補給熱水使用終端的需求；直至供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力P P sse，穩(wěn)定熱水輸送水泵變頻器頻率； 反之，當(dāng)熱水使用終端熱水使用量減少時，供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力為時，中央控制系統(tǒng)自動控制降低熱水輸送水泵變頻器的頻率，降低熱水供應(yīng)水泵頻率和流量，減少使用終端熱水的供應(yīng)，直至供水系統(tǒng)回水壓力傳感器實際測量的壓力P實際=P設(shè)定，穩(wěn)定熱水輸送水泵變頻器頻率。
【文檔編號】F24D17/02GK103925638SQ201410164917
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】林創(chuàng)輝, 張曉艷, 李云鵬, 彭雨, 邱小亮, 陳華, 張學(xué)偉 申請人:廣東申菱空調(diào)設(shè)備有限公司