專利名稱：節(jié)能板式換熱機組的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種換熱機組，尤其涉及一種節(jié)能板式換熱機組。
背景技術：
板式換熱器在工業(yè)上的應用有著悠久的歷史，而且至今仍在所有換熱器中占據(jù)主導地位。板式換熱器是由許多沖壓有波紋的薄板按一定間隔，四周通過墊片密封，并用框架和夾緊螺栓重疊壓緊而成，板片和墊片的四個角孔形成了流體的分配管和匯集管，同時又合理地將冷熱流體分開，使其分別在每塊板片兩側的流道中流動，通過板片進行熱交換。板式換熱器具有如下特點1)傳熱系數(shù)高由于不同的波紋板相互倒置，構成復雜的流道，使流體在波紋板間流道內呈旋轉三維流動，能在較低的雷諾數(shù)(一般Re=5(T200 )下產生紊流，所以傳熱系數(shù)高，一般認為是管殼式的:Γ5倍。2)對數(shù)平均溫差大，末端溫差小板式換熱器多是并流或逆流流動方式，此外，冷、熱流體在板式換熱器內的流動平行于換熱面、無旁流，因此使得板式換熱器的末端溫差小，對水換熱可低于1°C，而管殼式換熱器一般為5°C。·3)占地面積小板式換熱器結構緊湊，單位體積內的換熱面積為管殼式的2飛倍，也不像管殼式那樣要預留抽出管束的檢修場所，因此實現(xiàn)同樣的換熱量，板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/5 1/8。4)容易改變換熱面積或流程組合，只要增加或減少幾張板，即可達到增加或減少換熱面積的目的；改變板片排列或更換幾張板片，即可達到所要求的流程組合，適應新的換熱工況，而管殼式換熱器的傳熱面積幾乎不可能增加。5)重量輕板式換熱器的板片厚度僅為O. Γ0. 8_，而管殼式換熱器的換熱管的厚度為2. (Γ2. 5_，管殼式的殼體比板式換熱器的框架重得多，板式換熱器一般只有管殼式重量的1/5左右。6)價格低采用相同材料，在相同換熱面積下，板式換熱器價格比管殼式約低40%飛0%。7)制作方便板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工，標準化程度高，并可大批生產，管殼式換熱器一般采用手工制作。板式換熱器的一端接高溫側水管，另一端接低溫側水管；所述高溫側水管的熱介質進口處設有溫控閥；所述低溫側水管設有循環(huán)泵，循環(huán)泵工頻運行，溫控閥維持出水溫度Tl為定值。若室外環(huán)境溫度升高，回水溫度T2就相應升高，不能使回水溫度T2調到一個定值，用戶室內溫度也隨著升高，循環(huán)泵一直工頻穩(wěn)定運行，不能達到節(jié)能的效果。若用戶I和用戶2關閉，根據(jù)循環(huán)泵自身工作特性，總流量有所減小，但用戶3和用戶4的流量還是會增加，進而使回水溫度T2升高，用戶室內溫度也隨著升高，循環(huán)泵一直工頻運行，遠不能達到充分節(jié)能的效果。為了節(jié)能，板式換熱器也有采用定壓差變頻控制循環(huán)泵變頻運行，維持出口壓力Pl，回水壓力P2兩點壓差為定值，溫控閥維持出水溫度Tl為定值。若室外環(huán)境溫度升高，回水溫度T2就相應升高，不能使回水溫度T2調到一個定值，用戶室內溫度也隨著升高，出口壓力P1，回水壓力P2點壓力穩(wěn)定，循環(huán)泵一直穩(wěn)定運行，不能達到節(jié)能的效果。若用戶I和用戶2關閉，出口壓力P1，回水壓力P2兩點壓差升高，為了維持壓差為定值，通過變頻器減小泵的流量，把壓差調到設定值，使用戶3和用戶4的流量保持原流量不變，進而使回水溫度T2保持不變，用戶室內溫度保持不變，循環(huán)泵變頻運行，達到節(jié)能的效果。由此可見，現(xiàn)有工頻運行在室外環(huán)境 溫度升高和用戶關斷的情況下都沒有達到節(jié)能的效果。定壓差變頻控制在用戶關斷的情況下達到節(jié)能的效果，但在室外環(huán)境溫度升高的情況下不能達到節(jié)能的效果。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種節(jié)能板式換熱機組，能夠實時根據(jù)用戶的熱負荷或空調水量需求，決定熱水循環(huán)輸出量及水泵運轉頻率，實現(xiàn)室外環(huán)境溫度升高熱負荷需求減小或用戶通過節(jié)流方式減小、關斷空調水供應量的情況下都能節(jié)能的效果O本實用新型為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種節(jié)能板式換熱機組，包括板式換熱器和PLC控制器，所述板式換熱器的一端接一次側水管，另一端接二次側水管；所述一次側水管的換熱介質進口處設有溫控閥；所述二次側水管的換熱介質出口處設有第一壓力傳感器，換熱介質進口處設有循環(huán)泵和第二壓力傳感器，其中，所述二次側水管的換熱介質出口處還設有第一溫度傳感器，換熱介質進口處設有第二溫度傳感器；所述PLC控制器的兩個輸入端和第一壓力傳感器、第二壓力傳感器相連接收壓力信號并計算壓差，另兩個輸入端和第一溫度傳感器、第二溫度傳感器相連接收溫度信號并計算溫差；一個輸出端和溫控閥相連控制一次側換熱介質流量，另一輸出端通過變頻器和循環(huán)泵相連控制二次側換熱介質流量。上述的節(jié)能板式換熱機組，其中，所述一次側為高溫側，所述高溫側的換熱介質是溫度為85°c 95°C的熱水或蒸汽；所述二次側為低溫側，所述低溫側的換熱介質是溫度為50°C 70°C的熱水。上述的節(jié)能板式換熱機組，其中，所述一次側為低溫側，所述低溫側的換熱介質是溫度為7°C 12°C的冷水；所述二次側為高溫側，所述高溫側的換熱介質是溫度為20°C 25 °C的熱水。本實用新型對比現(xiàn)有技術有如下的有益效果本實用新型提供的節(jié)能板式換熱機組，結合定壓差控制和定溫差控制，實時根據(jù)用戶的熱負荷需求，決定熱水循環(huán)輸出量及水泵運轉頻率，從而達到室外環(huán)境溫度升高熱負荷需求減小或用戶通過節(jié)流方式減小、關斷空調水供應量的情況下都能節(jié)能的效果。本實用新型提供的節(jié)能板式換熱機組，由于不會同時控制壓差和溫差，因此不會增加控制的復雜性，不會影響控制的快速性和穩(wěn)定性。

圖I為本實用新型的節(jié)能板式換熱機組結構示意圖；圖2為本實用新型的節(jié)能板式換熱機組控制流程示意圖。圖中I板式換熱器2 PLC控制器3溫控閥4變頻器5循環(huán)泵6第一壓力傳感器[0019]7第二壓力傳感器8第一溫度傳感器9第二溫度傳感器具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。圖I為本實用新型的節(jié)能板式換熱機組結構示意圖。請參見圖1，本實用新型提供的節(jié)能板式換熱機組包括板式換熱器I和PLC控制器2，所述板式換熱器I的一端接高溫側水管，另一端接低溫側水管；所述高溫側水管的熱介質進口處設有溫控閥3 ;所述低溫側水管的冷介質出口處設有第一壓力傳感器6，冷介質進口處設有循環(huán)泵5和第二壓力傳感器7，其中，所述低溫側水管的冷介質出口處還設有第一溫度傳感器8，冷介質進口處設有第二溫度傳感器9 ；PLC控制器2的兩個輸入端和第一壓力傳感器6、第二壓力傳感器7相連接收壓力信號并計算壓差，另兩個輸入端和第一溫度傳感器8、第二溫度傳感器9相連接收溫度信號并計算溫差；一個輸出端和溫控閥3相連控 制熱介質流量，另一輸出端通過變頻器4和循環(huán)泵5相連控制冷介質流量。圖2為本實用新型的節(jié)能板式換熱機組控制流程示意圖。請繼續(xù)參見圖2，本實用新型提供的節(jié)能板式換熱機組的控制方法，包括如下步驟a)利用第一壓力傳感器6采集出口壓力Pl，利用第二壓力傳感器7采集回水壓力P2，計算低溫側供水壓差信號Pl- P2 ；b)當?shù)蜏貍裙┧畨翰钚盘柎笥陬A設閥值時，PLC控制器2采用限壓差控制循環(huán)泵5的流量使得壓差落入預設閥值PO內；c)當?shù)蜏貍裙┧畨翰钚盘栃∮诘扔陬A設閥值PO時，利用第一溫度傳感器8采集出水溫度Tl，利用第二溫度傳感器9采集回水溫度T2，計算低溫側供水溫差信號Tl - T2，PLC控制器2采用定溫差控制循環(huán)泵5的流量使得溫差落入預設閥值內。本實用新型提供的節(jié)能板式換熱機組，利用壓差和溫差同時參與控制。首先控制進回水壓差小于預設閥值PO，在壓差小于設定值的情況下控制進回水溫差為定值，即限壓差定溫差變頻控制。本實用新型的PLC控制器2控制溫控閥3的開度維持出水溫度Tl為定值，控制循環(huán)泵5的流量維持回水溫度T2為定值實現(xiàn)定溫差控制。溫差控制的實質就是分別控制出水溫度Tl、回水溫度T2為定值。比如分別維持出水溫度Tl的范圍為60°C 70°C，回水溫度T2的范圍為50°C 60°C，本實用新型通過分別控制出水溫度Tl和回水溫度T2為定值實現(xiàn)定溫差，進一步簡化控制方法，提高控制的可靠性和穩(wěn)定性。為了安全起見，當出口壓力Pl大于最高出口壓力Pmax或者回水壓力P2小于最小回水壓力Pmin，換熱機組報警停機；當出水溫度Tl大于最高出水溫度Tmax時，換熱機組報警并關閉溫控閥3，從而盡快降低出水溫度Tl。當回水溫度T2小于最小回水溫度Tmin時，換熱機組報警。為了提高定壓差和定溫差控制的效果，第一壓力傳感器6、第二壓力傳感器7、第一溫度傳感器8和第二溫度傳感器9盡量優(yōu)選靠近用戶側設置，以便更準確地測量壓差溫差的變化。下面以用戶溫差設定為10°C，壓差PO設定為5 bar為例，I巴(bar) =0. I兆帕(MPa) =100千帕(KPa)=L 0197公斤/平方厘米,來詳細說明本實用新型節(jié)能板式換熱機組的控制過程。限壓差變頻循環(huán)系統(tǒng)第一壓力傳感器6、第二壓力傳感器7、PLC控制器2、變頻器4和循環(huán)泵5形成限壓差變頻循環(huán)控制回路。系統(tǒng)壓力傳感器不間斷實時向PLC控制器2發(fā)送信號，PLC控制器2自動進行供回水壓力差值(P1-P2)計算，并與設置值相比較，當計算壓差值高于5bar壓差設置值的上限時，PLC向變頻器4發(fā)送模擬控制信號，變頻器4將控制循環(huán)泵5運轉的頻率減小，以使循環(huán)泵5轉速減慢，降低水泵揚程及流量，從而將壓差拉回到5bar。反之，當計算壓差值小于5bar壓差設置值的下限時，壓差指令不再參與工作，PLC指令該區(qū)域(0-5bar壓差區(qū)間)由定溫差變頻循環(huán)系統(tǒng)獨自進行變頻控制，按實際熱負荷向用戶輸送熱水及熱量。當由于末端需求變動，造成壓差又大于5bar壓差設置值的上限時，PLC向變頻器4發(fā)送模擬控制信號，再次將循環(huán)泵5轉速減慢，降低水泵揚程及流量，使壓差回到5bar。在這里，限壓差變頻循環(huán)系統(tǒng)對壓差壓力的變化反應更加即時迅速。大于 5bar以上的壓差區(qū)域，定溫差變頻循環(huán)系統(tǒng)不參與控制。定溫差變頻循環(huán)系統(tǒng)所述第一溫度傳感器8、第二溫度傳感器9、PLC控制器2、變頻器4和循環(huán)泵5形成定溫差變頻循環(huán)控制回路。系統(tǒng)溫度傳感器不間斷實時向PLC發(fā)送信號，PLC自動進行供回水溫度差值(T1-T2)計算，并與設置值TO相比較，當計算溫差值高于10°C溫差設置值的上限時，PLC向變頻器4發(fā)送模擬控制信號，變頻器將控制循環(huán)泵5運轉的頻率增大，以使循環(huán)泵5轉速加快，增加水泵揚程及流量，加大供熱量提高回水溫度，從而使溫差與設置值TO拉近。反之，當計算溫差值小于10°C溫差設置值的下限時，PLC向變頻器4發(fā)送模擬控制信號，變頻器將控制循環(huán)泵5運轉的頻率減小，以使循環(huán)泵5轉速減慢，降低水泵揚程及流量，減小供熱量降低回水溫度，從而使溫差與設置值TO拉近。按流量與壓差的計算公式Q=(AH/sL)(1/2)或 Q=O. 3116(ΛΗ d5 33/ L)(1/2)/n，其中，Q為流量；s為管道比阻，Δ H為管道起端與末端的水頭差；n為管內壁糙率；(1為管內徑；L為管道起端至末端的長度。對于確定的水流通道，總是一定的流量對應一定的壓差(壓力損失)，在不改變通道流通面積的情況下，流量越大，壓差就越大。如單一用戶5bar壓差對應25m3/h的水流量。當改變流通管道直徑為I半時，I)如25m3/h流量維持不變，前后壓差將變得遠遠大于5bar (原來的40. 22倍)。2)如壓差5 bar不變，水流量將減小到原來的1/6. 3，約為3. 97 m3/h。限壓差變頻與定溫差變頻供水相結合，就是在確保所供熱水即不超供，又確保最大需水負荷的前提下，根據(jù)用戶熱負荷變化，實施變流量按需供水。即關照至IJ末端的溫度控制，又實現(xiàn)了電能最大限度的節(jié)約。下面以變風量末端為例，如原熱負荷工況條件設計如下高溫側(一次側)熱源介質水；進口溫度90 V ;出口溫度70 V ;流量50 m3/h低溫側(二次側)空調水介質水；進口溫度50 V ;出口溫度60 V ;流量100 1113/11供水壓力10 bar ;回水壓力5 bar循環(huán)泵流量100 m3/h ;循環(huán)泵揚程6 bar ;循環(huán)泵總功率40 Kff ；循環(huán)泵運行頻率50 HZ壓力降換熱器部分及管路壓力降1 bar ;用戶端及管路壓力降(4個用戶全開)5 bar[0045]當全部用戶不減少，季節(jié)變化，氣溫變暖，用戶熱負荷需求減半時，I)如使用恒溫供水，定壓差變頻循環(huán)雙自控系統(tǒng)時，換熱狀態(tài)如下?lián)Q熱量:500000 kcal/h (581. 50 kw)高溫側(一次側)熱源介質水；進口溫度90 V ;出口溫度70 V ;流量25m3/h低溫側(二次側)空調水介質水；進口溫度55 V ;出口溫度60 V ;流量100 1113/11供水壓力10 bar ;回水壓力5 bar循環(huán)泵流量100 m3/h ;循環(huán)泵揚程6. O bar ;循環(huán)泵消耗功率40 Kff ;循環(huán)泵運行頻率50 HZ壓力降換熱器部分及管路壓力降1· O bar ；用戶端及管路壓力降(4個用戶全開)5 bar2)如使用恒溫供水，限壓差、定溫差變頻循環(huán)三自控系統(tǒng)時，換熱狀態(tài)如下?lián)Q熱量:500000 kcal/h (581. 50 kw)高溫側(一次側)熱源介質水；進口溫度90 V ;出口溫度70 V ;流量25m3/h低溫側(二次側)空調水介質水；進口溫度50 V ;出口溫度60 V ;流量50 1113/11供水壓力6· 25 bar ;回水壓力5 bar循環(huán)泵流量50 m3/h ;循環(huán)泵揚程1. 5 bar ;循環(huán)泵消耗功率5 Kff ；循環(huán)泵運行頻率25 HZ壓力降換熱器部分及管路壓力降0· 25 bar ；用戶端及管路壓力降(4個用戶全開)1· 25 bar。由上可見，本實用新型提供的節(jié)能板式換熱機組及其控制方法，即方案2)比現(xiàn)有的方案I)在該季節(jié)循環(huán)泵節(jié)電87. 5%。上述舉例為供熱或加熱應用，本實用新型提供的節(jié)能板式換熱機組也可用于制冷，只要設定一次側為低溫側，二次側為高溫側即可，如I次側7°C水進，12°C水出；二次側25°C水進，20°C水出，其換熱過程正好和制熱時相反，工作基本原理則相同，在此不再一一贅述。綜上所述，本實用新型提供的節(jié)能板式換熱機組，可以同時應用于供熱或制冷，具體優(yōu)點如下1.高溫(一次)側供熱的節(jié)能問題實時根據(jù)用戶的熱負荷需求變化通過自動調節(jié)溫控閥的開度進行匹配熱量供給。2.循環(huán)泵限壓差變頻循環(huán)的節(jié)電問題。實時根據(jù)用戶的用熱水需求，確保熱水需求的前提下不超量供水，極大地節(jié)省了電能。3.循環(huán)泵定溫差變頻循環(huán)的節(jié)電問題。實時根據(jù)用戶的熱負荷需求，決定熱水循環(huán)輸出量及水泵運轉頻率，進一步節(jié)省了電能。雖然本實用新型已以較佳實例揭示如上，然其并非用以限定本實用新型，任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本實用新型的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
權利要求1.一種節(jié)能板式換熱機組，包括板式換熱器(I)和PLC控制器(2)，所述板式換熱器(I)的一端接一次側水管，另一端接二次側水管；所述一次側水管的換熱介質進口處設有溫控閥(3);所述二次側水管的換熱介質出口處設有第一壓力傳感器(6)，換熱介質進口處設有循環(huán)泵(5)和第二壓力傳感器(7)，其特征在于，所述二次側水管的換熱介質出口處還設有第一溫度傳感器(8 )，換熱介質進口處設有第二溫度傳感器(9 );所述PLC控制器(2 )的兩個輸入端和第一壓力傳感器(6)、第二壓力傳感器(7)相連接收壓力信號并計算壓差，另兩個輸入端和第一溫度傳感器(8)、第二溫度傳感器(9)相連接收溫度信號并計算溫差；一個輸出端和溫控閥(3)相連控制一次側換熱介質流量，另一輸出端通過變頻器(4)和循環(huán)泵(5)相連控制二次側換熱介質流量。
2.如權利要求I所述的節(jié)能板式換熱機組，其特征在于，所述一次側為高溫側，所述高溫側的換熱介質是溫度為85°C 95°C的熱水或蒸汽；所述二次側為低溫側，所述低溫側的換熱介質是溫度為50°C 70°C的熱水。
3.如權利要求I所述的節(jié)能板式換熱機組，其特征在于，所述一次側為低溫側，所述低溫側的換熱介質是溫度為7°C 12°C的冷水；所述二次側為高溫側，所述高溫側的換熱介質是溫度為20°C 25°C的熱水。
專利摘要本實用新型公開了一種節(jié)能板式換熱機組，包括板式換熱器和PLC控制器，所述板式換熱器的一端接一次側水管，另一端接二次側水管；所述二次側水管的出口處設有第一壓力傳感器，進口處設有循環(huán)泵和第二壓力傳感器，其中，所述二次側水管的出口處還設有第一溫度傳感器，進口處設有第二溫度傳感器；所述PLC控制器的輸入端和壓力傳感器、溫度傳感器相連；輸出端通過變頻器和循環(huán)泵相連。本實用新型提供的節(jié)能板式換熱機組，結合限壓差控制定溫差控制，實時根據(jù)用戶的空調水量或熱負荷需求變化，決定熱水循環(huán)輸出量及水泵運轉頻率，從而達到室外環(huán)境溫度升高熱負荷需求減小的情況下都能節(jié)能的效果。
文檔編號F28F27/00GK202660969SQ201220202078
公開日2013年1月9日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權日2012年5月7日
發(fā)明者徐艷青 申請人:上海斯普萊力熱能技術有限公司