一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组的制作方法

本发明涉及管网输配系统领域，尤其涉及一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组。

背景技术：

我国供冷、供热的管网输配方式在过去几十年内，采用的都是集中式管网输配系统，在运行中会出现管网近端用户资用压力过大，流量过多；远端用户资用压力过小，流量过少，集中式供冷、供热管网输配系统在用户处设置的混水装置均设置节流阀门，消耗近端管网的过剩压力，产生无功电耗，使供冷、供热管网输送效率降低。

因此，急需研发出新的管网输配方式，以克服现有管网输配方式中存在的输送效率低的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组，在供水管上安装分级泵和混水泵，解决了现有技术中存在的节流阀门消耗大量管网功耗，造成管网前端流量过度供给，末端流量供给不足，使管网水力不平衡，从而造成冷量、热量的输配损失，浪费电能的问题。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组，包括：安装在供水管和回水管之间的混水管、以及安装在供水管上的分级泵和混水泵；

所述混水管的一端设置在分级泵和混水泵之间的供水管上，所述分级泵为总输配供水管网内的水流至供水管提供动力，所述混水泵将供水管内的水与回水管内的回水混合成用户所需温度后供给用户。本发明只需要调节分级泵和混水泵的电机转速，便能改变分级泵和混水泵的流量，有效的解决管网前端流量过度供给、末端流量供给不足的问题。

作为本发明的进一步改进，还包括控制器，所述控制器与分级泵和混水泵连接，用于控制分级泵的电机工作频率和混水泵的电机工作频率。本发明采用控制器控制分级泵和混水泵的电机频率，从而控制分级泵和混水泵的运转速度，改变分级泵、混水泵的流量。

作为本发明的进一步改进，所述供水管上设有第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器安装在混水管的连通处与分级泵之间，用于监测供水管的供水温度；所述第二温度传感器安装在混水管的连通处与混水泵之间，用于监测供水与回水混合后的混水温度；

所述回水管上设有用于监测回水温度的第三温度传感器；

所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器分别与控制器的输入端连接。

本发明的传感器采集一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组的供水温度、回水温度和混水温度，控制器通过供水温度和回水温度确定分级泵和混水泵的电机频率，控制器通过混水温度判断当前的分级泵工作频率、混水泵工作频率是否合适。

作为本发明的进一步改进，所述供水管上设有第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器安装在混水管的连通处与分级泵之间，用于监测供水管的供水压力；所述第二压力传感器安装在混水管的连通点与混水泵之间，用于监测供水与回水混合后的混水压力；

所述回水管上设有第三压力传感器和第四压力传感器，所述第三压力传感器设置在用户端、混水管的连通点之间，所述第四压力传感器设置在混水管的连通处与总输配回水管网之间；

所述第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器分别与控制器的输入端连接，所述控制器接收第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器传输的数据并控制分级泵和混水泵工作。

作为本发明的进一步改进，所述分级泵的流量g=q/（t4-t1），其中，q为建筑物的冷热负荷，t1为总输配管网的供水温度，t2为回水管内的回水温度，g为分级泵的流量。本发明的分级泵承担总管网平衡管以后混水管以前的压力损失，分级泵的流量按建筑物的冷热负荷和总输配管网的供回水温差确定流量，不用附加。

作为本发明的进一步改进，所述混水泵流量按公式g1=q/（t3-t4），q为建筑物的冷热负荷，t3为建筑物内管网的供水温度（即供水和回水混合后的混水温度），t4为回水管的回水温度，g1为混水泵的流量。本发明的混水泵承担混水管以后和建筑物内的压力损失，混水泵的流量按建筑物的冷热负荷和建筑物内管网的供回水温差确定流量，不用附加。

作为本发明的进一步改进，所述混水管的混水系数u＝（t1－t3）/（t3－t4）,其中，t1为总输配管网的供水温度，t3为建筑物内管网的供水温度（即供水和回水混合后的混水温度），t4为回水管的回水温度，t1－t3为总输配管网的供水温度和建筑物内管网的供水温度之差，t3－t4为总输配管网的供水温度和建筑物内管网的回水温度之差。本发明的混水管安装在分级泵和混水泵之间的供、回水管上，根据管网的供回水温度和用户供回水温度确定混水系数，从而确定混水管管径，保证进入建筑物的旁通流量。由于本发明的混水管安装在分级泵和混水泵之间的供、回水管上，根据管网的供回水温度和用户供回水温度确定混水系数，从而确定混水管管径，保证进入建筑物的旁通流量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在冷热用户侧设置与冷热源循环泵相串接的分级混水泵系统，每个用户按需要从管网自动提取冷热量，通过用户变频水泵的变速改变管网的流通率从而改变管网阻力来实现管网平衡，一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组接口前无需装设任何平衡阀门，从而降低输配能耗，节电节能，获得更高的输送效率，真正达到了节能、高效的目的。

附图说明

图1为一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组的工作原理图一；

图2为一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组的自控原理图；

图3为一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组的工作原理图二。

图中，1、控制柜；2、分级泵；3、混水泵；4、能量计；5、截止阀；6、止回阀；7、过滤器；8、温度传感器；9、压力传感器；10、压力表；r1、总输配供水管网；r2、总输配回水管网；r3、混水管。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

为了克服现有集中式管网输配应用的缺点，本发明的目的是在建筑物内分散式管网输配系统中提供一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组，在回水管上安装管网分级泵和混水泵的装置，解决了现有技术中存在的节流阀门消耗大量管网功耗，造成管网前端流量过度供给，末端流量供给不足，使管网水力不平衡，从而造成冷量、热量的输配损失，浪费电能的问题。

本发明中采用的技术方案是：在建筑物内分散式管网输配系统中，一种在单体建筑物内的一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组，主要包括供水管上安装的分级泵、混水泵、混水管、止回阀、能量计；供水管、回水管上安装压力传感器、温度传感器、自控系统等。如图2所示，各传感器采集的模拟量信号（每个用户共9个模拟量信号输入）分别传输至stec2000控制器（其数量以采集点和控制点数量确定，stec2000可以组网运行）。其中分级泵、混水泵均为普通水泵，配有变频控制器，变频控制器控制分级泵、混水泵的电机频率，从而控制水泵的运转速度，改变分级泵、混水泵的流量。

在建筑物内分散式管网输配系统中，建筑物内的一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组的供水温度与总输配管网供水温度不同,一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组的供水温度小于总输配管网的供水温度；建筑物内的一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组的回水温度与总输配管网回水温度相同，也就是说建筑物内的一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组的供回水温差与总输配管网的供回水温差不同。

建筑物内回水管上安装的分级泵和混水泵各为一台，库存备用，以保证单台水泵变频运行时高效节能，泵前均安装关断阀、泵后均安装压力表、止回阀、关断阀。

分级泵承担总管网平衡管以后混水管以前的压力损失，分级泵的流量按建筑物的冷热负荷和总输配管网的供回水温差确定流量，不用附加。分级泵流量按公式g=q/（t4-t1），已知建筑物的冷热负荷q和总输配管网的供水温度t1、回水温度t4，得出分级泵的流量g。

混水泵承担混水管以后和建筑物内的压力损失，混水泵的流量按建筑物的冷热负荷和建筑物内管网的供回水温差确定流量，不用附加。混水泵流量按公式g1=q/（t3-t4），已知建筑物的冷热负荷q和建筑物内管网的供水温度t3、回水温度t4，得出混水泵的流量g1。

混水管安装在分级泵和混水泵之间的供、回水管上，根据管网的供回水温度和用户供回水温度确定混水系数，从而确定混水管管径，保证进入建筑物的旁通流量。混水系数按公式u＝（t1－t3）/（t3－t4）,已知总输配管网的供水温度和建筑物内管网的供水温度之差，和总输配管网的供水温度和建筑物内管网的回水温度之差，得出混水系数u。

混水管以前的供回水管网的管径按建筑物内的冷热负荷在管网内的流量确定，其流量是按建筑物的冷热负荷和管网的供回水温差确定的，不用附加。

混水管以后的供回水管网的管径按建筑物内的冷热负荷和建筑物内的供回水温差确定的，不用附加。

供水管上安装止回阀、关断阀、压力表、过滤器、关断阀、分级泵、止回阀、关断阀、混水管接口、关断阀、混水泵、止回阀、关断阀、进入用户。

回水管上安装混水管接口、关断阀、过滤器、能量计、压力表、关断阀，进入管网。

能量计安装在管网回水管上，能量计前后设关断阀，在能量计检修时切断管路时使用；能量计前设水过滤器，保证能量计正常工作不堵塞。

水过滤器前后设压力表。供水管上混水管前后安装压力传感器，分级泵和混水泵前后安装压力传感器；供水管上混水管前后安装温度传感器，分级泵吸入端安装温度传感器。

一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组根据室外气候条件和建筑物内的使用情况，控制柜通过管网温度传感器和压力传感器的参数，经计算处理传给控制器，控制分级泵和混水泵的转速运转，减少或增加进入建筑物内的流量，保证室内温度的恒定。

自控系统由测量元件（温度、压力等传感器）、stec2000控制器、执行元件（为分级泵、混水泵配的变频控制器）等组成，并形成闭环控制系统。控制柜通过室外温度传感器、建筑物内供、回水温度传感器和压力传感器传输的参数以及分级泵和混水泵反馈的转速（每个用户共11个模拟量信号输入）与设定参数进行运算对比后，控制器输出两个模拟量信号分别控制分级泵和混水泵的转速，实时改变建筑物内的流量，保持建筑物内室内温度的恒定。

一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组控制柜集中监测和控制，具备远程通讯功能，也可接受集中能源中心下达的控制指令。

本实施例的有益效果是在建筑物内分散式管网输配系统中，设置一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组，也就是在单体建筑物内的分级泵承担输配管网平衡管后以及混水管前的压力损失，混水泵承担管网混水管以后以及建筑物内的压力损失，分级泵和混水泵均根据用户使用情况变频运行，使输配管网没有无功电耗或较小的无功电耗，提高了管网的输送效率，同条件下与集中式输配系统相比，在建筑物内设置一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组可获得30~60%的装机节电率；同时分级泵的变频运行还可以调节进入建筑物内流量的混水系数，满足用户的实时变流量运行，保证室内稳定供冷、供热，提高用户舒适度，同条件下与集中式输配系统相比，在建筑物内设置一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组可获得20%~50%运行节电率；通过调节分级泵和混水泵的转速，每个建筑物与输配管网的其他建筑物的系统容易达到流量的动态平衡，从而保证整个输配系统的水力平衡、热力平衡，没有冷热量的过度损失,同条件下与集中式输配系统相比，在建筑物内设置一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组可获得10%的节热率。

图1中，一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组包括控制柜1，分级泵2，混水泵3，能量计4，截止阀5，止回阀6，过滤器7，温度传感器8，压力传感器9，压力表10。

如图1、2所示，本实施例是一种用于建筑物内分散式管网输配系统的建筑物内一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组。建筑物内的管网与输配管网采用直接连接，建筑物内供水管依次接止回阀、关断阀、压力表、过滤器、关断阀、压力传感器、温度传感器、混水管接口、温度传感器、压力传感器等，进入用户。

建筑物内的管网与输管网配采用直接连接，建筑物内回水管上依次安装压力传感器、关断阀、分级泵、止回阀、压力传感器、混水管接口、温度传感器、关断阀、压力传感器、混水泵、止回阀、压力传感器、关断阀、过滤器、能量计、压力表、关断阀等，进入管网。其中止回阀是避免输配管网水流逆行；在过滤器前后均安装压力表，检测过滤器是否堵塞失效；能量计可以进行建筑物内的计量和监测，从而得到用户能耗的数据，能量计输出线接控制柜，建筑物内和管网的供、回水温度可以从能量计或控制柜上读取。

分级泵组安装在建筑物内回水管上，接于混水泵组之后，分级泵在泵前均安装关断阀，泵后均安装压力表、止回阀和关断阀。分级泵承担建筑物内混水管前从管网平衡管以后沿输配管网到建筑物内的管网压力损失，同时实时调整建筑物内的混水系数，分级泵变速运行，由控制柜控制。

混水泵组安装在建筑物内回水管，接于用户之后，混水泵在泵前均安装关断阀、压力表，泵后均安装压力表、止回阀和关断阀。混水泵承担建筑物内部管网循环的压力损失，用户混水变频运行，也由控制柜控制。

分级泵和混水泵的运行和总管网的冷热源处的冷热源泵的运行相关联，由控制柜控制和管理。

混水管安装在分级泵组和混水泵组中间的建筑物内供、回水管上，混水管上安装的关断阀只在工程运行时开启，在工程初调试时是关断的。

建筑物内一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组在建筑物内分散式管网输配系统中适用于建筑物处于管网输配系统地势低的位置或建筑物供水管压力大。在供热供冷系统中，所有建筑物用户是按整体系统定压的，相对同在一个运行系统中的其他用户的位置，建筑物地势低的分级混水泵用户会承压更高，最底层的楼层是系统承压最高的位置，在长时间运行后管道、散热设备容易爆管，出现跑冒滴漏现象，影响整个系统的正常使用。为避免地势低的建筑物管道、散热设备承压过高，分级混水泵用户机组的分级泵和混水泵均设置在管网的回水管上。

建筑物内一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组在建筑物内分散式管网输配系统中分级泵和混水泵耐温较低,适用于管网供水温度较高，回水温度较低的系统。输配管网相对集中式管网输配系统寿命较长。

在管网系统初调节时各个建筑物内的机组调试过程简单易行，水力平衡时间比集中式管网输配系统短。

建筑物内一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组在建筑物内分散式管网输配系统中适用于输配管网和建筑物内管网水压值偏差较大的系统，也就是说输配管网供水压力较小，而建筑物内管网水压较大的情况下适合选用一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组。

建筑物内一种应用于建筑物地势低的分级混水泵用户机组设室外温度传感器，建筑物内供、回水管设温度传感器和压力传感器。

建筑物内分级混用户机组由控制柜进行全自动控制，控制柜通过室外温度传感器、建筑物内供、回水温度传感器和压力传感器的参数控制分级泵和混水泵的转速，实时改变建筑物内的流量，保持建筑物内室内温度的恒定。

分级泵、混水泵安装在供水管上的分级混水泵用户机组：适用于建筑地势高，用户供水管压力小的建筑物用户（在供热供冷系统中，所有建筑物用户是按整体系统定压的，相对同在一个运行系统中的其他用户的位置，建筑物地势高的分级混水泵用户会承压更低，最高层的楼层是系统承压最低的位置，在长时间运行后管道、散热设备容易进气，出现带气运行的现象，管道、散热设备容易腐蚀，影响整个系统的正常使用。为避免地势高的建筑物管道、散热设备进气腐蚀，分级混水泵用户机组的分级泵和混水泵均设置在管网的供水管上）。优点：管网系统初调节时各用户之间平衡时间短，系统运行节能率高。缺点：分级泵在供水管上安装，需要分级泵耐温高，相对水泵寿命较短；输配管网与建筑物用户管网水压偏差较大。

分级泵、混水泵安装在回水管上的分级混水泵用户机组：适用于建筑地势低，用户供水管压力大的建筑物用户（在供热供冷系统中，所有建筑物用户是按整体系统定压的，相对同在一个运行系统中的其他用户的位置，建筑物地势低的分级混水泵用户会承压更高，最底层的楼层是系统承压最高的位置，在长时间运行后管道、散热设备容易爆管，出现跑冒滴漏现象，影响整个系统的正常使用。为避免地势低的建筑物管道、散热设备承压过高，分级混水泵用户机组的分级泵和混水泵均设置在管网的回水管上）。优点：管网系统初调节时各用户之间平衡时间短，系统运行节能率高，分级泵在回水管上安装，分级泵耐温较低，相对水泵寿命较长。缺点：输配管网与建筑物用户管网水压偏差较大。

分级泵安装在回水管上、混水泵安装在供水管上的分级混水泵用户机组：适用于建筑地势平坦的建筑物用户（在供热供冷系统中，所有建筑物用户是按整体系统定压的，相对同在一个运行系统中的其他用户的位置，建筑物地势平坦的分级混水泵用户会承压适中，在长时间运行后管道、散热设备也不容易进气，不会出现带气运行的现象，管道、散热设备也不容易腐蚀，不会影响整个系统的正常使用。为适应管网供水管温度相对较高的建筑物，分级混水泵用户机组的分级泵安装在回水管上，混水泵安装在供水管上，优势是管网系统初调节时各用户之间平衡时间短。相对于的分级泵安装在供水管上，混水泵安装在供水管上的分级混水泵用户机组，适应管网供水管温度相对较高的建筑物，分级混水泵用户机组的分级泵安装在供水管上，混水泵安装在回水管上，优势也是管网系统初调节时各用户之间平衡时间短）。优点：管网系统初调节时各用户之间平衡时间短，系统运行节能率高，分级泵在回水管上安装，分级泵耐温较低，相对水泵寿命较长；输配管网与建筑物用户管网水压偏差较小。缺点：混水泵在建筑物管网的供水管上安装，混水泵耐温较高。

分级泵安装在供水管上、混水泵安装在回水管上的分级混水泵用户机组：适用于建筑地势平坦的建筑物用户（在供热供冷系统中，所有建筑物用户是按整体系统定压的，相对同在一个运行系统中的其他用户的位置，建筑物地势平坦的分级混水泵用户会承压适中，在长时间运行后管道、散热设备也不容易进气，不会出现带气运行的现象，管道、散热设备也不容易腐蚀，不会影响整个系统的正常使用。为适应管网供水管温度相对较低的建筑物，分级混水泵用户机组的分级泵安装在供水管上，混水泵安装在回水管上，优势是管网系统初调节时各用户之间平衡时间短。相对于的分级泵安装在回水管上，混水泵安装在供水管上的分级混水泵用户机组，适应管网供水管温度相对较高的建筑物，分级混水泵用户机组的分级泵安装在供水管上，混水泵安装在回水管上，优势也是管网系统初调节时各用户之间平衡时间短）。优点：管网系统初调节时各用户之间平衡时间短，系统运行节能率高，混水泵在回水管上安装，混水泵耐温较低，相对水泵寿命较长；输配管网与建筑物用户管网水压偏差较小。缺点：分级泵在建筑物管网的供水管上安装，分级泵耐温较高。

工作原理：分散式输配管网系统是在冷热源处设置冷热源循环泵，提供冷热源内部平衡管以前的资用压力。在冷热源泵房设置控制柜，通过采集室外温度和管网系统的供水温，控制管网压差和供水温度，控制管网循环水泵的转速，也就是循环水泵高速运转，随着室外温度的升高或降低，用户的供热量或供冷量也随之变化，控制循环水泵低转速运行，保持用户室内温度的恒定。在建筑物用户处设置分级泵，提供用户沿管网平衡管后至建筑物用户前的资用压力；在建筑物用户处设置混水泵，提供建筑物用户内部的资用压力，并实现混水功能。在建筑物用户内根据建筑物在输配管网所处的位置及用户和管网的相对压力，可采用四种连接方式：分级泵、混水泵安装在供水管上的分级混水泵用户机组；分级泵、混水泵安装在回水管上的分级混水泵用户机组；分级泵安装在回水管上、混水泵安装在供水管上的分级混水泵用户机组；分级泵安装在供水管上、混水泵安装在回水管上的分级混水泵用户机组。在建筑物用户内的分级混水泵用户机组内设置变频控制柜控制分级泵和混水泵变频调速运行，当室外温度升高或降低，通过分级泵的调速，改变用户的混水系数，调节用户系统的混水量；通过用户混水泵的调速，实现用户变流量调节，从而达到控制用户供冷量、供热量的目的。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。