申请日2014.06.13
公开(公告)日2014.08.27
IPC分类号B01D35/12; B01D37/04; F25B41/00; F24F11/02; F24F13/28
摘要
适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统及过滤方法，属于水源热泵空调机组的水源处理技术领域。本发明为了解决直接采用城市污水及地表水作为水源热泵空调机组的水源，会造成空调机组的堵塞，并进而导致设备无法正常运行的问题。装置包括热泵空调机组、污水泵、第一液体流动方向控制器、第一电动先导换向执行器、第一污水过滤器、第二污水过滤器、第一单向阀组、第二单向阀组、第一压差传感器、第二压差传感器和PLC控制器;方法为PLC控制器根据两个压差传感器时时采集的压差信号，对电动先导换向执行器进行相应的控制，使液体沿着相应的液体流动方向控制器的进出口流动，进而实现水流方向的控制。本发明用于热泵空调机组的污水过滤。
摘要附图
权利要求书
1.一种适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统，它包括热泵空调机组(1)，其特 征在于，它还包括污水泵(2)、第一液体流动方向控制器(3-1)、第一电动先导换向执 行器(3-2)、第一污水过滤器(4-1)、第二污水过滤器(4-2)、第二液体流动方向控制 器(5-1)、第二电动先导换向执行器(5-2)、第三液体流动方向控制器(6-1)、第三电 动先导换向执行器(6-2)、第一压差传感器(7-1)、第二压差传感器(7-2)和PLC控制 器(8)，
污水泵(2)用于由污水源引入污水，污水泵(2)的出口连接第一液体流动方向控制 器(3-1)的I口，第一液体流动方向控制器(3-1)的O口通过管路连接污水源，第一液 体流动方向控制器(3-1)的A口连接第一污水过滤器(4-1)的进水口，第一液体流动方 向控制器(3-1)的B口连接第二污水过滤器(4-2)进水口，第一压差传感器(7-1)用于 采集第一污水过滤器(4-1)的进水口与出水口之间的压差信号，第二压差传感器(7-2)用 于采集第二污水过滤器(4-2)的进水口与出水口之间的压差信号，第一污水过滤器(4-1) 的出水口连接第二液体流动方向控制器(5-1)的I口，第二液体流动方向控制器(5-1)的 A口连接热泵空调机组(1)的进水口和第三液体流动方向控制器(6-1)的B口，第二液 体流动方向控制器(5-1)的B口连接热泵空调机组(1)的出水口和第三液体流动方向控 制器(6-1)的A口，第三液体流动方向控制器(6-1)的I口连接第二污水过滤器(4-2) 的出水口;
第一电动先导换向执行器(3-2)用于控制第一液体流动方向控制器(3-1)的液体流动 方向，第二电动先导换向执行器(5-2)用于控制第二液体流动方向控制器(5-1)的液体流 动方向，第三电动先导换向执行器(6-2)用于控制第三液体流动方向控制器(6-1)的液体 流动方向;
第一压差传感器(7-1)的压差信号输出端连接PLC控制器(8)的第一压差信号输入 端，第二压差传感器(7-2)的压差信号输出端连接PLC控制器(8)的第二压差信号输入 端，PLC控制器(8)的第一流向控制信号输出端连接第一电动先导换向执行器(3-2)的 控制信号输入端，PLC控制器(8)的第二流向控制信号输出端连接第二电动先导换向执行 器(5-2)的控制信号输入端，PLC控制器(8)的第三流向控制信号输出端连接第三电动 先导换向执行器(6-2)的控制信号输入端。
2.根据权利要求1所述的适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统，其特征在于，所 述PLC控制器(8)接收第一压差传感器(7-1)和第二压差传感器(7-2)输出的压差信号 后，根据预设的阈值参数对每个污水过滤器的工作状态进行判定，再通过电动先导换向执 行器控制对应的液体流动方向控制器进行动作，实现水流方向的控制。
3.根据权利要求1或2所述的适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统，其特征在于，
所述第一液体流动方向控制器(3-1)为两位四通换向阀;第二液体流动方向控制器(5-1) 和第三液体流动方向控制器(6-1)均为两位三通换向阀。
4.一种适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统，它包括热泵空调机组(1)，其特 征在于，它还包括污水泵(2)、第一液体流动方向控制器(3-1)、第一电动先导换向执 行器(3-2)、第一污水过滤器(4-1)、第二污水过滤器(4-2)、第一单向阀组(9)、第 二单向阀组(10)、第一压差传感器(7-1)、第二压差传感器(7-2)和PLC控制器(8)，
污水泵(2)用于由污水源引入污水，污水泵(2)的出口连接第一液体流动方向控制 器(3-1)的I口，第一液体流动方向控制器(3-1)的O口通过管路连接污水源，第一液 体流动方向控制器(3-1)的A口连接第一污水过滤器(4-1)的进水口，第一液体流动方 向控制器(3-1)的B口连接第二污水过滤器(4-2)进水口，第一压差传感器(7-1)用于 采集第一污水过滤器(4-1)的进水口与出水口之间的压差信号，第二压差传感器(7-2)用 于采集第二污水过滤器(4-2)的进水口与出水口之间的压差信号，第一污水过滤器(4-1) 的出水口连接第一单向阀组(9)中A单向阀(9-1)的进水口和B单向阀(9-2)的出水口， A单向阀(9-1)的出水口连接热泵空调机组(1)的进水口和第二单向阀组(10)中D单 向阀(10-2)的出水口，B单向阀(9-2)的进水口连接热泵空调机组(1)的出水口和第二 单向阀组(10)中C单向阀(10-1)的进水口，D单向阀(10-2)的进水口和C单向阀(10-1) 的出水口同时连接第二污水过滤器(4-2)的出水口;
第一电动先导换向执行器(3-2)用于控制第一液体流动方向控制器(3-1)的液体流动 方向;
第一压差传感器(7-1)的压差信号输出端连接PLC控制器(8)的第一压差信号输入 端，第二压差传感器(7-2)的压差信号输出端连接PLC控制器(8)的第二压差信号输入 端，PLC控制器(8)的第一流向控制信号输出端连接第一电动先导换向执行器(3-2)的 控制信号输入端。
5.根据权利要求4所述的适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统，其特征在于，所 述PLC控制器(8)接收第一压差传感器(7-1)和第二压差传感器(7-2)输出的压差信号 后，根据预设的阈值参数对每个污水过滤器的工作状态进行判定，再通过第一电动先导换 向执行器(3-2)控制第一液体流动方向控制器(3-1)进行动作，实现水流方向的控制。
6.根据权利要求4或5所述的适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统，其特征在于，
所述第一液体流动方向控制器(3-1)为两位四通换向阀。
7.一种适用于水源热泵空调机组的污水过滤方法，该方法基于权利要求1所述适用于 水源热泵空调机组的污水过滤系统实现，其特征在于：
PLC控制器(8)通过第一电动先导换向执行器(3-2)控制第一液体流动方向控制器 (3-1)的I口与A口连通，B口与O口连通，通过第二电动先导换向执行器(5-2)控制 第二液体流动方向控制器(5-1)I口与A口连通，通过第三电动先导换向执行器(6-2)控 制第三液体流动方向控制器(6-1)的A口与I口连通，使污水泵(2)引入的污水经第一 污水过滤器(4-1)流入热泵空调机组(1)的进水口，并经热泵空调机组(1)的出水口与 第二污水过滤器(4-2)连接，再由第一液体流动方向控制器(3-1)的B口与O口流入污 水源;此时，定义第一液体流动方向控制器(3-1)、第二液体流动方向控制器(5-1)和第 三液体流动方向控制器(6-1)处于M状态;
PLC控制器(8)根据第一压差传感器(7-1)时时采集的压差信号对第一污水过滤器 (4-1)的工作状态进行判断，当压差信号大于预设的压差阈值时，通过第一电动先导换向 执行器(3-2)控制第一液体流动方向控制器(3-1)的I口与B口连通，A口与O口连通， 通过第二电动先导换向执行器(5-2)控制第二液体流动方向控制器(5-1)I口与B口连通， 通过第三电动先导换向执行器(6-2)控制第三液体流动方向控制器(6-1)的B口与I口连 通，使污水泵(2)引入的污水经第一液体流动方向控制器(3-1)的I口与B口后，经第 二污水过滤器(4-2)流入热泵空调机组(1)的进水口，并经热泵空调机组(1)的出水口 与第一污水过滤器(4-1)连通，再由第一液体流动方向控制器(3-1)的A口与O口流入 污水源;此时，定义第一液体流动方向控制器(3-1)、第二液体流动方向控制器(5-1)和 第三液体流动方向控制器(6-1)处于N状态;
PLC控制器(8)再根据第二压差传感器(7-2)时时采集的压差信号对第二污水过滤 器(4-2)的工作状态进行判断，当压差信号大于预设的压差阈值时，再控制第一液体流动 方向控制器(3-1)、第二液体流动方向控制器(5-1)和第三液体流动方向控制器(6-1)处 于M状态;以上过程，循环进行，实现污水过滤。
8.一种适用于水源热泵空调机组的污水过滤方法，该方法基于权利要求4所述适用于 水源热泵空调机组的污水过滤系统实现，其特征在于：
PLC控制器(8)通过第一电动先导换向执行器(3-2)控制第一液体流动方向控制器 (3-1)的I口与A口连通，B口与O口连通，使污水泵(2)引入的污水经第一污水过滤 器(4-1)和A单向阀(9-1)流入热泵空调机组(1)的进水口，再经热泵空调机组(1) 的出水口和C单向阀(10-1)与第二污水过滤器(4-2)连接，再由第一液体流动方向控制 器(3-1)的B口与O口流入污水源;此时，定义第一液体流动方向控制器(3-1)处于M 状态;
PLC控制器(8)根据第一压差传感器(7-1)时时采集的压差信号对第一污水过滤器 (4-1)的工作状态进行判断，当压差信号大于预设的压差阈值时，通过第一电动先导换向 执行器(3-2)控制第一液体流动方向控制器(3-1)的I口与B口连通，A口与O口连通， 使污水泵(2)引入的污水经第一液体流动方向控制器(3-1)的I口与B口后，经第二污 水过滤器(4-2)及D单向阀(10-2)流入热泵空调机组(1)的进水口，并经热泵空调机 组(1)的出水口、B单向阀(9-2)与第一污水过滤器(4-1)连通，再由第一液体流动方 向控制器(3-1)的A口与O口流入污水源;此时，定义第一液体流动方向控制器(3-1) 处于N状态;
PLC控制器(8)再根据第二压差传感器(7-2)时时采集的压差信号对第二污水过滤 器(4-2)的工作状态进行判断，当压差信号大于预设的压差阈值时，再控制第一液体流动 方向控制器(3-1)处于M状态;以上过程，循环进行，实现污水过滤。
说明书
适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统及过滤方法
技术领域
本发明涉及适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统及过滤方法，属于水源热泵空调 机组的水源处理技术领域。
背景技术
水源热泵是一种利用地下浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效节能空调系统，它 通过输入的少量的高品位能源，能够实现低温位热能向高温位热能转移。城市污水及地表 水中蕴藏着丰富的低位、可再生的清洁能源，将其作为热泵的冷热源，来作为建筑物供热 与空调的能源加以开发利用，具有巨大的节能、环保空间及经济价值。
城市污水及地表水的水质恶劣，含有大量的悬浮物、纤维等杂质，若将其直接作为水 源热泵空调机组的水源，会造成空调机组的堵塞，并进而导致设备无法正常运行，经常性 的人工清洗，会费时费力。污水处理厂中的二级出水接近清水水质，可直接用于水源热泵 系统。但城市污水处理厂多位于远离市区建筑群的郊区，而水源热泵系统应用主要集中在 城市建筑群及中心地带，若引用污水处理厂中的二级出水作为水源热泵系统的冷热源，会 造成设备投资及运行费用的提高，同时还增加大量的能量损耗，将失去了节省能源的意义。 因此，为满足节能环保的要求，需要直接采用遍布市区污水渠中的原生污水作为水源热泵 系统的水源。为保证污水源热泵系统能长时间连续、安全稳定、高效运行，对污水及地表 水的水质提出了基本的要求，即要保证大于一定尺寸的悬浮物、纤维等杂质不能进入机组 换热器中。
发明内容
本发明目的是为了解决直接采用城市污水及地表水作为水源热泵空调机组的水源，会 造成空调机组的堵塞，并进而导致设备无法正常运行的问题，提供了一种适用于水源热泵 空调机组的污水过滤系统及过滤方法。
本发明所述适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统的第一种方案：
它包括热泵空调机组，它还包括污水泵、第一液体流动方向控制器、第一电动先导换 向执行器、第一污水过滤器、第二污水过滤器、第二液体流动方向控制器、第二电动先导 换向执行器、第三液体流动方向控制器、第三电动先导换向执行器、第一压差传感器、第 二压差传感器和PLC控制器，
污水泵用于由污水源引入污水，污水泵的出口连接第一液体流动方向控制器的I口， 第一液体流动方向控制器的O口通过管路连接污水源，第一液体流动方向控制器的A口 连接第一污水过滤器的进水口，第一液体流动方向控制器的B口连接第二污水过滤器进 水口，第一压差传感器用于采集第一污水过滤器的进水口与出水口之间的压差信号，第二 压差传感器用于采集第二污水过滤器的进水口与出水口之间的压差信号，第一污水过滤器 的出水口连接第二液体流动方向控制器的I口，第二液体流动方向控制器的A口连接热 泵空调机组的进水口和第三液体流动方向控制器的B口，第二液体流动方向控制器的B 口连接热泵空调机组的出水口和第三液体流动方向控制器的A口，第三液体流动方向控 制器的I口连接第二污水过滤器的出水口;
第一电动先导换向执行器用于控制第一液体流动方向控制器的液体流动方向，第二电 动先导换向执行器用于控制第二液体流动方向控制器的液体流动方向，第三电动先导换向 执行器用于控制第三液体流动方向控制器的液体流动方向;
第一压差传感器的压差信号输出端连接PLC控制器的第一压差信号输入端，第二压 差传感器的压差信号输出端连接PLC控制器的第二压差信号输入端，PLC控制器的第一 流向控制信号输出端连接第一电动先导换向执行器的控制信号输入端，PLC控制器的第 二流向控制信号输出端连接第二电动先导换向执行器的控制信号输入端，PLC控制器的 第三流向控制信号输出端连接第三电动先导换向执行器的控制信号输入端。
所述PLC控制器接收第一压差传感器和第二压差传感器输出的压差信号后，根据预 设的阈值参数对每个污水过滤器的工作状态进行判定，再通过电动先导换向执行器控制对 应的液体流动方向控制器进行动作，实现水流方向的控制。
本发明所述适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统的第二种方案：
它包括热泵空调机组，它还包括污水泵、第一液体流动方向控制器、第一电动先导换 向执行器、第一污水过滤器、第二污水过滤器、第一单向阀组、第二单向阀组、第一压差 传感器、第二压差传感器和PLC控制器，
污水泵用于由污水源引入污水，污水泵的出口连接第一液体流动方向控制器的I口， 第一液体流动方向控制器的O口通过管路连接污水源，第一液体流动方向控制器的A口 连接第一污水过滤器的进水口，第一液体流动方向控制器的B口连接第二污水过滤器进 水口，第一压差传感器用于采集第一污水过滤器的进水口与出水口之间的压差信号，第二 压差传感器用于采集第二污水过滤器的进水口与出水口之间的压差信号，第一污水过滤器 的出水口连接第一单向阀组中A单向阀的进水口和B单向阀的出水口，A单向阀的出水 口连接热泵空调机组的进水口和第二单向阀组中D单向阀的出水口，B单向阀的进水口 连接热泵空调机组的出水口和第二单向阀组中C单向阀的进水口，D单向阀的进水口和C 单向阀的出水口同时连接第二污水过滤器的出水口;
第一电动先导换向执行器用于控制第一液体流动方向控制器的液体流动方向;
第一压差传感器的压差信号输出端连接PLC控制器的第一压差信号输入端，第二压 差传感器的压差信号输出端连接PLC控制器的第二压差信号输入端，PLC控制器的第一 流向控制信号输出端连接第一电动先导换向执行器的控制信号输入端。
所述PLC控制器接收第一压差传感器和第二压差传感器输出的压差信号后，根据预 设的阈值参数对每个污水过滤器的工作状态进行判定，再通过第一电动先导换向执行器控 制第一液体流动方向控制器进行动作，实现水流方向的控制。
本发明所述适用于水源热泵空调机组的污水过滤方法的第一种方案：
该方法基于上述适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统的第一种方案实现，
PLC控制器通过第一电动先导换向执行器控制第一液体流动方向控制器的I口与A 口连通，B口与O口连通，通过第二电动先导换向执行器控制第二液体流动方向控制器I 口与A口连通，通过第三电动先导换向执行器控制第三液体流动方向控制器的A口与I 口连通，使污水泵引入的污水经第一污水过滤器流入热泵空调机组的进水口，并经热泵空 调机组的出水口与第二污水过滤器连接，再由第一液体流动方向控制器的B口与O口流 入污水源;此时，定义第一液体流动方向控制器、第二液体流动方向控制器和第三液体流 动方向控制器处于M状态;
PLC控制器根据第一压差传感器时时采集的压差信号对第一污水过滤器的工作状态 进行判断，当压差信号大于预设的压差阈值时，通过第一电动先导换向执行器控制第一液 体流动方向控制器的I口与B口连通，A口与O口连通，通过第二电动先导换向执行器 控制第二液体流动方向控制器I口与B口连通，通过第三电动先导换向执行器控制第三液 体流动方向控制器的B口与I口连通，使污水泵引入的污水经第一液体流动方向控制器的 I口与B口后，经第二污水过滤器流入热泵空调机组的进水口，并经热泵空调机组的出水 口与第一污水过滤器连通，再由第一液体流动方向控制器的A口与O口流入污水源;此 时，定义第一液体流动方向控制器、第二液体流动方向控制器和第三液体流动方向控制器 处于N状态;
PLC控制器再根据第二压差传感器时时采集的压差信号对第二污水过滤器的工作状 态进行判断，当压差信号大于预设的压差阈值时，再控制第一液体流动方向控制器、第二 液体流动方向控制器和第三液体流动方向控制器处于M状态;以上过程，循环进行，实 现污水过滤。
本发明所述适用于水源热泵空调机组的污水过滤方法的第二种方案：
该方法基于上述适用于水源热泵空调机组的污水过滤系统的第二种方案实现，
PLC控制器通过第一电动先导换向执行器控制第一液体流动方向控制器的I口与A 口连通，B口与O口连通，使污水泵引入的污水经第一污水过滤器和A单向阀流入热泵 空调机组的进水口，再经热泵空调机组的出水口和C单向阀与第二污水过滤器连接，再 由第一液体流动方向控制器的B口与O口流入污水源;此时，定义第一液体流动方向控 制器处于M状态;
PLC控制器根据第一压差传感器时时采集的压差信号对第一污水过滤器的工作状态 进行判断，当压差信号大于预设的压差阈值时，通过第一电动先导换向执行器控制第一液 体流动方向控制器的I口与B口连通，A口与O口连通，使污水泵引入的污水经第一液 体流动方向控制器的I口与B口后，经第二污水过滤器及D单向阀流入热泵空调机组的 进水口，并经热泵空调机组的出水口、B单向阀与第一污水过滤器连通，再由第一液体流 动方向控制器的A口与O口流入污水源;此时，定义第一液体流动方向控制器处于N状 态;
PLC控制器再根据第二压差传感器时时采集的压差信号对第二污水过滤器的工作状 态进行判断，当压差信号大于预设的压差阈值时，再控制第一液体流动方向控制器处于 M状态;以上过程，循环进行，实现污水过滤。
本发明的优点：本发明有效地解决了污水中的杂质堆积对污水源热泵机组的不良影 响，能够保证机组能最大限度地发挥功效。它通过压差传感器对污水过滤器压差信号的检 测，PLC控制器的自动控制，自动使两个污水过滤器在过滤和反冲洗两种状态下对应转 换，保证了过滤器的过滤和过水能力，实现了将过滤后的污水通入热泵空调机组，使机组 发挥额定功效。
本发明通过PLC控制器实现了两个污水过滤器的自动切换清洗，是一种双过滤器污 水过滤系统及方法。它有效拦截了城市原生污水及地表水中的悬浮物与纤维等杂质，其处 理后的污水接近清水水质，可直接用于水源热泵系统;它通过改变两过滤器污水的流动方 向，实现了过滤与反清洗的自动切换，将所拦截的悬浮物、纤维等杂质通过回水管路直接 排入污水水源地，完成自清洗效果;保证了处理后的污水连续不断进入机组，并且进入机 组的水流方向保持不变;本发明所述系统结构紧凑，生产工艺简单易行，制造成本低。
