本公開涉及工業(yè)、民用、交通、水利等散熱制冷領(lǐng)域，具體來說，涉及一種模塊化周轉(zhuǎn)能源裝置。
背景技術(shù)：
1、現(xiàn)今工業(yè)、民用、交通、水利等所有領(lǐng)域的制冷設(shè)備，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作門檻較高，而且難以清洗，尤其是采用的冷凝器或蒸發(fā)器，二者往往無法相互獨立地進(jìn)行清潔。而且與冷水機組相連接的管路以及閥門，管路及閥門與冷水機組之間流量控制精度較差，閥門流道往往存在障礙，從而導(dǎo)致清洗膠球的運動受到限制、流體通過效率低，容易因為局部阻力間接造成能耗增加。
2、現(xiàn)今工業(yè)、民用、交通、水利等所有領(lǐng)域的制冷設(shè)備，也往往缺乏比較行之有效的清洗膠球回收機制，容易出現(xiàn)清洗膠球滯留在冷水機組內(nèi)、管路內(nèi)或干脆堵塞住閥門，人工維護(hù)成本過高，且容易影響正常的生產(chǎn)經(jīng)營活動；另外往往自動化工作機制，往往不能與設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行較好地協(xié)調(diào)，缺乏直觀且精確地觀察管路、冷凝器、蒸發(fā)器的流量、溫度等參數(shù)的途徑，制約著設(shè)備整體的工作效率，容易導(dǎo)致不必要的成本增加。
3、申請人早前申請了“cn119353968a-一種智能控制式制冷裝置”，但該現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點：(a).僅為單冷裝置，無法實現(xiàn)供暖功能，且采用的制冷劑循環(huán)(蒸發(fā)-壓縮-冷凝-膨脹)吸收熱量，將冷凍水降溫供空調(diào)末端使用；(b).需設(shè)置在專用機房內(nèi)，并配套冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔，占地空間較大；(c).需配置冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及冷卻塔，系統(tǒng)復(fù)雜，初投資較高；(d).冷卻塔耗水量大，水泵能耗高，運行成本較高；(e)冷卻塔易結(jié)垢，需定期清洗；冷凍、冷卻水泵需維護(hù)，系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)成本高；(f)受冷卻塔散熱效率影響，高溫高濕環(huán)境下制冷效率下降；(g)擴(kuò)容需增加冷水機組及配套設(shè)備，改造復(fù)雜；(h)傳統(tǒng)控制方式為主，智能化改造需額外投資。
4、對此，尚未有比較行之有效的解決方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本公開提出一種模塊化周轉(zhuǎn)能源裝置，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
2、為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本公開的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
3、本公開提供一種模塊化周轉(zhuǎn)能源裝置，包括相互配合的熱泵機組、水利模塊、智能控制柜；
4、水利模塊包括回水管路和供水管路，回水管路一端與熱泵機組的進(jìn)水端相連接，供水管路一端與熱泵機組的出水端相連接；回水管路的另一端、供水管路的另一端分別用于連接外部使用設(shè)備的出水端、進(jìn)水端；
5、回水管路上設(shè)有相互串聯(lián)的微阻緩閉止回閥、循環(huán)水泵和過濾器，循環(huán)水泵出水端與微阻緩閉止回閥相連接，循環(huán)水泵進(jìn)水端與過濾器相連接；循環(huán)水泵進(jìn)水端、出水端另分別串接有壓力傳感器；
6、回水管路、供水管路上分別設(shè)有至少一個以上可作為關(guān)斷閥門的全通徑偏心半球閥；
7、回水管路、供水管路上分別設(shè)有對應(yīng)熱泵機組的壓力表、溫度傳感器；
8、熱泵機組的出水端另設(shè)有對應(yīng)熱泵機組的電磁流量計；
9、熱泵機組、壓力表、溫度傳感器、電磁流量計、微阻緩閉止回閥、循環(huán)水泵、壓力傳感器分別與智能控制柜通信連接。
10、可優(yōu)選地，回水管路、供水管路上所設(shè)的分別對應(yīng)熱泵機組的壓力表，用于分別測得熱泵機組進(jìn)水端的回水壓力值、出水端的供水壓力值，可以輔助于智能控制柜來設(shè)置或調(diào)節(jié)熱泵機組的回水、供水速度，避免回水管路、供水管路內(nèi)的水壓值過高或過低，此處可以通過現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。
11、可優(yōu)選地，熱泵機組的進(jìn)水端在其出水端上方。
12、可優(yōu)選地，智能控制柜包括智能電表和顯示屏，智能電表與循環(huán)水泵的配用電動機通信連接。
13、可優(yōu)選地，熱泵機組另設(shè)有機組電表。
14、可優(yōu)選地，熱泵機組、水利模塊、智能控制柜均設(shè)置在框架上。
15、可優(yōu)選地，熱泵機組、水利模塊、智能控制柜分別撬裝在框架上。
16、可優(yōu)選地，框架上還設(shè)有用于保護(hù)回水管路、供水管路、智能控制柜的模塊箱體。
17、可優(yōu)選地，框架頂部設(shè)有若干個吊耳。
18、可優(yōu)選地，框架上設(shè)有可以支撐并固定回水管路、供水管路的管道支架10。
19、可優(yōu)選地，框架為鋼制框架。
20、可優(yōu)選地，熱泵機組的進(jìn)水端、出水端分別通過長半徑彎頭與回水管路、供水管路相連接。
21、可優(yōu)選地，電磁流量計為無直管段安裝長度要求的全通徑型遠(yuǎn)傳電磁流量計。通過全通徑型遠(yuǎn)傳電磁流量計，可以使流量測量更加可靠，避免受到管道內(nèi)介質(zhì)流形、儀表安裝位置的影響。無直管段安裝長度要求，即同時允許在直管或彎管安裝，從而增強適應(yīng)性。
22、可優(yōu)選地，電磁流量計位于相對應(yīng)的長半徑彎頭、全通徑偏心半球閥之間的直管段上。
23、可優(yōu)選地，回水管路包括回水前干路和回水后干路；回水前干路與外部使用設(shè)備的出水端相連接；
24、回水前干路分流為至少兩條以上同規(guī)格且并聯(lián)的回水支路，且每條回水支路上分別獨立設(shè)有對應(yīng)的微阻緩閉止回閥、循環(huán)水泵和過濾器；
25、所有回水支路匯至回水后干路，回水后干路與熱泵機組的進(jìn)水端相連接。
26、可優(yōu)選地，微阻緩閉止回閥、循環(huán)水泵之間的連接方式，以及循環(huán)水泵、過濾器之間的連接方式，分別采用橡膠軟接頭方式實現(xiàn)軟連接。
27、可優(yōu)選地，微阻緩閉止回閥、循環(huán)水泵之間和循環(huán)水泵、過濾器之間，分別設(shè)置一個壓力傳感器。
28、可優(yōu)選地，過濾器采用y型過濾器。y型結(jié)構(gòu)的流線型腔體減少了流體阻力，避免因壓降過大導(dǎo)致的能源浪費，提升整體系統(tǒng)效率。
29、可優(yōu)選地，熱泵機組底部可以設(shè)置減震裝置。
30、可優(yōu)選地，熱泵機組為空氣源熱泵機組。
31、可優(yōu)選地，全通徑偏心半球閥的內(nèi)腔、回水管路的內(nèi)徑、供水管路的內(nèi)徑尺寸均一致，以實現(xiàn)流體通過時無縮頸現(xiàn)象，最大程度減少湍流和局部阻力損失。
32、可優(yōu)選地，全通徑偏心半球閥采用偏心閥芯設(shè)計，閥門啟閉時閥芯與閥座無摩擦接觸，以實現(xiàn)密封面磨損小，長期保持低流阻特性。
33、全通徑偏心半球閥采用偏心閥芯設(shè)計，工作原理參見《全通徑偏心半球閥在給水廠的應(yīng)用及成效》發(fā)表于《凈水技術(shù)》2022年第2期：在閥門開啟時，球體轉(zhuǎn)過3°～5°，球冠就會與閥座脫離，實現(xiàn)快速啟閉的同時降低操作扭矩，減少能耗；在閥門關(guān)閉時，球冠只有在最后階段，才與閥座接觸，降低了閥座與球冠之間的磨損，延長了半球閥使用壽命。由于全通徑偏心半球閥12的偏心結(jié)構(gòu)設(shè)計，閥門在全開時，球冠和閥座均隱藏在高速水流區(qū)域之外，閥體流道與管道完全對齊，不僅對流道無阻擋，而且也無流道縮小/擴(kuò)大/彎曲情況，閥門水損極小。解決了傳統(tǒng)閥門因流道縮徑或結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易導(dǎo)致流體阻力大、顆粒堆積堵塞的問題；普通半球閥啟閉時閥芯與閥座摩擦嚴(yán)重，長期使用易磨損泄漏，偏心結(jié)構(gòu)(旋轉(zhuǎn)軸偏離球心)使閥芯在啟閉時與閥座快速脫離接觸，減少摩擦，延長密封件壽命；傳統(tǒng)閥門在高壓差下可能因介質(zhì)沖擊導(dǎo)致密封不嚴(yán)，偏心設(shè)計利用流體壓力增強密封比壓，關(guān)閉時越壓越緊，提升高壓密封可靠性；普通閥門在高壓或大尺寸時需較大操作力。偏心結(jié)構(gòu)減少摩擦，降低啟閉扭矩，節(jié)省驅(qū)動能耗，更適配自動化控制；傳統(tǒng)閥門磨損后需頻繁更換密封件或整體維修。偏心半球閥的耐磨設(shè)計和長壽命減少了維護(hù)頻率，降低綜合成本。
34、可優(yōu)選地，全通徑偏心半球閥的雙偏心力矩優(yōu)化方式為：通過偏心軸與閥芯的幾何配合，以實現(xiàn)快速啟閉的同時降低操作扭矩，減少能耗。
35、實施時，全通徑偏心半球閥的作用：通過其閥體內(nèi)腔與管道等徑的設(shè)計，消除了傳統(tǒng)閥門的縮頸效應(yīng)，確保流體通過時無湍流和局部阻力損失；其偏心半球結(jié)構(gòu)在啟閉過程中避免閥芯與閥座的摩擦，既延長了密封面壽命，又降低了操作扭矩，顯著減少系統(tǒng)壓降(實驗數(shù)據(jù)顯示阻力較傳統(tǒng)閘閥降低75%)，從而提升管路輸送效率并降低泵機能耗，適用于高流量、高能效需求的撬裝式能源系統(tǒng)。
36、可優(yōu)選地，微阻緩閉止回閥采用低阻力閥瓣結(jié)構(gòu)：可以采用輕量化復(fù)合材料閥瓣，結(jié)合流線型導(dǎo)流罩設(shè)計，開啟阻力系數(shù)低至0.3；
37、微阻緩閉止回閥包括緩閉裝置，所述緩閉裝置優(yōu)選為內(nèi)置有阻尼油缸的液壓緩沖閉鎖機構(gòu)，通過調(diào)節(jié)油路流量控制閥瓣關(guān)閉速度，以避免水錘效應(yīng)，減少壓力波動導(dǎo)致的能量損失。
38、微阻緩閉止回閥采用雙向密封技術(shù)：正向流動時閥瓣全開，反向流動時通過所述緩閉裝置實現(xiàn)軟密封，降低啟閉沖擊。
39、實施時，微阻緩閉止回閥起到的作用：當(dāng)管道中流體停止流動時，通過閥瓣自動關(guān)閉阻斷介質(zhì)逆向流動，避免水泵因倒流受損。閥瓣關(guān)閉時通過液壓阻尼裝置或彈簧機構(gòu)緩慢閉合，延長關(guān)閉時間，減小因流體慣性引起的壓力驟升，(如在流速2.5m/s時，微阻緩閉止回閥的壓降為0.015?mpa，而普通旋啟式止回閥壓降為0.05mpa，阻力降低70%。)避免管道振動或破裂，具備消除破壞性水錘的功能，確保系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。
40、微阻緩閉止回閥可以采購如“hh44x(h)?微阻緩閉止回閥”等現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品，其的工作原理如圖5所示：微阻緩閉止回閥靠進(jìn)口介質(zhì)的推力作用，將閥瓣自動推開，當(dāng)閥瓣全開后，平衡錘倒向閥瓣的反面，起到了平衡部分閥瓣重量的目的，減少了因閥瓣重量對水流的壓力(阻力)。另外閥體內(nèi)的壓力水通過調(diào)節(jié)閥流進(jìn)活塞的后腔，將活塞全部推入。當(dāng)水流突然停止時，由于閥瓣部分自重和倒流水的推力作用，使閥瓣自動關(guān)閉，但是由于活塞桿處于頂端位置，使閥瓣不能全部關(guān)閉，還剩有20%左右的面積使水流通過，減弱了水錘壓力(專業(yè)術(shù)語，代表水流壓力)。阻尼油缸作用是通過管道壓力水的作用將阻尼油缸內(nèi)的油推入緩沖氣缸內(nèi)，使緩沖氣缸內(nèi)的活塞伸出，從而實現(xiàn)緩閉，同時對緩沖氣缸進(jìn)行潤滑。微阻緩閉止回閥安裝在管路中，可以用來防止介質(zhì)倒流和消除破壞性水錘壓力，并能有效地減少閥門關(guān)閉的水錘壓力，可保障管網(wǎng)安全運行。http://jdvalve.com/showcn104857hh44x(h)weizuhuanbizhihuifa.html，可以參考該來源。
41、可優(yōu)選地，智能控制柜分別獲取水泵進(jìn)水端壓力值p1、水泵出水端壓力值p2、供水瞬時流量值q、水泵配用電動機功率power和水泵配用電動機效率effm，并通過公式一計算得出水泵運行瞬時效率effp，并通過智能控制柜的顯示屏顯示水泵進(jìn)水端壓力值p1、水泵出水端壓力值p2和水泵運行瞬時效率effp；
42、effp=[(p2－p1)×q]/(2298×power×effm)；????????????????(公式一)；
43、p1：代表循環(huán)水泵的進(jìn)水端壓力值，通過循環(huán)水泵進(jìn)水端對應(yīng)的壓力傳感器測得，單位為psi；
44、p2：代表循環(huán)水泵的出水端壓力值，通過循環(huán)水泵出水端對應(yīng)的壓力傳感器測得，單位為psi；
45、q：代表供水管路的瞬時流量值，通過電磁流量計測得，單位為gpm；
46、power：代表循環(huán)水泵的配用電動機運行功率，通過安裝在智能控制柜上的智能電表測得，單位為kw；
47、effm：代表循環(huán)水泵的配用電動機效率，通過安裝在智能控制柜上的智能電表測得；
48、effp：代表循環(huán)水泵的運行瞬時效率；
49、2298：為美制單位下功率單位轉(zhuǎn)換為千瓦的固定常數(shù)。
50、可優(yōu)選地，所述智能控制柜分別獲取熱泵機組的回水溫度、供水溫度、供水瞬時流量值、瞬時用電功率，并通過下述各公式分別計算得出瞬時制冷/制熱量、周期累積制冷/制熱量、瞬時性能系數(shù)cop、周期累積用電量、周期性能系數(shù)copa，并通過所述智能控制柜的顯示屏予以顯示；
51、供回水溫差=|回水溫度－供水溫度|；?????????????????????(公式二)；
52、瞬時制冷/制熱量=c×供水瞬時流量值×供回水溫差；???????(公式三)；
53、瞬時性能系數(shù)cop=(瞬時制冷/制熱量)÷瞬時用電功率；?????(公式四)；
54、周期累積制冷/制熱量=σ(瞬時制冷/制熱量)；?????????????(公式五)；
55、周期累積用電量=σ瞬時用電功率；???????????????????????(公式六)；
56、周期性能系數(shù)copa=(周期累積制冷/制熱量)÷周期累積用電量；?????(公式七)；
57、其中：c代表水的比熱容且為常數(shù)；
58、回水溫度：代表所述熱泵機組進(jìn)水端的水溫，即流入所述熱泵機組的待冷卻或待加熱的回水測得水溫，通過所述回水管路上所設(shè)的溫度傳感器測得；
59、供水溫度：代表所述熱泵機組出水端的水溫--即經(jīng)過所述熱泵機組冷卻或加熱后流出的供水測得水溫，通過所述供水管路上所設(shè)的溫度傳感器測得；
60、供回水溫差：回水溫度與供水溫度之差的絕對值；制冷模式下，回水溫度>=供水溫度；制熱模式下，回水溫度<供水溫度；
61、供水瞬時流量值：代表所述供水管路中的瞬時流量值，通過所述電磁流量計測得，單位為gpm；
62、瞬時制冷/制熱量：代表所述熱泵機組接收回水并冷卻對外供水的過程中，瞬時完成的制冷量或制熱量；
63、瞬時用電功率：所述熱泵機組的瞬時用電功率的值，通過所述機組電表測得；
64、瞬時性能系數(shù)cop：所述熱泵機組的瞬時制冷/制熱量、瞬時用電功率的比值，用于衡量所述熱泵機組的瞬時工作(制冷/制熱)性能；
65、周期累積制冷/制熱量：所述熱泵機組在選定周期內(nèi)的所有瞬時制冷/制熱量的累加值，選定周期在1-12個月之間取值；
66、周期累積用電量：所述熱泵機組在選定周期內(nèi)的所有瞬時用電功率累加值，選定周期在1-12個月之間取值；
67、周期性能系數(shù)copa：所述熱泵機組在選定周期內(nèi)的周期累積制冷/制熱量、周期累積用電量的比值，用于衡量所述熱泵機組在選定周期內(nèi)的周期總工作(制冷/制熱)性能。
68、本公開的有益效果：本公開結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、擴(kuò)展簡易，通過熱泵機組、水力模塊組件、模塊箱體等撬裝在鋼制框架上，可以配置設(shè)備減振底座及管道支架等，通過高度緊湊的集成化設(shè)計，顯著減少空間占用，提升空間利用率；所述的模塊化裝置外形尺寸可以設(shè)計為6m(l)×3m(w)×3m(h)等尺寸，支持公路運輸與吊裝遷移。本公開可以在工廠預(yù)裝調(diào)試，現(xiàn)場僅需吊裝拼接和管路對接，裝置可以各管路、閥門、傳感器等均可采用“即插即用”接口設(shè)計，現(xiàn)場安裝時間較傳統(tǒng)工程縮短70%以上，標(biāo)準(zhǔn)化模塊減少現(xiàn)場焊接和調(diào)試工作量，施工風(fēng)險下降40%，大幅降低施工復(fù)雜度與人力成本。本公開的模塊化架構(gòu)支持?jǐn)U容，滿足不同規(guī)模項目的個性化用能需求?！盁o損拆解-重組”技術(shù)，確保熱泵機組、水利模塊、智能控制柜等核心部件在多次拆裝后性能無衰減，全生命周期內(nèi)可重復(fù)利用。
69、本公開中，回水管路、供水管路、水泵的進(jìn)水端和出水端等的關(guān)斷閥門，通過采用偏心半球閥，水泵出水端上采用微阻緩閉止回閥，熱泵機組的進(jìn)水端、出水端均采用長半徑彎頭來分別與回水管路、供水管路相連接配合，從而有效降低管路系統(tǒng)局部阻力，降低系統(tǒng)運行能耗。安裝時，需注意各關(guān)斷閥門安裝方向及接口的緊固、密封性能，確保閥柄有足夠的旋轉(zhuǎn)空間，避免將偏心半球閥用作節(jié)流裝置，應(yīng)保證閥門與管路法蘭同心，并檢查閥門及管路清潔度。
70、本公開中，通過全通徑偏心半球閥與微阻緩閉止回閥的組合設(shè)計減少局部阻力疊加，全通徑閥門降低穩(wěn)態(tài)流阻，微阻止回閥優(yōu)化瞬態(tài)流阻，整體管路阻力下降50%以上。緩閉功能與低扭矩閥門的配合，減少泵機頻繁啟停，綜合能效提升18-20%。
71、本公開中，熱泵機組的出水端設(shè)置電磁流量計，電磁流量計采用無直管段安裝長度要求的全通徑型遠(yuǎn)傳電磁流量計，零直管段電磁流量計流量測量可靠，不受管道內(nèi)介質(zhì)流形、儀表安裝位置的影響。熱泵機組瞬時流量和累計流量通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)街悄芸刂乒?，并可通過智能控制柜顯示屏顯示。電磁流量計采用全通徑結(jié)構(gòu)，可以內(nèi)置多對測量電極，無壓損，可以保證測量精度不低于±0.5%，可達(dá)到±0.2%，熱泵機組顯示屏集成接收流量信號。
72、相對于現(xiàn)有技術(shù)cn119353968a，本公開具有以下優(yōu)勢：(a).采用逆卡諾循環(huán)，夏季制冷時吸收室內(nèi)熱量釋放到室外，冬季制熱時吸收室外熱量釋放到室內(nèi)；(b).本技術(shù)兼具制冷與制熱功能，既可以從外部使用設(shè)備回流熱水、供應(yīng)冷水，也可以從外部使用設(shè)備回流冷水、供應(yīng)熱水，只需要對熱泵機組作出相應(yīng)設(shè)置即可，一機兩用，適應(yīng)性強；(c).本技術(shù)可安裝于屋頂或地面，無需專用機房，且體積小，整體占地空間??；(d).僅需連接室內(nèi)外機及冷媒管路，系統(tǒng)簡單，初投資較低；(e).無冷卻水系統(tǒng)，水泵能耗低，運行成本較低；(f).系統(tǒng)簡單，維護(hù)點少，維護(hù)成本低；(g).模塊化設(shè)計，支持逐步擴(kuò)容，改造簡單；(h).集成變頻技術(shù)、智能算法等功能，智能化水平高；(h).因熱泵機組對回水制冷或制熱后輸出需要一定的工作時間，故在回水管路配置循環(huán)水泵，提高回水效率，可以匹配熱泵機組制冷或制熱后并供水的工作效率，只要對熱泵機組、循環(huán)水泵設(shè)置匹配的工作參數(shù)，即可以做到持續(xù)“回水--制冷或制熱--供水”全套工作流程，避免熱泵機組因回水慢而出現(xiàn)空轉(zhuǎn)或等情形。