一种新型水热防冻水表箱论文和设计

全文摘要

一种新型水热防冻水表箱，属于水表配套设备技术领域，结构上由保温水表箱箱体、水热毯、热量收集毯、温度控制系统、循环水加热及循环系统和太阳能系统构成，结构新颖，工作原理清晰，与传统的防冻水表箱结构相比，本实用新型便于施工操作，具有优良节能、高效和安全性能，有效解决了冬季室外水表冰冻破坏的问题，减少了水表的冻损破坏，节省了维修成本，降低经济损失，提高了寒冷冬季室外水表防冻能力，适用于水表防冻工程中的应用。

主设计要求

1.一种新型水热防冻水表箱，包括由光伏组件和逆变器组成的太阳能系统，以及供暖用热力管道；其特征在于：所述防冻水表箱由保温水表箱箱体(1)、水热毯(2)、热量收集毯(3)、温度控制系统和循环水加热及循环系统构成；所述保温水表箱箱体(1)内部由隔板隔成第一隔间(16)、第二隔间(17)和第三隔间(18)，所述第一隔间(16)设置在左侧，第二隔间(17)和第三隔间(18)设置在右侧，所述第二隔间(17)设置在第三隔间(18)的上方，来水主管、水阀、水表和分户水管连接设置在所述第一隔间(16)内，所述水热毯(2)和热量收集毯(3)均由细硅胶软管和防水软布料构成，所述水热毯(2)设置在所述第一隔间(16)的内壁上，所述热量收集毯(3)包裹设置在所述热力管道的外壁上；所述温度控制系统由温度控制电源(5)、温度传感器(4)、单片机(6)和蓄电池(7)构成，所述温度控制电源(5)、单片机(6)和蓄电池(7)设置在所述第二隔间(17)内部，所述温度传感器(4)设置在所述第一隔间(16)内部；所述循环水加热及循环系统由循环水保温水箱(8)、循环水电加热器(9)、供水管(10)、水泵(14)、水位控制器(12)、电磁阀(11)和管套(13)构成，所述循环水保温水箱(8)设置在所述第三隔间(18)内，所述循环水电加热器(9)、电磁阀(11)、管套(13)、水位控制器(12)均设置在所述循环水保温水箱(8)的内部，所述循环水电加热器(9)通过导线与温度控制电源(5)连接，所述水位控制器(12)通过导线与单片机(6)、蓄电池(7)连接，所述供水管(10)和水泵(14)设置在所述循环水保温水箱(8)的上方，所述电磁阀(11)设置在所述供水管(10)的进水口处，所述电磁阀(11)通过导线与单片机(6)、蓄电池(7)连接，所述管套(13)的顶部与所述循环水保温水箱(8)的顶部连接固定，所述管套(13)中固定设有两根细硅胶软管，细硅胶软管一端位于管套(13)内底部，另一端穿过管套(13)顶部和循环水保温水箱(8)顶部向外延伸，水泵(14)的进水管与管套(13)中一根细硅胶软管的上端相连接，水泵(14)的出水管与水热毯(2)中的细硅胶软管一端相连接，水热毯(2)中细硅胶软管的另一端与热量收集毯(3)中细硅胶软管的一端相连接，热量收集毯(3)中细硅胶软管的另一端与管套(13)中另一根细硅胶软管上端相连接，通过水泵(14)工作使循环水保温水箱(8)内的循环水从管套中一根固定的细硅胶软管流出，流入水热毯(2)的细硅胶软管，再从水热毯(2)的细硅胶软管流入热量收集毯(3)的细硅胶软管，最后从热量收集毯(3)的细硅胶软管流入管套(13)的另一根固定细硅胶软管进入循环水保温水箱(8)形成一个水循环，所述太阳能系统对蓄电池(7)形成供电连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种新型水热防冻水表箱，其特征在于：所述水热毯(2)的一侧用防水面料制成，另一侧用棉布制成，细硅胶软管来回均匀固定设置在棉布的一侧，水热毯(2)通过悬挂在保温水表箱箱体第一隔间内壁或通过折叠变形直接包裹覆盖在水表和管道周围。

3.根据权利要求1所述的一种新型水热防冻水表箱，其特征在于：所述热量收集毯(3)的一侧用防水面料制成，另一侧用保温布料制成，细硅胶软管均匀固定设置在防水面料一侧，细硅胶软管一侧与热力管道外壁紧密包裹设置。

4.根据权利要求1所述的一种新型水热防冻水表箱，其特征在于：所述管套(13)为中空结构，设置循环水保温水箱内，管套顶部与循环水保温水箱顶部固定相连，细硅胶软管一端位于管套内底部，另一端穿过管套顶部和循环水保温水箱顶部向外延伸，管套中固定安装两根细硅胶软管，一根为循环水进水管，一根为循环水出水管。

5.根据权利要求1所述的一种新型水热防冻水表箱，其特征在于：所述保温水表箱箱体(1)的外壳由中空的聚氯乙烯板和橡塑海绵层构成，橡塑海绵层设置在聚氯乙烯板中间。

6.根据权利要求1所述的一种新型水热防冻水表箱，其特征在于：所述单片机采用的型号是Intel 80C31。

7.根据权利要求1所述的一种新型水热防冻水表箱，其特征在于：所述细硅胶软管的外壁均缠绕设有橡塑材料保温层。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于水表配套设备技术领域，涉及一种水表箱，特别是涉及一种用于寒冷地区水热防冻水表箱。

背景技术

在我国北方及南方部分地区，一些老式居民楼的水表集中出户安置在室外。在寒冷的冬季，由于室外环境温度下降，室外集中安置的水表缺少相应的保温措施，导致室外水表遭受了严重的冰冻损坏，水表的冰冻损坏会影响对住户的正常供水，给居民的生活带来不便，室外水表冻损破坏后，大量的管道自来水流出，导致室外走廊上形成厚厚的冰层，影响居民的正常出入，冻损破坏的室外水表需要相关维修人员及时维修，消耗了极大的人力和物力资源，造成了巨大的经济损失。目前，防冻水表箱的设计有两大类：第一类防冻水表箱只是单一的将箱体用保温材料制成，其目的是将防冻水表箱内部与外界环境隔离，保证箱体内部热量不向外散失，从而达到防冻的效果。但这类防冻水表箱只能防止箱体内部热量的散失，箱体内部并不能主动的得到热量来维持箱内温度，如果室外环境温度过低，照样也会导致箱体内部温度降低，造成水表的冻损破坏，此类防冻水表箱具有局限性。第二类防冻水表箱在保温箱体内部加入了电热装置，通过接通电源使电热装置发热，进一步为箱体内部主动提供热量来维持箱内温度，达到防冻的效果。但这类防冻水表箱箱体内部含有电路和加热电丝，一旦水表发生漏水，会导致箱内电路和加热电丝短路并进一步引发火灾，此类防冻水表箱安全性能不太高。因此，设计出一种高效安全的防冻水表箱来解决寒冷冬季室外水表冰冻损坏问题已刻不容缓。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有两类防冻水表箱存在的等不足，提出一种新型水热防冻水表箱，结构简单，便于施工操作，具有优良节能、高效和安全性能，可有效解决冬季室外水表冰冻破坏的问题，可减少水表的冻损破坏、节省维修成本、降低经济损失，可提高寒冷冬季室外水表防冻能力，适用于水表防冻工程中的应用。

本实用新型的技术方案是：一种新型水热防冻水表箱，包括由光伏组件和逆变器组成的太阳能系统，以及供暖用热力管道；其特征在于：所述防冻水表箱由保温水表箱箱体、水热毯、热量收集毯、温度控制系统和循环水加热及循环系统构成；所述保温水表箱箱体内部由隔板隔成第一隔间、第二隔间和第三隔间，所述第一隔间设置在左侧，第二隔间和第三隔间设置在右侧，所述第二隔间设置在第三隔间的上方，来水主管、水阀、水表和分户水管连接设置在所述第一隔间内，所述水热毯和热量收集毯均由细硅胶软管和防水软布料构成，所述水热毯设置在所述第一隔间的内壁上，所述热量收集毯包裹设置在所述热力管道的外壁上；所述温度控制系统由温度控制电源、温度传感器、单片机和蓄电池构成，所述温度控制电源、单片机和蓄电池设置在所述第二隔间内部，所述温度传感器设置在所述第一隔间内部；所述循环水加热及循环系统由循环水保温水箱、循环水电加热器、供水管、水泵、水位控制器、电磁阀和管套构成，所述循环水保温水箱设置在所述第三隔间内，所述循环水电加热器、电磁阀、管套、水位控制器均设置在所述循环水保温水箱的内部，所述循环水电加热器通过导线与温度控制电源连接，所述水位控制器通过导线与单片机、蓄电池连接，所述供水管和水泵设置在所述循环水保温水箱的上方，所述电磁阀设置在所述供水管的进水口处，所述电磁阀通过导线与单片机、蓄电池连接，所述管套的顶部与所述循环水保温水箱的顶部连接固定，所述管套中固定设有两根细硅胶软管，细硅胶软管一端位于管套内底部，另一端穿过管套顶部和循环水保温水箱顶部向外延伸，水泵的进水管与管套中一根细硅胶软管的上端相连接，水泵的出水管与水热毯中的细硅胶软管一端相连接，水热毯中细硅胶软管的另一端与热量收集毯中细硅胶软管的一端相连接，热量收集毯中细硅胶软管的另一端与管套中另一根细硅胶软管上端相连接，通过水泵工作使循环水保温水箱内的循环水从管套中一根固定的细硅胶软管流出，流入水热毯的细硅胶软管，再从水热毯的细硅胶软管流入热量收集毯的细硅胶软管，最后从热量收集毯的细硅胶软管流入管套的另一根固定细硅胶软管进入循环水保温水箱形成一个水循环，所述太阳能系统对蓄电池形成供电连接。

所述水热毯的一侧用防水面料制成，另一侧用棉布制成，细硅胶软管来回均匀固定设置在棉布的一侧，水热毯通过悬挂在保温水表箱箱体第一隔间内壁或通过折叠变形直接包裹覆盖在水表和管道周围。

所述热量收集毯的一侧用防水面料制成，另一侧用保温布料制成，细硅胶软管均匀固定设置在防水面料一侧，细硅胶软管一侧与热力管道外壁紧密包裹设置。

所述管套为中空结构，设置循环水保温水箱内，管套顶部与循环水保温水箱顶部固定相连，细硅胶软管一端位于管套内底部，另一端穿过管套顶部和循环水保温水箱顶部向外延伸，管套中固定安装两根细硅胶软管，一根为循环水进水管，一根为循环水出水管。

所述保温水表箱箱体的外壳由中空的聚氯乙烯板和橡塑海绵层构成，橡塑海绵层设置在聚氯乙烯板中间。

所述单片机采用的型号是Intel 80C31。

所述细硅胶软管的外壁均缠绕设有橡塑材料保温层。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的一种新型水热防冻水表箱，结构上由保温水表箱箱体、水热毯、热量收集毯、温度控制系统、循环水加热及循环系统和太阳能系统构成，结构新颖，工作原理清晰，与传统的防冻水表箱结构相比，本实用新型便于施工操作，具有优良节能、高效和安全性能，有效解决了冬季室外水表冰冻破坏的问题，减少了水表的冻损破坏，节省了维修成本，降低经济损失，提高了寒冷冬季室外水表防冻能力，适用于水表防冻工程中的应用。

附图说明

图1 为本实用新型整体结构示意图。

图中：保温水表箱箱体1、水热毯2、热量收集毯3、温度传感器4、温度控制电源5、单片机6、蓄电池7、循环水保温水箱8、循环水电加热器9、供水管10、电磁阀11、水位控制器12、管套13、水泵14、太阳能系统15、第一隔间16、第二隔间17、第三隔间18。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种新型水热防冻水表箱，包括保温水表箱箱体1、水热毯2、热量收集毯3、温度传感器4、温度控制电源5、单片机6、蓄电池7、循环水保温水箱8、循环水电加热器9、供水管10、电磁阀11、水位控制器12、管套13、水泵14、太阳能系统15。

如图1所示，一种新型水热防冻水表箱，保温水表箱箱体1内部划分布置第一隔间、第二隔间和第三隔间，来水主管、水阀、水表和分户水管相互连接后安装在保温水表箱箱体第一隔间内部，按现有技术安装，为室外水表和室外输水管提供防冻保护；第一隔间内部安装有水热毯2和温度传感器4；第二隔间内部安装有温度控制电源5、单片机6和蓄电池7；第三隔间内部安装有循环水保温水箱8、循环水电加热器9、供水管10、电磁阀11、水位控制器12、管套13和水泵14；水热毯2安装于保温水表箱箱体1第一隔间内壁上，水热毯2上均匀布置细硅胶软管，细硅胶软管一端与水泵14出水管相连接，细硅胶软管另一端与热量收集毯3一端的细硅胶软管相连接；热量收集毯3安装于热力管道外壁，用来吸收热力管道外壁余热，热量收集毯3一端与水热毯2上细硅胶软管一端相连接，热量收集毯3另一端与管套13中的一根细硅胶软管上端相连接；温度传感器4通过导线与单片机6和蓄电池7相连接，温度控制电源5通过导线与单片机6和蓄电池7相连接，单片机6和蓄电池7通过导线相连接，蓄电池7给温度传感器4，温度控制电源5和单片机6提供电能，温度传感器4将保温水表箱箱体1第一隔间内温度信息传递给单片机6，单片机6对温度传感器4传递的信号进行处理进而控制蓄电池7给温度控制电源5供电；循环水保温水箱8内部安装有循环水电加热器9，电磁阀11和水位控制器12，循环水保温水箱8上部安装有供水管10，管套13和水泵14；循环水电加热器9通过导线与温度控制电源5相连，温度控制电源5控制循环水电加热器9通电给循环水保温水箱8内部循环水加热；其中电磁阀11安装于供水管10进水口处，电磁阀11通过导线与单片机6和蓄电池7相连接，水位控制器12通过导线与单片机6和蓄电池7相连接，单片机6与蓄电池7通过导线相连接，蓄电池7给电磁阀11，水位控制器12和单片机6提供电能，水位控制器12将循环水保温水箱8内的水位信息传递给单片机6，单片机6对水位控制器12传递的信号进行处理进而控制电磁阀11闭合给循环水保温水箱8内供水；管套13中固定安装两根细硅胶软管，细硅胶软管一端位于循环水保温水箱8内底部，另一端穿过管套13顶部和循环水保温水箱8顶部向外延伸；水泵14安装于循环水保温水箱8上部，蓄电池7与水泵14通过导线相连接，为水泵14提供电能，水泵14进水管与管套13中一根细硅胶软管的上端相连接，水泵14的出水管与水热毯2一端的细硅胶软管相连接；供水管10位于循环水保温水箱8上部，供水管10一端外接自来水输水管，一端伸入循环水保温水箱8内部，通过电磁阀11的闭合工作为循环水保温水箱8内供水；太阳能系统15包括光伏组件、独立运行逆变器，安装于户外，按现有技术安装，为蓄电池7供电。

如图1所示，一种新型水热防冻水表箱的工作原理如下：使用时，太阳能系统15为蓄电池7提供电能，蓄电池7为温度传感器4、温度控制电源5、单片机6、循环水电加热器9、电磁阀11、水位控制器12和水泵14供电，向循环水保温水箱8内注入20℃-30℃的热循环水，水泵14的进水管与套管13中的一根固定细硅胶软管相连，水泵14的出水管与水热毯2一端的细硅胶软管相连，水泵14通电工作时，循环水保温水箱8内的热循环水从套管13中的一根固定细硅胶软管流出，进入水泵14的进水管，再从水泵14的出水管流出，流入整个水热毯2的细硅胶软管进行流动，在整个流动的过程中热循环水散发出热量来提升保温水表箱箱体1第一隔间内的温度，从而保护保温水表箱箱体1第一隔间内的来水主管、水阀、水表和分户水管的冰冻破坏。水热毯2另一端的细硅胶软管与热量收集毯3一端的细硅胶软管相连，热循环水进入热量收集毯3的细硅胶软管进行流动，热量收集毯3紧贴在热力管道外壁，在整个流动的过程中热循环水吸收管道外壁余热来提升热循环水的热量。热量收集毯3另一端的细硅胶软管与套管13中的另一根固定细硅胶软管相连，将热量收集毯3中的热循环水通过套管13中的另一根固定细硅胶软管流入循环水保温水箱8内。在保温水表箱箱体1第一隔间内安装温度传感器4，温度传感器4内设置有两个温度上下限值，当循环水保温水箱8内的热循环水温度降低或热量收集毯3中热循环水吸收管道外壁余热不足时，水热毯2细硅胶软管中的热循环水热量降低，无法提供足够的热量满足保温水表箱箱体1第一隔间内所需的温度要求，保温水表箱箱体1第一隔间内温度降低到温度传感器4下限值时，温度传感器4工作，向单片机6传递信号，单片机6通过对温度传感器4传递的信号进行处理进而控制温度控制电源5与蓄电池7通电，温度控制电源5与循环水电加热器9通过导线相连接，当温度控制电源5与蓄电池7通电时，循环水电加热器9开始工作，加热循环水保温水箱8内的热循环水，待流入水热毯2细硅胶软管中的热循环水达到足够热量满足保温水表箱箱体1第一隔间内所需的温度时，保温水表箱箱体1第一隔间内温度上升到温度传感器4的上限值，温度传感器4工作，向单片机6传递信号，单片机6通过对温度传感器4传递的信号进行处理进而控制温度控制电源5与蓄电池7断电，当温度控制电源5与蓄电池7断电，循环水电加热器9停止工作，对循环水保温水箱8内的热循环水停止加热，整个装置的水热防冻保护部分以此循环工作。在冬季干燥的环境中，热循环水在循环的过程中水量会产生损耗，循环水保温水箱8中的水位控制器12内设置有两个水位上下限阈值，当循环水保温水箱8内水位降低到水位控制器12下限时引发水位控制器12工作，向单片机6传递信号，单片机6通过对水位控制器12传递的信号进行处理进而控制电磁阀11工作，打开供水管10给循环水保温水箱内供水，当循环水保温水箱8内水位上升到水位控制器12上限时引发水位控制器12工作，向单片机6传递信号，单片机6通过对水位控制器12传递的信号进行处理进而控制电磁阀11工作，关闭供水管10停止给循环水保温水箱8内供水。

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