CN100422650C - 海洋供冷自来水作冷媒的建筑区域空调系统 - Google Patents

海洋供冷自来水作冷媒的建筑区域空调系统 Download PDF

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Abstract

海洋供冷自来水作冷媒的建筑区域空调系统，属于制冷空调技术领域。包括海水过滤器、汲水管道、流量传感器、截止阀、海水多级离心泵、三通阀、快滤池、絮凝池、二次快滤池、地下海水库、海水泵、板式换热器、输水泵、地下冷水库、配水泵、空气冷却处理器、净水箱、蝶阀和回流管。本发明将经过快滤池、絮凝池、二次快滤池处理后的冷海水在板式换热器内与自来水换热，利用市政原有地下管网为自来水输送管道，使其发挥输水、输冷双重功能。充分利用次表层海水的冷量，不必再消耗电能以维持空调系统的冷源，大幅度节省电力耗费；克服了氟利昂对大气臭氧层的破坏作用，有利于环境保护。具有显著的经济效益和社会效益。

Description

海洋供冷自来水作冷媒的建筑区域空调系统
技术领域
本发明涉及一种海洋供冷的建筑区域空调系统，特别是一种海洋供冷、以自来水作冷媒的建筑区域空调系统，属于制冷空调技术领域。
背景技术
现有的空调系统，绝大多数是利用制冷剂为工质，以电力为能源进行驱动，结构复杂、运行昂贵，不能经济地用于大面积的建筑区域。少数利用海洋冷量的空调系统，其所提供的冷量有限，不适于远距离传送。已有技术中，申请号为200510036661.0的“深层海水冷却的海风(空气)空调管道系统”发明专利，是将海面上的空气净化冷却后输入城市管网加以利用，由于空气的热容量偏小，以致携带冷量微小，驱动气流的电机功率耗费浩大；专利号为200410024766.6的“船舶节能空调系统”发明专利，是将空气吸入到由船底舱外部海水冷却的双层隔舱内进行冷却，再送到各舱室进行空气调节作业的，所能提供的冷量十分有限，不能用于建筑区域空调；专利号为200410024765.6的“用冷却水制取纯水和冷气技术”发明专利，是利用冷海水对空气进气加湿来制取冷空气的，不能适用于远距离输送和大面积耗用冷量；专利号为00123905.8的“利用海水制作空调的技术工艺”发明专利，首先需要远距离输送海水，再直接以海水与空气热交换的方法提取海水冷量，对于距离海洋较远的区域，将面临管道腐蚀、海洋生物阻塞管道以及海水释冷后远距离回排入大海的诸多困难，技术难度大，运转维护困难。
发明内容
为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明提供一种海洋供冷、自来水作冷媒的建筑区域空调系统。该系统除了海水的抽取和冷媒的流动需要耗费少量电能外，不需要为冷源消耗大量电能；只需将海水输送到近海海岸，免除了管道的腐蚀和阻塞问题，是一种经济高效的空调系统。在中国，沿海次表层海水深度介于10-300米之间，水温都低达12-20℃，大部分海域低达6-12℃，与人工溴化锂空调系统生产的冷媒水温度相当。它的深度有限，取用方便，本身可直接作为大规模空调的天然冷源。
本发明是通过下述技术方案实现的。本发明包括海水过滤器、汲水管道、流量传感器、截止阀、海水多级离心泵、三通阀、快滤池、絮凝池、二次快滤池、地下海水库、海水泵、板式换热器、输水泵、地下冷水库、配水泵、空气冷却处理器、净水箱、蝶阀和回流管。其中，海水过滤器是海水的吸入口，布置在海面下10-300米之间的深度，视海水温度而定，应使吸取海水的温度长期保持在6-15℃之间。快滤池、絮凝池、二次快滤池和地下海水库都设置在近海岸边的地下，以保持热绝缘良好以免海水冷量的散失。板式换热器是由多个板式换热单元并联组成，输水泵和地下冷水库布置在地下，接近建筑区域。
海水过滤器通过汲水管道和截止阀与海水多级离心泵进口相连，海水多级离心泵的出口与三通阀的进口相连，三通阀向上垂直布置，其一个出口与快滤池的进口相连，三通阀的另一个出口通过回流管与截止阀的进口相连，快滤池的出口通过絮凝池、二次快滤池与地下海水库的进口相连，地下海水库的出口通过海水泵与板式换热器中各板式换热单元海水进口相连，其海水出口与大海相通；板式换热器中各个板式换热单元自来水进口与市政自来水系统的管道相通，其自来水出口通过输水泵和地下冷水库的进口相连，地下冷水库的出口通过配水泵分别与各用户的空气冷却处理器进口相连，空气冷却处理器的出口分别与各用户自用的净水箱的进口相连，净水箱的出口通过蝶阀供生活用水。流量传感器的输入端连接在汲水管道上，其输出端分别与截止阀和三通阀的控制端电连接。
海水经海水过滤器过滤后经截止阀被海水多级离心泵抽吸经三通阀提升高度，排入快滤池，当汲水管道被海洋生物阻塞时，流量传感器将发出信号，控制截止阀关闭，同时控制三通阀动作，使海水经三通阀后进入回流管，以冲刷汲水管道，待到阻塞消除，流量传感器感受的流量信号恢复正常后，再发出信号指令控制截止阀和三通阀复位，继续进入正常汲水工况。经快滤池过滤后的冷海水进入机械式絮凝池，在池中使海水中的微粒与混凝剂的水解胶体相互凝聚，生成较大的絮凝体，并依靠重力下沉，沉淀后使冷海水变清，然后冷海水再进入二次快滤池，进一步除去海水中的杂质。净化后的冷海水经海水泵进入板式换热器中各个并联板式换热单元的海水进口，充分放出冷量后，由板式换热器的海水出口流出，排入大海。由自来水总管引入的自来水，经管道分别进入板式换热器中各并联板式换热单元的自来水进口，充分吸收冷海水的冷量后成为冷媒水，经管道汇流，再经输水泵抽吸，送入远距离外的地下冷水库，以供给建筑区域的空调系统使用。
地下冷水库中储存的冷媒水，经配水泵抽吸，分别进入各建筑物、各用户内的空气冷却处理器，冷媒水对空气充分放热，使空气冷却，用于空气调节。冷媒水自身放热后恢复到室温，再流入各用户的净水箱，经蝶阀人为控制，供应各用户的日常生活使用。
本发明的有益效果：本发明直接采用市政自来水作冷媒水，事先不必再经过特殊处理；空调系统使用后的冷媒水也不需再回排到冷媒水制作工段，节省了能源耗费，冷媒水发挥空调作用后又可以供日常生活使用，减少了水的浪费和消耗；输送冷媒水的长距离管道可以利用市政原有的地下管网，不需另行专门敷设，节省了投资，使原有管网一物多用，同时发挥输水、输冷双重功能；海水只需抽吸到临近海岸的位置，海水管道短，减轻了管道腐蚀和阻塞的负担；充分利用了次表层海水的冷量，不必再消耗电能以维持空调系统的冷源，达到大幅度节省电力耗费的目标，又彻底克服了制冷工质氟利昂对大气臭氧层的破坏作用，有利于环境保护。本发明具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明：
图1是本发明空调系统的结构原理示意图。
图中：1是海水过滤器，2是汲水管道，3是流量传感器，4是截止阀，5是海水多级离心泵，6是三通阀，7是快滤池，8是絮凝池，9是二次快滤池，10是地下海水库，11是海水泵，12是板式换热器，13是输水泵，14是地下冷水库，15是配水泵，16是空气冷却处理器，17是净水箱，18是蝶阀，19是回流管，20是海岸，21是地面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。
如图1所示，本发明包括海水过滤器1、汲水管道2、流量传感器3、截止阀4、海水多级离心泵5、三通阀6、快滤池7、絮凝池8、二次快滤池9、地下海水库10、海水泵11、板式换热器12、输水泵13、地下冷水库14、配水泵15、空气冷却处理器16、净水箱17、蝶阀18和回流管19。其中，海水过滤器1是海水的吸入口，布置在海面下10-300米之间的深度，视海水温度而定，应使吸取海水的温度长期保持在6-15℃之间。快滤池7、絮凝池8、二次快滤池9和地下海水库10都设置在近海岸边的地下，以保持热绝缘良好以免海水冷量的散失。板式换热器12是由多个并联板式换热单元组成的组件，输水泵13和地下冷水库14布置在地下，接近建筑区域。
海水过滤器1通过汲水管道2和截止阀4与海水多级离心泵5进口相连，海水多级离心泵5的出口与三通阀6的进口相连，三通阀6向上垂直布置，其一个出口与快滤池7的进口相连，三通阀6的另一个出口通过回流管19与截止阀4的进口相连，快滤池7的出口通过絮凝池8、二次快滤池9与地下海水库10的进口相连，地下海水库10的出口通过海水泵11与板式换热器12中各板式换热单元海水进口相连，其海水出口与大海相通；板式换热器12中各板式换热单元自来水进口与市政自来水系统的管道相通，其自来水出口通过输水泵13和地下冷水库14的进口相连，地下冷水库14的出口通过配水泵15与各用户的空气冷却处理器16进口相连，空气冷却器16的出口分别与各用户自用的净水箱17的进口相连，净水箱17的出口通过蝶阀18供生活用水。流量传感器3的输入端连接在汲水管道2上，其输出端分别与截止阀4和三通阀6的控制端电连接。
海水经海水过滤器1过滤后经截止阀4被海水多级离心泵5抽吸经三通阀6提升高度，排入快滤池7，当汲水管道2被海洋生物阻塞时，流量传感器3将发出信号，控制截止阀4关闭，同时控制三通阀6动作，使海水经三通阀6后进入回流管19，以冲刷汲水管道，待到阻塞消除，流量传感器3感受的流量信号恢复正常后，再发出信号指令控制截止阀4和三通阀6复位，继续进入正常汲水工况。
快滤池7内的滤料层为粒状，由无烟煤屑组成，以截留海水中的杂质，降低浊度，初步除去水中的有机物和细菌。过滤后的冷海水进入机械式絮凝池8，在池中使海水中的微粒与混凝剂的水解胶体相互凝聚，生成较大的絮凝体，并依靠重力下沉，沉淀后使冷海水变清，然后冷海水再进入二次快凝池，进一步除去海水中的杂质。
净化后的冷海水经海水泵11进入板式换热器12中各并联板式换热单元的海水进口，充分放出冷量后，由板式换热器12的海水出口流出，排入大海。板式换热器12中各板式换热单元的换热板由钛合金板制作，可以抵御海水的腐蚀。由自来水总管引入的自来水流，经管道分别进入板式换热器12中各板式换热单元的自来水进口，充分吸收冷海水的冷量后成为冷媒水，经管道汇流，再经输水泵13抽吸，送入远距离外的地下冷水库14，以供给建筑区域的空调系统使用。地下冷水库14中储存的冷媒水，经配水泵15抽吸，分别进入各建筑物、各用户内的空气冷却处理器16，冷媒水对空气充分放热，使空气冷却，用于空气调节。冷媒水自身放热后恢复到室温，再流入各用户的净水箱17，经蝶阀18人为控制，供应各用户的日常生活使用。
为了防止冷量的浪费，与板式换热器12各并联板式换热单元的海水进口相连的所有管道的地上裸露部分，与板式换热器12各并联板式换热单元自来水出口相连的所有管道的地上裸露部分，以及地下冷水库14经配水泵15到各用户的空气冷却处理器16的所有管道的地上裸露部分，都需以石棉材料包敷严密，以达到良好热绝缘。

Claims (3)

1. 一种海洋供冷自来水作冷媒的建筑区域空调系统，包括海水过滤器(1)、汲水管道(2)、流量传感器(3)、截止阀(4)、海水多级离心泵(5)、三通阀(6)、快滤池(7)、絮凝池(8)、二次快滤池(9)、地下海水库(10)、海水泵(11)、板式换热器(12)、输水泵(13)、地下冷水库(14)、配水泵(15)、空气冷却处理器(16)、净水箱(17)、蝶阀(18)和回流管(19)，其特征在于，海水过滤器(1)是海水的吸入口，布置在海面下10-300米之间的深度；快滤池(7)、絮凝池(8)、二次快滤池(9)和地下海水库(10)都设置在近海岸(20)的地下；板式换热器(12)是由多个板式换热单元并联组成的组件；输水泵(13)和地下冷水库(14)布置在地下，接近建筑区域，海水过滤器(1)通过汲水管道(2)和截止阀(4)与海水多级离心泵(5)进口相连，海水多级离心泵(5)的出口与三通阀(6)的进口相连，三通阀(6)向上垂直布置，其一个出口与快滤池(7)的进口相连，另一出口通过回流管(19)与截止阀(4)的进口相连，快滤池(7)的出口通过絮凝池(8)、二次快滤池(9)与地下海水库(10)的进口相连，地下海水库(10)的出口通过海水泵(11)与板式换热器(12)中各板式换热单元海水进口相连，板式换热器(12)的海水出口与大海相通；板式换热器(12)中各板式换热单元自来水进口与市政自来水系统的管道相通，板式换热器(12)的自来水出口通过输水泵(13)和地下冷水库(14)的进口相连，地下冷水库(14)的出口通过配水泵(15)与各用户的空气冷却处理器(16)进口相连，空气冷却处理器(16)的出口分别与各用户的净水箱(17)的进口相连，净水箱(17)的出口通过蝶阀(18)供生活用水，流量传感器(3)的输入端连接在汲水管道(2)上，流量传感器(3)的输出端分别与截止阀(4)和三通阀(6)的控制端电连接。
2. 根据权利要求1所述的海洋供冷自来水作冷媒的建筑区域空调系统，其特征是所述的快滤池(7)内的滤料层为粒状，由无烟煤屑组成，絮凝池(8)为机械式。
3. 根据权利要求1所述的海洋供冷自来水作冷媒的建筑区域空调系统，其特征是所述的板式换热器(12)中各板式换热单元的换热板由钛合金板制作，其各板式换热单元海水进口的所有管道的地上裸露部分、自来水出口的所有管道的地上裸露部分以及地下冷水库(14)经配水泵(15)到各用户的空气冷却处理器(16)的所有管道的地上裸露部分，都用石棉材料包敷。
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