CN101290179B - 一种带有水轮泵的水源热泵空调系统 - Google Patents

Abstract

一种带有水轮泵的水源热泵空调系统，其取水泵进口连接取水管并装有蝶阀，取水泵出口通过止回阀连接机组进水管；机组进水管上设有蝶阀，并在蝶阀的进、出口处分别设有与水泵相连的水泵进水管和水泵回水管；水泵进水管的管路上安装蝶阀，水泵回水管的管路上安装止回阀；水源热泵机组的进、出口分别与机组进水管和机组出水管连接；机组出水管连接定压水池的进口，定压水池的出口连接水轮机进水管，水轮机进水管上安装蝶阀；水轮机安装于蜗壳中，蜗壳的进口通过蜗壳进水接头连接水轮机进水管，蜗壳出口连接尾水管。它利用水冲击水轮机叶片产生的机械能带动水泵转动回收水的重力势能。主要应用于采用水源热泵作为冷热源的建筑内部空气调节工程中。

Description

一种带有水轮泵的水源热泵空调系统

技术领域

本发明涉及一种带有水轮泵的水源热泵空调系统，水轮泵由水泵和水轮机两部分组成。本发明利用水轮机将水的位能转化为机械能，带动连接水轮机转轮，并通过连接水泵和水轮机的轴带动水泵的叶轮转动，从而为水源热泵系统的水循环提供动力。应用于采用水源热泵作为冷热源的建筑空气调节工程中。

背景技术

进入二十一世纪，能源紧缺已经成为各国经济发展的世界性难题。随着经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，对室内空气品质的要求也越来越高。利用空调改善室内环境的同时，也带来了能耗和污染等问题。因此，开发利用清洁能源的可持续发展的暖通空调技术非常迫切。水源热泵空调技术是一项具有节能和环保意义的应用技术。水源热泵可以采用各种水体，包括地表水、地下水和污水作为热泵的热源和热汇，冬季吸取水体中的热量，供给室内采暖，夏季吸取室内热量，释放到水体中。

水源热泵系统通常存在水源热泵机房与水体表面高差偏大的问题，有些项目的高差甚至达到100米。因此必须利用水泵提升水到机房，在机房换热后又排回水体当中。在这个过程中存在水的位能损失，它耗去了循环水泵较多的电能，降低了水源热泵系统的能效，使水源热泵系统的推广受限。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种提高能源利用效率，利用水轮泵转化水的位能为机械能，为水源热泵系统的水循环提供动力的水源热泵空调系统。

本发明的目的是这样实现的：一种带有水轮泵的水源热泵空调系统，该系统包括取水泵、水源热泵机组、取水管、机组进水管和机组出水管；其特征在于取水泵进口连接取水管并装有蝶阀，取水泵出口通过止回阀连接机组进水管；机组进水管上设有蝶阀，并在蝶阀的进、出口处分别设有与水泵相连的水泵进水管和水泵回水管；水泵进水管的管路上安装蝶阀，水泵回水管的管路上安装止回阀；水源热泵机组的进、出口分别与机组进水管和机组出水管连接；机组出水管连接定压水池的进口，定压水池的出口连接水轮机进水管，水轮机进水管上安装蝶阀；水轮机安装于蜗壳中，蜗壳的进口通过蜗壳进水接头连接水轮机进水管，蜗壳出口连接尾水管。

本发明的工作方式为：利用水轮泵回收水源热泵机组排水的部分位能，转化为机械能后对水源热泵机组进水做功，以提高能源利用效率。本发明中的水轮泵由于靠回收的位能做功，只能提供部分可供系统使用的能量，因此要配合本发明中的取水泵装置联合运行提供给系统足够的能量。取水泵类型根据水体的水位变化进行选择：对一年中不同时间水位固定或变化微小的水体选用定频水泵；对一年中不同时间水位变化较大的水体选用变频水泵，稳定系统运行。

水轮泵是水轮机与水泵通过轴结合为一体的输水泵，又称水力抽水机。水轮机由转轮导水器和进出接口等组成；水泵由叶轮、泵体、泵盖和进出接口等组成。水轮机进出口压差驱动水轮机转轮转动，并通过轴带动水泵叶轮，从而把水的位能转化为机械能。水轮泵完全靠水力作用运转，不需其它动力，凡有水位落差的地方都可使用。

本发明的有益效果是：水轮泵设备构造简单、无电动机，易损件少，体积小，重量轻；通过水源热泵回水对水轮机叶片的冲击，将水的位能转化为机械能传递给水泵使其做功，回收位能，节约能耗；将水轮机安装于蜗壳中，提高了水力稳定性。本发明安装简便，可广泛应用于江、河、湖、海、污水、地下水等各类水源热泵、冷却换热工程，及其他开式的循环水系统。

附图说明

图1为本发明示意图。

图2为本发明中水轮泵的结构示意图。

图3为本发明中水轮泵接管示意图

图4为本发明中水泵俯视结构示意图。

图5为本发明中蜗壳俯视结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种带有水轮泵的水源热泵空调系统，该系统包括取水泵4、水轮泵(包括水泵1和水轮机2)、水源热泵机组5、定压水池6、取水管7和排水管13。取水泵4进口连接取水管7、取水泵4出口连接机组进水管10，并安装止回阀15。机组进水管10安装蝶阀16，并在蝶阀16进、出口处分别与水泵进水管8、水泵出水管9连接。水泵1进口连接水泵进水管8，并安装蝶阀17；水泵出口连接水泵回水管9，并安装止回阀18。水源热泵机组进、出口分别与机组进水管10、机组出水管11连接。定压水池6进口连接机组出水管11，定压水池6出口连接水轮机进水管12，并安装蝶阀19。水轮机2安装于蜗壳3中，蜗壳3的进口通过蜗壳进水接头连接水轮机进水管12，蜗壳出口连接尾水管13。图中箭头所指方向为水流方向。

本发明的工作原理为，首先启动取水泵4，使水体的水进入取水管7。如果采取常规运行模式，则打开蝶阀16，关闭蝶阀17，水被取水泵4增压后直接由机组进水管10流入水源热泵机组5；如果采用节能运行模式，则关闭蝶阀16，打开蝶阀17，水被取水泵4部分增压后，通过水泵进水管8流入水泵1，被水泵1增压，再通过水泵回水管9流入机组进水管10，进入水源热泵机组5。水源热泵机组5流出的水，通过机组出水管11流入水池6，再经水轮机进水管12流入蜗壳3，带动水轮机转轮转动，并通过轴带动水泵叶轮转动。水带动水轮机叶片后，压力降低，由尾水管13排至水体中。关闭系统时，先关闭蝶阀19，再关闭取水泵4。

图2为本发明水轮泵的结构示意图，图中水泵1、滚动轴承1-1、泵盖1-2、叶轮1-3、油封1-4、泵体1-5、水轮机2、转轮2-1、主轴2-2、导水座2-3、导轴承2-4。

图3中：水泵进口1-6连接水泵进水管8，水泵出口1-7连接水泵出水管9；水轮机2安装于蜗壳3中，蜗壳进口3-1通过蜗壳进水接头3-2连接水轮机进水管12；水轮机有尾水管13。

图4中：水泵进口1-6、水泵出口1-7、水泵进水管8。

图5为蜗壳的示意图，图中蜗壳进口3-1、蜗壳进水接头3-2、蜗壳出口3-3。

显然，本发明系统还应当有必要的温度压力监控系统和水质处理设备，可结合本发明的操作要求采用本领域技术人员熟知的常规设计来完成，但不是本发明需要保护的主题。因此，在本说明书中省略了部分在水源热泵空调系统中所必需的其他装置的介绍。

Claims (2)

1.一种带有水轮泵的水源热泵空调系统，该系统包括取水泵(4)、水源热泵机组(5)、取水管(7)、机组进水管(10)和机组出水管(11)；其特征在于取水泵(4)进口连接取水管(7)并装有蝶阀(14)，取水泵(4)出口通过止回阀(15)连接机组进水管(10)；机组进水管(10)上设有蝶阀(16)，并在蝶阀(16)的进、出口处分别设有与水泵(1)相连的水泵进水管(8)和水泵回水管(9)；水泵进水管(8)的管路上安装蝶阀(17)，水泵回水管(9)的管路上安装止回阀(18)；水源热泵机组(5)的进、出口分别与机组进水管(10)和机组出水管(11)连接；机组出水管(11)连接定压水池(6)的进口，定压水池(6)的出口连接水轮机进水管(12)，水轮机进水管(12)上安装蝶阀(19)；水轮机(2)安装于蜗壳(3)中，蜗壳(3)的进口通过蜗壳进水接头连接水轮机进水管(12)，蜗壳出口连接尾水管(13)。

2.根据权利要求1所述的带有水轮泵的水源热泵空调系统，其特征在于所述水源热泵机组(5)为水-水式水源热泵机组或水-空气式水源热泵机组。

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