CN101832597A - 一种节能、节水的水循环综合供热利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种节能、节水的水循环综合供热利用系统，在建筑原有的排水系统基础上增加一个支管排水系统收集具有一定热量的排水，将其作为水源热泵机组的水源来加热建筑卫生热水系统的水。特别是在原有的排水基础上增加支管排水系统进行收集排水，将其热量提取后再进行过滤净化处理，然后作为中水回用，这样可以在三个方面得到优势：一、热水系统采用水—水热泵机组，保证了热水系统的高效稳定运行；二、采用支管排水系统，降低污水处理系统的处理量40％～60％，减低污水处理成本；三、采用中水回用系统，降低建筑用水量，充分达到节约水资源的目的。

Description

一种节能、节水的水循环综合供热利用系统
技术领域：
本发明涉及一种节能、节水的水循环综合供热利用系统，属供热系统及建筑给排水系统应用领域。
背景技术：
供热设备：目前市场较为适用的供热设备主要有燃气热水设备、电热水设备、太阳能热水设备、空气源热泵热水设备、水源热泵热水设备、土壤源热泵热水设备，其最节能的设备为太阳能热水设备，其基本无运行费用，热泵热水设备是除太阳能以外的其他热水设备中最节能的设备，而水源热泵设备需要有水源(一般为地表水、地下水等现成的基础条件才能使用水源热泵)，土壤源热泵需要开挖地下土壤用来下埋蒸发器管路，空气源热泵设备安装较为方便，只要有空气流通的任何位置都可以安装。从使用性能上，水源热泵效率较高，土壤源次之，空气源热泵因为受环境气温的影响较为不稳定，同时效率也不稳定，较其他两种设备低。
给排水系统：目前建筑住宅给水系统中一般设置有给水系统(冷、热水)，排水系统(将所有排水统一排走)，淋浴水、洗手、洗衣、冲洗马桶等所有的水一起排。
污水处理系统：将建筑统一的排水进行集中处理，在各项指标达到环保和使用要求后，再进行排放和使用。这样污水处理量与原水使用量相同，使得污水处理系统需配置较大处理能力的污水处理设备
发明内容：
本发明的目的在将现有各不相关联的设备协调统一配置进行科学的工艺配合，提出一种节能、节水的供热水、供冷水及废水处理工艺流程，达到一种可以节能、节水的建筑给水、排水系统工艺设备，充分实现三个方面的资源利用：一、热水系统采用水源热泵机组，保证了热水系统设备的高效稳定运行，降低了热水加热运行成本；二、采用支管排水系统，降低污水处理系统的处理量40％～60％，降低污水处理成本；三、采用中水回用系统，降低建筑用水量，充分的达到节约水资源的目的。
本发明节能、节水的水循环综合供热利用系统的目的是通过下列工艺设备完成的：该系统总设备主要由储热水箱(1)、供热水管网(2)、循环回水管网(3)、太阳能集热板/管(4)、水源热泵机组(5)、富热量废水收集系统/支管排水系统(6)、富热量废水收集池(7)、地埋管(8)、废水净化处理系统(9)、中水供应管路系统(10)、中水储水箱/塔(11)、冷水补水泵(12)、循环回水泵(13)、太阳能直流补水电磁阀(14)、太阳能循环系统(15)、中水供水泵(16)、加热水箱(17)、低温加热循环水泵(18)共同组成，其特征在于由富热量废水收集系统/支管排水系统(6)将富热量废水收集于富热量废水收集池(7)中，作水源热泵机组(5)的水源来加热卫生热水，经水源热泵机组(5)加热后的卫生热水通过热水管网(2)进入储热水箱(1)中，作热水储存使用，富热量废水收集池(7)中的废热水先提取热量后，再经废水净化处理系统(9)净化处理才成为中水，中水通过中水供水泵(16)存储于中水储水箱/塔(11)，然后通过中水供应管路系统(10)输送到用户家中，用于冲洗马桶等非身体接触性用水使用；在总设备系统中太阳能集热板/管(4)作为卫生热水加热系统中的初加热设备；太阳能系统可将卫生热水加热到设定温度时，水源热泵机组(5)不启动运行；太阳能系统将卫生热水的温度不能加热到设定温度，水源热泵机组(5)自动启动加热保证卫生热水达到设定温度。
所述收集生活排放的、具有一定热量的废水作为水源热泵机组(5)提取热量的水源。
所述在建筑排水中设置支管排水系统，支管排水系统中的收集系统(6)收集淋浴废水、洗脸盆废水类的富热量废水，将富热量废水收贮在富热量废水收集池(7)中，为水源热泵机组(5)提供提取热能的水源。
所述太阳能集热板/管(4)产生的热水储存在储热水箱(1)内，作为卫生热水的初加热设备，最大限度地利用太阳能的热量加热热水，水源热泵机组(5)作为辅助热源保证供热水系统的正常运行。
所述在建筑排水中设置支管排水系统的富热量废水收集系统(6)，废热水收集在富热量废水收集池(7)中，通过水源热泵机组(5)将余热提取后再进入废水净化处理系统(9)进行净化处理后，通过中水供应管路系统(10)供至每户，用于冲洗马桶类型的其他非身体接触性用水。
所述富热量废水作为水源热泵机组(5)的热源，在富热量水温度不足时，可由地埋管(8)作为热量补充的部件来保证水源热泵机组(5)的备用热量来源；与此同效的方式作为水源热泵的另一种备用热源——可将水源热泵机组(5)调整水源和空气源热泵机组的双源热泵机组，来保证系统的在低热量废水系统中稳定、安全运行。
本发明富热量废水收集系统(支管排水系统)(6)将富热量废水收集于富热量废水收集池(7)中，作为水源热泵机组(5)的水源来加热卫生热水，经过水源热泵机组(5)加热后的卫生通过热水管网(2)进入储热水箱(1)中作为卫生热水储存使用，富热量废水收集池(7)中的废热水提取热量经废水净化处理系统(9)净化处理后，作为中水通过中水供水泵(16)存储于中水储水箱/塔(11)中，然后通过中水供应管路系统(10)输送到用户家中，作为用于冲洗马桶等非身体接触性用水使用。在系统中太阳能集热板/管(4)作为卫生热水加热系统中的初加热设备，如果太阳能系统可将卫生热水加热到设定温度时，水源热泵机组(5)不启动运行，如果太阳能系统将卫生热水的温度不能加热到设定温度，水源热泵机组(5)自动启动加热保证卫生热水达到设定温度。
本发明在制热水时，首先利用太阳能集热模块产出的热水，如果太阳能集热模块产出的热水量达不到使用要求，系统自动启动水源热泵机组进行加热热水。对提取热量后的废水可直接排至污水处理系统，也可以进行简单的净化处理后作为较洁净的中水供应至户内作为冲洗马桶等其他非身体接触性用水。其中水箱(塔)、储热水箱等可以放置在建筑底层，也可以放置在建筑屋顶等位置，在寒冷地区，废热水的热量满足不了制热水的要求时，可通过两种途径补充热量：一种是采用地埋管取得补充热量、另一种采用双源(水源、空气源)热泵机组取得补充热量，具体视工程实际情况而定，最终的目的是在满足使用的条件下为建筑节能、节水的目标服务。
本发明节能、节水的水循环综合供热利用系统设计在建筑住宅中，可以得到如下的优势体现：1、降低热水加热成本；2、节约水资源、3、降低建筑排水污水处理量及运行成本。
附图说明
图1太阳能联合单元式废热水水源(地源)热泵供热水(中水)系统；
图2太阳能联合单元式废热水水源热泵供热水系统；
图3单元式废热水水源(地源)热泵供热水(中水)系统；
图4单元式废热水水(地源)源热泵供热水系统；
图5单元式废热水水源热泵供热水系统；
图6太阳能联合单元式双源热泵供热水(中水)系统；
图7为本发明控制器中各部件连接关系原理示意图。
上述图中：1-储热水箱；2-供热水管网；3-循环回水管网；4-太阳能集热板/管；5-水源热泵机组；6-富热量废水收集系统/支管排水系统；7-富热量废水收集池；8-地埋管；9-废水净化处理系统；10-中水供应管路系统；11-中水储水箱/塔、12-冷水补水泵、13-循环回水泵、14-太阳能直流补水电磁阀、15-太阳能循环系统、16-中水供水泵、17-加热水箱、18-低温加热循环水泵。
具体实施方式
附图1-6是本发明的系统原理及形式，但不限于以下几种形式：
如图1所示的太阳能联合单元式废热水水源(地源)热泵供热水(中水)系统。太阳能集热板/管4集热系统布置在屋面上(也可安装在阳台、南墙面等有利于安装太阳能集热器的位置)，在白天有日照的情况下产生热水储存在储热水箱1中，通过供热水管网2供至室内热水用户，在供热水管网2中的热水冷了之后，控制系统启动循环回水泵(13)通过循环回水管网3将热水充满供热水管网2以便用户即时放出热水。在热水用户使用热水后，系统通过淋浴废水、洗脸盆废水收集管道6将具有一定热量的废水收集在富热量废水收集池7中，由于热水的使用储热水箱1液位下降到一定液位时，控制系统启动水源热泵机组5启动加热热水，同时启动冷水补水泵12对供热水系统补充冷水，此时，冷水补水是通过控制系统根据储热水箱1的热水温度定温补水，防止储热水箱1中的热水温度急剧下降达不到热水使用标准。热量通过水源热泵机组5从富热量废水收集池7中提取，用来加热储热水箱1中的水，废热水由于被提取热量后温度下降，然后通过废水净化处理系统9处理后，通过中水供水泵16储存在中水储水箱/塔11中，由中水供应管路系统10供应住宅中水使用，在中水使用后，通过污水排放系统排至小区污水处理站处理。在中水使用量不足的情况下，废热水提取热量后将多余的废水直接排至污水处理站处理。在富热量废热水收集不能满足卫生热水需求热量的情况下，可开启地埋管8进行热量补偿，以保证水源热泵正常工作。
如图2所示的太阳能联合单元式废热水水源热泵供热水系统。太阳能集热板/管4集热系统布置在屋面上(也可安装在阳台、南墙面等有利于安装太阳能集热器的位置)，在白天有日照的情况下产生热水储存在储热水箱1中，通过供热水管网2供至室内热水用户，在供热水管网2中的热水冷了之后，控制系统启动循环回水泵13通过循环回水管网3将热水充满供热水管网2以便用户即时放出热水。在热水用户使用热水后，系统通过淋浴废水、洗脸盆废水收集管道6将具有一定热量的废水收集在富热量废水收集池7中，由于热水的使用储热水箱1液位下降到一定液位时，控制系统启动水源热泵机组5启动加热热水，同时启动冷水补水泵12对供热水系统补充冷水，此时，冷水补水是通过控制系统根据储热水箱1的热水温度定温补水，防止储热水箱1中的热水温度急剧下降达不到热水使用标准。热量通过水源热泵机组5从富热量废水收集池7中提取，用来加热储热水箱1中的水，废热水被提取热量后直接排至小区污水处理站进行处理。
如图3所示的单元式废热水水源(地源)热泵供热水(中水)系统。储热水箱1通过供热水管网2供至室内热水用户，在供热水管网2中的热水冷了之后，控制系统启动循环回水泵13通过循环回水管网3将热水充满供热水管网2以便用户即时放出热水。在热水用户使用热水后，系统通过淋浴废水、洗脸盆废水收集管道6将具有一定热量的废水收集在富热量废水收集池7中，由于热水的使用储热水箱1液位下降到一定液位时，控制系统启动水源热泵机组5启动加热热水，同时启动冷水补水泵12对供热水系统补充冷水，此时，冷水补水是通过控制系统根据储热水箱1的热水温度定温补水，防止储热水箱1中的热水温度急剧下降达不到热水使用标准。热量通过水源热泵机组5从富热量废水收集池7中提取，用来加热储热水箱1中的水，废热水由于被提取热量后温度下降，然后通过废水净化处理系统9处理后，通过中水供水泵16储存在中水储水箱/塔11中，由中水供应管路系统10供应住宅中水使用，在中水使用后，通过污水排放系统排至小区污水处理站处理。在中水使用量不足的情况下，废热水提取热量后将多余的废水直接排至污水处理站处理。在富热量废热水收集不能满足卫生热水需求热量的情况下，可开启地埋管8进行热量补偿，以保证水源热泵正常工作。
如图4所示的单元式废热水水(地源)源热泵供热水系统。储热水箱1通过供热水管网2供至室内热水用户，在供热水管网2中的热水冷了之后，控制系统启动循环回水泵13通过循环回水管网3将热水充满供热水管网2以便用户即时放出热水。在热水用户使用热水后，系统通过淋浴废水、洗脸盆废水收集管道6将具有一定热量的废水收集在富热量废水收集池7中，由于热水的使用储热水箱1液位下降到一定液位时，控制系统启动水源热泵机组5启动加热热水，同时启动冷水补水泵12对供热水系统补充冷水，此时，冷水补水是通过控制系统根据储热水箱1的热水温度定温补水，防止储热水箱1中的热水温度急剧下降达不到热水使用标准。热量通过水源热泵机组5从富热量废水收集池7中提取，用来加热储热水箱1中的水，废热水被提取热量后通过污水排放系统排至小区污水处理站处理。在富热量废热水收集不能满足卫生热水需求热量的情况下，可开启地埋管8进行热量补偿，以保证水源热泵正常工作。
如图5所示的单元式废热水水源热泵供热水系统，储热水箱1通过供热水管网2供至室内热水用户，在供热水管网2中的热水冷了之后，控制系统启动循环回水泵(13)通过循环回水管网3将热水充满供热水管网2以便用户即时放出热水。在热水用户使用热水后，系统通过淋浴废水、洗脸盆废水收集管道6将具有一定热量的废水收集在富热量废水收集池7中，由于热水的使用储热水箱1液位下降到一定液位时，控制系统启动水源热泵机组5启动加热热水，同时启动冷水补水泵12对供热水系统补充冷水，此时，冷水补水是通过控制系统根据储热水箱1的热水温度定温补水，防止储热水箱1中的热水温度急剧下降达不到热水使用标准。热量通过水源热泵机组5从富热量废水收集池7中提取，用来加热储热水箱1中的水，废热水被提取热量后通过污水排放系统排至小区污水处理站处理。
如图6所示的太阳能联合单元式双源热泵供热水(中水)系统。储热水箱1、太阳能集热板/管(4)集热系统、双源(水源、空气源)热泵机组5、废水净化处理系统9、中水储水箱/塔11均布置在屋面上，在白天有日照的情况下产生热水储存在储热水箱1中，通过供热水管网2供至室内热水用户，在供热水管网2中的热水冷了之后，控制系统启动循环回水泵13通过循环回水管网3将热水充满供热水管网2以便用户即时放出热水。在热水用户使用热水后，系统通过淋浴废水、洗脸盆废水收集管道6将具有一定热量的废水收集在富热量废水收集池7中，在水源热泵工作时，系统启动中水供水泵16，将废水抽至废水净化处理系统9进行处理后储存于中水储水箱/塔11中，随着热水的使用储热水箱1液位下降到一定液位时，控制系统启动水源热泵机组5启动加热热水，同时启动冷水补水泵12对供热水系统补充冷水，此时，冷水补水是通过控制系统根据储热水箱1的热水温度定温补水，防止储热水箱1中的热水温度急剧下降达不到热水使用标准。热量通过水源热泵机组5从中水储水箱/塔11中提取，用来加热储热水箱1中的水，中水被提取热量后温度下降，在中水使用量不足的情况下，在中水温度下降到设定温度时，系统自动控制让低温中水排放至雨水收集系统中，然后补充新的高温中水，在富热量废热水收集不能满足卫生热水需求热量的情况下，双源热泵机组5会自动启动空气源系统进行热量补偿，以保证热泵机组正常工作，满足热水使用要求。
如图7所示的为本发明控制器中各部件连接关系原理示意图。储热热水箱液位探头探测到储热水箱1的液位达不到设定液位时，控制系统启动冷水补水泵12对储热水箱1进行检测温度式定温补冷水控制；储热水箱温度探头探测到储热水箱1的水温达不到设定要求时，控制系统启动水源热泵机组5对储热水箱1中的水进行加热直到水温达到设定标准；在回水管网温度探头探测到管网中的水温低于热定标准时，控制系统启动循环回水泵13通过循环回水管网3将热水充满供热水管网2以便用户即时放出热水；中水水箱液位探头探测到中水储水箱/塔11中的液位下降到设定补水液位时，控制系统启动污水净化处理系统9对废水进行处理后储存在中水储水箱/塔11中以备中水回用系统使用。多余的废水直接排放至小区污水处理站中处理。在富热量废水收集池7的温度下降到设定温度时，控制系统启动低温加热循环水泵18通过地埋管8对废水进行热量补偿，以保证水源热泵机组正常工作。
在图6系统中，当中水储水箱/塔11中的中水温度下降到设定温度时，控制系统会自动启动空气源蒸发器进行吸热，以保证双源热泵机组5的正常工作。
各种探头及控制信号线通过导线与控制主板连接。

Claims (6)

1.一种节能、节水的水循环综合供热利用系统，该系统总设备主要由储热水箱(1)、供热水管网(2)、循环回水管网(3)、太阳能集热板/管(4)、水源热泵机组(5)、富热量废水收集系统/支管排水系统(6)、富热量废水收集池(7)、地埋管(8)、废水净化处理系统(9)、中水供应管路系统(10)、中水储水箱/塔(11)、冷水补水泵(12)、循环回水泵(13)、太阳能直流补水电磁阀(14)、太阳能循环系统(15)、中水供水泵(16)、加热水箱(17)、低温加热循环水泵(18)共同组成，其特征在于由富热量废水收集系统/支管排水系统(6)将富热量废水收集于富热量废水收集池(7)中，作水源热泵机组(5)的水源来加热卫生热水，经水源热泵机组(5)加热后的卫生热水通过热水管网(2)进入储热水箱(1)中，作热水储存使用，富热量废水收集池(7)中的废热水先提取热量后，再经废水净化处理系统(9)净化处理才成为中水，中水通过中水供水泵(16)存储于中水储水箱/塔(11)，然后通过中水供应管路系统(10)输送到用户家中，用于冲洗马桶等非身体接触性用水使用；在总设备系统中太阳能集热板/管(4)作为卫生热水加热系统中的初加热设备；太阳能系统可将卫生热水加热到设定温度时，水源热泵机组(5)不启动运行；太阳能系统将卫生热水的温度不能加热到设定温度，水源热泵机组(5)自动启动加热保证卫生热水达到设定温度。
2.根据权利要求1所述的一种节能、节水的水循环综合供热利用系统，其特征在于收集生活排放的、具有一定热量的废水作为水源热泵机组(5)提取热量的水源。
3.根据权利要求1所述的一种节能、节水的水循环综合供热利用系统，其特征在于在建筑排水中设置支管排水系统，支管排水系统中的收集系统(6)收集淋浴废水、洗脸盆废水类的富热量废水，将富热量废水收贮在富热量废水收集池(7)中，为水源热泵机组(5)提供提取热能的水源。
4.根据权利要求1所述的一种节能、节水的水循环综合供热利用系统，其特征在于太阳能集热板/管(4)产生的热水储存在储热水箱(1)内，作为卫生热水的初加热设备，最大限度地利用太阳能的热量加热热水，水源热泵机组(5)作为辅助热源保证供热水系统的正常运行。
5.根据权利要求1所述的一种节能、节水的水循环综合供热利用系统，其特征在于在建筑排水中设置支管排水系统的富热量废水收集系统(6)，废热水收集在富热量废水收集池(7)中，通过水源热泵机组(5)将余热提取后再进入废水净化处理系统(9)进行净化处理后，通过中水供应管路系统(10)供至每户，用于冲洗马桶类型的其他非身体接触性用水。
6.根据权利要求1所述的一种节能、节水的水循环综合供热利用系统，其特征在于富热量废水作为水源热泵机组(5)的热源，在富热量水温度不足时，可由地埋管(8)作为热量补充的部件来保证水源热泵机组(5)的备用热量来源；与此同效的方式作为水源热泵的另一种备用热源——可将水源热泵机组(5)调整水源和空气源热泵机组的双源热泵机组，来保证系统的在低热量废水系统中稳定、安全运行。
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