CN105908805A - 一种适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，包括地上取水构筑物、地下取水构筑物和取水管系。地下取水构筑物包括地下井道和地下水泵室，取水管系包括机组段输水管路和取水段输水管路，取水段输水管路包括取水段输水总管、涨水期输水管道、枯水期输水管道，涨水期输水管道的取水口设在河流正常平均水位下方的取水层内，枯水期输水管道的取水口设在河流枯水期平均水位下方的取水层内。本发明采用涨水期和枯水期两套取水管路应对水位落差大的情况，具有全年取水稳定的特点。

Description

一种适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统

技术领域

本发明涉及一种水源热泵取水系统，特别涉及一种适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，属于水源热泵取水系统领域。

背景技术

水源热泵是指利用地表浅层水源中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，根据热能原理，输入少量的高位电能，将低位热能向高位热能转移的设备。由于水源热泵需要从地表浅层水源中吸收低温低位热能，所以如何将地表水引入到热泵主机中一直是水源热泵领域中的一个十分重要的课题。目前的解决方案是在地表水源附件建设水泵厂房，由水泵机组和通入水源中的泵水管道将地表水引入到热泵主机中进行换热。然而，地表水源因其所处自然环境不同而各有自身的特点，例如，有些地区的全年水位变化比较大，水位的季节性落差大。根据现有的建设方案，需要在河岸上修筑水泵房，再从水泵房引出管道沿河床向河水中延伸直至到达取水处。这种方案基于以上水面季节性落差较大的情况，需要根据全年水平面海拔的平均值确定取水点的位置，这种方案容易在极端的季节环境下取不到符合条件的水源，而且季节性落差较大也给定位适宜的取水层带来了困难。

发明内容

本发明适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统公开了新的方案，采用涨水期和枯水期两套取水管路应对季节性水位落差大的情况，解决了现有方案因水位季节性落差大而带来的在极端季节环境下取不到符合条件的水源的问题。

本发明适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统包括地上取水构筑物、地下取水构筑物和取水管系，地下取水构筑物内设有取水管系。地下取水构筑物包括地下井道和地下水泵室，地下井道的上端与地上取水构筑物连通，地下井道的下端与地下水泵室连通，取水管系包括机组段输水管路和取水段输水管路，机组段输水管路的上端从地下井道的上端离岸侧通出与水源热泵连通，机组段输水管路的下端与设在地下水泵室内的输水泵的出水端连通，取水段输水管路包括取水段输水总管、涨水期输水管道、枯水期输水管道，取水段输水总管的出口与输水泵的进水端连通，取水段输水总管的进口与涨水期输水管道的出口、枯水期输水管道的出口形成三通式连通，涨水期输水管道的取水口设在河流正常平均水位下方的取水层内，枯水期输水管道的取水口设在河流枯水期平均水位下方的取水层内。输水泵将河水通过所述涨水期输水管道和/或所述枯水期输水管道泵入所述机组段输水管路，所述机组段输水管路将水源输送至水源热泵机组。

本发明适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统采用涨水期和枯水期两套取水管路应对水位落差大的情况，具有全年取水稳定的特点。

附图说明

图1是本发明适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统的示意图。

其中，110是维护爬梯，210是输水泵，221是吊运作业平台，310是机组段输水管路，322是涨水期输水管道，323是枯水期输水管道，324是涨水期输水管混凝土基座，325是枯水期输水管混凝土基座，326是延伸段，327是取水口段，328是定位轨道，329是定位基座，330是反冲洗管路。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统包括地上取水构筑物、地下取水构筑物和取水管系，地下取水构筑物内设有取水管系，还可以配设检修平台等辅助设备，同时考虑到水流渗漏的问题，在地下取水构筑的底部低凹处还可以设置排水沟，排水沟可以通往更深层的地下排水通道。地下取水构筑物包括地下井道和地下水泵室，地下井道的上端与地上取水构筑物连通，地下井道的下端与地下水泵室连通，取水管系包括机组段输水管路和取水段输水管路，机组段输水管路的上端从地下井道的上端离岸侧通出与水源热泵连通，机组段输水管路的下端与设在地下水泵室内的输水泵的出水端连通，取水段输水管路包括取水段输水总管、涨水期输水管道、枯水期输水管道，取水段输水总管的出口与输水泵的进水端连通，取水段输水总管的进口与涨水期输水管道的出口、枯水期输水管道的出口形成三通式连通，涨水期输水管道的取水口设在河流正常平均水位下方的取水层内，枯水期输水管道的取水口设在河流枯水期平均水位下方的取水层内。输水泵将河水通过所述涨水期输水管道和/或所述枯水期输水管道泵入所述机组段输水管路，所述机组段输水管路将水源输送至水源热泵机组。上述方案采用涨水期输水管道、枯水期输水管道分别应对正常取水和极端季节性情况下的取水需求，而且内置的取水管系避免了管道外置带来的易受干扰、破坏的问题，由于设置在一个相对封闭的环境中，管系的施工和维护也相对容易。

在建设地下取水构筑物和取水管系以及后期修理、维护的过程中，经常遇到需要将大件的具有一定重量的部件运入、出的操作，由于地下取水构筑物包括两个相连的不同构筑空间，使用吊装设备从井口直接吊出、入显得十分不便。为了解决这个问题，本方案采用了在地下水泵室内安装吊装中转设备的方案，如图1所示，具体是地下水泵室顶部设有吊运装置，吊运装置包括固定在地下水泵室顶部的吊运轨道和可在吊运轨道上滑动的吊运作业平台，吊运轨道的一端延伸至地下井道的下端口，吊运作业平台将地下井道运下来的物件沿吊运轨道吊运至地下水泵室的设定位置，吊运作业平台将地下水泵室内的物件沿吊运轨道吊运至地下井道下端的入口处后向上传送出地下井道。上述方案中内部吊运装置的引入极大便利了前期的修筑和后期的维护工作。进一步，为了方便维护人员进出地下取水构筑物，本方案在地下井道上端与地上取水构筑物的连通处设有维护爬梯，维护人员通过维护爬梯进出地下取水构筑物。

为了提高暴露在河水中的管道的稳定性，减少河水中泥沙等杂志颗粒进入取水管系中，保证取水质量和效率，本方案的涨水期输水管道的取水端通入取水层的部分通过涨水期输水管混凝土基座固定在河床上，涨水期输水管道取水端的取水口处设有滤网部件，河水经过滤网部件过滤后进入涨水期输水管道。同时，本方案的枯水期输水管道的取水端通入取水层的部分通过枯水期输水管混凝土基座固定在河床上，枯水期输水管道取水端的取水口处设有滤网部件，河水经过滤网部件过滤后进入枯水期输水管道。为了保证水源热泵在枯水期能够取到符合要求的水源，本方案将枯水期输水管道设计成可根据情况延长的方案，具体是枯水期输水管道取水端通入取水层的部分包括依次密封拼接连通的基座段、延伸段、取水口段，延伸段包括若干通过密封法兰连通的延伸支管段。通过增加延伸支管段的数量，或者改变延伸支管段本身的尺寸都可以实现改变输水管道长度的目的。进一步，为了使得上述枯水期输水管道取水端的相应部分能够适应河底具体环境的要求，本方案还可以将其部分设计成可以变形的方案，即延伸支管段是可弹性伸缩、扭转变形的管道体，取水口段通过取水口段定位装置固定在设定取水层的河床上。以上方案使得取水口段不仅可以从轴向上延长，还可以从径向扭曲，增强了取水的灵活性。

在上述方案的基础上，本方案还进一步公开了一种取水口段移动导向装置，具体是取水口段定位装置包括固定在河床上的定位轨道和可在定位轨道上滑动定位的定位基座，取水口段固定架设在定位基座上，定位基座带动取水口段沿定位轨道滑动、定位。取水口段定位装置的具体方案增强了取水口段的稳定性。进一步，为了实现水下定位的自动化，根据水体参数的变化适时改变取水点的位置，本方案还公开了一种取水口段的自动定位方案，即枯水期输水管道还包括取水口段定位装置控制系统，取水口段定位装置控制系统包括水温检测模块、定位基座驱动模块、控制模块，控制模块根据水温检测模块传送来的水温值与设定水温值的比对结果控制定位基座驱动模块驱动定位基座带动取水口段沿定位轨道滑动、定位。上述智能化取水的方案极大提高了取水系统的自动化和可操纵性。

本方案在自然环境的河水中取水，难免会将一定深度的河水中的泥沙带入，为了改善这个状况，保证水源热泵机组正常工作，及时清除输水管中的淤积物，必须对输水管道进行定期清理。为了实现上述技术目的，本方案引入了反冲洗管路，具体是取水管系还包括反冲洗管路，反冲洗管路包括反冲洗总管道、涨水期输水管道反冲洗管道、枯水期输水管道反冲洗管道，反冲洗总管道的进水口与机组段输水管路上端连通，反冲洗总管道的出水口与涨水期输水管道反冲洗管道的进水口、枯水期输水管道反冲洗管道的进水口形成三通式连通，涨水期输水管道反冲洗管道的出水口与涨水期输水管道的下游管道连通，枯水期输水管道反冲洗管道的出水口与枯水期输水管道的下游管道连通。如图1所示，在进行反冲洗时，关闭取水段输水总管与涨水期输水管道的连通点、枯水期输水管道反冲洗管道与枯水期输水管道的连通点，输水泵通过枯水期输水管道取水经过涨水期输水管道反冲洗管道冲洗涨水期输水管道。关闭取水段输水总管与枯水期输水管道的连通点、涨水期输水管道反冲洗管道与涨水期输水管道的连通点，输水泵通过涨水期输水管道取水经过枯水期输水管道反冲洗管道冲洗枯水期输水管道。输水管下游的泥沙随着上游泥沙量的减少逐步运动至上游，再被排出，如此循环最终达到清理管道的目的。

以上方案涉及的电路、模块、电子元器件均可以采用本领域通用的方案和选型，也可以根据实际需要采用特别设计的方案。

本方案的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统采用涨水期和枯水期两套取水管路应对季节性水位落差大的情况，采用吊装中转设备便利前期的构建和后期的维护，采用可根据情况灵活改变取水位置的取水导向装置改善了取水的质量和供水的稳定性，采用反冲洗管系清理输水管中的淤积物，有效避免了管道堵塞，降低了水源热泵机组的故障率。基于以上特点，本方案的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统相比现有的方案具有突出的实质性特点和显著的进步。

本方案的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以单独存在，也可以相互包含，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (10)

1.一种适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，其特征是包括地上取水构筑物、地下取水构筑物和取水管系，所述地下取水构筑物内设有所述取水管系；所述地下取水构筑物包括地下井道和地下水泵室，所述地下井道的上端与所述地上取水构筑物连通，所述地下井道的下端与所述地下水泵室连通，所述取水管系包括机组段输水管路和取水段输水管路，所述机组段输水管路的上端从所述地下井道的上端离岸侧通出与水源热泵连通，所述机组段输水管路的下端与设在所述地下水泵室内的输水泵的出水端连通，所述取水段输水管路包括取水段输水总管、涨水期输水管道、枯水期输水管道，所述取水段输水总管的出口与所述输水泵的进水端连通，所述取水段输水总管的进口与所述涨水期输水管道的出口、枯水期输水管道的出口形成三通式连通，所述涨水期输水管道的取水口设在河流正常平均水位下方的取水层内，所述枯水期输水管道的取水口设在河流枯水期平均水位下方的取水层内；所述输水泵将河水通过所述涨水期输水管道和/或所述枯水期输水管道泵入所述机组段输水管路，所述机组段输水管路将水源输送至水源热泵机组。

2.根据权利要求1所述的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，其特征在于，所述地下水泵室顶部设有吊运装置，所述吊运装置包括固定在所述地下水泵室顶部的吊运轨道和可在所述吊运轨道上滑动的吊运作业平台，所述吊运轨道的一端延伸至所述地下井道的下端口，所述吊运作业平台将所述地下井道运下来的物件沿所述吊运轨道吊运至所述地下水泵室的设定位置，所述吊运作业平台将所述地下水泵室内的物件沿所述吊运轨道吊运至所述地下井道下端的入口处后向上传送出所述地下井道。

3.根据权利要求1所述的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，其特征在于，所述涨水期输水管道的取水端通入取水层的部分通过涨水期输水管混凝土基座固定在河床上，所述涨水期输水管道取水端的取水口处设有滤网部件，河水经过所述滤网部件过滤后进入所述涨水期输水管道。

4.根据权利要求1所述的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，其特征在于，所述枯水期输水管道的取水端通入取水层的部分通过枯水期输水管混凝土基座固定在河床上，所述枯水期输水管道取水端的取水口处设有滤网部件，河水经过所述滤网部件过滤后进入所述枯水期输水管道。

5.根据权利要求4所述的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，其特征在于，所述枯水期输水管道取水端通入取水层的部分包括依次密封拼接连通的基座段、延伸段、取水口段，所述延伸段包括若干通过密封法兰连通的延伸支管段。

6.根据权利要求5所述的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，其特征在于，所述延伸支管段是可弹性伸缩、扭转变形的管道体，所述取水口段通过取水口段定位装置固定在设定取水层的河床上。

7.根据权利要求6所述的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，其特征在于，所述取水口段定位装置包括固定在河床上的定位轨道和可在所述定位轨道上滑动定位的定位基座，所述取水口段固定架设在所述定位基座上，所述定位基座带动所述取水口段沿所述定位轨道滑动、定位。

8.根据权利要求7所述的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，其特征在于，所述枯水期输水管道还包括取水口段定位装置控制系统，所述取水口段定位装置控制系统包括水温检测模块、定位基座驱动模块、控制模块，所述控制模块根据所述水温检测模块传送来的水温值与设定水温值的比对结果控制所述定位基座驱动模块驱动所述定位基座带动所述取水口段沿所述定位轨道滑动、定位。

9.根据权利要求1所述的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，其特征在于，所述取水管系还包括反冲洗管路，所述反冲洗管路包括反冲洗总管道、涨水期输水管道反冲洗管道、枯水期输水管道反冲洗管道，所述反冲洗总管道的进水口与所述机组段输水管路上端连通，所述反冲洗总管道的出水口与所述涨水期输水管道反冲洗管道的进水口、所述枯水期输水管道反冲洗管道的进水口形成三通式连通，所述涨水期输水管道反冲洗管道的出水口与所述涨水期输水管道的下游管道连通，所述枯水期输水管道反冲洗管道的出水口与所述枯水期输水管道的下游管道连通；关闭所述取水段输水总管与所述涨水期输水管道的连通点、所述枯水期输水管道反冲洗管道与所述枯水期输水管道的连通点，所述输水泵通过所述枯水期输水管道取水经过所述涨水期输水管道反冲洗管道冲洗所述涨水期输水管道；关闭所述取水段输水总管与所述枯水期输水管道的连通点、所述涨水期输水管道反冲洗管道与所述涨水期输水管道的连通点，所述输水泵通过所述涨水期输水管道取水经过所述枯水期输水管道反冲洗管道冲洗所述枯水期输水管道。

10.根据权利要求1所述的适用于较大季节性水位落差的新型水源热泵取水系统，其特征在于，所述地下井道上端与所述地上取水构筑物的连通处设有维护爬梯，维护人员通过所述维护爬梯进出所述地下取水构筑物。