CN107014236B - 水池均匀布水系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水池均匀布水系统，包括进水管线、回水管线和分隔垂帘阵列，该分隔垂帘阵列含有呈规则的行列排布的多个分隔垂帘(1)，分隔垂帘(1)为两端开放的直立的筒状结构，该进水管线含有进水干管(2)和多条进水支管(3)，该回水管线含有回水干管(4)和多条回水支管(5)，进水支管(3)位于该分隔垂帘阵列的下方，回水支管(5)位于该分隔垂帘阵列的上方，每个分隔垂帘(1)与至少两条流向相反的进水支管(3)相对应，每个分隔垂帘(1)与至少两条流向相反的回水支管(5)相对应。该水池均匀布水系统能够提高蓄水池内循环系统的均匀性和平稳度。

Description

水池均匀布水系统
技术领域
本发明涉及蓄能布水技术领域，具体的是一种水池均匀布水系统。
背景技术
水池蓄水的形式有很多，常见的有迷宫式、隔膜式、多蓄冷水罐式和自然分层式。
多槽混合型又称迷宫型，是将蓄水储槽分隔成多个单元槽，单元槽间有序地采用堰或连通管连接，迂回曲折的流道减少回流热水和冷水的界面面积，以此减少斜温层体积。但其结构复杂、耗材多，热工性能也并不理想。该槽型为利用建筑物地下结构时较常用的方式。
空、实槽多槽切换型由两个以上储槽组成，一个储存冷水，一个储存回流热水，可确保冷温水不混合，由于该型必须设置一个空水槽，增加一次投资和维护费用，管理及运行控制较为复杂，其应用范围较窄。
自然分层式是利用水的密度随温度变化的特性，及冷水密度大，热水密度小，冷热水之间可以保持分层的状态。温度自然分层型(垂直流向型)借助于水的密度差异实现回流热水与槽内冷水的分隔，其结构简单，无须人工建造的隔离设施。水的导热系数(λ＝0.59W/m·k)低于常用建材(如混凝土，其λ＝0.98W/m·k)，因此，只需蓄冷槽内水温分层稳定，其冷热水的混合将受到很大程度的影响，是目前应用较多的一种。
目前常见的温度分层型蓄能水流分配装置的结构形式有同程管网、同心套管、配水盘、帽形稳流及周向蜗壳渐变等。
在分层型水蓄冷储槽中，为使水以重力流或活塞流平稳地导入槽内(或由槽内引出)，其关键是需在储槽的冷温水进口处设置稳流散流器，使水按不同温度相应的密度差异依次分层，形成并维持一个稳定的斜温层，以确保水流在储槽内均匀分配，扰动小。此斜温层流体力学特性可由弗鲁德准数(Fr)所决定，同时也受雷诺数(Re)的影响。自然分层散流分配管布水设置多为八角型、连续水平缝隙型、辐射圆盘型、条形等。以上各种方法的布水设置，有的由于布水管较长，布水强度受沿程阻力影响，均匀性欠佳。有的(如条形布水)由于单位长度流量过大的不能满足雷诺数的要求。
发明内容
为了提高蓄水池内循环系统的均匀性和平稳度，本发明提供了一种水池均匀布水系统，该水池均匀布水系统采用相向布置进水管和回水管的布置方案，每个进水管和回水管安装流量计和调节阀，实现每根水管的水量的精确控制。同时在水池内通过设置分隔垂帘的方案，实现水池内部分隔成多个独立的小型蜂巢结构，实现每个蜂巢内水量相等，消除各个蜂巢内水流量的不均性。多个布水器的对称布置，实现了单个蜂巢内水流量的均匀分布，实现蜂巢内水的活塞流动，避免上下层水形成对流和混合。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水池均匀布水系统，包括进水管线、回水管线和分隔垂帘阵列，该分隔垂帘阵列含有呈规则的行列排布的多个分隔垂帘，分隔垂帘为两端开放的直立的筒状结构，该进水管线含有进水干管和多条进水支管，该回水管线含有回水干管和多条回水支管，进水支管位于该分隔垂帘阵列的下方，回水支管位于该分隔垂帘阵列的上方，每个分隔垂帘与至少两条流向相反的进水支管相对应，每个分隔垂帘与至少两条流向相反的回水支管相对应。
该进水管线含有两条进水干管，两条进水干管分别为第一进水干管和第二进水干管，在以X、Y、Z为坐标轴的空间直角坐标系中，两条进水干管均沿X轴方向设置，每条进水支管均沿Y轴方向设置，与所述第一进水干管连接的进水支管的流向为Y轴的正方向，与所述第二进水干管连接的进水支管的流向为Y轴的负方向。
与所述第一进水干管连接的两个相邻的进水支管之间的距离相同，与所述第二进水干管连接的两个相邻的进水支管之间的距离相同，每个分隔垂帘与两条流向相反进水支管相对应。
该进水管线含有两条回水干管，两条回水干管分别为第一回水干管和第二回水干管，在以X、Y、Z为坐标轴的空间直角坐标系中，两条回水干管均沿X轴方向设置，每条回水支管均沿Y轴方向设置，与所述第一回水干管连接的回水支管的流向为Y轴的正方向，与所述第二回水干管连接的回水支管的流向为Y轴的负方向。
与所述第一回水干管连接的两个相邻的回水支管之间的距离相同，与所述第二回水干管连接的两个相邻的回水支管之间的距离相同，每个分隔垂帘与两条流向相反回水支管相对应。
进水支管连接有间隔设置的多根进水布水支管，回水支管连接有间隔设置的多根回水布水支管，在以X、Y、Z为坐标轴的空间直角坐标系中，进水布水支管和回水布水支管均沿X轴方向设置，进水布水支管的中部与进水支管连接，进水布水支管的两端均设有溢流布水器，回水布水支管的中部与回水支管连接，回水布水支管的两端均设有逆向溢流布水器。
进水布水支管位于该分隔垂帘阵列的下方，回水布水支管位于该分隔垂帘阵列的上方，进水布水支管与回水布水支管上下一一对应设置，每个分隔垂帘与两条流向相反的进水支管相对应，每个分隔垂帘与四根进水布水支管和八个溢流布水器相对应，每个分隔垂帘与两条流向相反的回水支管相对应，每个分隔垂帘与四根回水布水支管和八个逆向溢流布水器相对应，溢流布水器与逆向溢流布水器上下一一对应设置。
溢流布水器含有布水器壳体和连接头，布水器壳体为顶端朝下底端朝上的锥筒形结构，布水器壳体的底部设有均流挡板，布水器壳体的顶端通过连接头与进水布水支管的端部连接。
沿布水器壳体的轴线方向，布水器壳体的侧壁含有多列环缝，每列所述环缝均含有沿布水器壳体的周向均匀间隔排列的多条弧形割缝，溢流布水器内的流体能够穿过均流挡板和弧形割缝流出。
逆向溢流布水器与溢流布水器互为镜像，所述进水管线能够实现回水功能，所述回水管线能够实现进水功能。
本发明的有益效果是：
1、布水器内设均流挡板，增大布水面积、降低水流速，水流速度比常规布水器降低80％，且使水流速更加均匀，以达到池内水流静态分层，平稳上升。
2、同时将水池用分隔垂帘分为若干个小布水系统，形成类似蜂窝状的结构，大幅度减少水池内水流的横向干扰，同时能够精细的对池水进行控制，满足水循环过程中新水平稳注入水池，水池内的水平稳的排出的目的，达到动态平稳的水循环。
3、进水管和回水管采用相向的布置方式，能够消除单根进水因延程阻力损失造成的各个出水点水流量不等的现象，实现单个蜂巢内水流量的相等。
4、每根进水管安装流量计和调节阀，实现每个进水管流量的精确控制。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明所述水池均匀布水系统的主视图。
图2是本发明所述水池均匀布水系统的左视图。
图3是图1中的局部放大示意图。
图4是进水管线的俯视图。
图5是回水管线的俯视图。
图6是溢流布水器与进水布水支管连接的主视图。
图7是溢流布水器与进水布水支管连接的俯视图。
图8是溢流布水器的剖视图。
图9是布水器壳体的展开图。
图10是第一种均流挡板的俯视图。
图11是第二种均流挡板的俯视图。
1、分隔垂帘；2、进水干管；3、进水支管；4、回水干管；5、回水支管；6、进水布水支管；7、回水布水支管；8、溢流布水器；9、逆向溢流布水器；
11、布水器壳体；12、连接头；13、均流挡板；14、弧形割缝；
21、水面；22、水池壁；23、流量计；24、调节阀；25、阀门。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种水池均匀布水系统，包括进水管线、回水管线和分隔垂帘阵列，该分隔垂帘阵列含有呈规则的行列排布的多个分隔垂帘1，分隔垂帘1为两端开放的直立的筒状结构，该进水管线含有进水干管2和多条进水支管3，进水支管3与进水干管2连接，该回水管线含有回水干管4和多条回水支管5，回水支管5与回水干管4连接，进水支管3位于该分隔垂帘阵列的下方，回水支管5位于该分隔垂帘阵列的上方，每个分隔垂帘1与至少两条流向相反的进水支管3相对应，每个分隔垂帘1与至少两条流向相反的回水支管5相对应，如图1至图5所示。
该水池均匀布水系统的主要部分设置于水池中，水池含有水池壁22，该分隔垂帘阵列位于水池内的水面21以下，进水支管3位于水池的池底和该分隔垂帘阵列之间，回水支管5位于水池内的水面21和该分隔垂帘阵列之间，该分隔垂帘阵列内的所有的分隔垂帘1均位于同一高度，该分隔垂帘阵列内的所有的分隔垂帘1的大小和形状均相同，分隔垂帘1行列排布将水池用分隔分为若干个小布水系统，形成类似蜂窝状的结构，大幅度减少水池的横向干扰，同时能更加精细的对池水进行控制。
其中，“每个分隔垂帘1与至少两条流向相反的进水支管3相对应”的含义为每个分隔垂帘1的下方均含有至少两条进水支管3，当进水支管3的数量大于两条时，含有偶数条流向相反的进水支管3；当进水支管3的数量为两条时，两条进水支管3的流向相反，如图4所示。“每个分隔垂帘1与至少两条流向相反的回水支管5相对应”的含义为每个分隔垂帘1的上方均含有至少两条回水支管5，当回水支管5的数量大于两条时，含有偶数条流向相反的回水支管5；当回水支管5的数量为两条时，两条回水支管5的流向相反，如图5所示。
在本实施例中，分隔垂帘1的安装固定方式如下：采用在水池上部和下部预先安装横向、纵向相交的钢丝绳，钢丝绳形成井字形排布框架，将分隔垂帘1固定在悬挂钢丝绳上，同时钢丝绳提供一定的预紧力，实现分隔垂帘能够在水平、竖直方向平整，同时分隔垂帘1受到钢丝绳框架的拉力作用，这样分隔垂帘1不会受到水流的冲击发生变形和振动。
在本实施例中，该进水管线含有两条进水干管2，两条进水干管2分别为第一进水干管(位于图4中的下方)和第二进水干管(位于图4中的上方)，在以X、Y、Z为坐标轴的空间直角坐标系中，两条进水干管2均沿X轴方向设置，每条进水支管3均沿Y轴方向设置，与所述第一进水干管连接的进水支管3的流向为Y轴的正方向，与所述第二进水干管连接的进水支管3的流向为Y轴的负方向。
两条进水干管2均位于水池外，与所述第一进水干管连接的两个相邻的进水支管3之间的距离相同，与所述第二进水干管连接的两个相邻的进水支管3之间的距离相同，每个分隔垂帘1与两条流向相反进水支管3相对应，即每个分隔垂帘1的下方均含有两条进水支管3，该两条进水支管3的流向相反。任何两个相邻的进水支管3之间的距离均相同。
在本实施例中，该进水管线含有两条回水干管4，两条回水干管4分别为第一回水干管(位于图5中的下方)和第二回水干管(位于图5中的上方)，在以X、Y、Z为坐标轴的空间直角坐标系中，两条回水干管4均沿X轴方向设置，每条回水支管5均沿Y轴方向设置，与所述第一回水干管连接的回水支管5的流向为Y轴的正方向，与所述第二回水干管连接的回水支管5的流向为Y轴的负方向。
两条回水干管4均位于水池外，与所述第一回水干管连接的两个相邻的回水支管5之间的距离相同，与所述第二回水干管连接的两个相邻的回水支管5之间的距离相同，每个分隔垂帘1与两条流向相反回水支管5相对应。即每个分隔垂帘1的上方均含有两条回水支管5，该两条回水支管5的流向相反。任何两个相邻的回水支管5之间的距离均相同。进水支管3与回水支管5上下一一对应。
在本实施例中，进水支管3连接有均匀间隔设置的多根进水布水支管6，回水支管5连接有均匀间隔设置的多根回水布水支管7，在以X、Y、Z为坐标轴的空间直角坐标系中，进水布水支管6和回水布水支管7均沿X轴方向设置，进水布水支管6的中部与进水支管3连接，进水布水支管6的两端均设有溢流布水器8，如图6和图7所示，回水布水支管7的中部与回水支管5连接，回水布水支管7的两端均设有逆向溢流布水器9。进水布水支管6与进水支管3位于同一水面内，回水布水支管7与回水支管5位于同一水面内。
进水布水支管6位于该分隔垂帘阵列的下方，回水布水支管7位于该分隔垂帘阵列的上方，进水布水支管6与回水布水支管7上下一一对应设置，每个分隔垂帘1的下端与两条流向相反的进水支管3相对应，每个分隔垂帘1的下端与四根进水布水支管6和八个溢流布水器8相对应，如图4所示，每个分隔垂帘1的上端与两条流向相反的回水支管5相对应，每个分隔垂帘1的上端与四根回水布水支管7和八个逆向溢流布水器9相对应，溢流布水器8与逆向溢流布水器9上下一一对应设置，即溢流布水器8位于对应的逆向溢流布水器9的正下方，逆向溢流布水器9位于对应的溢流布水器8的正上方。
在本实施例中，溢流布水器8含有布水器壳体11和连接头12，布水器壳体11为顶端朝下底端朝上的锥筒形结构，如圆锥筒或方锥筒等，布水器壳体11的底部(上部)设有均流挡板13，均流挡板13用于减小水流速并增大布水面积，布水器壳体11的顶端(下端)通过连接头12与进水布水支管6的端部连接，如图6至图8所示。
具体的，沿布水器壳体11的轴线方向，布水器壳体11的侧壁含有多列环缝，每列所述环缝均含有沿布水器壳体11的周向均匀间隔排列的多条弧形割缝14，溢流布水器8内的流体能够穿过均流挡板13和弧形割缝14流出。沿布水器壳体11的轴线方向，弧形割缝14的宽度为0.5mm～3mm，相邻的两个弧形割缝14之间的距离为3mm～10mm。沿布水器壳体11的周向，弧形割缝14所对应的圆心角为30°～60°，如图9所示。水流通过弧形割缝14流出，可以降低水流对水池的扰动，实现自然分层层流的效果。另外，弧形割缝14也可以采用小通孔替代，即布水器壳体11的侧壁内设有沿周向均匀分布的多个小通孔。
如图9所示，布水器壳体11的结构也可以理解为，沿布水器壳体11的周向，布水器壳体11的侧壁含有多排环缝，每排环缝均含有沿布水器壳体11的轴线方向均匀间隔排列的多条弧形割缝14。布水器壳体11呈圆锥台状，且布水器壳体11为筒形，弧形割缝14所在的平面与布水器壳体11的底端的端面平行。
均流挡板13的结构如图10和图11所示，均流挡板13可以由沿X轴和Y轴方向设置的条形栅板间隔排列而成，如图10所示。均流挡板13也可以由沿布水器壳体11的周向和径向设置的条形和弧形栅板间隔排列而成，如图11所示。均流挡板13与布水器壳体11卡接或螺纹连接。均流挡板13的布水孔和弧形割缝14的总面积不小于连接头12进水口面积的两倍。
逆向溢流布水器9与溢流布水器8上下互为镜像，水池中的水能够通过逆向溢流布水器9进入回水支管5和回水干管4内，逆向溢流布水器9与溢流布水器8的结构相同，逆向溢流布水器9也含有布水器壳体11和连接头12，逆向溢流布水器9的布水器壳体11的大径端朝下而小径端朝上，溢流布水器8的布水器壳体11的小径端朝下而大径端朝上。
作为优选，逆向溢流布水器9与溢流布水器8均为塑料材质，所述分隔垂帘1为塑胶材质。进水干管2上安装有流量计23和调节阀24，利用流量计检测进水干管2内的水流量，如果水流量和设定值一致，则不需要对调节阀进行调节；如果流量计检测进水管内的水流量和设定值存在较大差异，则通过调节阀对流量进行调节，直到流量计检测的流量与设定值相等，通知对管道水流量的调节。水池均匀布水系统还能够针对每个进水支管能够进行局部流量调整，为水池内水流量的均匀分布提供一种有效调节手段。
作为优选，根据实际需要，底部的进水管线也可以实现回水的功能，顶部的回水管线也可以实现进水的功能；在一定条件下实现进水管线和回水管线的逆向运行。即底部的进水管线和顶部的回水管线可以进行切换，利用水池外的供水系统进行切换，将底部进水管网作为回水管线运行，顶部的回水管网作为进水管线运行。具体的实现方式为：在水池外的水循环系统中，设计一套进水管线与回水管线的切换装置；底部进水管线同时与水源的供水管和回水管连接，利用多个阀门的组合排布，使底部进水管线可以实现供水和回水两种模式的切换；顶部回水管线同时与水源的供水管和回水管连接，利用多个阀门的组合排布，使顶部回水管线可以实现供水和回水两种模式的切换；底部切换为供水状态时，顶部切换为回水状态；底部切换为回水状态时，顶部切换为供水状态；即该切换装置能够使进水管线在供水状态和回水状态之间切换，该切换装置还能够使回水管线在供水状态和回水状态之间切换。如果需要对水池内的水进行排空操作时，底部管网(进水管线)和顶部管网(回水管线)可同时切换为排水(回水)状态；如果需要对水池内的进行注水操作时，底部管网和顶部管网可同时切换为供水状态。
另外，进水干管2的末端设有阀门25和排水口，回水干管4的末端也设有阀门25和排水口。在进水管线和回水管线全关闭的情况下，进水干管2末端的阀门25可用于排空水池内的水。回水干管4末端的阀门25也可用于从顶部排出水池内的部分水。
在本发明中，进水支管3采用相向的布置方案，保证每个蜂巢内同时接受至少两个进水管输送来的水，消除传统单根进水管造成的各个出水点的水流量不均匀的弊端，实现每个蜂巢内总水量相等。采用分隔垂帘1组成相对独立的蜂巢结构，消除水池内水流的横向流动和热量交换，实现水在独立蜂巢内的活塞流动，避免上下层水的混合和热量交换，实现水池内水的平稳更新。每个独立蜂巢内设置多个布水器(溢流布水器8和逆向溢流布水器9)，对称排布的布水器能够实现蜂巢内水流的平稳均匀上升，实现活塞流动，避免射流对蜂巢内水的过度扰动。回水管路的设计和进水管路采用对称结构，实现水池内水的均匀排出，保证每个独立蜂巢内的排出水流量相等。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (1)

1.一种水池均匀布水系统，其特征在于，所述水池均匀布水系统包括进水管线、回水管线和分隔垂帘阵列，该分隔垂帘阵列含有呈规则的行列排布的多个分隔垂帘(1)，分隔垂帘(1)为两端开放的直立的筒状结构，该进水管线含有进水干管(2)和多条进水支管(3)，该回水管线含有回水干管(4)和多条回水支管(5)，进水支管(3)位于该分隔垂帘阵列的下方，回水支管(5)位于该分隔垂帘阵列的上方；
该进水管线含有两条进水干管(2)，两条进水干管(2)分别为第一进水干管和第二进水干管，在以X、Y、Z为坐标轴的空间直角坐标系中，两条进水干管(2)均沿X轴方向设置，每条进水支管(3)均沿Y轴方向设置，与所述第一进水干管连接的进水支管(3)的流向为Y轴的正方向，与所述第二进水干管连接的进水支管(3)的流向为Y轴的负方向；
与所述第一进水干管连接的两个相邻的进水支管(3)之间的距离相同，与所述第二进水干管连接的两个相邻的进水支管(3)之间的距离相同，每个分隔垂帘(1)与两条流向相反进水支管(3)相对应；
该进水管线含有两条回水干管(4)，两条回水干管(4)分别为第一回水干管和第二回水干管，在以X、Y、Z为坐标轴的空间直角坐标系中，两条回水干管(4)均沿X轴方向设置，每条回水支管(5)均沿Y轴方向设置，与所述第一回水干管连接的回水支管(5)的流向为Y轴的正方向，与所述第二回水干管连接的回水支管(5)的流向为Y轴的负方向；
与所述第一回水干管连接的两个相邻的回水支管(5)之间的距离相同，与所述第二回水干管连接的两个相邻的回水支管(5)之间的距离相同，每个分隔垂帘(1)与两条流向相反回水支管(5)相对应；
进水支管(3)连接有间隔设置的多根进水布水支管(6)，回水支管(5)连接有间隔设置的多根回水布水支管(7)，在以X、Y、Z为坐标轴的空间直角坐标系中，进水布水支管(6)和回水布水支管(7)均沿X轴方向设置，进水布水支管(6)的中部与进水支管(3)连接，进水布水支管(6)的两端均设有溢流布水器(8)，回水布水支管(7)的中部与回水支管(5)连接，回水布水支管(7)的两端均设有逆向溢流布水器(9)；
进水布水支管(6)位于该分隔垂帘阵列的下方，回水布水支管(7)位于该分隔垂帘阵列的上方，进水布水支管(6)与回水布水支管(7)上下一一对应设置，每个分隔垂帘(1)与两条流向相反的进水支管(3)相对应，每个分隔垂帘(1)与四根进水布水支管(6)和八个溢流布水器(8)相对应，每个分隔垂帘(1)与两条流向相反的回水支管(5)相对应，每个分隔垂帘(1)与四根回水布水支管(7)和八个逆向溢流布水器(9)相对应，溢流布水器(8)与逆向溢流布水器(9)上下一一对应设置；
溢流布水器(8)含有布水器壳体(11)和连接头(12)，布水器壳体(11)为顶端朝下底端朝上的锥筒形结构，布水器壳体(11)的底部设有均流挡板(13)，布水器壳体(11)的顶端通过连接头(12)与进水布水支管(6)的端部连接；
沿布水器壳体(11)的轴线方向，布水器壳体(11)的侧壁含有多列环缝，每列所述环缝均含有沿布水器壳体(11)的周向均匀间隔排列的多条弧形割缝(14)，溢流布水器(8)内的流体能够穿过均流挡板(13)和弧形割缝(14)流出，沿布水器壳体(11)的轴线方向，弧形割缝(14)的宽度为0.5mm～3mm；
逆向溢流布水器(9)与溢流布水器(8)互为镜像，所述进水管线能够实现回水功能，所述回水管线能够实现进水功能。
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