CN109269148A - 一种零压差无干扰水力热搬运系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零压差无干扰水力热搬运系统，属于热交换领域。本发明的一种零压差无干扰水力热搬运系统，包括主循环水系A、主循环水系B、A侧次循环回路、B侧次循环回路和热交换装置，A侧次循环回路的进液端和回液端与主循环水系A连通，B侧次循环回路的进液端和回液端与主循环水系B连通，A侧次循环回路和B侧次循环回路通过热交换装置连接换热，A侧次循环回路的进液端、A侧次循环回路的出液端与主循环水系A的两个连接点之间的压力差为零或趋于零，B侧次循环回路的进液端、B侧次循环回路的出液端与主循环水系B的两个连接点之间的压力差也为零或趋于零。本发明的水力热搬运系统，只搬运热量，不改变两个主循环水系的压力和流量。

Description

一种零压差无干扰水力热搬运系统

技术领域

本发明涉及热交换领域，更具体地说，涉及一种零压差无干扰水力热搬运系统。

背景技术

当运用水力系统进行供暖、供冷等工作时，很多循环水系常常会出现热量或冷量剩余的状况，即常常会有一个或者多个循环水系除了正常工作消耗外还具有多余的热量或者冷量，而同时，可能会有其他与之不连通的一个或多个循环水系需要增加热量或者冷量，此时，相关技术人员自然而然的就会想到采用热交换的形式将一个循环水系的热量或冷量转移到另一个循环水系中，从而将剩余的热量或冷量充分利用起来。

在现有技术中，两个循环水系进行热交换时，往往是采用换热器等装置，然后使两个循环水系都直接流经换热器从而来实现热量的交换，但是，采用该种方式进行热交换时，其换热过程往往会影响两个循环水系本来的运作，整个循环水系流经换热器时，整个循环水系的流量和压力都会受到影响，从而影响到循环水系的运作，如，当需要将供暖水力系统中剩余的热量交换出来时，整个供暖水力系统中的循环液在回流到供暖水力系统自身的加热装置中之前，需要先流经换热器，从而将热量交换给另一个需要热量的水力系统中，相比其他不需要回收多余热量的供暖系统来说，一定时间内，该供暖水力系统回流至加热装置中的循环液的流量和压力势必受到影响发生了改变，那么对于该供暖水力系统来说，下一次的循环供暖则势必会受到影响，该供暖水力系统则因热量回收而影响了其主功能即供暖的效果，因回收多余热量或冷量而影响循环系统的主功能则明显是得不偿失的。为此，相关技术人员即希望开发一种换热结构，使得两个循环水力系统在进行热交换时不影响两个循环水力系统自身的运行。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中的水力系统在进行热交换时存在的上述不足，本发明提供一种零压差无干扰水力热搬运系统，该水力搬运系统的主循环水系A和主循环水系B通过A侧次循环回路和B侧次循环回路来实现热量交换，热量交换过程中主循环水系A和主循环水系B各自的压力和流量不会受到影响，主循环水系A和主循环水系B自身的循环运作不会受到干扰，主循环水系A和主循环水系B之间实现了热量搬运，对能量进行了充分利用。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种零压差无干扰水力热搬运系统，包括主循环水系A、主循环水系B、A侧次循环回路、B侧次循环回路和热交换装置，所述的A侧次循环回路的进液端和回液端均连通在主循环水系A上，所述的B侧次循环回路的进液端和回液端也均连通在主循环水系B上，所述的A侧次循环回路和B侧次循环回路通过热交换装置进行连接换热，用以将主循环水系A和主循环水系B中的热量进行交换，所述的A侧次循环回路的进液端、A侧次循环回路的出液端与主循环水系A的两个连接点之间的压力差为零或趋于零，所述的B侧次循环回路的进液端、B侧次循环回路的出液端与主循环水系B的两个连接点之间的压力差也为零或趋于零。

更进一步地，所述的A侧次循环回路的进液端、A侧次循环回路的出液端与主循环水系A的两个连接点之间的距离不超过主循环水系A管径的四倍。

更进一步地，B侧次循环回路的进液端、B侧次循环回路的出液端与主循环水系B的两个连接点之间的距离不超过主循环水系B管径的四倍。

更进一步地，所述的A侧次循环回路包括第一进液管、第一循环泵和第一回液管，所述的第一进液管和第一回液管均与主循环水系A垂直连接。

更进一步地，所述的B侧次循环回路包括第二进液管、第二循环泵和第二回液管，所述的第二进液管和第二回液管均与主循环水系B垂直连接。

更进一步地，所述的热交换装置为水-水型热泵。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种零压差无干扰水力热搬运系统，该水力系统通过A侧次循环回路和B侧次循环回路来交换主循环水系A和主循环水系B中的热量，从而实现对主循环水系A和主循环水系B中热量的进行充分利用，提高了热量的利用率，减少了热量的浪费，同时，由于该水力系统使用A侧次循环回路和B侧次循环回路来交换主循环水系A和主循环水系B中的热量，主循环水系A和主循环水系B不会受到影响，主循环水系A和主循环水系B剩余热量的交换不会影响到主循环水系A和主循环水系B自身的运行。

(2)本发明的一种零压差无干扰水力热搬运系统，该水力系统的压力差为零，A侧次循环回路中的循环液的流量不会影响主循环水系A中循环液的流量，A侧次循环回路对主循环水系A无影响，同时，B侧次循环回路中的循环液的流量不会影响主循环水系B中循环液的流量，B侧次循环回路对主循环水系B也无影响，主循环水系A和主循环水系B进行热交换时不会影响主循环水系A和主循环水系B自身的运行，不改变主循环水系A和主循环水系B各自的压力和流量，确保了主循环水系A和主循环水系B自身的正常运行运行。

(3)本发明的一种零压差无干扰水力热搬运系统，该水力系统的A侧次循环回路包括第一进液管、第一循环泵和第一回液管，A侧次循环回路的进液端、A侧次循环回路的出液端与主循环水系A的两个连接点之间的距离不超过主循环水系A管径的四倍，且第一进液管和第一回液管均与主循环水系A垂直连接，第一循环泵能够使主循环水系A内的循环液稳固可靠地进入A侧次循环回路中，并且该种方式设置的A侧次循环回路的进液端到回液端之间的距离足够小，能够使主循环水系A在该段的压力损耗维持在一个较小的范围内，使得A侧次循环回路进液端和出液端之间的压力差为零或者趋于零。

(4)本发明的一种零压差无干扰水力热搬运系统，该水力系统的B侧次循环回路包括第二进液管、第二循环泵和第二回液管，B侧次循环回路的进液端、B侧次循环回路的出液端与主循环水系B的两个连接点之间的距离不超过主循环水系B管径的四倍，且第二进液管和第二回液管均与主循环水系B垂直连接，第二循环泵能够使主循环水系B内的循环液稳固可靠地进入B侧次循环回路中，并且该种方式设置的B侧次循环回路的进液端到回液端之间的距离足够小，能够使主循环水系B在该段的压力损耗维持在一个较小的范围内，使得B侧次循环回路进液端和出液端之间的压力差为零或者趋于零。

(5)本发明的一种零压差无干扰水力热搬运系统，该水力系统的热交换装置为水-水型热泵，水-水型热泵结构简单，使用方便，换热效果好，且能耗低。

附图说明

图1为本发明的一种零压差无干扰水力热搬运系统的整体结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、主循环水系A；2、主循环水系B；3、A侧次循环回路；4、B侧次循环回路；5、热交换装置；31、第一进液管；32、第一循环泵；33、第一回液管；41、第二进液管；42、第二循环泵；43、第二回液管。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例

结合图1所示，一种零压差无干扰水力热搬运系统，包括主循环水系A1、主循环水系B2、A侧次循环回路3、B侧次循环回路4和热交换装置5，A侧次循环回路3的进液端和回液端均连通在主循环水系A1上，B侧次循环回路4的进液端和回液端也均连通在主循环水系B2上，A侧次循环回路3和B侧次循环回路4通过热交换装置5进行连接换热，用以将主循环水系A1和主循环水系B2中的热量进行交换，A侧次循环回路3的进液端、A侧次循环回路3的出液端与主循环水系A1的两个连接点之间的压力差为零或者趋近于零，B侧次循环回路4的进液端、B侧次循环回路4的出液端与主循环水系B2的两个连接点之间的压力差也为零或者趋近于零。该水力系统通过A侧次循环回路3和B侧次循环回路4来交换主循环水系A1和主循环水系B2中的热量，实现对主循环水系A1和主循环水系B2中热量的进行充分利用，提高了热量的利用率，减少了热量的浪费，同时，由于该水力系统使用A侧次循环回路3和B侧次循环回路4来交换主循环水系A1和主循环水系B2中的热量，而不是直接交换主循环水系A1和主循环水系B2中的热量，主循环水系A1和主循环水系B2不会受到影响，主循环水系A1和主循环水系B2剩余热量的交换不会影响到主循环水系A1和主循环水系B2自身的运行。

根据液体力学原理，当两个环路互联时，即一个环路上连接有另一环路，此时另一环路的进液端和出液端之间的管路称为共管，两个环路通过共管互联，如果共管两端的压降可以被消除，则一个环路的流动不会引起另一个环路的流动，而当另一环路的进液端和出液端之间的距离很小时，该环路的进液端和出液端之间压力差则约等于零，即共管两端的压降几乎为零。在本实施例中，当A侧次循环回路3的进液端、A侧次循环回路3的回液端与主循环水系A1的两连接点之间的压力差为零或趋于零时，主循环水系A1中的水部分流动到A侧次循环回路3中进行热交换时不会影响主循环水系A1中该段的水的流量和压力，该段压力损耗小。具体地，A侧次循环回路3的进液端、A侧次循环回路3的出液端与主循环水系A1的两个连接点之间的距离不超过主循环水系A1管径的四倍，更具体地，上述的A侧次循环回路3包括第一进液管31、第一循环泵32和第一回液管33，第一进液管31和第一回液管33均与主循环水系A1垂直连接，A侧次循环回路3的进液端、A侧次循环回路3的出液端与主循环水系A1的两个连接点之间的距离不超过主循环水系A1管径的四倍即第一进液管31和第一回液管33之间的距离不超过主循环水系A1管径的四倍。第一循环泵32能够使主循环水系A1内的循环液稳固可靠地进入A侧次循环回路3中，并且该种方式设置的A侧次循环回路3能够使主循环水系A1在该段的压力损耗维持在一个较小的范围内，使得A侧次循环回路3进液端和出液端之间的压力差为零或者趋于零。根据液体力学公式推导可得，当第一进液管31和第一回液管33满足该条件时，能够保证A侧次循环回路3的进液端到回液端之间的距离足够小，能够使主循环水系A1在该段的压力损耗维持在一个较小的范围内，能够确保A侧次循环回路3的进液端、A侧次循环回路3的回液端与主循环水系A1的两连接点之间的压力差为零或者无限趋近于零，使得A侧次循环回路3的运作不影响主循环水系A1的运作。与此同时，B侧次循环回路4的进液端、B侧次循环回路4的出液端与主循环水系B2的两个连接点之间的距离不超过主循环水系B2管径的四倍，本实施例的B侧次循环回路4包括第二进液管41、第二循环泵42和第二回液管43，第二进液管41和第二回液管43均与主循环水系B2垂直连接，B侧次循环回路4的进液端、B侧次循环回路4的出液端与主循环水系B2的两个连接点之间的距离不超过主循环水系B2管径的四倍即第二进液管41和第二回液管43之间的距离不超过主循环水系B2管径的四倍，第二循环泵42能够使主循环水系B2内的循环液稳固可靠地进入B侧次循环回路4中，同样的，当第二进液管41和第二回液管43满足上述条件时，能够保证B侧次循环回路4的进液端到回液端之间的距离足够小，能够使主循环水系B2在该段的压力损耗维持在一个较小的范围内，也能够确保B侧次循环回路4的进液端、B侧次循环回路4的回液端与主循环水系B2的两连接点之间的压力差为零或者无限趋近于零，使得B侧次循环回路4的运作不影响主循环水系B2的运作。此时，本实施例的主循环水系A1和主循环水系B2进行热交换时不会影响主循环水系A1和主循环水系B2自身的运行，不改变主循环水系A1和主循环水系B2各自的压力和流量，确保了主循环水系A1和主循环水系B2自身的正常运行运行。

作为一种优选方案，本实施例的热交换装置5为水-水型热泵，水-水型热泵结构简单，使用方便，换热效果好，且能耗低。由于水-水型热泵为相关领域技术人员所悉知的技术，在此对其工作原理就不再赘述。

通过本实施例的水力热搬运系统能够将很多水力系统中的剩余热量回收利用起来，例如，在供暖水力系统中，循环水的回水端仍然具有一定的热量，那么，我们即可通过本实施例的水力搬运系统结构将回水中的热量吸收出来，转移到进水端，将回水中的热量传递到进水端，进行供暖，不仅充分利用了剩余热量，而且减少了供暖时的能量损耗。再比如在一些供暖水力系统中，循环水的回水端仍然具有一定的冷量，可通过本实施例的水力搬运系统结构将回水中的冷量吸收出来，转移到进水端。同样地，在利用地层热量(冷量)供暖(供冷)的系统中，可通过本实施例的水力搬运系统结构将循环入井的水中的热量(冷量)吸收出来，转移到进水端，可以提高热源(冷源)井的功率。

本发明的一种零压差无干扰水力热搬运系统，该水力搬运系统的主循环水系A和主循环水系B通过A侧次循环回路和B侧次循环回路来实现热量交换，热量交换过程中主循环水系A和主循环水系B各自的压力和流量不会受到影响，主循环水系A和主循环水系B自身的循环运作不会受到干扰，该水力搬运系统只搬运热量，大大提高了能量的利用率。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种零压差无干扰水力热搬运系统，其特征在于：包括主循环水系A(1)、主循环水系B(2)、A侧次循环回路(3)、B侧次循环回路(4)和热交换装置(5)，所述的A侧次循环回路(3)的进液端和回液端均连通在主循环水系A(1)上，所述的B侧次循环回路(4)的进液端和回液端也均连通在主循环水系B(2)上，所述的A侧次循环回路(3)和B侧次循环回路(4)通过热交换装置(5)进行连接换热，用以将主循环水系A(1)和主循环水系B(2)中的热量进行交换，所述的A侧次循环回路(3)的进液端、A侧次循环回路(3)的出液端与主循环水系A(1)的两个连接点之间的压力差为零或趋于零，所述的B侧次循环回路(4)的进液端、B侧次循环回路(4)的出液端与主循环水系B(2)的两个连接点之间的压力差也为零或趋于零。

2.根据权利要求1所述的一种零压差无干扰水力热搬运系统，其特征在于：所述的A侧次循环回路(3)的进液端、A侧次循环回路(3)的出液端与主循环水系A(1)的两个连接点之间的距离不超过主循环水系A(1)管径的四倍。

3.根据权利要求1或2所述的一种零压差无干扰水力热搬运系统，其特征在于：B侧次循环回路(4)的进液端、B侧次循环回路(4)的出液端与主循环水系B(2)的两个连接点之间的距离不超过主循环水系B(2)管径的四倍。

4.根据权利要求2所述的一种零压差无干扰水力热搬运系统，其特征在于：所述的A侧次循环回路(3)包括第一进液管(31)、第一循环泵(32)和第一回液管(33)，所述的第一进液管(31)和第一回液管(33)均与主循环水系A(1)垂直连接。

5.根据权利要求3所述的一种零压差无干扰水力热搬运系统，其特征在于：所述的B侧次循环回路(4)包括第二进液管(41)、第二循环泵(42)和第二回液管(43)，所述的第二进液管(41)和第二回液管(43)均与主循环水系B(2)垂直连接。

6.根据权利要求1所述的一种零压差无干扰水力热搬运系统，其特征在于：所述的热交换装置(5)为水-水型热泵。