CN112963912A - 利用消防水池的水蓄能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用消防水池的水蓄能系统，包括：风冷热泵蓄冷蓄热设备，包括消防水池、风冷热泵机组及换热器，换热器设于消防水池内，风冷热泵机组与换热器之间形成第一循环回路，以对消防水池中的消防水降温蓄冷或升温蓄热；及水冷热泵蓄冷蓄热设备，包括蓄能罐、水冷热泵机组及冷却塔，水冷热泵机组与蓄能罐之间形成第二循环回路，以对蓄能罐中的水降温蓄冷或升温蓄热；水冷热泵机组与消防水池之间形成第三循环回路，以利用消防池中消防水释放的热量对蓄能罐中的水升温蓄热；水冷热泵机组与冷却塔之间形成第四循环回路，以利用冷却塔中冷却水释放的冷量对蓄能罐中的水降温蓄冷。如此利用消防水池同时进行蓄冷和蓄热，且蓄冷蓄热效率较高。

Description

利用消防水池的水蓄能系统

技术领域

本发明涉及水蓄能技术领域，特别是涉及一种利用消防水池的水蓄能系统。

背景技术

水蓄能系统，是利用水的显热蓄存冷量和热量的蓄能空调系统。水蓄能系统包括水蓄冷和水蓄热两部分。其中，水蓄冷主要用于夏季供冷；水蓄热主要用于冬季供暖。水蓄能空调系统具有节省空调系统运行费用、均衡电网负荷、节能环保等特点。水蓄能系统的优点是：结构简单，运行稳定，蓄冷效率高，放冷放热速度快，负荷跟随性好。水蓄能系统的缺点是：空间利用率低，占地面积大。

水蓄冷是在用电负荷低谷时段，将冷量以低温水的形式储存起来，在用电负荷高峰时段，通过低温水供冷，以满足用户用冷需求的技术。目前已经有一些利用消防水池的水蓄冷技术。然而按照国标GB50736的要求，消防水池可以用做水蓄冷，但不能做水蓄热用。这是因为消防水池的消防水温不能高于当地环境最高温度，一般指不高于37℃。

发明内容

基于此，有必要提供一种利用消防水池同时进行蓄冷和蓄热，且蓄冷蓄热效率较高的水蓄能系统。

一种利用消防水池的水蓄能系统，包括：

风冷热泵蓄冷蓄热设备，包括消防水池、风冷热泵机组及换热器，所述换热器设于所述消防水池内，所述风冷热泵机组与所述换热器之间形成第一循环回路，以对所述消防水池中的消防水降温蓄冷或升温蓄热；及

水冷热泵蓄冷蓄热设备，包括蓄能罐、水冷热泵机组及冷却塔，所述水冷热泵机组与所述蓄能罐之间形成第二循环回路，以对所述蓄能罐中的水降温蓄冷或升温蓄热；所述水冷热泵机组与所述消防水池之间形成第三循环回路，以利用所述消防池中消防水释放的热量对所述蓄能罐中的水升温蓄热；所述水冷热泵机组与所述冷却塔之间形成第四循环回路，以利用所述冷却塔中冷却水释放的冷量对所述蓄能罐中的水降温蓄冷。

在其中一些实施例中，所述水冷热泵机组具有冷凝器和蒸发器；

所述水冷热泵机组通过所述冷凝器与所述蓄能罐之间形成所述第二循环回路，以对所述蓄能罐中的水升温蓄热；所述水冷热泵机组通过所述蒸发器与所述消防水池之间形成所述第三循环回路；

或者，所述水冷热泵机组通过所述蒸发器与所述蓄能罐之间形成所述第二循环回路，以对所述蓄能罐中的水降温蓄冷；所述水冷热泵机组通过所述冷凝器与所述冷却塔之间形成所述第四循环回路。

在其中一些实施例中，所述水蓄能系统还包括设于第一上布水器和第一下布水器，所述第一上布水器和所述第一下布水器设于所述蓄能罐内且分别位于所述蓄能罐的顶部和底部；和/或

所述水蓄能系统还包括第二上布水器和第二下布水器，所述第二上布水器和所述第二下布水器设于所述消防水池内且分别位于所述消防水池的顶部和底部。

在其中一些实施例中，所述水蓄能系统还包括第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵和第四循环泵；

所述第一循环泵设于所述换热器在所述第一循环回路的出口端与所述风冷热泵机组之间的管路上；

所述第二循环泵设于所述第一下布水器与所述水冷热泵机组之间的管路上；

所述第三循环泵设于所述第一上布水器与所述水冷热泵机组之间的管路上；

所述第四循环泵设于所述冷却塔在所述第四循环回路的出口端与所述水冷热泵机组之间的管路上。

在其中一些实施例中，所述换热器为换热盘管，所述换热器位于所述第二上布水器和所述第二下布水器之间。

在其中一些实施例中，所述水蓄能系统还包括放冷放热设备，所述放冷放热设备包括供能终端、分水器和集水器；

所述蓄能罐、所述水冷热泵机组、所述分水器、所述供能终端及所述集水器依次首尾连通，形成第五循环回路；和/或

所述换热器、所述风冷热泵机组、所述分水器、所述供能终端及所述集水器依次首尾连通，形成第六循环回路；

所述供能终端通过所述第五循环回路或所述第六循环回路工作时，所述风冷热泵机组和所述水冷热泵机组均不工作，仅作为通道。

在其中一些实施例中，当所述供能终端为供热终端时：

所述供能终端通过所述第五循环回路在热负荷需求较高时段工作，所述供能终端通过所述第六循环回路在热负荷需求较低时段工作。

在其中一些实施例中，当所述供能终端为供热终端时：在所述第五循环回路中，所述蓄能罐、所述水冷热泵机组中的冷凝器、所述分水器、所述供能终端及所述集水器依次首尾连通；

当所述供能终端为供冷终端时：在所述第五循环回路中，所述蓄能罐、所述水冷热泵机组中的蒸发器、所述分水器、所述供能终端及所述集水器依次首尾连通。

在其中一些实施例中，所述水冷热泵机组中的蒸发器、所述分水器、所述供能终端及所述集水器依次首尾连通，形成第七循环回路。

在其中一些实施例中，当所述供能终端为供冷终端时：所述供能终端通过所述第五循环回路、所述第六循环回路和所述第七循环回路中的一个独立地在冷负荷需求较低时段工作，所述供能终端通过所述第五循环回路、所述第六循环回路和所述第七循环回路中的至少两个联合地在冷负荷需求较高时段工作。

有益效果

上述利用消防水池的水蓄能系统，包括风冷热泵蓄冷蓄热设备和水冷热泵蓄冷蓄热设备，其中风冷热泵蓄冷蓄热设备利用消防水池进行蓄冷蓄热，水冷热泵蓄冷蓄热设备利用蓄能罐中的水蓄冷蓄热。且在蓄热阶段，风冷热泵蓄冷蓄热设备先进行低温蓄热，然后水冷热泵机组通过第三循环回路，利用消防池中消防水释放的热量对蓄能罐中的水继续升温，进行高温蓄热，如此进一步提高了蓄热效率。而在蓄冷阶段，水冷热泵机组还可进一步通过第四循环回路，利用冷却塔中冷却水释放的冷量对蓄能罐中的水降温蓄冷，如此进一步提高了蓄冷效率。

此外，换热器设于消防水池内，具体浸没于消防水池的消防水中，可避免第三循环回路的消防水池的进水之间的混水，使得换热器与消防水池中的消防水进行充分换热，进而提高消防水池的蓄冷蓄热效率。如此可充分利用市政现有的消防水池进行蓄冷蓄热，提高建筑空间利用率。

附图说明

图1为本发明一实施例的利用消防水池的水蓄能系统的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本文所使用的术语“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明一实施例提供了一种利用消防水池的水蓄能系统10，包括风冷热泵蓄冷蓄热设备100及水冷热泵蓄冷蓄热设备200。

风冷热泵蓄冷蓄热设备100包括消防水池110、风冷热泵机组120及换热器130，换热器130设于消防水池110内，风冷热泵机组120与换热器130之间形成第一循环回路，以对消防水池110中的消防水降温蓄冷或升温蓄热。

水冷热泵蓄冷蓄热设备200包括蓄能罐210、水冷热泵机组220及冷却塔230，水冷热泵机组220与蓄能罐210之间形成第二循环回路，以对蓄能罐210中的水降温蓄冷或升温蓄热；水冷热泵机组220与消防水池110之间形成第三循环回路，以利用消防池中消防水释放的热量对蓄能罐210中的水升温蓄热；水冷热泵机组220与冷却塔230之间形成第四循环回路，以利用冷却塔230中冷却水释放的冷量对蓄能罐210中的水降温蓄冷。

上述利用消防水池110的水蓄能系统10，包括风冷热泵蓄冷蓄热设备100和水冷热泵蓄冷蓄热设备200，其中风冷热泵蓄冷蓄热设备100利用消防水池110进行蓄冷蓄热，水冷热泵蓄冷蓄热设备200利用蓄能罐210中的水蓄冷蓄热。且在蓄热阶段，风冷热泵蓄冷蓄热设备100先进行低温蓄热，然后水冷热泵机组220通过第三循环回路，利用消防池中消防水释放的热量对蓄能罐210中的水继续升温，进行高温蓄热，如此进一步提高了蓄热效率。而在蓄冷阶段，水冷热泵机组220还可进一步通过第四循环回路，利用冷却塔230中冷却水释放的冷量对蓄能罐210中的水降温蓄冷，如此进一步提高了蓄冷效率。

此外，换热器130设于消防水池110内，具体浸没于消防水池110的消防水中，可避免第三循环回路的消防水池110的进水之间的混水，使得换热器130与消防水池110中的消防水进行充分换热，进而提高消防水池110的蓄冷蓄热效率。如此可充分利用市政现有的消防水池进行蓄冷蓄热，提高建筑空间利用率。

在其中一些实施例中，换热器130为换热盘管。进一步地，换热盘管自上而下呈弯折回路设置，以尽量增加换热面积。

在其中一些实施例中，水蓄能系统10还包括第一循环泵301；第一循环泵301设于换热器130在第一循环回路的出口端与风冷热泵机组120之间的管路上。进一步地，换热器130在第一循环回路的出口端与风冷热泵机组120之间的管路上还设有第一阀门401；换热器130在第一循环回路的进口端与风冷热泵机组120之间的管路上还设有第二阀门402。

进一步地，换热器130在第一循环回路的出口端位于进口端的下方。

可理解，风冷热泵蓄冷蓄热设备100的蓄热流程和蓄冷流程均通过第一循环回路进行。

在一具体示例中，风冷热泵蓄冷蓄热设备100的蓄热流程叙述如下：

第一循环泵301把32℃的循环水，从换热器130中抽出并加压后，送入风冷热泵机组120中吸收热量，吸收热量后的循环水温度从32℃升高到37℃。37℃的循环水通过第二阀门402，进入换热器130与换热器130外的消防水池110中的消防水换热。消防水温度上升，循环水温度下降到32℃。32℃的循环水离开换热器130后，再次进入第一循环泵301加压，完成一个蓄热循环。当消防水池110中的消防水温达到设定温度，例如36℃时，风冷热泵蓄冷蓄热设备100的低温蓄热流程结束。蓄热时第二十三阀门423(见下文)和第二十二阀门422(见下文)关闭。

在一具体示例中，风冷热泵蓄冷蓄热设备100的蓄冷流程叙述如下：

第一循环泵301把12℃的循环水，从换热器130中抽出并加压后，送入风冷热泵机组120中释放热量，释放热量后的循环水温度从12℃降低到3℃。3℃的循环水通过阀门5，进入换热器130与换热器130外的消防水池110中的消防水换热。消防水温度下降，循环水温度上升到12℃。12℃的循环水离开换热器130后，再次进入第一循环泵301加压，完成一个蓄冷循环。当消防水池110中的消防水温达到设定温度4℃时，风冷热泵蓄冷流程结束。蓄冷时，第二十三阀门423(见下文)和第二十二阀门422(见下文)关闭。

在其中一些实施例中，水冷热泵机组220具有冷凝器221和蒸发器222；进一步地，水冷热泵机组220包括依次连接的压缩机223、冷凝器221、节流装置224和蒸发器222。

其中，水冷热泵机组220通过冷凝器221与蓄能罐210之间形成第二循环回路，以对蓄能罐210中的水升温蓄热；水冷热泵机组220通过蒸发器222与消防水池110之间形成第三循环回路。如此，水冷热泵机组220的蓄热流程为高温蓄热流程，其由蒸发器222侧循环和冷凝器221侧的蓄热循环组成。风冷热泵蓄冷蓄热设备100和水冷热泵蓄冷蓄热设备200的两级蓄热流程形成复叠式蓄热流程。

或者，水冷热泵机组220通过蒸发器222与蓄能罐210之间形成第二循环回路，以对蓄能罐210中的水降温蓄冷；水冷热泵机组220通过冷凝器221与冷却塔230之间形成第四循环回路。如此水冷热泵机组220的蓄冷流程由蒸发器222侧循环和冷凝器221侧的蓄冷循环组成。

可理解，水冷热泵机组220的蓄热流程和蓄冷流程均通过第二循环回路进行，而第三循环回路仅用作蓄热流程，第四循环回路仅用作蓄冷流程。

进一步地，水蓄能系统10还包括第一上布水器511和第一下布水器512，第一上布水器511和第一下布水器512设于蓄能罐210内，且分别位于蓄能罐210的顶部和底部，从而可参与构成第二循环回路。

进一步地，水蓄能系统10还包括第二上布水器521和第二下布水器522，第二上布水器521和第二下布水器522设于消防水池110内，且分别位于消防水池110的的顶部和底部，从而可参与构成第三循环回路。进一步地，换热器130位于第二上布水器521和第二下布水器522之间。

在其中一些实施例中，水蓄能系统10还包括第二循环泵302和第三循环泵303。第二循环泵302设于蓄能罐210在第二循环回路的底端与水冷热泵机组220之间的管路上。第三循环泵303设于消防水池110在第三循环回路的出口端与水冷热泵机组220之间的管路上。

进一步地，在第三循环回路上，消防水池110的出口端与第三循环泵303之间设有第三阀门403，第三循环泵303与水冷热泵机组220之间依次设有第四阀门404和第五阀门405，水冷热泵机组220与消防水池110的进口端之间依次设有第六阀门406、第七阀门407和第八阀门408。更进一步地，第五阀门405设于第四阀门404与蒸发器222之间，第六阀门406设于蒸发器222与第七阀门407之间。

进一步地，在第二循环回路上，蓄能罐210的出口端与第二循环泵302之间设有第九阀门409，第二循环泵302与水冷热泵机组220的冷凝器221之间设有第十阀门410，水冷热泵机组220的冷凝器221与蓄能罐210的进口端之间依次设有第十一阀门411、第十二阀门412及第十三阀门413。

在一具体示例中，上述的复叠式蓄热流程如下：在风冷热泵蓄冷蓄热设备100的蓄热流程将消防水池110中的消防水水温达到35℃时，水冷热泵蓄冷蓄热设备200进一步进行复叠式蓄热流程；水冷热泵蓄冷蓄热设备200的复叠式蓄热流程叙述如下：

(1)水冷热泵机组220的蒸发器222侧的蓄热循环(第三循环回路)。35℃的消防水，经消防水池110的第二上布水器521吸入管道，通过第三阀门403，进入第三循环泵303加压后，经过第四阀门404和第五阀门405，进入水冷热泵机组220的蒸发器222，释放热量。释放热量后的消防水温度下降到25℃。25℃的消防水离开蒸发器222后，经第六阀门406、第七阀门407和第八阀门408，进入消防水池110的第二下布水器522。25℃的消防水经消防水池110的第二下布水器522均匀分布于消防水池110内，25℃的消防水与换热器130换热、温度升高到35℃。35℃的消防水再次被消防水池110的第二上布水器521吸入，完成一个循环。

(2)水冷热泵机组220的冷凝器221侧的蓄热循环(第二循环回路)。在蓄能罐210中，50℃的蓄热水，经蓄能罐210的第一下布水器512吸入管道，通过第九阀门409，进入第二循环泵302加压后，经过第十阀门410，进入水冷热泵机组220的冷凝器221，吸收热量。吸收热量后的蓄热水温度升高到60℃。60℃的蓄热水，经第十一阀门411、第十二阀门412和第十三阀门413，进入蓄能罐210的第一上布水器511。60℃的蓄热水经蓄能罐210的第一上布水器511均匀分布于蓄能罐210内，完成一个复叠蓄热循环。水冷热泵冷凝侧蓄热循环流程运行时，第十五阀门415、第十六阀门416、第二十一阀门421、第十四阀门414、第二十阀门420、第十七阀门417关闭。

进一步地，第一上布水器511与第二循环泵302之间设有第十四阀门414，第二循环泵302与第六阀门406之间设有第十五阀门415，第五阀门405和第十二阀门412之间设有第十六阀门416，第十二阀门412与第一下布水器512之间设有第十七阀门417。

在其中一些实施例中，水蓄能系统10还包括第四循环泵304；第四循环泵304设于冷却塔230在第四循环回路的出口端与水冷热泵机组220之间的管路上，第四循环泵304具体与水冷热泵机组220的冷凝器221连接。

进一步地，第四循环泵304与冷凝器221之间设有第十八阀门418，冷凝器221与冷却塔230在第四循环回路的进口端之间设有第十九阀门419。

在一具体示例中，水冷热泵机组220的蓄冷流程叙述如下：

(1)水冷热泵机组220的蒸发器222侧的蓄冷循环(第二循环回路)。蓄能罐210中的12℃蓄冷水，经蓄能罐210中的第一上布水器511吸入管道，通过第十四阀门414，进入第二循环泵302加压后，通过第十五阀门415和第六阀门406，进入水冷热泵机组220的蒸发器222进行换热。换热后的蓄冷水温度下降到4℃。4℃的蓄冷水，经第五阀门405、第十六阀门416、第十二阀门412和第十七阀门417，进入蓄能罐210的第一下布水器512。此时，第九阀门409关闭。4℃的蓄冷水经蓄能罐210的第一下布水器512均匀分布于蓄能罐210内，完成一个蓄冷循环。

(2)水冷热泵机组220的冷凝器221侧的蓄冷循环(第四循环回路)。水冷热泵机组220的冷凝器221侧运行蓄冷流程时，第十阀门410和第十一阀门411关闭。30℃的冷却水经第四循环泵304加压后，过第十八阀门418，进入水冷热泵机组220的冷凝器221换热，换热后的冷却水温度升高到35℃。35℃的冷却水，经第十九阀门419，进入冷却塔230。35℃的冷却水经冷却塔230冷却后，冷却水温度下降到30℃。30℃的冷却水再次进入第四循环泵304，完成一个循环。

在其中一些实施例中，水蓄能系统10还包括放冷放热设备600，放冷放热设备600包括供能终端610、分水器620和集水器630。

蓄能罐210、水冷热泵机组220、分水器620、供能终端610及集水器630依次首尾连通，形成第五循环回路。如此形成水冷热泵机组220的放热循环或者放冷循环。

和/或；换热器130、风冷热泵机组120、分水器620、供能终端610及集水器630依次首尾连通，形成第六循环回路。如此形成风冷热泵机组120的放热循环或者放冷循环。

供能终端610通过第五循环回路或第六循环回路工作时，风冷热泵机组120和水冷热泵机组220均不工作，仅作为通道。

可理解，水冷热泵机组220和风冷热泵机组120的放热循环可以独立进行也可联合进行；可理解，水冷热泵机组220和风冷热泵机组120的放冷循环可以独立进行也可联合进行。

在其中一些实施例中，在放冷循环的过程中，水冷热泵机组220中的蒸发器222、分水器620、供能终端610及集水器630依次首尾连通，形成第七循环回路。如此该放冷循环不需经过蓄能罐210，而蒸发器222工作，直接利用蒸发器222的冷量对供能终端610进行供冷。

放冷放热设备600的放热流程由风冷热泵放热流程和水冷热泵放热流程两个系统独立完成。其中，风冷热泵放热流程应用于热负荷需求较低时段，水冷热泵放热流程应用于热负荷需求较高时段。

在其中一些实施例中，当供能终端610为供热终端时：在第五循环回路中，蓄能罐210、水冷热泵机组220中的冷凝器221、分水器620、供能终端610及集水器630依次首尾连通。进一步地，第十一阀门411与分水器620之间设有第二十阀门420；集水器630与第十七阀门417之间设有第二十一阀门421。

进一步地，集水器630与换热器130的进口端之间设有第二十二阀门422，风冷热泵机组120与分水器620之间设有第二十三阀门423。

进一步地，集水器630和第三循环泵303之间设有第二十四阀门424，第七阀门407与分水器620之间设有第二十五阀门425。

当供能终端610为放热终端，放冷放热设备600进行放热流程。在其中一些实施例中，供能终端610为供热终端时：供能终端610通过第五循环回路在热负荷需求较高时段工作，供能终端610通过第六循环回路在热负荷需求较低时段工作。

在一具体示例中，如上文所述的复叠式蓄热流程：通过风冷热泵蓄冷蓄热设备100的蓄热流程将消防水池110中的消防水温升温至35℃，且通过水冷热泵蓄冷蓄热设备200的蓄热流程将蓄热水温度升高到60℃；此时，则可以将蓄能罐210和消防水池110中储蓄的热量进行放热。具体地，放冷放热设备600的放热流程叙述如下：

(1)水冷热泵放热流程(第五循环回路)。60℃的蓄热水在蓄能罐210中，经过蓄能罐210的第一上布水器511进入管道，通过第十四阀门414，进入第二循环泵302加压。此时，第十三阀门413和第九阀门409关闭。

60℃的蓄热水经第二循环泵302加压后，通过第十阀门410，进入冷凝器221。此时，第十五阀门415和第十六阀门416关闭，水冷热泵机组220不开启，冷凝器221仅作为通道，不换热。60℃的蓄热水流经冷凝器221后，通过第十一阀门411和第二十阀门420，经分水器620，送入供能终端610释放热量。

60℃的蓄热水在供能终端610释放热量后，蓄热水温度下降到50℃。50℃的蓄热水经过集水器630后，通过第二十一阀门421和第十七阀门417，进入蓄能罐210的第一下布水器512。50℃的蓄热水通过蓄能罐210的第一下布水器512均匀分布于蓄能罐210中。

(2)风冷热泵放热流程(第六循环回路)。当用热负荷较低时段，可启用风冷热泵流程。在一具体示例中，风冷热泵蓄冷蓄热设备100的放冷流程叙述如下：

对于消防水池110内消防水的温度，水冷热泵复叠式蓄热开始温度设定值为35℃；风冷热泵蓄热结束温度设定值为36℃。风冷热泵放热流程开始时，消防水池110内消防水的温度是36℃。30℃的循环水经第二十二阀门422，进入换热器130与36℃的消防水换热。30℃的循环水经换热器130换热后，循环水温度上升到35℃。35℃的循环水离开换热器130后，过第一阀门401，经第一循环泵301加压后，进入风冷热泵机组120。此时风冷热泵机组120不工作。35℃的循环水经过风冷热泵机组120后，过第二十三阀门423，经分水器620，进入供能终端610换热。

35℃的循环水在供能终端610放热，放热后，35℃的循环水温度下降到30℃。30℃的循环水离开供能终端610后，过集水器630，经第二十二阀门422，进入换热器130换热。完成一个风冷热泵放热流程。

当供能终端610为放冷终端，放冷放热设备600进放冷流程。当供能终端610为供冷终端时：供能终端610通过第五循环回路、第六循环回路和第七循环回路中的一个独立地在冷负荷需求较低时段工作，供能终端610通过第五循环回路、第六循环回路和第七循环回路中的至少两个联合地在冷负荷需求较高时段工作。

进一步地，当供能终端610为供冷终端时：在第五循环回路中，蓄能罐210、水冷热泵机组220中的蒸发器222、分水器620、供能终端610及集水器630依次首尾连通。

在一具体示例中，放冷放热设备600的放热流程叙述如下：

(1)水冷热泵放冷流程。如上文所述，水冷热泵机组220的蓄冷流程，使得蓄能罐210的蓄冷水达到4℃，则完成蓄冷；此时蓄能罐210的蓄冷水可用于放冷。具体地，水冷热泵放冷流程叙述如下：

第五循环回路的放冷流程。4℃的蓄冷水在蓄能罐210中，经过蓄能罐210的第一下布水器512进入管道，通过第九阀门409，进入第二循环泵302加压。此时，第十四阀门414和第十七阀门417关闭。

4℃的蓄冷水经第二循环泵302加压后，通过第十五阀门415和第六阀门406，进入蒸发器222。4℃的蓄冷水在蒸发器222中不换热，蒸发器222仅作为通道用。4℃的蓄冷水经过蒸发器222后，通过第五阀门405、第十六阀门416和第二十阀门420，经分水器620，送入供能终端610换热。此时，第十二阀门412关闭。

4℃的蓄冷水在供能终端610换热后，蓄冷水温度上升到12℃。12℃的蓄冷水经过集水器630后，通过第二十一阀门421和第十三阀门413，进入蓄能罐210的第一上布水器511。12℃的蓄冷水通过蓄能罐210的第一上布水器511均匀分布于蓄能罐210中。完成一个放冷循环。

第七循环回路的放冷流程。水冷热泵机组220中的蒸发器222、第六阀门406、第七阀门407、第二十五阀门425、分水器620、供冷终端610、集水器630、第二十四阀门424、第三循环泵303、第四阀门404、第五阀门405，再回到蒸发器222。

(2)风冷热泵放冷流程。如上文所述，当消防水池110中的消防水温达到设定温度4℃时，风冷热泵蓄冷流程结束。此时消防水池110内的消防水池可用于放冷，风冷热泵放冷流程的具体叙述如下：

风冷热泵放热冷流程开始时，消防水池110内消防水的温度是4℃。12℃的循环水经第二十二阀门422，进入换热器130与4℃的消防水换热。12℃的循环水经换热器130换热后，循环水温度下降到5℃。5℃的循环水离开换热器130后，过第一阀门401，经第一循环泵301加压后，进入风冷热泵机组120。此时风冷热泵机组120不工作。

5℃的循环水经过风冷热泵机组120后，过第二十三阀门423，经分水器620，进入供能终端610换热。5℃的循环水在供能终端610换热。

5℃的循环水在供能终端610换热后，循环水温度上升到12℃。12℃的循环水离开供能终端610后，经集水器630，过第二十二阀门422，进入换热器130换热。完成一个风冷热泵放热流程。放冷时，第二阀门402关闭。

可理解，本发明中的各阀门均可为电动阀门。进一步，本发明中的供能终端610可为风机盘管、新风机组、组合式空调器等。

综上，本发明上述利用消防水池的水蓄能系统10，可在消防水池在满足消防水温不高于37℃的前提下，既可以蓄冷，也可以蓄热。同时提高了风冷热泵蓄冷蓄热设备100的蓄热效率。传统的水蓄能系统，冬季最冷月，采用风冷热泵系统在北方地区蓄热效率低，蓄热水温度低于45℃。采用本发明的利用消防水池的水蓄能系统10，冬季最冷月，采用风冷热泵系统，在北方地区，蓄热水温度可达60℃以上。同时也避免了冬季温度过低，消防水池需要防冻的问题。

传统技术中消防水池作为水蓄冷系统蓄冷水池时，放冷时易混水，放冷率低于60％。采用本发明的利用消防水池的水蓄能系统10，消防水池作为水蓄冷蓄冷水池时，放冷时冷热水不混合，放冷率可高于90％。其中，放冷率＝白天释放的蓄存冷量÷夜间蓄存的冷量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种利用消防水池的水蓄能系统，其特征在于，包括：

风冷热泵蓄冷蓄热设备，包括消防水池、风冷热泵机组及换热器，所述换热器设于所述消防水池内，所述风冷热泵机组与所述换热器之间形成第一循环回路，以对所述消防水池中的消防水降温蓄冷或升温蓄热；及

水冷热泵蓄冷蓄热设备，包括蓄能罐、水冷热泵机组及冷却塔，所述水冷热泵机组与所述蓄能罐之间形成第二循环回路，以对所述蓄能罐中的水降温蓄冷或升温蓄热；所述水冷热泵机组与所述消防水池之间形成第三循环回路，以利用所述消防池中消防水释放的热量对所述蓄能罐中的水升温蓄热；所述水冷热泵机组与所述冷却塔之间形成第四循环回路，以利用所述冷却塔中冷却水释放的冷量对所述蓄能罐中的水降温蓄冷。

2.如权利要求1所述的水蓄能系统，其特征在于，所述水冷热泵机组具有冷凝器和蒸发器；

所述水冷热泵机组通过所述冷凝器与所述蓄能罐之间形成所述第二循环回路，以对所述蓄能罐中的水升温蓄热；所述水冷热泵机组通过所述蒸发器与所述消防水池之间形成所述第三循环回路；

或者，所述水冷热泵机组通过所述蒸发器与所述蓄能罐之间形成所述第二循环回路，以对所述蓄能罐中的水降温蓄冷；所述水冷热泵机组通过所述冷凝器与所述冷却塔之间形成所述第四循环回路。

3.如权利要求1所述的水蓄能系统，其特征在于，所述水蓄能系统还包括设于第一上布水器和第一下布水器，所述第一上布水器和所述第一下布水器设于所述蓄能罐内且分别位于所述蓄能罐的顶部和底部；和/或

所述水蓄能系统还包括第二上布水器和第二下布水器，所述第二上布水器和所述第二下布水器设于所述消防水池内且分别位于所述消防水池的顶部和底部。

4.如权利要求3所述的水蓄能系统，其特征在于，所述水蓄能系统还包括第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵和第四循环泵；

所述第一循环泵设于所述换热器在所述第一循环回路的出口端与所述风冷热泵机组之间的管路上；

所述第二循环泵设于所述第一下布水器与所述水冷热泵机组之间的管路上；

所述第三循环泵设于所述第一上布水器与所述水冷热泵机组之间的管路上；

所述第四循环泵设于所述冷却塔在所述第四循环回路的出口端与所述水冷热泵机组之间的管路上。

5.如权利要求3所述的水蓄能系统，其特征在于，所述换热器为换热盘管，所述换热器位于所述第二上布水器和所述第二下布水器之间。

6.如权利要求1至5任一项所述的水蓄能系统，其特征在于，所述水蓄能系统还包括放冷放热设备，所述放冷放热设备包括供能终端、分水器和集水器；

所述蓄能罐、所述水冷热泵机组、所述分水器、所述供能终端及所述集水器依次首尾连通，形成第五循环回路；和/或

所述换热器、所述风冷热泵机组、所述分水器、所述供能终端及所述集水器依次首尾连通，形成第六循环回路；

所述供能终端通过所述第五循环回路或所述第六循环回路工作时，所述风冷热泵机组和所述水冷热泵机组均不工作，仅作为通道。

7.如权利要求6所述的水蓄能系统，其特征在于，当所述供能终端为供热终端时：

所述供能终端通过所述第五循环回路在热负荷需求较高时段工作，所述供能终端通过所述第六循环回路在热负荷需求较低时段工作。

8.如权利要求6所述的水蓄能系统，其特征在于，当所述供能终端为供热终端时：在所述第五循环回路中，所述蓄能罐、所述水冷热泵机组中的冷凝器、所述分水器、所述供能终端及所述集水器依次首尾连通；

当所述供能终端为供冷终端时：在所述第五循环回路中，所述蓄能罐、所述水冷热泵机组中的蒸发器、所述分水器、所述供能终端及所述集水器依次首尾连通。

9.如权利要求6所述的水蓄能系统，其特征在于，所述水冷热泵机组中的蒸发器、所述分水器、所述供能终端及所述集水器依次首尾连通，形成第七循环回路。

10.如权利要求9所述的水蓄能系统，其特征在于，当所述供能终端为供冷终端时：所述供能终端通过所述第五循环回路、所述第六循环回路和所述第七循环回路中的一个独立地在冷负荷需求较低时段工作，所述供能终端通过所述第五循环回路、所述第六循环回路和所述第七循环回路中的至少两个联合地在冷负荷需求较高时段工作。

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