CN201014843Y

CN201014843Y - 一种地表水源热泵空调系统

Info

Publication number: CN201014843Y
Application number: CNU2007201234702U
Authority: CN
Inventors: 卢军; 陈静; 王佐君
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2017-01-31

Abstract

一种地表水源热泵空调系统涉及水源热泵。它能回收水的重力势能，节省系统能耗。该系统包括水泵、水轮机、联轴器、增压泵、水源热泵空调机组、供水管、回水管、取水管、排水管、自动排气阀、二通电磁阀、蝶阀及止回阀。其中水泵－水轮机装置的特征是将水泵的输入轴与水轮机的输出轴通过联轴器连在同一轴线上，利用水冲击水轮机叶片产生的机械能带动水泵转动回收重力势能。应用于采用地表水源热泵作为冷热源的建筑内部空气调节工程中。

Description

一种地表水源热泵空调系统

技术领域

本实用新型涉及一种地表水源热泵空调系统，尤其涉及一种带有水泵—水轮机装置的地表水源热泵空调系统，利用水泵—水轮机装置来转化重力势能。应用于采用地表水源热泵作为冷热源的建筑内部空气调节工程中。

背景技术

进入二十一世纪，能源紧缺已经成为各国经济发展的世界性难题，随着经济的持续发展，人们生活水平的不断提高，对空调的舒适性、室内空气品质的要求也越来越高。但是暖通空调在为人们营造舒适环境的同时，也带来了两大难题：一是能耗问题，二是废气排放、温室效应和酸雨等问题。因此，开放利用清洁能源的，可持续发展的暖通空调技术非常迫切。近年来利用地表水资源的水源热泵空调正是这类暖通空调技术的代表。

地表水源热泵需要采用地表水源，地表水源不能直接应用于空调系统中。除了水温，水质的处理之外，由于存在地表水源与水泵房之间的距离和空调建筑与水泵房之间的距离，所以要利用水泵提升水的重力势能。由于整个系统是开式系统，则水泵提供的能量除了克服管道的沿程损失和局部损失外，还要克服由于高度差带来的重力势能。常规的地表水源热泵系统利用水泵提升水的重力势能应用于空调系统后，就直接将水回放到地表水源中。它耗去了循环水泵较多的电能，降低了地表水源热泵系统的能效，使地表水源热泵系统的推广受限。

水轮机是目前广泛应用于水力发电成套设备的主机，它与水轮发电机、调速器、励磁系统和电站控制设备配套使用，组成水力发电站的主体。水轮机是根据水的流量和水头大小进行设计和制造的，作用是将水能转变为机械功，并带动水轮发电机发电。水轮机的本体由转轮、座环、蜗壳和主轴组成。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种利用水的重力势能给水泵提供机械能或转化为电能提供给整个系统的地表水源热泵空调系统。

为了实现本实用新型的目的，其技术方案是：该系统包括水泵1、水轮机2、联轴器3、增压泵4、水源热泵空调机组5、供水管6、回水管7、取水管8、排水管9、自动排气阀10、二通电磁阀11、蝶阀12及止回阀13；将水泵的输入轴与水轮机的输出轴通过联轴器连在同一轴线上。

本实用新型有如下两个工作方式：

1)利用势能，将势能转化为电能，为机房提供电力，可提升系统能效。

2)利用势能，将势能转化为机械能，是机械能作为循环水泵的动力，可减去中间转换过程，节约成本，提高效率。

本实用新型中的水泵—水轮机装置由于靠回收的重力势能做功只能提供部分可供系统使用的能量，因此要配合本实用新型中的增压泵装置联合运行提供给系统足够的能量。当水泵—水轮机在系统启动的初期不能做功时，要完全靠增压泵提供给系统能量；当水泵—水轮机在系统正常运行状态下开始做功时，增压泵只须提供部分系统所需的能量。因此选变频泵做为增压泵。当水冲击叶片所产生的旋转速度不够高时采用多级齿轮增速装置，提高转轴转动速度。

整个实用新型系统的连接如下：取水管与增压泵进口相连，增压泵前后设置蝶阀并在出水口设置止回阀。在出水口侧接水泵—水轮机装置中的水泵，在其前后装蝶阀，出水口装止回阀。水泵出口接供水管，供水管和用户的水源热泵机组进口相连。水源热泵机组可以是水-水式的水源热泵机组，也可以是水-空气式的水源热泵机组。用户机组的前后两端安装蝶阀。用户机组出水口接回水管，回水管在水泵房端接水泵—水轮装置中的水轮机。水轮机前装设蝶阀和二通电磁阀。将水泵的输入轴与水轮机的输出轴通过联轴器连在同一轴线上，水轮机的出水端接排水管将水排至取水源。

本实用新型的工作流程如下：

启动系统时，首先打开增压泵，启动时调到高频。来自江、河、湖等天然水源的水就从取水管进入系统中，经过增压后，水通过水泵进入供水管，供水管的水流入用户机组，再由用户机组流出到回水管。此时，水具有了重力势能，它将通过回水管流入泵房的水轮机，打开水泵—水轮机装置前的电动二通阀，由于重力势能，水冲击叶片，水轮机的叶片转动，通过联轴器再带动水泵转动，水泵开始做功。由于水泵做功，水泵—水轮机正常工作，将增压泵的转速调低。回水冲击水轮机叶片后，流速降低，由排水管排至江、湖、河等天然地表水体内。

关闭系统时，先关闭水泵—水轮机装置前的电动二通阀，再关闭增压泵。

本实用新型的有益效果表现在于：

一、水泵—水轮机设备构造简单、无电动机，节约能源，易损件少，体积小，重量轻。

二、由于空调用地表水回水对水轮机叶片的冲击，将水的重力势能转化为机械能直接传递给水泵使其做功，减少能耗的二次传递，回收了重力势能，节约了能耗。水轮机也可以将重力势能先转化为动能，再由动能转化为电能供给整个系统，同样达到节约能耗的目的。

三、当在用户机组、水泵房、取水点等多个点，存在多级高差的时候，可以同时串联几级水泵—水轮机装置。由于它的安装简便和节能性，使得推广性很强。

附图说明

图1为本实用新型示意图。

图2为本实用新型中水泵—水轮机装置正视结构示意图。

图3为本实用新型中水泵—水轮机装置俯视结构示意图。

图1中：水泵1、水轮机2、联轴器3、增压泵4、水源热泵空调机组5、供水管6、回水管7、取水管8、排水管9、自动排气阀10、电动二通阀11、蝶阀12、止回阀13、蝶阀14、蝶阀15、止回阀16、蝶阀17、蝶阀18、蝶阀19、蝶阀20。

图2中：水泵1、水泵进水口1-1、水泵出水口1-2、水泵输入轴1-3、托架1-4、底座1-5、水轮机2、水轮机进水口2-1、蜗壳2-2、水轮机输出轴2-3、联轴器3。

图3中：水泵1、水泵进水口1-1、水泵出水口1-2、水泵输入轴1-3、托架1-4、底座1-5、水轮机2、水轮机进水口2-1、蜗壳2-2、水轮机输出轴2-3、联轴器3。

具体实施方式

本实用新型如图1

一种地表水源热泵空调系统，该系统包括水泵(1)、水轮机(2)、主轴(3)、增压泵(4)、水源热泵空调机组(5)、供水管(6)、回水管(7)、取水管(8)、排水管(9)、自动排气阀(10)、二通电磁阀(11)、蝶阀(12)及止回阀(13)；其特征在于采用主轴(3)将水泵(1)的转轴与水轮机(2)转轴通过连在同一轴线上，构成水泵—水轮机组。

启动系统时，首先打开增压泵(4)，启动时调到高频。来自江、河、湖等天然水源的水就从取水管(8)进入系统中，经过增压后，水通过水泵进入供水管(6)，供水管(6)的水流入用户机组(5)，再由用户机组(5)流出到回水管(7)。此时，水具有了重力势能，它将通过回水管(7)流入泵房的水轮机(2)，打开水泵(1)—水轮机(2)装置前的电动二通阀(11)，由于重力势能，水冲击叶片，水轮机的叶片转动，通过联轴器(3)再带动水泵(1)转动，水泵(1)开始做功。由于水泵(1)做功，水泵(1)—水轮(2)机正常工作，将增压泵(4)的转速调低。回水冲击水轮机叶片后，流速降低，由排水管(9)排至江、湖、河等天然地表水体内。

关闭系统时，先关闭水泵(1)—水轮机(2)装置前的电动二通阈(11)，再关闭增压泵。

显然，本实用新型系统还应当有必要的水温调控设备和水质处理设备或者结合本实用新型的操作要求采用本领域技术人员熟知的常规设计来完成，但不是本实用新型需要保护的主题。因此，在本说明书中省略了部分在水源热泵空调系统中所必需的装置的介绍。

Claims

1.一种地表水源热泵空调系统，该系统包括水泵(1)、水轮机(2)、联轴器(3)、增压泵(4)、水源热泵空调机组(5)、供水管(6)、回水管(7)、取水管(8)、排水管(9)、自动排气阀(10)、二通电磁阀(11)、蝶阀(12)及止回阀(13)；其特征在于水泵的输入轴(1-3)与水轮机的输出轴(2-3)通过联轴器(3)连在同一轴线上。