CN207797301U - 一种低温水源的热能梯级利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低温水源的热能梯级利用系统，蓄水池与水源区域之间设有进水通道和回水通道；蓄水池通过第一进水管道和第一回水管道与板式换热器连接，板式换热器通过第二进水管道和第二回水管道与用户端空调机组连接；蓄水池通过第三进水管道和第三回水管道与水源热泵连接，水源热泵通过第四进水管道和第四回水管道与用户端空调机组连接；第一回水管道与第三进水管道之间通过第一连接管连通；热泵热水机组上设有第五进水管道和热水排出管，第四回水管道与第五进水管道之间通过第二连接管连通。本实用新型利用板式换热器直接给用户端降温，耗电更少，并实现了低温水源的梯级利用，节能效果明显。
Description
技术领域
本实用新型属于可再生能源技术领域，具体涉及一种低温水源的热能梯级利用系统。
背景技术
数据中心机架散热量巨大，全年需要制冷，为数据中心配套的建筑有冷热空调需求。各大企业的数据中心都希望找到气候生态条件优越的地域，以保障数据中心的安全及降低运营成本。例如，苹果、华为、腾讯和三大运营商的数据中心都已在贵州布局。
对于水温常年维持在7～14℃范围内的某个定值的水域，是天然的适合利用这种低温水对数据中心进行制冷的资源。现有技术中，并没有利用低温水对数据中心供冷及梯级利用的具体案例。
本案中对低温水的定义为温度在7～14℃范围内的水。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型旨在提供一种能实现冷水资源最大化利用，节能效果明显的低温水源的热能梯级利用系统。
本实用新型解决问题的技术方案是：一种低温水源的热能梯级利用系统，包括水温常年维持在7～14℃范围内的水源区域，还包括蓄水池、板式换热器、水源热泵、热泵热水机组、用户端空调机组、用户端热水管；
所述蓄水池与水源区域之间设有进水通道和回水通道，进水通道上安装有进水泵，进水量和回水量保持平衡；
所述蓄水池通过第一进水管道和第一回水管道与板式换热器连接，板式换热器通过第二进水管道和第二回水管道与用户端空调机组连接；
所述蓄水池通过第三进水管道和第三回水管道与水源热泵连接，水源热泵通过第四进水管道和第四回水管道与用户端空调机组连接；
所述第一回水管道与第三进水管道之间通过第一连接管连通，第一连接管上设有只允许第一回水管道流向第三进水管道的单向节流阀；
所述热泵热水机组上设有第五进水管道和热水排出管，第四回水管道与第五进水管道之间通过第二连接管连通，第二连接管上设有只允许第四回水管道流向第五进水管道的单向节流阀；
热水排出管与用户端热水管连接。
利用进水泵将低温水抽取到蓄水池，蓄水池也不断的退水到水源区域，维持蓄水池温度在某一固定值左右。
进一步的，热泵热水机组上设有出水管，所述出水管连接有灌溉管道。
进一步的，所述出水管分叉设有与蓄水池连接的支管。
出水管用于排出热泵热水机组中可能存在的部分未制作成生活热水的水，这些水可以用来浇洒道路、浇灌绿化，或者回到蓄水池再利用。
本实用新型的显著效果是：
1、利用自然的低温水并配合板式换热器给用户端降温，仅仅有一些水泵耗电，比高效节能的水源热泵机组耗电更少。
2、实现了低温水源的梯级利用，一次取水，多次利用，冷水资源最大化利用，节能效果明显。
3、扩充了低温水资源应用场景，不仅可以用于冷热空调、生活热水，还可以用于浇灌。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型低温水源的热能梯级利用系统示意图。
图中：1-水源区域，2-蓄水池，3-板式换热器，4-水源热泵，5-热泵热水机组，6-用户端空调机组，7-用户端热水管，8-进水通道，9-回水通道，10-进水泵，11-第一进水管道，12-第一回水管道， 14-第一连接管，15-单向节流阀，16-第二连接管，17-灌溉管道，21-第二进水管道，22-第二回水管道，31-第三进水管道，32-第三回水管道，41-第四进水管道，42-第四回水管道， 52-热水排出管，53-出水管,54-支管。
具体实施方式
如图1所示，一种低温水源的热能梯级利用系统，包括水温常年维持在7～14℃范围内的某个定值的水源区域1,以及蓄水池2、板式换热器3、水源热泵4、热泵热水机组5、用户端空调机组6、用户端热水管7。本实施例的用户端是数据中心和相关配套的商业及住宅。
所述蓄水池2与水源区域1之间设有进水通道8和回水通道9。进水通道8上安装有进水泵10。进水量和回水量保持平衡。
所述蓄水池2通过第一进水管道11和第一回水管道12与板式换热器3连接。板式换热器3通过第二进水管道21和第二回水管道22与用户端空调机组6连接。
所述蓄水池2通过第三进水管道31和第三回水管道32与水源热泵4连接。水源热泵4通过第四进水管道41和第四回水管道42与用户端空调机组6连接。
所述第一回水管道12与第三进水管道31之间通过第一连接管14连通。第一连接管14上设有只允许第一回水管道12流向第三进水管道31的单向节流阀15。
所述热泵热水机组5上设有第五进水管道（热泵热水机组5本身自带的管道）、热水排出管52、出水管53。第四回水管道42与第五进水管道之间通过第二连接管16连通。第二连接管16上设有只允许第四回水管道42流向第五进水管道的单向节流阀15。
热水排出管52与用户端热水管7连接。
所述出水管53连接有灌溉管道17。出水管53分叉设有与蓄水池2连接的支管54。
上述方案有多种运行模式，以水源区域1长期保持12℃为例：
（1）从蓄水池2抽水到板式换热器3（12℃进入第一进水管道11，换热后15℃流回第一回水管道12），实现给数据中心全年供冷和建筑夏季供冷（15℃左右进入第二进水管道21，20℃左右流回第二回水管道22）。这种模式为主要的运营模式，运行时，要求水质清澈，蓄水池内水温小于14℃。板式换热器3、蓄水池2以及第一进水管道11、第一回水管道12构成一个循环A，该循环内的水是自然水源；板式换热器3、用户端空调机组6、第二进水管道21、第二回水管道22构成另一个循环B，该循环内的水是软化处理后的水。将蓄水池2的低温水通过第一进水管道11不断的输入板式换热器3，同时将用户端空调机组6的较高温度的水通过第二回水管道22不断输入板式换热器3，在板式换热器3内进行热量交换之后，输入的较高温度的水被降温，然后通过第二进水管道21输入用户端空调机组6供冷，完成循环B。来自蓄水池2的低温水在板式换热器3中被升温，然后通过第一回水管道12回流入蓄水池2，完成循环A。
采用板式换热器3间接换热，而不是直接从蓄水池2中抽水进行直接换热，是因为自然水源有一定硬度，如果直接经过用户端空调机组6，会导致设备、管道等结垢，造成整个系统的效率和寿命降低；如果经过板式换热器3，则自然水源不会流入用户端空调机组6，（用户端空调机组6内的循环水经过了软化处理，不会结垢），如果板式换热器3结垢，只用清洗或者维修板式换热器3，比较方便且维修成本低。
（2）由板式换热器3和水源热泵4共同给数据中心全年供冷和商住建筑夏季供冷。这种模式适用于蓄水池2水质略浑浊，或者蓄水池2水温大于14℃小于15℃的情况，这两种情况下板式换热器3的换热效果下降，因此开启水源热泵4。水源热泵4是靠压缩机制冷，不断消耗电能，因此即便自身因水质浑浊导致制冷效果降低，也能保证供冷效果，只是电能消耗更多。
（3）当蓄水池2水质浑浊，或者蓄水池2水温大于15℃时，采用水源热泵4单独作业，关闭板式换热器3。因为在此种情况下，板式换热器3几乎失去效果，只能采用水源热泵4供冷。
（4）在冬季需要供暖时，开启单向节流阀15，第一连接管14从板式换热器3回收部分回水（15℃左右）进入水源热泵4的第三进水管道31，通过水源热泵4给居民采暖（50℃左右） ，比直接从蓄水池2取水供暖效果好。
（5）给居民采暖后，部分第四回水管道42内的回水通过第二连接管16进入热泵热水机组5升温转化成生活热水（60℃左右），给用户端提供生活热水。由于生活热水用量比较小，直接从蓄水池2抽水不经济，利用温度较高的回水更经济。
（6）部分未制作成生活热水的水，可以用来浇洒道路、浇灌绿化，或者回到蓄水池2再利用。
Claims (3)
1.一种低温水源的热能梯级利用系统，包括水温常年维持在7～14℃范围内的水源区域（1），其特征在于：还包括蓄水池（2）、板式换热器（3）、水源热泵（4）、热泵热水机组（5）、用户端空调机组（6）、用户端热水管（7）；
所述蓄水池（2）与水源区域（1）之间设有进水通道（8）和回水通道（9），进水通道（8）上安装有进水泵（10），进水量和回水量保持平衡；
所述蓄水池（2）通过第一进水管道（11）和第一回水管道（12）与板式换热器（3）连接，板式换热器（3）通过第二进水管道（21）和第二回水管道（22）与用户端空调机组（6）连接；
所述蓄水池（2）通过第三进水管道（31）和第三回水管道（32）与水源热泵（4）连接，水源热泵（4）通过第四进水管道（41）和第四回水管道（42）与用户端空调机组（6）连接；
所述第一回水管道（12）与第三进水管道（31）之间通过第一连接管（14）连通，第一连接管（14）上设有只允许第一回水管道（12）流向第三进水管道（31）的单向节流阀（15）；
所述热泵热水机组（5）上设有第五进水管道和热水排出管（52），第四回水管道（42）与第五进水管道之间通过第二连接管（16）连通，第二连接管（16）上设有只允许第四回水管道（42）流向第五进水管道的单向节流阀（15）；
热水排出管（52）与用户端热水管（7）连接。
2.根据权利要求1所述的低温水源的热能梯级利用系统，其特征在于：热泵热水机组（5）上设有出水管（53），所述出水管（53）连接有灌溉管道（17）。
3.根据权利要求2所述的低温水源的热能梯级利用系统，其特征在于：所述出水管（53）分叉设有与蓄水池（2）连接的支管（54）。
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2018
- 2018-07-24 CN CN201821169030.5U patent/CN207797301U/zh active Active
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