專利名稱：一種地表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種地表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，尤其涉及一種帶有水泵一水輪機(jī)裝置的地 表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，利用水泵一水輪機(jī)裝置來轉(zhuǎn)化重力勢能。應(yīng)用于采用地表水源熱泵作 為冷熱源的建筑內(nèi)部空氣調(diào)節(jié)工程中。
背景技術(shù)：
進(jìn)入二十一世紀(jì)，能源緊缺已經(jīng)成為各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的世界性難題，鵬著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展， 人們生活水平的不斷提髙，對空調(diào)的舒適性、室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求也越來越高。但是暖通空 調(diào)在為人們營造舒適環(huán)境的同時(shí)，也帶來了兩大難題 一是能耗問題，二是廢氣排放、溫室 效應(yīng)和酸雨等問題。因此，開放利用清潔能源的，可持續(xù)發(fā)展的暖通空調(diào)技術(shù)非常迫切。近 年來利用地表水資源的水源熱泵空調(diào)正是這類暖通空調(diào)技術(shù)的代表。
地表水源熱泵需要采用地表水源，地表水源不能直接應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)中。除了水溫，水 質(zhì)的處理之外，由于存在地表水源與水泵房之間的距離和空調(diào)建筑與水泵房之間的距離，所 以要利用水泵提升水的重力勢能。由于整個(gè)系統(tǒng)是開式系統(tǒng)，則水泵提供的能量除了克服管 道的沿程損失和局部損失外，還要克服由于高度差帶來的重力勢能。常規(guī)的地表水源熱泵系 統(tǒng)利用水泵提升水的重力勢能應(yīng)用于空調(diào)系統(tǒng)后，就直接將水回放到地表水源中。它耗去了 循環(huán)水泵較多的電能，降低了地表水源熱泵系統(tǒng)的能效，使地表水源熱泵系統(tǒng)的推廣受限。
水輪機(jī)是目前廣泛應(yīng)用于水力發(fā)電成套設(shè)備的主機(jī)，它與水輪發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、勵(lì)磁系 統(tǒng)和電站控制設(shè)備配套使用，組成水力發(fā)電站的主體。水輪機(jī)是根據(jù)水的流量和水頭大小進(jìn) 行設(shè)計(jì)和制造的，作用是將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功，并帶動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。水輪機(jī)的本體由轉(zhuǎn) 輪、座環(huán)、螨殼和主軸組成。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種利用水的重力勢能給水泵提供機(jī)械能或轉(zhuǎn)化為電能提供給 整個(gè)系統(tǒng)的地表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)甩新型的目的，其技術(shù)方案是該系統(tǒng)包括水泵l、水輪機(jī)2、聯(lián)軸器3、
增壓泵4、水源熱泵空調(diào)機(jī)組5、供水管6、回水管7、取水管8、排水管9、自動(dòng)排氣閥IO、
二通電磁閥1K蝶閥12及止回閥13;將水泵的輸入軸與水輪機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器連在同
一軸線上。
本實(shí)用新型有如下兩個(gè)工作方式
1) 利用勢能，將勢能轉(zhuǎn)化為電能，為機(jī)房提供電力，可提升系統(tǒng)能效。
2) 利用勢能，將勢能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是機(jī)械能作為循環(huán)水菊的動(dòng)力，可減去中間 轉(zhuǎn)換過程，節(jié)約成本，提高效率。
本實(shí)用新型中的水泵一水輪機(jī)裝置由于靠回收的重力勢能做功只能提供部分可供系統(tǒng) 使用的能量，因此要配合本實(shí)用新型中的増壓泵裝置聯(lián)合運(yùn)行提供給系統(tǒng)足夠的能量。當(dāng)水 泵一水輪機(jī)在系統(tǒng)啟動(dòng)的初期不能做功時(shí)，要完全靠增壓泵提供給系統(tǒng)能量；當(dāng)水泵一水輪 機(jī)在系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下幵始做功時(shí)，增壓泵只須提供部分系統(tǒng)所需的能量。因此選變頻泵 做為增壓泵。當(dāng)水沖擊葉片所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)速度不夠髙時(shí)采用多級(jí)齒輪增速裝置，提髙轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn) 動(dòng)速度。
整個(gè)實(shí)用新型系統(tǒng)的連接如下取水管與增壓泵進(jìn)口相連，增壓泵前后設(shè)置蠊閥并在出 水口設(shè)置止回閥。在出水口惻接水泵一水輪機(jī)裝置中的水泵，在其前后裝蝶閥，出水口裝止 回閥。水泵出口接供水管，供水管和用戶的水源熱泵機(jī)組進(jìn)口相連。水源熱泵機(jī)組可以是水 -水式的水源熱泵機(jī)組，也可以是水-空氣式的水源熱泵機(jī)組。用戶機(jī)組的前后兩端安裝蝶閥。 用戶機(jī)組出水口接回水管，回水管在水泵房端接水泵一水輪裝置中的水輪機(jī)。水輪機(jī)前裝設(shè) 蝶閥和二通電磁閥。將水泵的輸入軸與水輪機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器連在同一軸線上，水輪機(jī) 的出水端接排水管將水排至取水源。
本實(shí)用新型的工作流程如下
啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，首先打開増壓泵，啟動(dòng)時(shí)調(diào)到高頻。來自江、河、湖等天然水源的水就從 取水管進(jìn)入系統(tǒng)中，經(jīng)過增壓后，水通過水泵進(jìn)入供水管，供水管的水流入用戶機(jī)組，再由 用戶機(jī)組流出到回水管。此時(shí)，水具有了重力勢能，它將通過回水管流入泵房的水輪機(jī)，打 開水泵一水輪機(jī)裝置前的電動(dòng)二通閥，由于重力勢能，水沖擊葉片，皿機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，通 過聯(lián)軸器再帶動(dòng)水泵轉(zhuǎn)動(dòng)，水泵開始做功。由于水泵做功，水泵一水輪機(jī)正常工作，將增壓 泵的轉(zhuǎn)速調(diào)低?；厮疀_擊水輪機(jī)葉片后，流速降低，由排水管排至江、湖、河等天然地表水 體內(nèi)。
關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)，先關(guān)閉水泵一水輪機(jī)裝置前的電動(dòng)二通閥，再關(guān)閉it壓泵。
本實(shí)用新型的有益效果表現(xiàn)在于.-
一、 水泵一水輪機(jī)設(shè)備構(gòu)造簡單、無電動(dòng)機(jī)，節(jié)約能源，易報(bào)件少，體積小，重量輕。
二、 由于空調(diào)用地表水回水對水輪機(jī)葉片的沖擊，將水的重力勢能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能直 接傳遞給水泵使其做功，減少能耗的二次傳遞，回收了重力勢能，節(jié)約了能耗。 水輪機(jī)也可以將重力勢能先轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，再由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能供給整個(gè)系統(tǒng)， 同樣達(dá)到節(jié)約能耗的目的。
三、 當(dāng)在用戶機(jī)組、水泵房、取水點(diǎn)等多個(gè)點(diǎn)，存在多級(jí)高達(dá)的時(shí)候，可以同時(shí)串 聯(lián)幾級(jí)水泵一水輪機(jī)裝置。由于它的安裝簡便和節(jié)能性，使得推廣性很強(qiáng)。


圖1為本實(shí)用新型示意圖。
圖2為本實(shí)用新型中水泵一水輪機(jī)裝置正視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實(shí)用新型中水泵一水輪機(jī)裝置俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖l中水泵l、水輪機(jī)2、聯(lián)軸器3、增壓泵4、水源熱泵空調(diào)機(jī)組5、供水管6、回 水管7、取水管8、排水管9、自動(dòng)排氣閥10、電動(dòng)二通閥11、蝶閥12、止回閥13、蝶閥 H、蝶閥15、止回閥16、蝶閥17、蠊閥18、蝶閥19、蝶閥20。
圖2中水泵1、水泵進(jìn)水口 1-1、水泵出水口 1-2、水泵輸入軸1-3、托架14、底座1-5、 水輪機(jī)2、水輪機(jī)進(jìn)水口2-l、蝸殼2-2、水輪機(jī)輸出軸2-3、聯(lián)軸器3。
圖3中水泵1、水泵進(jìn)水口 1-1、水泵出水口 1-2、水泵輸入軸1-3、托架14、底座1-5、 水輪機(jī)2、水輪機(jī)進(jìn)水口2-l、蝸殼2-2、水輪機(jī)輸出軸2，3、聯(lián)軸器3。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型如圖1
一種地表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括水泵(1)、水輪機(jī)(2)、主軸(3)、增壓泵(4)、 水源熱泵空調(diào)機(jī)組(5)、供水管(6)、回水管(7)、取水管(8)、排水管(9)、自動(dòng)排氣閥 (10)、 二通電磁閎(11)、蠊閥(12)及止回閥(13);其特征在于采用主軸(3)將水泵(1〉 的轉(zhuǎn)軸與水輪機(jī)(2)轉(zhuǎn)軸通過連在同一軸線上，構(gòu)成水泵一水輪機(jī)組，
啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，首先打開增壓泵(4),啟動(dòng)時(shí)調(diào)到高頻。來自江、河、湖等天然水源的水
就從取水管(8)進(jìn)入系統(tǒng)中，經(jīng)過增壓后，水通過水泵進(jìn)入供水管(6)，供水管(6)的水 流入用戶機(jī)組(5)，再由用戶機(jī)組(5)流出到回水管(7)。此時(shí)，水具有了重力勢能，它 將通過回水管(7)流入泵房的水輪機(jī)(2)，打開水泵(1) 一水輪機(jī)(2)裝置前的電動(dòng)二 通閥(11),由于重力勢能，水沖擊葉片，水輪機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，通過聯(lián)軸器(3)再帶動(dòng)水泵 (1)轉(zhuǎn)動(dòng)，水泵(1)開始做功。由于水泵(1)做功，水泵(1)—水輪(2)機(jī)正常工作， 將增壓泵(4)的轉(zhuǎn)速調(diào)低?；厮疀_擊水輪機(jī)葉片后，流速降低，由排水管(9)排至江、湖、 河等天然地表水體內(nèi)。
關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)，先關(guān)閉水泵(1) 一水輪機(jī)(2)裝置前的電動(dòng)二通闔(11),再關(guān)閉增壓泵。
顯然，本實(shí)用新型系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)有必要的水溫調(diào)控設(shè)備和水質(zhì)處理設(shè)備或者結(jié)合本實(shí)用新 型的搡作要求采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)設(shè)計(jì)來完成，但不是本實(shí)用新型需要保護(hù)的主 題。因此，在本說明書中省略了部分在水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中所必需的裝置的介紹。
權(quán)利要求1、一種地表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括水泵(1)、水輪機(jī)(2)、聯(lián)軸器(3)、增壓泵(4)、水源熱泵空調(diào)機(jī)組(5)、供水管(6)、回水管(7)、取水管(8)、排水管(9)、自動(dòng)排氣閥(10)、二通電磁閥(11)、蝶閥(12)及止回閥(13)；其特征在于水泵的輸入軸(1-3)與水輪機(jī)的輸出軸(2-3)通過聯(lián)軸器(3)連在同一軸線上。
專利摘要一種地表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)涉及水源熱泵。它能回收水的重力勢能，節(jié)省系統(tǒng)能耗。該系統(tǒng)包括水泵、水輪機(jī)、聯(lián)軸器、增壓泵、水源熱泵空調(diào)機(jī)組、供水管、回水管、取水管、排水管、自動(dòng)排氣閥、二通電磁閥、蝶閥及止回閥。其中水泵-水輪機(jī)裝置的特征是將水泵的輸入軸與水輪機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器連在同一軸線上，利用水沖擊水輪機(jī)葉片產(chǎn)生的機(jī)械能帶動(dòng)水泵轉(zhuǎn)動(dòng)回收重力勢能。應(yīng)用于采用地表水源熱泵作為冷熱源的建筑內(nèi)部空氣調(diào)節(jié)工程中。
文檔編號(hào)F03B13/06GK201014843SQ200720123470
公開日2008年1月30日 申請日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者軍 盧, 王佐君, 靜 陳 申請人:重慶大學(xué)