一种水源热泵空调系统技术方案

一种水源热泵空调系统涉及建筑空气调节工程领域，它能回收污水中的低品位能源，是节能环保的一种空调形式。该系统包括室外侧换热系统、水源热泵机组和用户末端系统。室外侧换热系统包括换热管、生化池、室外侧集水器、室外侧分水器、止回阀、室外侧循环水泵；用户末端系统包括用户侧循环水泵、止回阀、用户侧分水器、用户侧集水器、用户末端、蓄能装置、手动调节阀。本实用新型专利技术首次在生化池池壁、隔墙和池底埋入换热管，通过换热管内工作流体的流动与生化池内污水换热，从而利用蕴藏于污水中的低品位能量，应用于采用水源热泵技术的建筑内部空气调节工程中。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种利用生化池内污水来换热，并且带有蓄能装置的水源热泵空调系统。 应用于采用水源热泵技术的建筑内部空气调节工程中。
技术介绍
随着经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，对室内空气品质的要求也越来越高。 利用空调改善室内环境的同时，也带来了能耗和污染等问题，因此，开发利用清洁能源的可 持续发展的暖通空调技术非常迫切。水源热泵空调技术是一项具有节能和环保意义的应用技 术，水源热泵是利用水与地能(土壤、污水、地下水或地表水)进行冷热交换来作为热泵的 冷热源，冬季把地能中的热量"取"出来，供给室内采暖，夏季把室内的热量"取"出来， 释放到地能中。水源热泵系统主要由三部分组成室外侧换热系统、水源热泵机组和用户末 端系统。水源热泵机组的主要组成部件包括压縮机、冷凝器、蒸发器、四通换向阀和膨胀阀。 现有的利用污水来换热的室外侧换热系统，对污水水质有一定要求，并且要建污水池来贮存 污水。生化池是一种高效的居民小区生活污水生物处理装置。在新建和改建的居民小区中，都 建有生化池，小区的生活污水都排放到生化池中，从而提供了污水资源。污水冬季水温高于 环境温度，夏季低于环境温度，蕴含大量的能量，是尚待开发利用的低品位能源。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种水源热泵空调系统，该系统在 生化池池壁、隔墙和池底埋入换热管，通过换热管内工作流体(南方采用水，北方采用防冻 液)的流动与生化池内污水换热，从而利用蕴藏于污水中的低品位能量。为了实现上述目的，其技术方案是该系统包括室外侧换热系统1、水源热泵机组2和用户末端系统3。室外侧换热系统l包括换热管l-l、生化池l-2、室外侧集水器l-3、室外侧分 水器l-4、止回阀l-5、室外侧循环水泵l-6;水源热泵机组2，包括压縮机2-l、四通换向阀 2-2、冷凝器2-3、膨胀阀2-4、蒸发器2-5;用户末端系统3包括用户侧循环水泵3-1、止回 阀3-2、用户侧分水器3-3、用户侧集水器3-4、用户末端3-5、蓄能装置3-6、手动调节阀3-7。 在生化池的施工过程中把换热管捆扎在生化池池壁、隔墙和池底预置的钢筋架上，然后浇灌混凝土，使换热管埋入其中。换热管规格为DN16 DN32，换热管中心轴距离池壁、隔墙和 池底外表面的距离为20 40mm，换热管埋入池壁、隔墙的形式采用竖向平行布置，埋入池 底的形式采用蛇形布管，相邻的换热管中心轴间距取200 1000mm。整个技术的连接如下室外侧换热系统的进、出水口分别与水源热泵机组冷凝器的 出水、进水端固定连接。室外侧换热系统中，在生化池池壁、隔墙和池底埋入换热管，使换 热管的一端与室外侧分水器上相应的水管连接作为进水端，另一端与室外侧集水器相应的水 管连接作为出水端。室外侧分水器前接室外侧循环水泵，室外侧循环水泵的出水口接止回阀， 进水口接到水源热泵机组冷凝器的出水端；室外侧集水器前接到水源热泵机组冷凝器的进水 端。水源热泵机组内部通过制冷剂管道连接，压縮机的出气口处接四通换向阀，四通换向阀 后接冷凝器，冷凝器后接膨胀阀，膨胀阀后接蒸发器，蒸发器再接到压縮机的进气口上。用 户末端系统的进、出水口分别与水源热泵机组蒸发器的出水、进水端固定连接。蒸发器的出 水端接到用户侧循环水泵的入水口，出水口接止回阀；用户侧循环水泵前接用户侧分水器， 通过分水器上相应的水管把水送到用户末端和蓄能装置内，用户末端流出的水通过用户侧集 水器，流回到蒸发器内，用户侧集水器接在蒸发器的进水端。用户侧分水器上分别连接用户 末端装置的进水端和蓄能装置的进水端，用户侧末端装置的出水端接到用户侧集水器相应的 管道上，蓄能装置出水端管道上安装有手动调节阀。本技术的工作流程如下空调系统夏季制冷时，水源热泵机组内通过制冷剂的循环流动，把室外侧换热系统从生 化池污水中获得的冷量转移到用户末端系统。首先，制冷剂液体在压縮机中经压縮变成高温 高压的制冷剂蒸汽；然后，制冷剂蒸汽流经冷凝器，在冷凝器中与经室外侧集水器通过冷凝 器的进水端流进的工作流体进行热量交换，由室外侧循环水泵把冷凝器出水端流出的工作流 体经室外侧分水器相应的管道，将工作流体输^JU生化池各内壁面埋入的换热管，让换热管 内的工作流体把热量转移到生化池的污水中，热量被带走的换热管内的工作流体经过室外侧 集水器进入冷凝器的进水端；接着，制冷剂蒸汽通过膨胀阀，进一步降温减压；最后，制冷 剂蒸汽在蒸发器中，吸收通过用户侧集水器进入蒸发器进水端的冷水中的热量，低温蒸发， 回到压縮机中。从蒸发器的出水端流出的低温冷水，由用户侧循环水泵通过用户侧分水器上 相应的管道送到用户末端和蓄能装置；用户末端流出的水通过用户侧集水器，流回到蒸发器 内，流入蓄能装置内的冷水，可以通过用户侧集水器流回蒸发器内，也可以通过手动调节阀 供给其他需要的地方。通过室外侧换热系统和用户末端系统的水循环换热以及水源热泵机组 内的制冷剂循环流动，实现夏季制冷。冬季制热时，水源热泵机组内通过制冷剂的循环流动，把室外侧换热系统从生化池污水 中获得的热量转移到用户末端系统。由于四通换向阀的作用，从压縮机出来的高温制冷剂蒸 汽首先流经蒸发器，与通过用户侧集水器流进蒸发器进水端的水进行热量交换，使工作流体 温度升高，由用户侧循环水泵通过用户侧分水器上相应的管道送到用户末端或蓄能装置；用 户末端流出的水通过用户侧集水器，流回到蒸发器内；然后，高温制冷剂蒸汽通过膨胀阀， 进一步降温减压；最后，制冷剂蒸汽在冷凝器中，吸收通过室外侧集水器流进冷凝器进水端 的工作流体的热量，常温蒸发，回到压縮机中。从冷凝器出水端流出的工作流体，在室外侧 循环水泵的作用下，通过室外侧分水器上相应的管道，将工作流体输送到生化池各内壁面埋 入的换热管，让换热管内的工作流体从生化池的污水中获得热量，重新获得热量的换热管内 的工作流体经过室外侧集水器进入冷凝器的进水端。同样，通过室外侧换热系统和用户末端 系统的水循环换热以及水源热泵机组内的制冷剂循环流动实现冬季制热。本技术的有益效果在于开发利用污水中的能量，节能环保。较传统的分体式空调，节能30%以上。不向大气排 放废热，从而降低小区的热污染，缓解小区的"热岛效应"；与空气源热泵相比，污水的冬、 夏温度条件均好于空气，有利于热泵机组的高效运行，污水的蓄热性能构成了冬、夏两季不 同运行特点的能量互补；与地下水水源热泵相比，该系统不用从地下抽取地下水，也不用将 水回灌地下。因此不仅节省了打井的基建投资，还能够节省抽水和回灌的运行费用。同时， 也可以避免由于回灌不当而引发的地下水资源污染和破坏问题；并且，在生化池的施工过程 中把换热管捆扎在生化池池壁、隔墙和池底预置的钢筋架上，然后浇灌混凝土， 一次成型， 避免重复施工。附图说明图1为本技术的系统原理图。图2为本技术换热管埋入池壁和隔墙的平行布管示意图。 图3、图4为本技术换热管埋入池底的蛇行布管示意图。图l中室外侧换热系统l、换热管l-l、生化池l-2、室外侧集水器l-3、室外侧分水器 1-4、止回阀l-5和3-2、室外侧循环水泵l-6、水源热泵机组2、压縮机2-l、四通换向阀2-2、 冷凝器2-3、膨胀阀2-4、蒸发器2-5、用户末端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水源热泵空调系统，该系统包括室外侧换热系统（１）、水源热泵机组（２）和用户末端系统（３），室外侧换热系统（１）包括换热管（１－１）、生化池（１－２）、室外侧集水器（１－３）、室外侧分水器（１－４）、止回阀（１－５）、室外侧循环水泵（１－６），水源热泵机组（２）包括压缩机（２－１）、四通换向阀（２－２）、冷凝器（２－３）、膨胀阀（２－４）、蒸发器（２－５），用户末端系统（３）包括用户侧循环水泵（３－１）、止回阀（３－２）、用户侧分水器（３－３）、用户侧集水器（３－４）、用户末端（３－５）、蓄能装置（３－６）、手动调节阀（３－７），室外侧换热系统的进、出水口分别与水源热泵机组冷凝器的出水、进水端固定连接，用户末端系统的进、出水口分别与水源热泵机组蒸发器的出水、进水端固定连接，其特征在于将室外侧换热系统的换热管埋入生化池池壁、隔墙和池底，每段换热管的一端与室外侧分水器上相应的水管连接，另一端与室外侧集水器上相应的水管连接，形成一个通路，换热管规格为ＤＮ１６～ＤＮ３２，换热管中心轴距离池壁、隔墙和池底外表面的距离为２０～４０ｍｍ，换热管埋入池壁、隔墙的形式采用竖向平行布管，埋入池底的形式采用蛇形布管，相邻的换热管中心轴间距取２００～１０００ｍｍ；用户侧分水器的一根水管连接蓄能装置的入水端，蓄能装置出水端的管道上安装手动调节阀。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢军，王志浩，陈静，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]