一种水源热泵水源侧串联节能水泵系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种水源热泵水源侧串联节能水泵系统和控制方法，系统包括取水井和回水井，取水井内设置潜水泵机构，取水井和回水井之间设置与潜水泵机构连接的热泵机组，潜水泵机构和回水井之间串联有节能水泵系统，具有节能、调节灵活的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种水源热泵水源侧串联节能水泵系统
本技术属于地下水源热泵技术，具体涉及一种水源热泵水源侧串联节能水泵系统。
技术介绍
地下水源热泵机组自20世纪广泛应用于国内空调工程领域以来，由于其特殊性已成为华北和中原地区空调系统的主要形式。地下水源热泵系统的热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。经过换热的地下水可以排入地表水系统，但是对于较大的应用项目通常要求通过回水井把地下水回灌到原来的地下水层。由于地下水温常年基本恒定，夏季比室外空气温度低，冬季比室外温度高，且具有较大的热容量，因此地下水热泵系统的效率比空气源热泵高，COP一般在4-6，并且不存在结霜等问题。最近几年地下水源热泵系统在我国得到了迅速发展。但是由于需要抽取深层地下水，地下水源热泵存在潜水泵高耗能的问题。潜水泵高耗能主要是由于当系统正常运行时潜水泵除了克服系统的局部和沿程阻力还要承担潜水泵位置到地面这段水的重力高差。由于这段水的重力差的存在导致潜水泵一直是处于高耗能运行状态，导致地下水源热泵机组的能耗较高。目前国内外学者对地下水源热泵节能的方法主要是通过井数调节和变频泵调节，但是目前这两种方法的调节范围均有限，井数调节时要求要有多口取水井，并且调节范围小，多井同时取水又会由于潜水泵并联造成一定损失；而水泵变频调节虽然一定程度上可以降低功率，但是取水流量与扬程相应变化，流量调节的范围比较窄，节能效果有限。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种水源热泵水源侧串联节能水泵系统及控制方法。一种水源热泵水源侧串联节能水泵系统，包括取水井和回水井，取水井内设置有潜水泵机构，取水井和回水井之间设置有与潜水泵机构连接的热泵机组，所述潜水泵机构和回水井之间串联有节能水泵系统；所述节能水泵系统包括控制单元和地上循环泵单元，所述地上循环泵单元串联在潜水泵机构与热泵机组之间，所述地上循环泵单元与潜水泵机构之间串联设置有第一流量计，所述潜水泵机构、第一流量计、地上循环泵单元和热泵机组均与控制单元电连接。所述节能水泵系统还包括除沙机构和第二流量计，所述潜水泵机构、第一流量计、地上循环泵单元、除沙机构、热泵机组和第二流量计均通过输送管道依次串联连接，所述第一流量计与取水井的井口之间的输送管道上旁接设置有排污泄水机构，所述热泵机组与第二流量计之间的输送管道上旁接设置有排污泄水机构，所述排污泄水机构包括排污管和排污管上串联设置的排污电磁阀，所述排污电磁阀和第二流量计均与控制单元电连接。所述地上循环泵单元包括循环主路和循环支路，所述循环主路两端分别设置有循环进水端和循环出水端，所述循环进水端通过输送管道与第一流量计连接，所述循环出水端通过输送管道与除沙机构连接，所述循环进水端上设置有循环进水电磁阀，所述循环出水端上设置有循环出水电磁阀，所述循环进水电磁阀和循环出水电磁阀之间串联设置有地上循环泵。所述循环主路两端并联连接有循环支路，所述循环支路包括循环支管和循环支管上设置的支路循环电磁阀，所述支路循环电磁阀、循环进水电磁阀、循环出水电磁阀和地上循环泵均与控制单元电连接。所述除沙机构包括除沙主路和除沙旁路，所述除沙主路与除沙旁路并联连接，所述除沙旁路包括旁路支管和设置在旁路支管上的旁路阀门，所述除沙主路上设置有除沙设备，所述除沙设备上设置有除沙输入口和除沙输出口，所述除沙输入口上设置有除沙入口阀门，所述除沙输出口上设置有除沙出口阀门，所述除沙入口阀门通过输送管道与地上循环泵单元连接，所述除沙出口阀门通过输送管道与热泵机组连接，所述除沙设备为旋流除砂器。所述潜水泵机构包括潜水主路和潜水支路，所述潜水主路和潜水支路并联连接，所述潜水主路包括潜水泵取水管和潜水泵，所述潜水泵取水管上设置有潜水电磁阀，所述潜水电磁阀通过潜水泵取水管与潜水泵串联连接，所述潜水支路上设置有潜水支路电磁阀，所述潜水支路电磁阀和潜水电磁阀均与输送管道连接，所述潜水泵、潜水电磁阀和潜水支路电磁阀均与控制单元电连接。所述第一流量计上设置有流量第一入口和流量第一出口，所述流量第一出口通过输送管道与地上循环泵单元串联连接，所述流量第一入口上设置有第一流量电磁阀，所述第一流量电磁阀与取水井井口之间的输送管道上串联设置有输水开关电磁阀，所述输水开关电磁阀、第一流量电磁阀均与控制单元电连接。所述第二流量计上设置有流量第二入口和流量第二出口，所述流量第二出口通过输送管道与回水井连接，所述流量第二入口上设置有第二流量电磁阀，所述第二流量电磁阀通过输送管道与第二流量计串联连接，所述热泵机组上设置有热泵机组进水口和热泵机组出水口，所述热泵机组进水口上设置有热泵机组进水电磁阀，所述热泵机组出水口上设置有热泵机组出水电磁阀，所述热泵机组进水电磁阀通过输送管道与除沙机构连接，所述热泵机组出水电磁阀通过输送管道与第二流量电磁阀连接，所述输送管道上的位置最高点处设置有自动排气阀，所述第二流量电磁阀、热泵机组进水电磁阀和热泵机组出水电磁阀均与控制单元电连接。本技术公开了一种水源热泵水源侧串联节能水泵系统，所述系统内增设有地上循环单元和除沙机构，在热泵系统运行初期开启潜水泵和循环支路，使系统流量达到预设流量，当系统中的水流在取水井和回水井之间正常稳定循环时，此时开启地上循环泵，水流稳定运行一段时间后关闭潜水泵和循环支路，潜水泵关闭后，若系统内的流量依旧能达到预设流量时，即开启热泵机组，使热泵系统正常运行，本技术利用系统稳定运行后，取水点和回水点在同一水平面上，水泵只需要克服管道的局部阻力、沿程阻力以及管道连接的设备之间的阻力，使得水泵需要克服的阻力减小，从而不需再使用高扬程潜水泵，采用地上循环泵来实现系统内的水流稳定循环，具有节约能源的优点，此外，系统内设置有除沙机构和排污泄水机构，去除沙和管道内的残余水可进一步减少水流在管道内的阻力以节约能耗，而且，所述系统中设置有控制单元和多种电磁阀，可以达到灵活调节的有益效果。附图说明图1是水源热泵水源侧串联节能水泵系统的总体结构示意图。图2是水源热泵水源侧串联节能水泵系统的具体结构示意图。具体实施方式下面将结合本技术中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施，而不是全部的实施，基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做、出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，一种水源热泵水源侧串联节能水泵系统，包括取水井2和回水井6，取水井2内设置有潜水泵机构1，取水井2和回水井6之间设置有与潜水泵机构1连接的热泵机组5，所述潜水泵机构1和回水井6之间串联有节能水泵系统。所述节能水泵系统包括控制单元和地上循环泵单元4，所述地上循环泵单元4串联在潜水泵机构1与热泵机组5之间，所述地上循环泵单元4与潜水泵机构1之间串联设置有第一流量计3，所述潜水泵机构1、第一流量计3、地上循环泵单元4和热泵机组5均与控制单元电连接。所述控制单元为单片机、PLC、工控机或PC机中的任意一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水源热泵水源侧串联节能水泵系统，包括取水井（2）和回水井（6），取水井（2）内设置有潜水泵机构（1），取水井（2）和回水井（6）之间设置有与潜水泵机构（1）连接的热泵机组（5），其特征在于：所述潜水泵机构（1）和回水井（6）之间串联有节能水泵系统；所述节能水泵系统包括控制单元和地上循环泵单元（4），所述地上循环泵单元（4）串联在潜水泵机构（1）与热泵机组（5）之间，所述地上循环泵单元（4）与潜水泵机构（1）之间串联设置有第一流量计（3），所述潜水泵机构（1）、第一流量计（3）、地上循环泵单元（4）和热泵机组（5）均与控制单元电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种水源热泵水源侧串联节能水泵系统，包括取水井（2）和回水井（6），取水井（2）内设置有潜水泵机构（1），取水井（2）和回水井（6）之间设置有与潜水泵机构（1）连接的热泵机组（5），其特征在于：所述潜水泵机构（1）和回水井（6）之间串联有节能水泵系统；所述节能水泵系统包括控制单元和地上循环泵单元（4），所述地上循环泵单元（4）串联在潜水泵机构（1）与热泵机组（5）之间，所述地上循环泵单元（4）与潜水泵机构（1）之间串联设置有第一流量计（3），所述潜水泵机构（1）、第一流量计（3）、地上循环泵单元（4）和热泵机组（5）均与控制单元电连接。


2.根据权利要求1所述的水源热泵水源侧串联节能水泵系统，其特征在于：所述节能水泵系统还包括除沙机构（7）和第二流量计（9），所述潜水泵机构（1）、第一流量计（3）、地上循环泵单元（4）、除沙机构（7）、热泵机组（5）和第二流量计（9）均通过输送管道（16）依次串联连接，所述第一流量计（3）与取水井（2）的井口之间的输送管道（16）上旁接设置有排污泄水机构（8），所述热泵机组（5）与第二流量计（9）之间的输送管道（16）上旁接设置有排污泄水机构（8），所述排污泄水机构（8）包括排污管（802）和排污管（802）上串联设置的排污电磁阀（801），所述排污电磁阀（801）和第二流量计（9）均与控制单元电连接。


3.根据权利要求2所述的水源热泵水源侧串联节能水泵系统，其特征在于：所述地上循环泵单元（4）包括循环主路（401）和循环支路（405），所述循环主路（401）两端分别设置有循环进水端和循环出水端，所述循环进水端通过输送管道（16）与第一流量计（3）连接，所述循环出水端通过输送管道（16）与除沙机构（7）连接，所述循环进水端上设置有循环进水电磁阀（402），所述循环出水端上设置有循环出水电磁阀（404），所述循环进水电磁阀（402）和循环出水电磁阀（404）之间串联设置有地上循环泵（403）。


4.根据权利要求3所述的水源热泵水源侧串联节能水泵系统，其特征在于：所述循环主路（401）两端并联连接有循环支路（405），所述循环支路（405）包括循环支管（406）和循环支管（406）上设置的支路循环电磁阀（407），所述支路循环电磁阀（407）、循环进水电磁阀（402）、循环出水电磁阀（404）和地上循环泵（403）均与控制单元电连接。


5.根据权利要求2所述的水源热泵水源侧串联节能水泵系统，其特征在于：所述除沙机构（7）包括除沙主路（701）和除沙旁路（705），所述除沙主路（701）与除沙旁路（705）并联连接，所述除沙旁路（705）包括旁路支管...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟，张琳琳，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：新型
国别省市：河南;41