水汽能與污水源耦合空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑節(jié)能及復(fù)合能源利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種水汽能與污水源耦合空調(diào)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]地球表面的各類水體(如江河湖海、溪流、瀑布)在太陽(yáng)光線的照射下溫度升高，水體表面的水分子脫離水表面進(jìn)入到空氣中，在此過(guò)程中蒸發(fā)了的水體吸收了汽化潛熱進(jìn)入到空氣中后導(dǎo)致空氣能量上升。地球表面的如土壤、植物、人體等其他含水物體也在不斷地向空氣中蒸發(fā)水分，另外還有各類人類的活動(dòng)如清潔、燒水、噴灑等活動(dòng)也無(wú)時(shí)不刻地向空氣中蒸發(fā)水分。同樣地這部分水分也吸收了汽化潛熱進(jìn)入到空氣中導(dǎo)致空氣能量上升。由于地球表面的空氣相對(duì)于人類而言具有無(wú)窮大的體量，故空氣中含有的能量也是無(wú)窮盡的，這部分能源主要保存在空氣中的水汽和以液態(tài)水滴形式存在于空氣中的水體內(nèi)。這一部分能源由我國(guó)學(xué)者黃國(guó)和稱之為“水汽能”，人們僅對(duì)在其中的轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量進(jìn)行了利用，如對(duì)由于空氣溫度變化產(chǎn)生的風(fēng)力進(jìn)行風(fēng)能利用、對(duì)水的高低位差產(chǎn)生的水力進(jìn)行水能利用，但是對(duì)存儲(chǔ)在空氣中的這部分水汽能沒(méi)有認(rèn)識(shí)和利用。而這一部分由水汽所蘊(yùn)含的能源數(shù)量極大，一旦成功利用則對(duì)社會(huì)造福極大。
[0003]污水源熱泵是一種新型的空調(diào)系統(tǒng)，其利用常年溫度較為穩(wěn)定的城市污水作為空調(diào)的冷熱源，做到了城市廢熱、廢冷的回收再利用。由于污水源熱泵的冷熱源溫度全年較為穩(wěn)定，其制冷、制熱系數(shù)比傳統(tǒng)的空氣源熱泵高，在清潔能源利用方面有著極佳的應(yīng)用前景。隨著污水源熱泵的推廣使用，其缺點(diǎn)日益顯現(xiàn)，其中主要有污水源熱泵系統(tǒng)中污水量小導(dǎo)致所能提供的冷熱量不足、污水池面積占地較大導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性較差、污水換熱器易結(jié)垢堵塞導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、污水水溫變化對(duì)機(jī)組IPLV影響較大等等。在其中，單獨(dú)采用污水源熱泵承擔(dān)建筑所有的冷熱負(fù)荷，會(huì)大大增加熱泵機(jī)組的初投資以及設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用，再者污水源熱泵機(jī)組的效率也會(huì)隨著污水水溫和建筑物的冷熱負(fù)荷的變化隨時(shí)改變從而造成熱泵機(jī)組的功耗增加。
[0004]目前對(duì)水汽能的開(kāi)發(fā)利用主要應(yīng)用于單體建筑，進(jìn)行了較多的實(shí)際工程應(yīng)用，在實(shí)際項(xiàng)目的使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其系統(tǒng)性能受到室外溫濕度的影響，受到室外環(huán)境的影響因素較多，從而易造成選型及系統(tǒng)配置及控制困難。為了充分發(fā)揮水汽能熱泵空調(diào)的優(yōu)勢(shì)，需要進(jìn)一步對(duì)水汽能與其他可再生能源的綜合利用進(jìn)行系統(tǒng)研宄，而目前國(guó)內(nèi)外對(duì)水汽能熱泵空調(diào)的研宄尚未跟上工程應(yīng)用的進(jìn)度，因此需要在理論及應(yīng)用方面加深研宄。同時(shí)，為了充分發(fā)揮污水源熱泵的工作優(yōu)勢(shì)、解決污水源熱泵使用過(guò)程中的各種問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研宄人員作出了大量的工作，在申請(qǐng)?zhí)枮?0111008439.6的發(fā)明專利“直接式污水源熱泵”中給出了一種污水直接進(jìn)入熱泵與制冷劑進(jìn)行換熱的污水源熱泵系統(tǒng)，但是其中對(duì)直接換熱效率及清潔排污過(guò)程未有提及；在申請(qǐng)?zhí)枮?01510009127.4的發(fā)明專利“污水源熱泵系統(tǒng)”中給出了一種污水輸送系統(tǒng)與空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)相連接的空調(diào)系統(tǒng)，其利用第一及第二分隔墻避免了污水對(duì)空調(diào)用水的污染，但是也導(dǎo)致系統(tǒng)整體效率降低；在申請(qǐng)?zhí)枮?01210446134.7的發(fā)明專利“太陽(yáng)能和污水源熱泵負(fù)荷能源利用系統(tǒng)”中給出了太陽(yáng)能與污水源熱泵聯(lián)合運(yùn)行進(jìn)行供暖，利用相變進(jìn)行儲(chǔ)熱和利用峰谷電價(jià)差減少運(yùn)行費(fèi)用，但是并不能解決夏季制冷問(wèn)題；在申請(qǐng)?zhí)枮?01110412952.0的發(fā)明專利“污水源熱泵系統(tǒng)污水自清潔換熱裝置”中提出了一種設(shè)有多層相互連通污水導(dǎo)流板的換熱裝置，其增加了污水流道的截面積保持水流穩(wěn)定流動(dòng)，但是其未考慮到有可能的結(jié)垢清除問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，利用“能源相互補(bǔ)充利用”的原則，提供一種水汽能與污水源熱泵耦合式空調(diào)系統(tǒng)，有效地分配與利用能量，將污水中富余的冷熱量與水汽能相互配合使用，從而實(shí)現(xiàn)高效率、低功耗地為建筑提供冷熱空調(diào)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種水汽能與污水源耦合空調(diào)系統(tǒng)，包括熱泵系統(tǒng)、水汽能收集系統(tǒng)、污水源收集系統(tǒng)、能量交換系統(tǒng)、室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)；
所述熱泵系統(tǒng)由壓縮機(jī)、四通換向閥、一級(jí)換熱器、電子膨脹閥、二級(jí)換熱器組成，制冷劑由壓縮機(jī)出口通過(guò)管道進(jìn)入四通換向閥后通過(guò)管道與一級(jí)換熱器制冷劑進(jìn)口相連接，一級(jí)換熱器制冷劑出口通過(guò)管道與電子膨脹閥進(jìn)口相連接，電子膨脹閥出口通過(guò)管道與二級(jí)換熱器制冷劑進(jìn)口相連接，二級(jí)換熱器制冷劑出口通過(guò)管道與四通換向閥入口相連接，四通換向閥通過(guò)管道與壓縮機(jī)入口相連接；
所述水汽能收集系統(tǒng)由水汽能收集器、水汽能泵組成，一級(jí)換熱器水劑出口通過(guò)管道與水汽能泵入口相連接，水汽能泵出口通過(guò)管道與水汽能收集器入口相連接，在水汽能泵與水汽能收集器之間的管道上裝有電磁閥E、電磁閥G，一級(jí)換熱器水劑入口通過(guò)管道與水汽能收集器出口相連接，在水汽能收集器出口與一級(jí)換熱器水劑入口之間的管道上裝有電磁閥F、電磁閥H ；
所述污水源收集系統(tǒng)由污水池、污水換熱器、污水泵組成，污水換熱器放置在污水池中，污水泵通過(guò)管道與污水池相連接，將污水注入和排出污水池；
所述能量交換系統(tǒng)由板式換熱器、二級(jí)循環(huán)泵組成，二級(jí)循環(huán)泵入口與污水換熱器出口通過(guò)管道相連接，二級(jí)循環(huán)泵出口通過(guò)管道與板式換熱器污水側(cè)入口相連接，板式換熱器污水側(cè)出口通過(guò)管道與污水換熱器入口相連接，在連接電磁閥E、電磁閥G之間的管道與板式換熱器清水側(cè)入口之間裝有管道，管道上裝有電磁閥B，在連接電磁閥F、電磁閥H之間的管道與板式換熱器清水側(cè)出口之間裝有管道，管道上裝有電磁閥D，在二級(jí)循環(huán)泵出口與電磁閥B入口之間裝有管道，管道上裝有電磁閥A，在污水換熱器入口與電磁閥D出口之間裝有管道，管道上裝有電磁閥D ;
所述室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)由用戶循環(huán)泵、室內(nèi)換熱設(shè)備組成，用戶循環(huán)泵入口與室內(nèi)換熱設(shè)備出口通過(guò)管道相連接，用戶循環(huán)泵出口與二級(jí)換熱器水劑入口相連接，二級(jí)換熱器水劑出口通過(guò)管道與室內(nèi)換熱設(shè)備入口相連接。
[0007]進(jìn)一步，所述水汽能收集器為上噴型免填料型水汽能收集器。
[0008]進(jìn)一步，所述一級(jí)換熱器夏季為冷凝器、冬季為蒸發(fā)器，所述二級(jí)換熱器夏季為蒸發(fā)器、冬季為冷凝器。
[0009]進(jìn)一步，所述水汽能泵、二級(jí)循環(huán)泵、用戶循環(huán)泵皆為變頻泵。
[0010]進(jìn)一步，所述水汽能收集系統(tǒng)內(nèi)充注的媒介為水。
[0011]進(jìn)一步，室內(nèi)換熱設(shè)備可以為風(fēng)機(jī)盤(pán)管、輻射板、毛細(xì)管、空氣換熱器、散熱器等換熱設(shè)備。
[0012]本發(fā)明通過(guò)將水汽能系統(tǒng)與污水源熱泵系統(tǒng)聯(lián)系在一起，在不同的工況下系統(tǒng)自動(dòng)或者人工轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組合運(yùn)行，達(dá)到全年節(jié)能高效穩(wěn)定運(yùn)行的目的。與現(xiàn)有的工程技術(shù)及各類專利相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:在不增加設(shè)備的情況下，利用城市污水與水汽能，通過(guò)電磁閥的切換，實(shí)現(xiàn)夏季制冷、冬季制熱，提高了水汽能利用率、減少了污水池及換熱器初投資，水汽能收集器中全年利用水作為換熱媒介，避免了環(huán)境污染、減少了運(yùn)行費(fèi)用。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，壓縮機(jī)1，一級(jí)換熱器2，電子膨脹閥3，二級(jí)換熱器4，四通換向閥5，水汽能收集器6，污水池7，板式換熱器8，室內(nèi)換熱設(shè)備9，污水換熱器10，水汽能泵BI，二級(jí)循環(huán)泵B2，用戶循環(huán)泵B3，污水泵B4。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
一種水汽能與污水源耦合空調(diào)系統(tǒng)，包括熱泵系統(tǒng)、水汽能收集系統(tǒng)、污水源收集系統(tǒng)、能量交換系統(tǒng)、室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)；
所述熱泵系統(tǒng)由壓縮機(jī)1、四通換向閥5、一級(jí)換熱器2、電子膨脹閥3、二級(jí)換熱器4組成，制冷劑由壓縮機(jī)I出口通過(guò)管道進(jìn)入四通換向閥5后通過(guò)管道與一級(jí)換熱器2制冷劑進(jìn)口相連接，一級(jí)換熱器2制冷劑出口通過(guò)管道與電子膨脹閥3進(jìn)口相連接，電子膨脹閥3出口通過(guò)管道與二級(jí)換熱器4制冷劑進(jìn)口相連接，二級(jí)換熱器4制冷劑出口通過(guò)管道與四通換向閥5入口相連接，四通換向閥5通過(guò)管道與壓縮機(jī)I入口相連接；
所述水汽能收集系統(tǒng)由水汽能收集器6、水汽能泵BI組成，一級(jí)換熱器2水劑出口通過(guò)管道與水汽能泵BI入口相連接，水汽能泵BI出口通