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如清潔、燒水、噴灑等活動也無時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于人類而言具有無窮大的體量，故空氣中含有的能量也是無窮盡的，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學(xué)者黃國和稱之為“水汽能”，人們僅對在其中的轉(zhuǎn)換過程中的能量進(jìn)行了利用，如對由于空氣溫度變化產(chǎn)生的風(fēng)力進(jìn)行風(fēng)能利用、對水的高低位差產(chǎn)生的水力進(jìn)行水能利用，但是對存儲在空氣中的這部分水汽能沒有認(rèn)識和利用。而這一部分由水汽所蘊(yùn)含的能源數(shù)量極大，一旦成功利用則對社會造福極大。
[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)組的效率也會隨著污水水溫和建筑物的冷熱負(fù)荷的變化隨時改變從而造成熱泵機(jī)組的功耗增加。
[0004]目前對水汽能的開發(fā)利用主要應(yīng)用于單體建筑，進(jìn)行了較多的實際工程應(yīng)用，在實際項目的使用過程中發(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，需要進(jìn)一步對水汽能與其他可再生能源的綜合利用進(jìn)行系統(tǒng)研宄，而目前國內(nèi)外對水汽能熱泵空調(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，為了充分發(fā)揮污水源熱泵的工作優(yōu)勢、解決污水源熱泵使用過程中的各種問題，國內(nèi)外研宄人員作出了大量的工作，在申請?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)，但是其中對直接換熱效率及清潔排污過程未有提及；在申請?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?zhí)枮?01210446134.7的發(fā)明專利“太陽能和污水源熱泵負(fù)荷能源利用系統(tǒng)”中給出了太陽能與污水源熱泵聯(lián)合運(yùn)行進(jìn)行供暖，利用相變進(jìn)行儲熱和利用峰谷電價差減少運(yùn)行費(fèi)用，但是并不能解決夏季制冷問題；在申請?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，但是其未考慮到有可能的結(jié)垢清除問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，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、一級換熱器、電子膨脹閥、二級換熱器組成，制冷劑由壓縮機(jī)出口通過管道進(jìn)入四通換向閥后通過管道與一級換熱器制冷劑進(jìn)口相連接，一級換熱器制冷劑出口通過管道與電子膨脹閥進(jìn)口相連接，電子膨脹閥出口通過管道與二級換熱器制冷劑進(jìn)口相連接，二級換熱器制冷劑出口通過管道與四通換向閥入口相連接，四通換向閥通過管道與壓縮機(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，一級換熱器水劑出口通過管道與水汽能泵入口相連接，水汽能泵出口通過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，一級換熱器水劑入口通過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、二級循環(huán)泵組成，二級循環(huán)泵入口與污水換熱器出口通過管道相連接，二級循環(huán)泵出口通過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)備出口通過管道相連接，用戶循環(huán)泵出口與二級換熱器水劑入口相連接，二級換熱器水劑出口通過管道與室內(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，所述一級換熱器夏季為冷凝器、冬季為蒸發(fā)器，所述二級換熱器夏季為蒸發(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)自動或者人工轉(zhuǎn)換，實現(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)點是:在不增加設(shè)備的情況下，利用城市污水與水汽能，通過電磁閥的切換，實現(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。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，壓縮機(jī)1，一級換熱器2，電子膨脹閥3，二級換熱器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，二級循環(huán)泵B2，用戶循環(huán)泵B3，污水泵B4。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對與【具體實施方式】對本發(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、一級換熱器2、電子膨脹閥3、二級換熱器4組成，制冷劑由壓縮機(jī)I出口通過管道進(jìn)入四通換向閥5后通過管道與一級換熱器2制冷劑進(jìn)口相連接，一級換熱器2制冷劑出口通過管道與電子膨脹閥3進(jìn)口相連接，電子膨脹閥3出口通過管道與二級換熱器4制冷劑進(jìn)口相連接，二級換熱器4制冷劑出口通過管道與四通換向閥5入口相連接，四通換向閥5通過管道與壓縮機(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，一級換熱器2水劑出口通過管道與水汽能泵BI入口相連接，水汽能泵BI出口通