专利名称：中央空调系统的水势能同步回收装置及其方法
技术领域：
本发明涉及在中央空调系统的水势能同步回收装置及其方法，属于中央空调系统 水蓄能技术领域。
背景技术：
高层建筑物物主要用中央空调系统在进行通风和温度调节。目前所公开的空调机 组采用板式换热器将开式蓄水池与闭式空调末端供水系统分开，板式换热器的一次侧通过 管路与蓄水池相通，而板式换热器二次侧分别与分水器和集水器连接，通过分水器以及集 水器之间的多个管路多个未端空调对建筑物进行换热，而在板式换热器的一次侧和二次侧 需分别设置水泵，在两水泵的作用下使水池内的冷热水与空调冷热水在板式换热器里进行 换热，从而将水池内的冷热水能量释放给未端空调对空气进行调节。但目前中央空调系统 的换热过程中存在以下问题。1、初投资大。由于中央空调系统必须采用换热器进行换热， 因此换热器及其两侧水泵的一次性投资是较大。2、水池蓄能量利用率降低。对于板式换热 器而言，其冷热两侧必然存在一定的换热温差，因此蓄水池内的冷热水与空调冷热供水一 般有1 2°C的换热温差，故存在减小了水池的能量利用效率。3、能耗大。由于板式换热器 的两侧均设置水泵，即板换一次泵和二次泵，由于两者的扬程一般均不低于10m，这两台水 泵在同时运行时，会使空调系统能效降低10%左右。4、运行控制复杂。由于板式换热器的 一次泵和二次泵需同步运行，控制难度高，特别是变负荷运行时，控制更为复杂。发明内容
本发明的目的是提供一种中央空调系统的水势能同步回收装置及其方法，能利用 回收的高位水势能给供水补能，实现空调系统的节能，并能减少中央空调系统投资的中央 空调系统的水势能同步回收装置及其方法。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是一种中央空调系统的水势能同 步回收装置，包括与水池相通的回水管和供水管以及分水器和集水器，分水器上的两个以 上出水口及集水器上的两个以上进水口之间并联有两路以上的换热管路，每路换热管路上 安装有循环水泵，且每路换热管路上并联有两个以上的未端空调，其特征在于所述的供水 管与分水器的进水口连接，集水器的出水口与回水管连接，且回水管和供水管上分别安装 有主动水轮机和从动水轮机，主动水轮机具有叶轮的主轴通过联轴器与从动水轮机具有有 叶轮的叶轮轴连接，且主动水轮机叶轮上的叶片倾斜方向与从动水轮机叶轮的叶片倾斜方 向相反，回水管位于主动水轮机的出水一侧安装有电动调节阀和温度传感器，且电动调节 阀和温度传感器与控制器连接，供水管位于从动水轮机的出水一侧安装有止回阀。
本发明中央空调系统的水势能同步回收方法，其特征在于通过换热管路中循环 水泄水时的高位水势能转化为主动水轮机的叶轮旋转的机械能，使同轴连接的从动水轮机 的叶轮轴获得机械能，进而将机械能转化为从动水轮机水流的动能，从动水轮机同时将水 池内的循环水补送至分水器内及换热管路中，对水池与换热管路中的循环水强制循环，进行空调系统换水补能。
本发明将与水池相通的供水管和回水管直接与分水器和集水器连接，而取消了板 式换热器，同时通过安装在供水管上的主动水轮机通过联轴器与安装在回水管上的从动水 轮机连接，因此利用换热管路中循环水回水泄水时高位水势能转化为主动水轮机叶轮旋 转，使主动水轮机使输出机械能，通过主动水轮机的主轴以及联轴器一起传递机械能，使而 从动水轮机的叶轮轴获得机械能，进而将机械能转化为从动水轮机的叶轮轴带动叶轮转 动，通过叶轮的旋转而将水池内的冷热循环水送至分水器内，并供给换热管路，从而实现释 能给供水补能的作用。本发明由于取消了板式换热器，直接用水池中的冷热水作为空调系 统末端的供水，能充分利用水池的冷热水能量，而提高水池蓄能量的利用率。再则本发明还 取消了原空调系统中板式换热器冷热两侧的水泵，减少空调系统投资，尤其采用通过联轴 器使主动水轮机和从动水轮机同步运行，不仅控制方便，而且大大减少了空调系统中的泵 耗，在节能减排的呼声日益高涨的今天，本发明对传统的释能方式有着突破性的改进。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。
图1是本发明水势能同步回收装置示意图。
图2是本发明主动水轮机与从动水轮机的连接结构示意图。
图3是本发明主动水轮机与从动水轮机的连接结构的另一种示意图。
图4是本发明联轴器的结构示意图之一。
图5是本发明联轴器的结构示意图之二。
图6是本发明联轴器的结构示意图之三。
图7是本发明联轴器的结构示意图之四。
其中1-水池，2-回水管，3-供水管，4-从动水轮机，4-1-叶轮轴，5_定压补水装 置，6-止回阀，7-分水器，8-循环水泵，9-换热管路，10-未端空调，11-集水器，12-压差 旁通控制阀，13-联轴器，14-主动水轮机，14-1-主轴，15-温度传感器，16-电动调节阀， 17-控制器。
具体实施方式
见图1所示，本发明的中央空调系统的水势能同步回收装置，包括与水池1相通的 回水管2和供水管3以及分水器7和集水器11，分水器7上设有两个以上出水口，而集水 器11上也设有两个以上进水口，分水器7的各出水口与集水器11上的各进水口之间并联 有两路以上的换热管路9，而每路换热管路9上安装有循环水泵8，每路换热管路9上并联 有两个以上的未端空调10，通过循环水泵8使每路换热管路9内的循环水即冷冻水或供热 水充分循环。见图1所示，本发明的供水管3与分水器7的进水口连接，集水器11的出水 口与回水管2连接，使水池1内的循环水直接与每路换热管路内的循环水直通，而回水管2 和供水管3上分别安装有不带有发电机的主动水轮机14和不带有发电机的从动水轮机4， 主动水轮机14的主轴14-1通过联轴器13与从动水轮机4的叶轮轴4-1连接，主动水轮机 14的主轴14-1上具有叶轮，而从动水轮机4的叶轮轴4-1也具有叶轮，且主动水轮机14上 的叶片倾斜方向与从动水轮机4上的叶片倾斜方向相反，当空调系统中循环水泄水回流至水池1时，此时因泄水在(h+l)m的水压作用下会推动主动水轮机14的叶轮旋转，使叶轮带 动主轴14-1旋转，并在联轴器13的连接作用下，驱动从动水轮机4的叶轮轴4-1旋动，从 而带动从动水轮机4上的叶轮旋转，从动水轮机4的叶轮旋转将水池1中的循环水供给分 水器7及换热管路9的未端空调10，使水池1内的循环水即冷冻水或供热水经每路换热管 路9上的多个未端空调10与室内空气进行冷热交换。本发明的主动水轮机14和从动水轮 机4可采用混流式水轮机或轴流式水轮机，且该混流式水轮机以及轴流式水轮机不带有发 电机，主动水轮机14的进水口和出水口沿出水方向分别连接在供水管3路上，同样从动水 轮机4的进水口和出水口沿进水方向连接在回水管2路上。本发明的主、从水轮机还可采 用现有的水泵除去电机后余下的部分，见图2所示，主动水轮机14和从动水轮机4为端吸 水泵，轴向进水，径向出水，或如图3所示，主动水轮机14和从动水轮机4为双吸泵，吸泵进 出口在同一方向上且垂直于泵轴，见图4所示，本发明的联轴器13可采用三爪联轴器，或如 图5所示，联轴器13可采用凸缘联轴器，或如图6所示，联轴器13可采用弹性销联轴器，还 可如图7所示联轴器13可采用膜片联轴器。见图1所示，本发明供水管3位于主动水轮机 14的出水一侧安装有电动调节阀16以及温度传感器15，且电动调节阀16和温度传感器15 与控制器17连接，该控制器17可采用市售产品，如采用单片机对采集回水管2上的水温进 行处理并与设定温度进行对比，以控制电动调节阀16的启闭，通过温度控制器17在线检测 流出集水器11供水管3上的温度，回水管2位于从动水轮机4的出水一侧安装有止回阀6， 通过止回阀6防止供水管3内的循环水倒流。
见图1所示，本发明供水管3位于从动水轮机4出水一侧及分水器7之间的管路 上安装有定压补水装置5，对中央空调系统定压、自动补水和排气功能。本发明在分水器7 与集水器11之间还连接有压差旁通控制阀12，通过压差旁通控制阀12感测集水器11与分 水器7两端水压，然后根据测试到的压力计算出差值，再由压差旁通控制阀12根据计算出 的差值与预先设定值进行比较决定输出方式，以控制其阀门的开度，达到供水和回水的压 力平衡。
见图1所示，本发明中央空调系统的水势能同步回收方法，通过换热管路9中循环 水泄水时的高位水势能转化为主动水轮机14的叶轮旋转的机械能，使同轴连接的从动水 轮机4的叶轮轴4-1获得机械能，进而将机械能转化为从动水轮机4水流的动能，从动水轮 机4同时将水池1内的循环水补送至分水器7内及换热管路9中，对水池1与换热管路9 中的循环水强制循环，进行空调系统换水补能。
本发明工作时，当温度传感器15测得的空调回水管2内的回水温度达到电动调节 阀16设定的开启温度时，控制器17会发出指令打开电动调节阀16，使空调系统回水泄入 水池1内，此时泄水在(h+l)m的水压作用下会推动主动水轮机14的叶轮旋转，叶轮的旋转 使主轴14-1旋转，通过主轴14-1以及联轴器13传递能量，使与联轴器13连接的从动水轮 机4的叶轮轴4-1旋转，即而从动水轮机4叶轮的旋转将水池1中的水送入分水器7以及 换热管路9的末端空调10内，实现了给空调系统换水补能的作用。
当温度传感器15测得的空调回水管2内的回水温度达到电动调节阀16设定的关 闭温度时，控制器17会发出指令关闭电动调节阀16，那么主动水轮机14、联轴器13和从动 水轮机4将逐步停止运行，此时空调系统的回水由集水器11和分水器7之间的压差旁通控 制阀12又回到空调系统末端，直至其温度达到电动调节阀16的设计的开启温度。
权利要求
1.一种中央空调系统的水势能同步回收装置，包括与水池相通的回水管( 和供水管 ⑶以及分水器⑵和集水器(11)，分水器(7)上的两个以上出水口及集水器(11)上的两 个以上进水口之间并联有两路以上的换热管路(9)，每路换热管路(9)上安装有循环水泵 (8)，且每路换热管路(9)上并联有两个以上的未端空调(10)，其特征在于所述的供水管 ⑶与分水器(7)的进水口连接，集水器(11)的出水口与回水管(2)连接，且回水管(2)和 供水管C3)上分别安装有主动水轮机(14)和从动水轮机G)，主动水轮机(14)具有叶轮的 主轴(14-1)通过联轴器(1 与从动水轮机(4)具有叶轮的叶轮轴连接，且主动水 轮机(14)叶轮上的叶片倾斜方向与从动水轮机⑷叶轮的叶片倾斜方向相反，回水管⑵ 位于主动水轮机(14)的出水一侧安装有电动调节阀(16)和温度传感器(15)，且电动调节 阀(16)和温度传感器(15)与控制器(17)连接，供水管(3)位于从动水轮机⑷的出水一 侧安装有止回阀(6)。
2.根据权利要求1所述的中央空调系统水势能同步回收装置，其特征在于所述的联 轴器(1 为三爪联轴器或凸缘联轴器或弹性销联轴器或膜片联轴器的其中之一。
3.根据权利要求1所述的中央空调系统水势能同步回收装置，其特征在于所供水管 (3)位于从动水轮机出水一侧及分水器(7)之间的管路上安装有定压补水装置(5)。
4.根据权利要求1所述的中央空调系统水势能同步回收装置，其特征在于所述分水 器(7)与集水器(11)之间的管路上还连接有压差旁通控制阀(12)。
5.根据权利要求1所述的中央空调系统的水势能同步回收方法，其特征在于通过换 热管路中循环水泄水时的高位水势能转化为主动水轮机的叶轮旋转的机械能，使同轴连接 的从动水轮机的叶轮轴获得机械能，进而将机械能转化为从动水轮机水流的动能，从动水 轮机同时将水池内的循环水补送至分水器内及换热管路中，对水池与换热管路中的循环水 强制循环，进行空调系统换水补能。
全文摘要
本发明涉及一种中央空调系统的水势能同步回收装置，分水器的两个以上出水口及集水器的两个以上进水口之间并联有两路以上的换热管路，每路换热管路上安装有循环水泵，每路换热管路上并联有两个以上的未端空调，供水管与分水器的进水口连接，集水器的出水口与回水管连接，回水管和供水管上分别安装有主动水轮机和从动水轮机通过联轴器连接，且主动水轮机叶轮的叶片倾斜方向与从动水轮机叶轮的叶片倾斜方向相反，回水管位于主动水轮机的出水一侧安装有电动调节阀以及温度传感器，且电动调节阀和温度传感器与控制器连接。本发明能利用回收的高位水势能给供水补能，实现空调系统节能，减少中央空调系统投资。
文档编号F24F13/30GK102032654SQ201010603550
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者杨家华 申请人:江苏河海新能源有限公司