地热温泉水梯级取热利用系统的制作方法

本实用新型涉及热能利用装置技术领域，特别涉及地热温泉水梯级取热利用系统。

背景技术：

随着人们生活质量的提高，越来越多的人更加注重养生，泡温泉慢慢走入了人们的生活当中，每到节假日人们便会三五成群走入各种温泉场所，通过泡温泉来放松一下。

现有的温泉水是经过温泉原水处理后产生，通常有些温泉原水为75℃左右，而泡澡的温泉池中的水在30℃至45℃之间，降温之后的温泉原水会经过过滤器过滤，杀菌消毒器的杀菌之后储存至供水箱中，供水箱中的温泉水可以给各个温泉池供水，而温泉水储存在供水箱中时需要对其进行循环加热，使得供水箱内的温泉水保持一定的温度。

现有的温泉原水若直接用于洗浴理疗，超过50℃的温泉偏热，实际使用的时候需要加部分冷泉水，浪费了很多能量。而冬季采暖设备需要消耗大量的能源；其次，需使用加热器对供水箱中温泉水持续进行加热保温，使得供水箱中的保持在一定温度，需要消耗大量的能源。再者，冬天的时候需要对生活水进行加热，也需要消耗大量的能源。

因此，有必要设计出一种将地热温泉原水的热量梯级利用于采暖、供水箱恒温加热以及生活用水的加热。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本实用新型解决的技术问题是提供地热温泉水梯级取热利用系统，解决直接添加冷泉水至地热温泉原水中得到温度适宜的温泉水的过程中存在热量的浪费的问题。

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：地热温泉水梯级取热利用系统，包括预处理系统和换热系统；所述预处理系统包括放置于温泉井中的潜水泵，潜水泵的出水口依次连接有除砂器、曝气器和过滤铁、锰离子的过滤器,所述换热系统包括一级换热器、二级换热器和三级换热器，一级换热器、二级换热器和三级换热器各自包括高温部和低温部；一级换热器、二级换热器和三级换热器的高温部依次串联；一级换热器的低温部连接供暖设备，二级换热器的低温部连接恒温设备，三级换热器的低温部连接生活水箱；三级换热器的高温部的出水口与温泉泡池通过管道连接。

本技术方案的技术原理为：

1.设置除砂器，用潜水泵将地热温泉原水从温泉井中抽出来后采用除砂器对温泉原水中的杂质进行过滤，避免设备发生损坏；

2.设置曝气器，利用空气中的氧气分别与水中的二价铁离子、二价锰离子以及锰接触，将其氧化为三价铁和四价锰的化合物，向水中曝气的目的除了提供足够的氧气外，还要去除水的二氧化碳以提高ph值，加快氧化反应速度。

3.设置过滤铁、锰离子的过滤器，地下水中铁和锰的含量较高，大大超过了生活饮用水卫生标准和工业用水标准，含铁、锰水有铁腥味，使用中能在各种家用器具上产生棕色锈斑，洗涤衣服会染成黄色或棕黄色污渍、沉淀在管道内壁的铁质可使铁菌生长，使水龙头放出“红水”，长期饮用或使用含铁、含锰高的水不仅对人体不利，并且影响生产产品质量，腐蚀设备，故要进行除铁除锰处理。

4.一级换热器用于供暖水的加热，二级换热器用于泳池的恒温加热，三级换热器用于生活热水的加热；三级换热器排出的温泉水排至温泉泡池中，实现地热温泉原水的梯级利用。

本方案产生的有益效果是：与现有的地热温泉原水降温处理方式相比，现有的地热温泉原水通过直接添加冷泉水至地热温泉原水中得到温度适宜的温泉水，造成能源的浪费；而本申请方案中通过对地热温泉原水的梯级利用，在得到适宜温度的温泉水的同时，还实现了供暖水加热、泳池的恒温加热以及生活热水的加热，减少了电能以及其他能源的使用，节能又环保。

进一步，所述一级换热器的高温部的两端的中间设置有第一旁通阀，二级换热器的高温部的两端的中间设置有第二旁通阀，三级换热器的高温部的两端的中间设置有第三旁通阀。

设置第一旁通阀、第二旁通阀和第三旁通阀是为了换热器维修或者不使用时，把旁通阀打开，让温泉水直接从旁通管流过。

进一步，所述一级换热器的的高温部的进水端设置有截止阀。夏天，无需采暖的时候，关闭截止阀并打开第一旁通阀，温泉水不经过一级换热器而是经旁路直接与二级换热器换热。

进一步，所述一级换热器、二级换热器、三级换热器、四级换热器均为板式换热器。板式换热器的换热效率高、使用寿命长。

进一步，三级换热器的低温部通过管道连接有第一生活热水箱，第一生活热水箱连接有热水循环泵，第一生活热水箱、生活热水循环泵与三级换热器的低温部串联形成回路；第一生活热水箱连接有第二生活热水箱，第二生活热水箱作为输出水箱，三级换热器的低温部与第一生活热水箱之间设置有常开阀，三级换热器的低温部与第二生活热水箱之间设置有常闭阀。在用水量大时可以使第二生活热水箱输出的生活热水的水温稳定。

进一步，温泉泡池通过第二循环泵连接有四级换热器，四级换热器的低温部连接有向第一生活热水箱中补冷水的水源。将生活热水的冷水补水进行预热，提高生活热水换热后的温度。

进一步，四级换热器的高温部的出水口连接有洗浴尾水池，洗浴尾水池通过提升泵与水源热泵的高温部连接，水源热泵的低温部连接采暖水。水源热泵和一级换热器均对采暖水进行换热，节省采暖水加热的能耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：温泉井10、潜水泵101、除砂器11、自动曝气器12、全自动铁锰过滤器13、一级换热器20、第一循环泵21、水源热泵22、提升泵洗浴尾水池23、二级换热器30、三级换热器40、第一生活热水箱41、第二生活热水箱42、生活热水循环泵43、热水输出泵44、温泉泡池50、第二循环泵51、常开阀52、常闭阀53、四级换热器60。

实施例基本如附图1所示：一种地热温泉水梯级取热利用系统，包括预处理系统和换热系统；如图1所示，预处理系统包括放置于温泉井10中的潜水泵101，潜水泵101的出水口通过管道依次连接有旋流除砂器11、自动曝气器12和过滤铁、锰离子的全自动铁锰过滤器13。地热温泉原水经过预处理系统除去水中的杂质和铁锰离子。

换热系统包括一级换热器20、二级换热器30、三级换热器40、四级换热器60和水源热泵22，换热器包括高温部和低温部，高温部和低温部之间设置有较大的接触面积；高温部设置有热水进口和热水出口，低温部设置有冷水进口和冷水出口，通过将热水与高温部连接，将冷水与低温部连接，高温部中的热水与低温部中的冷水在流经换换热器时通过换热器进行换热；一级换热器20用于采暖供暖水的加热,如图1所示，采暖供暖水通过第一循环泵21循环；二级换热器30用于泳池(现有的)的恒温加热，三级换热器40用于生活热水的加热，四级换热器60用于生活热水的冷水补水预热；水源热泵22生产的热源用于建筑物采暖。

如图1所示，全自动铁锰过滤器13的出水口通过管道依次连接有一级换热器20、二级换热器30和三级换热器40，地热温泉原水的温度为70℃左右，地热温泉原水经一级换热器20后降低至60℃左右，供暖水从45℃左右被加热至50℃左右；温泉水经二级换热器30换热后的温度为55℃左右，温泉水经三级换热器40换热后的温度为45℃左右，45℃左右的温泉水，温度适宜；三级换热器40通过管道连接有第一生活热水箱41，第一生活热水箱41作为冷水补水水箱，第一生活热水箱41中的水通过生活热水循环泵43与三级换热器40循环换热；第一生活热水箱41与第二生活热水箱42通过连通管路连接，第二生活热水箱42作为输出水箱，生活热水通过热水输出泵44输出，供生活使用，由于补充的冷水加入第一生活热水箱41中经第三换热器40循环换热后再补充进入第二生活热水箱42中，与将冷水补水直接加入至第二生活热水箱42中相比，将冷水补水直接加入至第二生活热水箱42中，在用水量较大时，会造成第二生活热水箱42中的水温骤降，因此本实施例中在用水量大时可以使水温相对稳定。三级换热器40与第一生活热水箱41之间设置有常开阀52，三级换热器40与第二生活热水箱42之间设置有常闭阀53。热水输出泵44设置为两个，其中一个备用，另一个常用，当常用的热水输出泵44损坏时可立即切换为备用的热水输出泵44。本实施例中的一级换热器20、二级换热器30、三级换热器40、四级换热器60均采用板式换热器，板式换热器的换热效率高、使用寿命长。

如图1所示，三级换热器40通过管道与温泉泡池50的顶部连通，三级换热器40排出的温度为45℃左右的温泉水直接排入温泉泡池50中。温泉泡池50通过第二循环泵51连接有四级换热器60，温泉泡池50排放的温泉水的温度为38℃左右，四级换热器60利用温泉废水的热量对生活热水的冷水补水进行预热，温泉水通过四级换热器60后的温度为28℃左右。

如图1所示，四级换热器60排出的温泉废水储存在洗浴尾水池23中，洗浴尾水池23中的温泉废水被提升泵提升至水源热泵22进行五级换热，洗浴尾水池23中的温泉废水的热量用于水源热泵22的蒸发器中溶液的的蒸发，水源热泵22的冷凝器压缩其内部的溶液释放的热量用于加热采暖水，即水源热泵22和一级换热器20均可对采暖水进行加热，温泉水经水源热泵22取热后的排放温度为7℃左右，将地热温泉水的能源梯级利用最大化。

如图1所示，温泉水的主管上位于一级换热器20的两端设置有第一旁通阀，温泉水的主管上位于二级换热器30的两端设置有第二旁通阀，温泉水的主管上位于三级换热器的两端设置有第三旁通阀，一级换热器的温泉水进水端与温泉水主管之间设置有截止阀。设置第一旁通阀、第二旁通阀和第三旁通阀是为了换热器维修或者不使用时，把旁通阀打开，让温泉水直接从旁通管流过。夏天，无需采暖的时候，关闭截止阀和水源热泵22即可。

具体实施过程如下：

冬天的时候，打开截止阀，潜水泵101从温泉井10中抽出温度为70℃左右的地热温泉原水，温泉原水依次经一级换热器20、二级换热器30、三级换热器40换热后降温至45℃左右，45℃左右的温泉水排入温泉泡池50中，一级换热器20将供暖水加热至50℃左右用于供暖，二级换热器30用于泳池的恒温加热，泳池为现有的；三级换热器40用于生活热水的加热，温泉泡池50中排出的温泉废水的温度为38℃左右，四级换热器60利用温泉废水的热量对生活热水的冷水补水进行预热，温泉水通过四级换热器60后的温度为28℃左右，四级换热器60排出的温泉废水储存在洗浴尾水池23中，洗浴尾水池23中的温泉废水通过提升泵至水源热泵22进行五级换热后排出，温度为7℃左右，水源热泵22用于加热采暖水。

夏天关闭截止阀和水源热泵22即可。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。