以水环热泵循环水为源水的水源热泵集中热水供应系统的制作方法

本新型为一种新型集中热水供应系统，其中涉及了材料、热工等领域，特别是涉及空调领域的技术。

背景技术：

随着我国经济的飞速发展，人们对生活品质和舒适性的要求也越来越高，生活热水已经成为每家每户必不可少的生活需求。解放初期，我国经济条件有限，人们生活水平还很不富裕，普通居民住宅中根本不设置淋浴设备，人们主要利用煤柴烧热水，供家庭使用，每天热水用量极少，制备生活热水很困难。进入上个世纪八十年代后，伴随着我国的改革开放，人民生活水平有了较大的改善，对生活质量的要求也越来越高，其中表现之一就是对生活热水的需求，而城镇完善的电力和煤气供应为人们制备生活热水提供了保障。进入九十年代中期，电热水器、燃气热水器和太阳能热水器大量涌入普通百姓家庭，使人们使用热水更加方便。目前集中热水供应系统己经在酒店、宾馆、医院和学生宿舍等越来越多的民用建筑中使用，但普通住宅仍然采用局部热水供应方式。 为满足人们对普及热水供应并提高热水供应技术的迫切要求，国家在集中供热 2000 年技术进步发展规划中曾提出“要发展全年性生活热水供应，增加热源厂年利用小时数。大城市生活热水供应的普及率要达到占供暖面积的 20%左右”。可见发展生活热水供应技术的重要性。

全球经济的发展使得人类对能源的依赖程度越来越高，能源消费量逐年增大，能源消费的快速增长虽然是人类进步的重要标志，但大量的开采使能源储量急剧减少，不当的使用又对人类的生存环境造成严重破坏，因此节能和环保成为全球关注的问题。我国虽然有丰富的能源资源，但人均占有量与世界平均水平相比非常低，而且能源结构中以化石燃料为主，因此我国面临着巨大的节能和环保压力，这两大问题成为我国未来可持续发展的基础和关键。目前我国集中热水供应能源主要是燃煤、燃油、燃气、电能等，城镇居民家用热水主要采用电热水器、燃气热水器和太阳能热水器制备。据统计我国建筑能耗占社会总能耗的 30%，其中城市民用建筑生活热水能耗约为其建筑总能耗的20%～30%，而城市各类商业建筑生活热水的能耗约为其建筑总能耗的10%～40%，热水能耗费用已成为商业建筑主要经营成本之一。2008年商业建筑能耗调查数据表明，各类商业建筑能耗中热水能耗比例为：写字楼约为2.7%；商场10.7%；饭店31%；医院41.8%。为满足全国城镇居民生活热水供应，一年约要耗用相当于1750亿到2450亿度电的能量，所以高能耗已经是我国热水供应存在的严重问题，不仅如此高能耗导致严重的大气污，很大程度地影响了人们的身体健康 。

目前不论是局部生活热水供应还是集中热水供应系统都存在着这样或那样的问题，其中较为突出的几点为：

1使用价格较高的燃料，或使用高位能源作为热源

燃油炉、燃气炉均以价格较高的燃油或燃气作为燃料，运行费用高，另外使用上还受到当地燃油、燃气储量或供应量的限制。电能是一种高位能源，将其用来加热，将电能转换成低位的热能，不符合能源利用原则，实际是对能源的一种浪费，另外我国电力供应紧张，因此电加热设备使用会受到一定程度的影响。太阳能是一种可再生的清洁能源，是目前较理想的加热能源，但太阳能的辐射强度受气候的影响，因此太阳能热水器通常需要配备高位能源作为辅助加热源。

2一些热源的使用会对环境造成污染并存在安全隐患

燃气热水器和分散小型锅炉（包括燃煤、燃油、燃气炉），其燃烧产生的烟气对居住环境均会造成污染，而且使用和管理不当会出现事故，安全性差。

3生活热水负荷的确定比较困难

由于缺乏各种类型的有代表性的长期积累的测定统计数据，且随着生活水平的提高，人们对热水的需求量不断增长。再加上收入不同的人群对热水的需求量也不同，因此很难确定合适的生活热水负荷。

技术实现要素：

发明目的：本新型通过一种新型集中热水供应系统将空调水系统与集中热水供应系统整合为一个水系统，利用水源热泵将空调冷凝器排热提升温度后集中供应热水，可以应用于有集中热水供应需求的各类空调建筑中，与现有的集中热水供应系统相比能够做到更大程度上的节能。

达到以下技术目的：

1利用空调冷凝器排热加热生活热水，仅使用少量电能驱动热水泵和水源热泵，不消耗燃料，与传统的燃油、燃气、电锅炉或热水器相比更加高效节能，减少成本；

2将空调冷凝器排热作为热源加热生活热水，不再排至室外空气中，改善建筑周围的微环境，没有废气废渣排放，不产生任何污染物，符合环保要求；

3减少或避免“压力容器”及“锅炉”的使用，增加安全性，降低消防要求。

技术方案：

以水环热泵循环水为源水的水源热泵集中热水供应系统，该系统包括：

加热设备依次与冷却水塔、蓄热容器住宅区水路和商业区水路组成水环路；

所述住宅区水路和商业区水路内均设置有水环热泵机组；

所述水环路上并联有水源热泵主机系统和循环水泵；

所述水源热泵主机系统与冷水箱、蓄热水箱组成环路；

所述冷水箱与生活给水连接；

所述蓄热水箱通过热水泵与热水用户管路连接。

所述以水环热泵循环水为源水的水源热泵集中热水供应系统，优选地：所述加热设备为利用热力外网的加热设备。

所述以水环热泵循环水为源水的水源热泵集中热水供应系统，优选地：所述冷却水塔为闭式冷却塔。

所述以水环热泵循环水为源水的水源热泵集中热水供应系统，优选地：所述冷却水塔为开式冷却塔与换热器。

所述以水环热泵循环水为源水的水源热泵集中热水供应系统，优选地：所述水源热泵主机系统以水环热泵的循环水作为源水。

优点及效果：

1.高效节能，减少成本；

2.由于采用的是清洁能源，不会对环境造成破坏；

3.属于开式系统，不需要考虑泄、爆措施等；

4.机组设置的场所较为灵活机动，受有关管理部门的制约较少；

5.运行稳定可靠、控制简便。

附图说明：

图1为本新型系统示意图；

图中标注：

1加热设备；2冷却水塔；3蓄热容器；4商业区；5住宅区；6水环热泵机组；7循环水泵；8水源热泵主机系统；9冷水箱；10蓄热水箱；11热水泵；12热水用户；13生活给水；14公共水环路。

具体实施方式：

本发明主要是一种新型热水集中供应系统，系统由水环热泵系统（源水系统）、热泵主机系统和末端装置三部分组成。本发明首先将建筑商业区与住宅连接起来构成闭合水循环环路。在夏季商业区与住宅都需要供冷，机组制冷时，则以水为排热源，当水环热泵空调系统制热运行的吸热量小于制冷运行的放热量时，循环环路中的水温度升高，到一定程度时利用冷却塔放出热量，同时将水源热泵与此水环路相接，将水环热泵的循环水作为水源热泵的源水，可实现同时供冷供热，达到集中制备和供应热水的目的以及减少夏季冷却塔排热量的效果。

以原水环热泵循环水作为低温热源。循环水通过水源热泵与来自生活给水管道的自来水进行环热，被加热后的自来水可作为生活热水提供给住宅中有热水需求的用户。

夏季空调机组在制冷模式下运行，热水主机利用其循环水制取生活热水，其循环水温度较高，又因为夏季补水水温较高，生活热水负荷相对较小。

该系统包括：

加热设备依次与冷却水塔、蓄热容器住宅区水路和商业区水路组成水环路；

所述住宅区水路和商业区水路内均设置有水环热泵机组；

所述水环路上并联有水源热泵主机系统和循环水泵；

所述水源热泵主机系统与冷水箱、蓄热水箱组成环路；

所述冷水箱与生活给水连接；

所述蓄热水箱通过热水泵与热水用户管路连接。

所述以水环热泵循环水为源水的水源热泵集中热水供应系统，优选地：所述加热设备为利用热力外网的加热设备。

所述以水环热泵循环水为源水的水源热泵集中热水供应系统，优选地：所述冷却水塔为闭式冷却塔。

所述以水环热泵循环水为源水的水源热泵集中热水供应系统，优选地：所述冷却水塔为开式冷却塔与换热器。

所述以水环热泵循环水为源水的水源热泵集中热水供应系统，优选地：所述水源热泵主机系统以水环热泵的循环水作为源水。

结合附图进行说明：

如附图1所示，以水环热泵循环水为源水的水源热泵集中热水供应系统。

图中，1为加热设备，作为辅助热源，可以接热力外网；2为冷却水塔，作为辅助冷源，可以是闭式冷却塔或者开式冷却塔与换热器；3为蓄热容器；4为商业区；5为住宅区；6为水环热泵机组；7为循环水泵；8为水源热泵主机系统；9为冷水箱；10为蓄热水箱；11为热水泵；12为热水用户；13为生活给水；14为公共水环路。

在夏季室内需要排热时，商业区与住宅都需要制冷。如一般空调制冷工作原理，建筑物内的风机盘管令低温空调冷冻水与室内空气进行换热，为室内制冷。换热后，空调冷冻水温度升高。此时，水源热泵将换热后温度升高的空调冷冻水与公共水环路中的循环水再次换热。空调冷冻水经过此次换热后，温度降低，再次作为低温冷冻水参与到与室内空气的换热中去；公共水环路循环水经过此次换热，温度升高，可以作为水源热泵的热源，由循环水泵压入热泵主机蒸发器中进行换热，其过程为：蒸发器中低温、低压制冷剂气体吸收循环水热量，由压缩机处理成高温、高压气体，再在冷凝器中经过换热，通过节流装置变成低温、低压的制冷剂气体回到蒸发器中。冷凝剂在蒸发器中吸收循环水热量，如此循环。蒸发器中循环水降温后返回到水环路中进行空调制冷，来自生活给水管道的自来水在冷凝器中吸收制冷剂气体的热量变成热水储存在蓄热水箱中，由热水恒压变量泵送至末端热水用户，在非高峰期阶段，热水使用间歇较大，储存在蓄热水箱中的热水通过冷水箱再回到水源热泵的冷凝器端达到循环加热的保温效果。

根据空调场所的需要，水源热泵可能按供热工况运行，也可能按供冷工况运行。这样，水环路供、回水温度可能出现以下4种运行工况。

1夏季，各热泵机组都处于制冷工况，向环路中释放热量，水源热泵将环路中的热量与自来水进行换热，在制备生活热水的同时也降低了环路中循环水的温度。若循环水水温未降至规定温度，冷却塔将全部同时运行，将冷凝热量释放到大气中，使水温下降到35℃以下。

2大部分热泵机组制冷，使循环水温度上升，达到32℃时，部分循环水流经冷却塔。

3大部分机组制热，循环水温度下降，达到13℃时，部分辅助热源开始运行。

在冬季，所有的水源热泵机组可能均处于制热工况，从环路循环水中吸取热量，这时全部辅助热源投入运行，使循环水温度不低于13℃。