一种风能水能一体化热泵供暖系统的制作方法

本实用新型属于可再生能源利用领域，具体涉及一种风能水能一体化热泵供暖系统。

背景技术：

随着科学技术的发展，在寒冷温度下，传统的煤炭取暖方式污染过重，且对能源的利用率不高，已不再适应社会绿色发展的要求。在人们的生活水平不断提高下，节能舒适健康的采暖方式已成为人们的需求，我国现有的供暖方式包括中央空调供暖，城市集中供暖、电热膜供暖、锅炉和壁挂炉相结合集中供暖等，利用热泵系统低能高效的优点解决了能源利用不充分的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种风能水能一体化压缩供暖系统，用来提供一种新的供暖过程，解决现有供暖中环境污染过重，耗资过高，能源利用不够充分等问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种风能水能一体化热泵供暖系统，包括垂直轴风力机、水泵、蓄水池、水轮机以及压缩机；垂直轴风力机的输出端连接水泵的动力输入端，水泵的水流输入端通过第一管道连通有河流；水泵的水流输出端与蓄水池连通，蓄水池底部开设出水口，所述出水口通过第二管道连通水轮机的水流输入端；水轮机的水流输出端通过第三管道与河流连通；水轮机的动力输出端连接压缩机的动力输入端，

压缩机的入口连通制冷剂储存箱的介质出口，压缩机的出口连接导热管的工作介质入口，导热管的工作介质出口连接膨胀阀的入口，膨胀阀的出口连接制冷剂储存箱的入口，导热管中还通入加热循环水。

导热管的待加热水管通过第一供热管道连通储水箱的出水口，导热管的加热水管出口通过第二供热管道连通供暖用户的供暖入口，供暖用户的供暖出口通过第三供热管道连通储水箱的冷水入口。

蓄水池的上部设置有溢水口，所述溢水口设置第四管道，第四管道通入河流。

垂直轴风力机的输出端连接水泵的动力输入端之间设置变速齿轮组，变速齿轮组的具体结构为内啮合。

蓄水池与河流之间还设置一备用水泵，所述备用水泵以电能作为动力输入，备用水泵的入水口与河流以及备用水泵的出水口与蓄水池之间均采用备用输水管道连通。

蓄水池中设置有水位监测计。

第二管道上设置有阀门。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：在利用风能的基础下结合自然界的水源，将风能转化为水位势能，通过势能驱动压缩机，能弥补风能大小不稳定的缺点，通过水轮机为压缩机提供稳定的能量，该过程本实用新型能将水储存在水箱内，在无风时，水箱内的水也可持续提供机械能；风能转化为水势位能产生动能，与现有技术风力发电和水力发电相比较之下减少了能量转换的损耗，提高风能利用率；免现有风力机在面对强风时多出来的风和微风时达不到发电的风的浪费，本系统利用水能来储存不稳定的风能，结构简单，即节省了技术费用又提高了能量的利用率；最后用水轮机向热泵系统的压缩机提供动力输入，热泵能用于向供暖系统提供热量，本实用新型所利用能源属一次清洁能源，与锅炉房烧热水供暖和用电供暖相比之下更有利于节能环保，水通过势能提供能量，可进行循环利用，在有持续水源情况下该系统便可运作，受环境因素影响小，收集自然能源，降低污染排放。

进一步的，垂直轴风力机与水泵采用轴向齿轮连接，垂直轴风力机的输出端连接水泵的动力输入端之间设置变速齿轮组，垂直风力机与水泵采用轴向齿轮连接，利用水能储存风能即节省了技术费用又避免了风力机在风力极大的情况下无法工作时风能的浪费。

进一步的，水经过第四管道流入河流内，保证水的循环使用对水进行循环利用，集能节源，降低污染排放。

进一步的，蓄水池中设置有水位监测计，能实时监测其中水位，有助于防止意外蓄水池缺水情况发生。

进一步的，第二管道上设置阀门能用于控制水流和检修维护。

进一步的，设置备用水泵，防止在垂直轴风力机停止工作时，无法持续提供能量的问题。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为变速齿轮组组示意图。

附图中，1垂直轴风力机，2变速齿轮组，21第一齿轮，22第二齿轮，23第三齿轮，24第四齿轮，3-水泵，101第一管道，4河流，102第四管道，103第二管道，104第三管道，5蓄水池，6阀门，7水轮机，8压缩机，9制冷剂储存箱，10储水箱，11导热管，12膨胀阀，13用户端，201第一供热管道，202第二供热管道，203第三供热管道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，一种风能水能一体化热泵供暖系统，包括垂直轴风力机1、水泵3、蓄水池5、水轮机7以及压缩机8；垂直轴风力机1的输出端连接水泵3的动力输入端，水泵3的水流输入端通过第一管道101连通有河流4；水泵3的水流输出端与蓄水池5连通，蓄水池5底部开设出水口，所述出水口通过第二管道103连通水轮机7的水流输入端；水轮机7的水流输出端通过第三管道104与河流4连通；水轮机7的动力输出端连接压缩机8的动力输入端，热泵系统包括制压缩机8、冷剂储存箱9、储水箱10、导热管11以及膨胀阀12；压缩机8用于压缩热泵系统中的制冷剂，压缩机8的入口连通制冷剂储存箱9的介质出口，压缩机的出口连接导热管11的入口，导热管11工作的介质出口连接膨胀阀12的入口，膨胀阀12出口连接制冷剂储存箱9的入口；导热管11中还通入待加热水；导热管11的待加热水管通过第一供热管道201连通储水箱10的出水口，导热管11的加热水管出口通过第二供热管道202连通供暖用户的供暖入口。

供暖用户的供暖出口通过第三供热管道203连通储水箱10的冷水入口。

垂直轴风力机1与水泵3构成一个轴流泵，由于风能大小的不稳定性，利用风力推动垂直轴风力机1与水泵3的运作，通过变速齿轮组2提高对风能的利用率，经过水泵3将河流4中的水通过第一管道101进入蓄水池5内，提高水位势能，以此来储存不稳定的风能，形成了一个利用风能提高水位形成水位势能的系统。

在储水箱5中，将水存满时，使水经过第四管道102流入河流4内，保证水的循环使用，形成一个水力循环系统。

打开阀门6，蓄水池5内的水经第二管道103流动所构成的势能使水轮机7开始运转，水轮机7轴与压缩机8相连，在水轮机7的带动下，压缩机8开始工作，进行对制冷剂储存箱9内的制冷剂进行压缩，推动水泵运作的水经过第三管道104流回河流4内，保证水的循环使用，形成了一个水力压缩系统。

压缩机8对制冷剂进行加压，制冷剂形成高温高压气体，被压缩后的制冷剂将热量传给导热管11中的水，利用导热管11将输热管道201内的水进行加热，从而加热室内空气，达到室内取暖目的，制冷剂温度降低经过膨胀阀12释放压力，回到低温低压的液化状态。进入制冷剂储存箱9内，通过制冷剂不断循环并与水交换热量，将输热管道201内的水进行加热，形成了一个热泵供热系统。

用于供热的水由储水箱10经第一供热管道201流至导热管11，水在导热管11中吸收热量，水温升高，到达供暖所需温度后由第二供热管道202送至用户群进行供暖，供暖后，水温下降，再而由第三供热管道203回到储水箱10。

垂直轴风力机1用来收集大量风能作为水泵运作的动力，变速齿轮组2加大风能的利用率，水泵3通过对水的压缩提升水的势能，第一管道101连接河流4、水泵3以及蓄水池5，河流4作为水的来源，第四管道102连接河流4与蓄水池5对水进行回收利用，蓄水池5用以储存水能，阀门6作为开关控制水能对压缩机8的推动，第二管道103连接蓄水池5与水轮机推动压缩机的运作，水轮机7推动压缩机8的运作，压缩机8对制冷剂储存箱9内的制冷剂r410a进行压缩，热泵系统对制冷剂r410a进行一系列处理，产生热量，热量经过热传导过程对导热管11内的水进行加热，加热后的水通暖气管202运往居民处进行供暖，储水箱10、第一供热管道201、第二供热202与第三供热管道203构成闭合回路，对水进行循环加热，第三管道104连接水轮机与河流对水进行回收利用。

本实用新型利用垂直轴风力机吸收风能带动水泵的运转，在水泵的作用下将河流内的水提升到蓄水池中，通过提高水的势能来储存风能，解决风能大小的不稳定性，实现对风能的最大捕捉，让风的利用率达到最大。本实用新型利用水势能推动压缩机8压缩制冷剂，通过压缩机加压使制冷剂r410a形成高温高压的气体，利用热传导过程通过导热管将暖气管内的水进行加热，从而加热室内的空气，冷凝后的制冷剂r410a进入制冷剂储存箱，通过吸收外界热量蒸发后被压缩机吸入，完成制热循环，形成了一个热泵供热系统，达到供暖的目的，提供能量的水经过压缩机后流回河内，形成水的循环利用。该过程利用水储存风能，通过水势能带动压缩机的转动减少了风能或水能转化成电能的过程，直接压缩制冷剂r410a进行供暖，降低了能量转化过程中的损耗。对资源进行合理的配置和充分利用，有助于节约资源和减少对环境的污染。

本实用新型中，水轮机7采用dt03-lm-80型，水泵3采用400wl2200-12-132型，压缩机采用比泽尔的4tes9型压缩机组。

变速齿轮组2包括第一齿轮21、第二齿轮22、第三齿轮23以及第四齿轮24，其中，第一齿轮21与垂直轴风力机1同轴连接，水泵3与第四齿轮24同轴连接；第一齿轮21和第四齿轮24中啮合有第二齿轮22和第三齿轮23，如图2所示；第二齿轮22和第三齿轮23为双齿轮聚合而成；传动比为：第一齿轮/第二齿轮＝128/20＝6.4；第二齿轮/第三齿轮＝120/30＝4；第三齿轮/第四齿轮＝88/20＝4.4；总传动比为112.56。

风轮扫风面积80m，高位水箱在水轮机竖直高10m处，水箱大小：5×5×10m，容量为250m³，在风力为3级情况下，风轮可进行运转，水泵开始提水；风力为8级情况下，两小时可将高水位水箱充满；无风时，水箱内的水可供设备持续运行36h。

本实用新型利用垂直轴风力机上的风轮吸收风能带动80wg水泵的运转，在水泵的作用下将河流内的水提升到蓄水池中，利用水的势能来储存风能，解决风能大小的不稳定性，实现对风能的最大捕捉，让风的利用率达到最大。