可再生能源的城市大热容水环系统

摘要

可再生能源的城市大热容水环系统，属于区域能源综合利用技术领域。本发明的目的在于让区域内冷热量自然平衡并将机械转换热降为最低；直接供给区域建筑物冷、热量以及生活用水；充分利用可再生能源；提高供能效率以及用能安全性。本发明包括含初级水处理的取退水子系统、大热容水环管网子系统、含中高级水处理的用户侧子系统和辅助热源子系统。本发明提出直接的供热与供冷能源转换与利用方式，实现了用户侧分质供水理念，提供用户生活用热水、中质水及直饮水；将城市的供热、供冷与供水三个管网的功能用一套管网实现。节约常规能源，简化城市市政管网系统，降低了建造管网成本及运行管理费用，可用于城市区域能源综合利用及联合供能优化设计。

主权项

一种可再生能源的城市大热容水环系统，其特征在于：所述城市大热容水环系统包括含初级水处理的取退水子系统（Ⅰ）、大热容水环管网子系统（Ⅱ）、含中高级水处理的用户侧子系统（Ⅲ）和辅助热源子系统（Ⅳ）；所述含初级水处理的取退水子系统（Ⅰ）包括过滤装置（2）、取水水泵（20）、给水池（3）、给水池供水阀门（21）、蓄水池（19）、蓄水池入口阀门（65）、蓄水池供水阀门（66）、第二水力发电机（13‑2）、第二水力发电控制阀（67）、蓄水池泄水阀门（68）、给水池水泵（22）、第一水力发电机（13‑1）、第一水力发电控制阀（64）和第一泄水阀（71）；所述大热容水环管网子系统（Ⅱ）包括换热设备（4）、给水主干路（23）、泄水主干路（26）、热水管路（24）和冷水管路（25）；所述含中高级水处理的用户侧子系统（Ⅲ）包括用于供热供冷的大型水源热泵机组（5）、第一锅炉（69‑1）、第二锅炉（69‑2）、制冷机组（70）、用于提供生活用热水的大型水源热泵机组（27）、蓄能池（12）、生活用热水管道（7）、第一中级水处理设备（8‑1）、第二中级水处理设备（8‑2）、第一压差传感器（63‑1）、第二压差传感器（63‑2）、生活用中质水管道（9）、高级水处理设备（10）和直饮水管道（11）；所述取水水泵（20）用于从地表水源取水，取水水泵（20）入口设置过滤装置（2），取水水泵（20）的出水口连接给水池（3），在给水池（3）中采用预氧化、高效混凝、高速过滤处理从地表水源中取出的原水，给水池（3）的出口通过给水池水泵（22）与换热设备（4）的入水口连通，在给水池（3）和给水池水泵（22）之间管路上设有给水池供水阀门（21），换热设备（4）的出水口连通给水主干路（23）的一端，给水主干路（23）的另一端连通热水管路（24）的进水端以及冷水管路（25）的进水端；热水管路（24）的出水端以及冷水管路（25）的出水端与泄水主干路（26）的一端连通；用于供热供冷的大型水源热泵机组（5）的冷热源端的入口通过供热供冷水泵（28）与供热进水支管（29）的一端以及供冷进水支管（30）的一端均连通，供热进水支管（29）的另一端连通在热水管路（24）上，供冷进水支管（30）的另一端连通在冷水管路（25）上；用于供热供冷的大型水源热泵机组（5）的冷热源端的出口与供热回水支管（31）的一端以及供冷回水支管（32）的一端均连通，供热回水支管（31）的另一端连通在冷水管路（25）上，供冷回水支管（32）的另一端连通在热水管路（24）上；供热进水支管（29）上设有供热进水控制阀（33），供冷进水支管（30）上设有供冷进水控制阀（34），供热回水支管（31）上设有供热回水控制阀（35），供冷回水支管（32）上设有供冷回水控制阀（36）；当用户需要供热时，开启供热进水控制阀（33）和供热回水控制阀（35），关闭供冷进水控制阀（34）和供冷回水控制阀（36），当用户需要供冷时，开启供冷进水控制阀（34）和供 冷回水控制阀（36），关闭供热进水控制阀（33）和供热回水控制阀（35）；用于供热供冷的大型水源热泵机组（5）的用户端与用户供热供冷系统连接；当用于供热供冷的大型水源热泵机组（5）供给用户端的热量无法满足用户要求时通过开启供热锅炉（69‑1）提高管道水温；当用于供热供冷的大型水源热泵机组（5）供给用户端的冷量无法满足用户要求时通过开启制冷机组（70）降低管道水温；用于提供生活用热水的大型水源热泵机组（27）的冷热源端的入口通过提供生活用热水水泵（37）与提供生活用热水进水支管（38）的一端连通，提供生活用热水进水支管（38）的另一端连通在热水管路（24）上，用于提供生活用热水的大型水源热泵机组（27）的冷热源端的出口与提供生活用热水回水支管（39）的一端连通，提供生活用热水回水支管（39）的另一端连通在冷水管路（25）上，提供生活用热水进水支管（38）上设有提供生活用热水进水控制阀（40），用于提供生活用热水的大型水源热泵机组（27）的用户端的入口通过管道与第一中级水处理设备（8‑1）出口相连通，第一中级水处理设备（8‑1）的入口通过水处理水泵（41）与热水管道（24）相连通；用于提供生活用热水的大型水源热泵机组（27）用户端的出口与用户生活用热水管道（7）相连通，当供给用户端的热水温度无法满足用户要求时通过第二供热锅炉（69‑2）提高管道水温；所述第二中级水处理设备（8‑2）的入口通过中级水处理用水泵（42）与第一取水管道（43）的一端以及第二取水管道（44）的一端均连通，第一取水管道（43）的另一端连通在热水管路（24）上，第二取水管道（44）的另一端连通在冷水管路（25）上，在第一取水管道（43）上设有第一压差控制阀（45），在第二取水管道（44）上设有第二压差控制阀（46）；在热水管道（24）与冷水管道（25）之间安装第一压差传感器（63‑1），第一压差传感器（63‑1）可以测出热水管道（24）和冷水管道（25）的某点处的压力并进行比较；当热水管道（24）某点处的压力与冷水管道某点处的压力之差大于零时，第一压差控制阀（45）打开并且第二压差控制阀（46）关闭；当压力差小于零时，第二压差控制阀（46）打开并且第一压差控制阀（45）关闭；所述第二中级水处理设备（8‑2）的出口与用户的生活用中质水管道（9）连通；高级水处理设备（10）的入口通过高级水处理用水泵（47）与第三取水管道（48）的一端以及第四取水管道（49）的一端均连通，第三取水管道（48）的另一端连通在热水管路（24）上，第四取水管道（49）的另一端连通在冷水管路（25）上，在第三取水管道（48）上设有第三压差控制阀（50），在第四取水管道（49）上设有第四压差控制阀（51）；在热水管道（24）与冷水管道（25）之间安装第二压差传感器（63‑2），第二压差传感器（63‑2） 可以测出热水管道（24）和冷水管道（25）的某点处的压力并进行比较；当热水管道（24）某点处的压力与冷水管道（25）某点处的压力之差大于零时，第三压差控制阀（50）打开并且第四压差控制阀（51）关闭；当压力差小于零时，第四压差控制阀（51）打开并且第三压差控制阀（50）关闭；高级水处理设备（10）的出口与用户的直饮水管道（11）相连通；蓄能池（12）的入口与蓄能池供水用水泵（52）的一端相连接，水泵的另一端与蓄热给水管道（58）的一端以及蓄冷给水管道（59）的一端均连通，蓄热给水管道（58）的另一端连接在热水管道（24）上，蓄冷给水管道（59）的另一端连接在冷水管道（25）上，在蓄热给水管道（58）上设有蓄热进水控制阀（55），在蓄冷给水管道（59）上设有蓄冷进水控制阀（54）；蓄能池（12）的出口通过蓄能池排水用水泵（53）与蓄热排水管道（60）的一端以及蓄冷排水管道（62）的一端均连通，蓄热排水管道（60）的另一端连接在热水管道（24）上，蓄冷排水管道（62）的另一端连接在冷水管道（25）上，在蓄热排水管道（60）上设有蓄热排水控制阀（57），在蓄冷排水管道（62）上设有蓄冷排水控制阀（56）；当热水管道（24）中热量较多时，仅开启蓄热进水控制阀（55），蓄能池（12）储存一定的热量，当热水管道（24）中需要热量时，仅开启蓄热排水控制阀（57），将热量补充到管道中；同理，当冷水管道（25）中冷量较多时，仅开启蓄冷进水控制阀（54），蓄能池（12）储存一定的冷量，当冷水管道（25）中需要冷量时，仅开启蓄冷排水控制阀（56），将冷量补充到管道中；泄水主干路（26）一端与热水管道（24）和冷水管道（25）分别连接；泄水主干路的另一端与第一泄水阀（71）和第一水力发电控制阀（64）的一端分别连接，第一泄水阀（71）的另一端通过管道将水排到下游河流；第一水力发电控制阀（64）的另一端连接第一水力发电机（13‑1），当需要发电时，可以利用水力发电机进行水力发电，当无需发电时，可以开启第一泄水阀（71）泄水；辅助热源子系统（Ⅳ）向换热设备（4）内提供热量，并通过换热设备（4）提高给水主干路（23）内的水温。