[發(fā)明專利]園區(qū)水系與能源耦合集成系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110976513.6
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113720043B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張俊;王殿常;李楊
• 申請（專利權(quán)）人: 長江生態(tài)環(huán)保集團有限公司
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F24F5/00;C02F9/14;H02J7/35;H02J3/38
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

1.一種園區(qū)水系與能源耦合集成系統(tǒng)，其特征是：它包括水凈化模塊（1）、能源模塊（2）、調(diào)蓄模塊（3）、河湖模塊（4）、管網(wǎng)（5）和調(diào)節(jié)裝置（6）；所述水凈化模塊（1）、能源模塊（2）和調(diào)蓄模塊（3）依次連接，水凈化模塊（1）和調(diào)蓄模塊（3）分別與河湖模塊（4）和管網(wǎng)（5）連通，調(diào)節(jié)裝置（6）位于河湖模塊（4）內(nèi)與水凈化模塊（1）的進水管（13）的管口端頭連接；

所述河湖模塊（4）包括位于環(huán)形水系內(nèi)的河湖水體（41）和水生植物（42），以位于河床（43）下的深潭（44）；

所述管網(wǎng)（5）為環(huán)形結(jié)構(gòu)，調(diào)蓄模塊（3）的排放管（33）與管網(wǎng)（5）連通，管網(wǎng)（5）位于環(huán)形水系內(nèi)的河湖水體（41）中；多個噴泉頭（51）均為分布在排放管（33）的連通節(jié)點兩側(cè)并與管網(wǎng)（5）連通，該連通節(jié)點兩側(cè)的噴泉頭（51）噴射的方向相反；

所述調(diào)節(jié)裝置（6）包括升降缸（61）連接的升降桿（62），以及與升降桿（62）下端連接的抱箍（63），靠近抱箍（63）處設(shè)置水溫傳感器（64），抱箍（63）與進水管（13）的管口端頭連接，升降缸（61）和水溫傳感器（64）與控制系統(tǒng)連接；

所述能源模塊（2）的水源熱泵（21）排出的失溫水經(jīng)調(diào)蓄模塊（3）處理后，進入管網(wǎng)（5）從噴泉頭（51）排出與河湖模塊（4）耦合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的園區(qū)水系與能源耦合集成系統(tǒng)，其特征是：所述水凈化模塊（1）包括抽吸水泵（11）連接的水質(zhì)凈化裝置（12），抽吸水泵（11）的進水管（13）與河湖模塊（4）連通。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的園區(qū)水系與能源耦合集成系統(tǒng)，其特征是：所述能源模塊（2）包括水源熱泵（21）連接的空調(diào)系統(tǒng)（22）及光伏發(fā)電裝置（23）電性連接的儲能裝置（24），儲能裝置（24）與水凈化模塊（1）和調(diào)蓄模塊（3）電性連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的園區(qū)水系與能源耦合集成系統(tǒng)，其特征是：所述調(diào)蓄模塊（3）包括調(diào)蓄池（31）連接的排放水泵（32），以及與排放水泵（32）連接的排放管（33）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的園區(qū)水系與能源耦合集成系統(tǒng)，其特征是：所述排放管（33）與管網(wǎng)（5）的連通節(jié)點和進水管（13）與河湖模塊（4）的連通節(jié)點位于管網(wǎng)（5）同一中心軸線上；噴泉頭（51）的數(shù)量在進水管（13）與河湖模塊（4）的連通節(jié)點兩側(cè)逐漸減少。

6.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項所述的園區(qū)水系與能源耦合集成系統(tǒng)的耦合方法，其特征是，它包括如下步驟：

S1,取能，從河湖模塊（4）內(nèi)提取能量并轉(zhuǎn)換為失溫水；

S1-1，抽吸水泵（11）啟動，河湖水體（41）中的水沿進水管（13）的管口進入水凈化模塊（1），水質(zhì)凈化裝置（12）對其進行凈化并形成工作水流；此步驟中，工作水流中懸浮物及鈣、鎂的含量降低，去除工作水流中含量較高的氮、磷污染物；

S1-2，水源熱泵（21）啟動，提取工作水流中的能量，通過空調(diào)系統(tǒng)（22）供給用戶端，工作水流經(jīng)水源熱泵（21）轉(zhuǎn)換后形成失溫水；

S2,調(diào)蓄，失溫水進入調(diào)蓄池（31），當(dāng)水位達到一定量后，排放水泵（32）啟動，將失溫水從調(diào)蓄池（31）沿排放管（33）排出；此時，失溫水的壓力增大；

S3,耦合，高壓失溫水與空氣接觸后再與河湖水體耦合；

S3-1，高壓失溫水沿排放管（33）進入管網(wǎng)（5），從噴泉頭（51）噴出，呈傾斜狀射入河湖水體（41）水面；此步驟中，排放管（33）與管網(wǎng)（5）連通節(jié)點兩側(cè)的噴泉頭（51）噴射的方向相反，且噴射射流與河湖水體（41）呈傾斜狀；

S3-2，失溫水從噴泉頭（51）噴出后，與空氣接觸，充分交換熱量，并吸收空氣中的氧氣；此步驟中，失溫水氮、磷有機物的含量仍遠低于園區(qū)河湖水體（41）有機物的含量；

S3-3，失溫水降落至河湖水體（41）水面時，推動河湖水體（41）在環(huán)形水系內(nèi)運動；此時，失溫水趨于接近河湖水體（41）水面的溫度，兩者的溫度相互耦合；

S4，補水凈化，失溫水在環(huán)形水系內(nèi)運動的過程中，形成兩個互為反向的流動路徑流向進水管（13）的一端，對河湖水體（41）進行補充，與此同時，水生植物（42）凈化河湖水體（41）；

S5，溫差調(diào)節(jié)，升降缸（61）啟動，驅(qū)動升降桿（62）帶動進水管（13）的管口端頭上升或下降，使管口端頭調(diào)整至另一水溫層；此時，自然室溫不變，水溫發(fā)生變化，相應(yīng)地改變水源熱泵（21）工作時的溫差和能效；

S6儲能，光伏發(fā)電裝置（23）接受太陽能并轉(zhuǎn)化為電能儲存于儲能裝置（24）中，儲能裝置（24）中的電能優(yōu)選供給抽吸水泵（11）、水源熱泵（21）、排放水泵（32）和升降缸（61），富余的電能供給電網(wǎng)。