CN110409560A - 一种用于水源热泵的人工取水*** - Google Patents

一种用于水源热泵的人工取水*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于水源热泵的人工取水***，包括：渗滤装置，设置在天然的河床附近用于过滤地表水源杂质、净化地表水源，并且进行地表水冬季加热，夏季降温的装置；渗滤装置包括渗滤层和固定装置；渗滤层采用粒径大小不等的天然鹅卵石为渗滤填充物；水源热泵***，与渗滤装置连通，用于将渗滤后的水源输送到空调装置的***；水源热泵***包括地表水输送***、水源热泵机组和液位检测装置；液位检测装置与取水控制***信号控制连接；反冲洗***，包括渗滤层反冲***和河床反冲洗***，渗滤层反冲***和河床反冲洗***分别与液位检测装置信号控制连接。该取水***，利用地表水源的处地源温度加热或冷却后的地表水作为水源泵***的水源，使得利用地表水的水源热泵***，在长三角地区具有了普遍适用性。

Description

一种用于水源热泵的人工取水***
技术领域
本发明涉及人工取水***技术领域，更具体的说涉及一种用于水源热泵的人工取水***。
背景技术
天然的河床渗滤取水，其水质比地表原水水质大幅度提高。且冬季渗滤取水水温升高，夏季取水水温降低，非常有利于作为水源热泵的水源取水设施。但受到河床的渗滤层制约，使用地域受到极大限制，特别在长三角淤泥土质地区无法适用。而且，在长三角地区，地表水冬季温度偏低，不适合作为水源热泵的水源，使得具有丰富地表水资源的区域，无法采用水源热泵***。本专利试图研发一种取水***，经过取水***后的地表水，可以作为水源热泵***的空调的水源使用。
中国专利文献（公告日：2011年1月12日，公告号：CN 201704090 U）公开了一种傍河取水人工渗滤***，包括导水渠和渗滤*** ；导水渠包括进水明渠、出水明渠和矩形堰，进水明渠位于渗滤***的上游侧，进水明渠与渗滤***接触处埋设矩形堰，出水明渠位于渗滤***的下游侧，出水明渠与渗滤***接触处埋设矩形堰 ；渗滤***包括人工渗滤场、水位观测管和集水明渠，集水明渠设置在人工渗滤场的一侧，水位观测管安装在人工渗滤场中。人工滤层分为三层，最底层采用砾石铺填 ；中间层采用粗砂铺填 ；顶层采用现场风积沙铺填 ；风积沙上部铺设一层土工布。
上述傍河取水人工渗滤***，其目的通过人工取水过滤***作为中小型村镇供水水源，其场地位于河流岸边的漫滩区。人工渗滤***采用新型材料，增加透水性能，从而增加高泥砂河水的转化效率 ；以克服现有的水利取水***检修和清洗不便、所取水质差、工程复杂、造价高等不足。上述技术方案虽然有涉及人工取水***，但是其目的是饮用而非用于水源热泵。
而如何利用河床渗滤水的人工渗滤取水***，以获取经过地源温度加热（或冷却）后的地表水，提升地表水温度品质，作为空调水源热泵***水源，提高不同地区利用水源热泵的可能性是本申请所要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了设计一种用于水源热泵***的人工渗滤取水***，获取经过地源温度加热（或冷却）后的地表水，提升地表水温度品质，作为空调水源热泵***水源，提高不同地区利用水源热泵的可能性，以解决现有使用地域受到极大限制的问题，从而提供一种使用地域广泛的用于水源热泵的人工取水***。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种用于水源热泵的人工取水***，包括：
渗滤装置，设置在天然的河床附近用于过滤地表水源杂质、净化地表水源，并且进行地表水冬季加热，夏季降温的装置；所述的渗滤装置包括渗滤层和固定装置；所述的渗滤层采用粒径大小不等的天然鹅卵石为渗滤填充物；
水源热泵***，与渗滤装置连通，用于将渗滤后的水源输送到空调装置的***；所述的水源热泵***包括地表水输送***、水源热泵机组和液位检测装置；所述的液位检测装置与取水控制***信号控制连接；
反冲洗***，包括渗滤层反冲***和河床反冲洗***，渗滤层反冲***和河床反冲洗***分别与液位检测装置信号控制连接。
该用于水源热泵的人工取水***，通过对现有的取水***的全新设计，根据季节变化，冬季加热，夏季降温，利用地表水源的处地源温度加热（或冷却）后的地表水作为水源热泵***的水源，极大的提高了不同地区利用水原热泵的可能性，解决了使用地域受限的问题，具体的作法是在地表水原处设置一渗滤装置，渗滤装置采用粒径大小不等的天然鹅卵石为渗滤填充物，实现天然过滤的同时实现加热或冷却，有效地控制了空调用水的温度，而与渗滤装置连接设置有水源热泵***，经过天然渗滤加热或冷却的地表水进入到水源热泵***后被送入空调使用，该人工取水***充分利用了经过地源温度加热（或冷却）后的地表水，提升了地表水温度品质，能够广泛利用不同地域的地表水作为空调水源，实现人工取水***的通用化设计。为了有效维护取水设施的高效率运行，该人工取水***设计有两套反冲洗***，即实现对渗滤层进行反冲模式的渗滤层反冲***和实现对河床堵塞物进行反冲洗的河床反冲洗***。
作为优选，所述的渗滤层的渗滤填充物粒径由地表水源向水源热泵***方向由大到小设置。渗滤层的渗滤填充物粒径按照水流的方向由大到小设置，能够实现分级过滤，大的堵塞物被过滤阻挡在地表水源与渗滤层接触面，小的堵塞物则依次被过滤，实现了分级过滤，保证了地表水的过滤质量，同时这样的设计结构能够使通过过滤层的地表水充分实现加热或冷却。
作为优选，所述的渗滤层的外部设置有防漏无纺布；不同粒径渗滤填充物之间设置有无纺布间隔层；或者渗滤层沿平行于水流方向均布有无纺布隔层。渗滤层的外部或中间设置无纺布、无纺布隔层，既可以防止渗滤填充物随水流移动，同时也可以起到过滤阻止堵塞物的目的。
作为优选，所述的渗滤层的渗滤填充物粒径大小混合设置，小粒径的渗滤填充物填充在大粒径的渗滤填充物内部。当然，如果取水的水源地的地表水质堵塞物较少，水质质量较高，渗滤层内部的不同粒径的渗滤填充物可以混合设置实现渗滤的目的。
作为优选，所述的渗滤层的外部设置有防漏无纺布；渗滤层沿平行于水流方向均布有更更换无纺布隔层。
作为优选，所述的固定装置为金属格栅，所述的固定装置设置在渗滤层的外部。固定装置的设置是为了实现对渗滤层位置的固定，从而保证渗滤层不移动变形，实现有效渗滤的目的。
作为优选，地表水输送***，用于将渗滤及温度处理后的地表水输送至水源热泵机组，所述的地表水输送***包括取水泵房、取水泵和取水控制阀。地表水输送***是将经过渗滤并加热或冷却地表水输送到水源热泵机组，然后再通过水源热泵机组输送到空调。
作为优选，所述的取水泵间的底部高度低于或等于河床标高，所述的渗滤层的滤水出口自地表水常水位向取水泵间的中上部设置，所述的取水控制阀设置在一阀门井内部，所述的取水泵通过管路和取水控制阀与水源热泵机组连通。由于取水泵间是用于中转水源地表水，所以取水泵间的底部设置不能高于河床标高，同时，渗滤层的滤水出口至少要高于地表水常水位，以保证地随时都有地表水源被过滤后流入到取水泵间，从而实现空调的不间断供水。
作为优选，渗滤层反冲***包括反冲洗泵和取水头，所述的反冲洗泵通过管路与取水头连接，获取干净地表水，所述的取水头设置在地表水内部。渗滤层反冲***从取水头部获取的清水引入反冲洗水泵，反冲洗水泵将清水输送至取水泵间，并保持取水泵间水位高于地表水水位，利用高差实现清水反向从取水泵间流出至地表水处，实现反向冲洗渗滤层内堵塞物。液位检测装置设置检测到取水泵间内部的水位低于设定值时，地表水输送***工作停止，渗滤层反冲***工作实现反冲。
作为优选，河床反冲洗***包括反冲洗泵和高压喷射装置，所述的反冲洗泵通过管路与高压喷射装置连通；所述的高压喷射装置为高压喷管或若干高压喷头；所述的高压喷射装置设置在渗滤层朝向地表水一侧；所述的高压喷管为三向开孔管，开孔率不小于40%。当液位检测装置检测到渗滤层的出水水量下降时，河床反冲洗***启动，冲洗淤泥河杂物等。
作为优选，液位检测装置包括液位计和水流量计，所述的液位计和水流量计分别与渗滤反冲洗***信号控制连接。液位检测装置设置有液位计是用来检测取水泵间内部的水位是否符合设计的水位，如果低于设定值则液位计通过控制***向渗滤层反冲***发送反冲信号，并停止地表水输送***工作，渗滤层反冲***工作实现反冲。当水流量计检测到渗滤层流出的水流量明显下降时，水流量计向控制***发送信号，控制***向河床反冲洗***发送反冲洗信号，河床反冲洗***开启实现对河床的反冲，以去除堵塞物，保证水流量的正常。
本申请的有益效果是：该用于水源热泵的人工取水***，根据季节变化，冬季加热，夏季降温，通过地源能量对地表水加热（或冷却）后，作为水源热泵***的水源，极大的提高了不同地区利用水原热泵的可能性，解决了使用地域受限的问题。在提升温度品质的过程中，为提高取水的净化效率，以粒径大小不一的天然鹅卵石、无纺布为基础的渗滤装置，既保证取水量，同时满足过滤杂质要求，使取水水质达到直接进入水源热泵机组的要求。
附图说明
图1是本发明用于水源热泵的人工取水***的一种平面结构示意图；
图2是图1中A-A剖视图；
图3是图1中B-B剖视图；
图4是本发明用于水源热泵的人工取水***的另一种平面结构示意图；
图中：1、渗滤装置，2、水源热泵***，3、反冲洗***，4、渗滤层，5、固定装置，6、地表水输送***，7、液位检测装置，8、渗滤层反冲***，9、河床反冲洗***，10、防漏无纺布，11、无纺布间隔层，12、无纺布隔层，13、取水泵间，14、滤水出口，15、反冲洗泵，16、取水头，17、高压喷射装置，18、液位计，19、水流量计，20、过滤段基础，21、取水泵，22、取水控制阀，23、反冲洗泵间，24、排水泵，25、阀门井，26、地表水，27、水源热泵机组，28、河床标高，29、常水位。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
实施例1：
在图1、图2、图3所示的实施例中，一种用于水源热泵的人工取水***，包括：
渗滤装置1，设置在天然的河床附近用于过滤地表水源杂质、净化地表水源，并且进行地表水冬季加热，夏季降温的装置；渗滤装置1包括渗滤层4和固定装置5；渗滤层4采用粒径大小不等的天然鹅卵石为渗滤填充物；
水源热泵***2，与渗滤装置1连通，用于将渗滤后的水源输送到空调装置的***；水源热泵***2包括地表水输送***6、水源热泵机组27和液位检测装置7；液位检测装置7与取水控制***信号控制连接；
反冲洗***3，包括渗滤层反冲***8和河床反冲洗***9，渗滤层反冲***8和河床反冲洗***9分别与液位检测装置7信号控制连接。
渗滤层4的渗滤填充物粒径由地表水源向水源热泵***方向由大到小设置。渗滤层4的外部设置有防漏无纺布10；不同粒径渗滤填充物之间设置有无纺布间隔层11；或者渗滤层4沿平行于水流方向均布有无纺布隔层12。
固定装置5为金属格栅，固定装置5设置在渗滤层4的外部。
地表水输送***6，用于将渗滤及温度处理后的地表水输送至水源热泵机组27，地表水输送***6包括取水泵房13、取水泵21和取水控制阀22。
取水泵间13的底部高度低于或等于河床标高28，渗滤层4的滤水出口14自地表水常水位29向取水泵间13的中上部设置，取水控制阀22设置在一阀门井25内部，所述的取水泵21通过管路和取水控制阀22与水源热泵机组27连通。
水源热泵机组27设置在一冷冻机房内，利用取水泵间13的取水泵21，将渗滤后的地表水输送至水源热泵机组27。
渗滤层反冲***8包括反冲洗泵15和取水头16，反冲洗泵15与水源热泵***2通过管路控制连接，取水头16通过输送管路与反冲洗泵15连通，取水头16设置在地表水内部。
河床反冲洗***9包括反冲洗泵15和高压喷射装置17，反冲洗泵15通过管路与高压喷射装置17连通；高压喷射装置17为高压喷管或若干高压喷头；高压喷射装置17设置在渗滤层4朝向地表水一侧；高压喷管为三向开孔管，开孔率不小于40%。
液位检测装置7包括液位计18和水流量计19，液位计18和水流量计19分别与渗滤反冲洗***9信号控制连接。
本实施例中具体操作为：水源地选取湖水或河水，在湖区取水处开挖人工取水***的基础，该基础设置于湖水的河床下方，在开挖线内用毛石灌浆回填一过滤段基础20，过滤段基础朝向湖水一侧设置呈倾斜结构（见图2），倾斜度采用1：1，在过滤段基础之上设置渗滤层，渗滤层的高度略高于常水位设置，本实施例中，湖水常水位为1700毫米，则渗滤层设置为1800毫米，渗滤层的中间和外部分别通过土工布进行限位，土工布的单位面积质量不小于600g/m2，断裂强度大于19KN/m，过滤层的进出水两侧设置有起固定限位作用的铸铁格栅作为固定装置；在渗滤层的上方100毫米的细石混凝土基础。而渗滤层自湖水侧向取水泵间侧设置有粒径大小不一的天然鹅卵石。在渗滤层出水侧设置有取水泵间，取水泵间的大小可以根据***取水量进行设置，渗滤层的出水部位设置在取水泵间的中部，取水泵间内部设置有四台取水泵，三用一备，取水泵的杨程为25m，功率为15KW，流量是73m3/h；在取水泵间的顶部设置有成品金属盖板，金属盖板顶部可过车，取水泵间的上部一侧设置有阀门井25，取水泵间的取水泵通过管路连通阀门井内部的取水控制阀，取水控制阀通过管路连通冷冻机房内的水源热泵机组27，取水泵间的内部还设置有与反冲洗***信号控制连接的液位计和水流量计。
与取水泵间相邻设置有反冲洗泵间，在反冲洗泵间设置有反冲洗泵，反冲洗泵采用卧式离心泵和一台排水泵24，反冲洗泵的杨程为15m，功率为11KW，流量是206m3/h；排水泵24的目的是为了应对反冲洗泵间进水后的排水处理，排水泵杨程为10m，功率为0.75KW，流量是10m3/h。而反冲洗泵的设置是为了实现本设计的两个反冲洗***。本***特设计有两个反冲洗***，渗滤层反冲***8和河床反冲洗***9，以有效维护取水设施的高效率运行。渗滤层反冲***8是采用一台水泵抽取地表水，使取水设施进入反冲模式，具体是在反冲洗泵间内部设置一反冲洗泵，反冲洗泵采用卧式离心泵，卧式离心泵通过不锈钢输送管与一不锈钢取水头连接，不锈钢取水头设置在地表水内部，而反冲洗泵与取水泵间内部的液位计控制连接，当液位计检测到取水泵间内部的水位低于设定的液位值时，低液位启动反冲洗泵对取水泵间进行反冲，当取水泵间内部的液位高于设定的液位值，处于高液位时反冲洗泵停止反冲；河床反冲洗***9是在取水设施靠近地表水一侧，设置高压喷管或高压喷头，当水注流量计检测到水流量下降时，说明渗滤层出现了堵塞，此时，控制***控制河床反冲洗***工作，开启高压喷管或高压喷头，冲洗淤泥河杂物；具体是在反冲洗泵间设置反冲洗泵，反冲洗泵采用卧式离心泵，该反冲洗泵可以与水源热泵***中的反冲洗泵共用一台，在渗滤层朝向水源的一侧布设若干高压喷头或高压喷管，高压喷头通过高压水管与卧式离心泵连通，渗滤反冲洗***9定期开启，对渗滤层进行反冲，去除堵塞物，保证过滤设施不被堵塞，从而保证取水***的正常运转。
实施例2：
在图4所示的实施例中，一种用于水源热泵的人工取水***，本实施例中的技术方案与实施例1中的技术方案基本相同，不同之处在于：渗滤层4的渗滤填充物粒径大小混合设置，小粒径的渗滤填充物填充在大粒径的渗滤填充物内部。渗滤层4的外部设置有防漏无纺布10；渗滤层沿平行于水流方向均布有无纺布隔层12。
上述实施例中所述的用于水源热泵的人工取水***，该人工取水***用于天然的河床渗滤取水。天然河床其水质比地表原水水质大幅度提高。且冬季渗滤取水水温升高，夏季取水水温降低，非常有利于作为水源热泵的水源取水设施。
具体方案为：选取天然河床段的合适位置，进行开挖，并在开挖线内用毛石灌浆回填，形成过滤段基础20，然后在过滤段基础20上方设置一定宽度的以天然鹅卵石、无纺布为渗滤填充物的渗滤层4，鹅卵石粒径不一，而且鹅卵石粒径由水源内部向开挖掘线外部逐渐变小，或者混合设置，而防漏无纺布10则布设在渗滤层的外部，实现对鹅卵石进行限位，当然，每种粒径的鹅卵石之间也可以设置无纺布。天然河床的水自渗滤层滤出后时入到取水泵间13，在取水泵间内部设置有多台取水泵21，本实施例中取水泵21设置有四台，三用一备，每台取水泵21分别连接有液位计18和控制阀22。在与取水泵间13隔离设置有反冲洗泵间23，反冲洗***设置在反冲洗泵间23内部。在取水泵间13内部靠近渗滤水出水口处设置有水流量计19，水流量计19与渗滤反冲洗***9信号控制连接。
考虑到浙江地区河床、湖泊淤泥层较厚，取水设施经过一定时间运行后，容易被淤泥或杂物堵塞，本***特设计有两个反冲洗***，渗滤层反冲***8和河床反冲洗***9，以有效维护取水设施的高效率运行。渗滤层反冲***8是采用一台水泵抽取地表水，使取水设施进入反冲模式，具体是在反冲洗泵间内部设置一反冲洗泵，反冲洗泵采用卧式离心泵，卧式离心泵通过不锈钢输送管与一不锈钢取水头连接，不锈钢取水头设置在地表水内部，而反冲洗泵与取水泵间内部的液位计控制连接，当液位计检测到取水泵间内部的水位低于设定的液位值时，低液位启动反冲洗泵对取水泵间进行反冲，当取水泵间内部的液位高于设定的液位值，处于高液位时反冲洗泵停止反冲；河床反冲洗***9是在取水设施靠近地表水一侧，设置高压喷管或高压喷头，当水注流量计检测到水流量下降时，说明渗滤层出现了堵塞，此时，控制***控制河床反冲洗***工作，开启高压喷管或高压喷头，冲洗淤泥河杂物；具体是在反冲洗泵间设置反冲洗泵，反冲洗泵采用卧式离心泵，该反冲洗泵可以与水源热泵***中的反冲洗泵共用一台，在渗滤层朝向水源的一侧布设若干高压喷头或高压喷管，高压喷头通过高压水管与卧式离心泵连通，河床反冲洗***9定期开启，对渗滤层进行反冲，去除堵塞物，保证过滤设施不被堵塞，从而保证取水***的正常运转。
水源热泵的水源温度冬季在7℃以上才能够达到最佳效果，为此，本设计这种以天然鹅卵石、无纺布为基础的渗滤层，鹅卵石粒径不一的设计方式，既保证了取水量，同时满足过滤杂质要求，还实现了加热或冷却的目的，使取水水质达到直接进入水源热泵机组的要求。而为了使水温更适合于水源热泵，希望取水能经过土壤地热的加热或吸热过程，所以要求过滤层有一定的宽度，过滤层的宽度一般要大于等于4米，以不断地向泥土吸热散热，从而提高渗滤取水的净化效率，满足需要。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种用于水源热泵的人工取水***，其特征在于包括：
渗滤装置（1），设置在天然的河床附近用于过滤地表水源杂质、净化地表水源，并且进行地表水冬季加热，夏季降温的装置；所述的渗滤装置（1）包括渗滤层（4）和固定装置（5）；所述的渗滤层（4）采用粒径大小不等的天然鹅卵石为渗滤填充物；
水源热泵***（2），与渗滤装置（1）连通，用于将渗滤后的水源输送到空调装置的***；所述的水源热泵***（2）包括地表水输送***（6）、水源热泵机组（27）和液位检测装置（7）；所述的液位检测装置（7）与取水控制***信号控制连接；
反冲洗***（3），包括渗滤层反冲***（8）和河床反冲洗***（9），渗滤层反冲***（8）和河床反冲洗***（9）分别与液位检测装置（7）信号控制连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于水源热泵的人工取水***，其特征在于：所述的渗滤层（4）的渗滤填充物粒径由地表水源向水源热泵***方向由大到小设置。
3.根据权利要求2所述的一种用于水源热泵的人工取水***，其特征在于：所述的渗滤层（4）的外部设置有防漏无纺布（10），不同粒径渗滤填充物之间设置有无纺布间隔层（11）；或者渗滤层沿平行于水流方向均布有无纺布隔层（12）。
4.根据权利要求1所述的一种用于水源热泵的人工取水***，其特征在于：所述的渗滤层（4）的渗滤填充物粒径大小混合设置，小粒径的渗滤填充物填充在大粒径的渗滤填充物内部；所述的渗滤层（4）的外部设置有防漏无纺布（10）；渗滤层沿平行于水流方向均布有无纺布隔层（12）。
5.根据权利要求1所述的一种用于水源热泵的人工取水***，其特征在于：所述的固定装置（5）为金属格栅，所述的固定装置（5）设置在渗滤层（4）的外部。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种用于水源热泵的人工取水***，其特征在于：地表水输送***（6），用于将渗滤及温度处理后的地表水输送至水源热泵机组（27），所述的地表水输送***（6）包括取水泵房（13）、取水泵（21）和取水控制阀（22）。
7.根据权利要求6所述的一种用于水源热泵的人工取水***，其特征在于：所述的取水泵间（13）的底部高度低于或等于河床标高，渗滤层的滤水出口（14）自地表水常水位向取水泵间（13）的中上部设置，所述的取水控制阀（22）设置在一阀门井（25）内部，所述的取水泵（21）通过管路和取水控制阀（22）与水源热泵机组（27）连通。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的一种用于水源热泵的人工取水***，其特征在于：渗滤层反冲***（8）包括反冲洗泵（15）和取水头（16），所述的反冲洗泵（15）与水源热泵***（2）通过管路控制连接，所述的取水头（16）通过输送管路与反冲洗泵（15）连通，所述的取水头（16）设置在地表水内部。
9.根据权利要求1至5任意一项所述的一种用于水源热泵的人工取水***，其特征在于：河床反冲洗***（9）包括反冲洗泵（15）和高压喷射装置（17），所述的反冲洗泵（15）通过管路与高压喷射装置（17）连通；所述的高压喷射装置（17）为高压喷管或若干高压喷头；所述的高压喷射装置（17）设置在渗滤层朝向地表水一侧；所述的高压喷管为三向开孔管，开孔率不小于40%。
10.根据权利要求1至5任意一项所述的一种用于水源热泵的人工取水***，其特征在于：液位检测装置（7）包括液位计（18）和水流量计（19），所述的液位计（18）和水流量计（19）分别与河床反冲洗***（9）信号控制连接。
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