專利名稱：中央空調系統的水勢能同步回收裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及在中央空調系統的水勢能同步回收裝置及其方法，屬于中央空調系統 水蓄能技術領域。
背景技術：
高層建筑物物主要用中央空調系統在進行通風和溫度調節。目前所公開的空調機 組采用板式換熱器將開式蓄水池與閉式空調末端供水系統分開，板式換熱器的一次側通過 管路與蓄水池相通，而板式換熱器二次側分別與分水器和集水器連接，通過分水器以及集 水器之間的多個管路多個未端空調對建筑物進行換熱，而在板式換熱器的一次側和二次側 需分別設置水泵，在兩水泵的作用下使水池內的冷熱水與空調冷熱水在板式換熱器里進行 換熱，從而將水池內的冷熱水能量釋放給未端空調對空氣進行調節。但目前中央空調系統 的換熱過程中存在以下問題。1、初投資大。由于中央空調系統必須采用換熱器進行換熱， 因此換熱器及其兩側水泵的一次性投資是較大。2、水池蓄能量利用率降低。對于板式換熱 器而言，其冷熱兩側必然存在一定的換熱溫差，因此蓄水池內的冷熱水與空調冷熱供水一 般有1 2°C的換熱溫差，故存在減小了水池的能量利用效率。3、能耗大。由于板式換熱器 的兩側均設置水泵，即板換一次泵和二次泵，由于兩者的揚程一般均不低于10m，這兩臺水 泵在同時運行時，會使空調系統能效降低10%左右。4、運行控制復雜。由于板式換熱器的 一次泵和二次泵需同步運行，控制難度高，特別是變負荷運行時，控制更為復雜。發明內容
本發明的目的是提供一種中央空調系統的水勢能同步回收裝置及其方法，能利用 回收的高位水勢能給供水補能，實現空調系統的節能，并能減少中央空調系統投資的中央 空調系統的水勢能同步回收裝置及其方法。
本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是一種中央空調系統的水勢能同 步回收裝置，包括與水池相通的回水管和供水管以及分水器和集水器，分水器上的兩個以 上出水口及集水器上的兩個以上進水口之間并聯有兩路以上的換熱管路，每路換熱管路上 安裝有循環水泵，且每路換熱管路上并聯有兩個以上的未端空調，其特征在于所述的供水 管與分水器的進水口連接，集水器的出水口與回水管連接，且回水管和供水管上分別安裝 有主動水輪機和從動水輪機，主動水輪機具有葉輪的主軸通過聯軸器與從動水輪機具有有 葉輪的葉輪軸連接，且主動水輪機葉輪上的葉片傾斜方向與從動水輪機葉輪的葉片傾斜方 向相反，回水管位于主動水輪機的出水一側安裝有電動調節閥和溫度傳感器，且電動調節 閥和溫度傳感器與控制器連接，供水管位于從動水輪機的出水一側安裝有止回閥。
本發明中央空調系統的水勢能同步回收方法，其特征在于通過換熱管路中循環 水泄水時的高位水勢能轉化為主動水輪機的葉輪旋轉的機械能，使同軸連接的從動水輪機 的葉輪軸獲得機械能，進而將機械能轉化為從動水輪機水流的動能，從動水輪機同時將水 池內的循環水補送至分水器內及換熱管路中，對水池與換熱管路中的循環水強制循環，進行空調系統換水補能。
本發明將與水池相通的供水管和回水管直接與分水器和集水器連接，而取消了板 式換熱器，同時通過安裝在供水管上的主動水輪機通過聯軸器與安裝在回水管上的從動水 輪機連接，因此利用換熱管路中循環水回水泄水時高位水勢能轉化為主動水輪機葉輪旋 轉，使主動水輪機使輸出機械能，通過主動水輪機的主軸以及聯軸器一起傳遞機械能，使而 從動水輪機的葉輪軸獲得機械能，進而將機械能轉化為從動水輪機的葉輪軸帶動葉輪轉 動，通過葉輪的旋轉而將水池內的冷熱循環水送至分水器內，并供給換熱管路，從而實現釋 能給供水補能的作用。本發明由于取消了板式換熱器，直接用水池中的冷熱水作為空調系 統末端的供水，能充分利用水池的冷熱水能量，而提高水池蓄能量的利用率。再則本發明還 取消了原空調系統中板式換熱器冷熱兩側的水泵，減少空調系統投資，尤其采用通過聯軸 器使主動水輪機和從動水輪機同步運行，不僅控制方便，而且大大減少了空調系統中的泵 耗，在節能減排的呼聲日益高漲的今天，本發明對傳統的釋能方式有著突破性的改進。
下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的詳細描述。
圖1是本發明水勢能同步回收裝置示意圖。
圖2是本發明主動水輪機與從動水輪機的連接結構示意圖。
圖3是本發明主動水輪機與從動水輪機的連接結構的另一種示意圖。
圖4是本發明聯軸器的結構示意圖之一。
圖5是本發明聯軸器的結構示意圖之二。
圖6是本發明聯軸器的結構示意圖之三。
圖7是本發明聯軸器的結構示意圖之四。
其中1-水池，2-回水管，3-供水管，4-從動水輪機，4-1-葉輪軸，5_定壓補水裝 置，6-止回閥，7-分水器，8-循環水泵，9-換熱管路，10-未端空調，11-集水器，12-壓差 旁通控制閥，13-聯軸器，14-主動水輪機，14-1-主軸，15-溫度傳感器，16-電動調節閥， 17-控制器。
具體實施方式
見圖1所示，本發明的中央空調系統的水勢能同步回收裝置，包括與水池1相通的 回水管2和供水管3以及分水器7和集水器11，分水器7上設有兩個以上出水口，而集水 器11上也設有兩個以上進水口，分水器7的各出水口與集水器11上的各進水口之間并聯 有兩路以上的換熱管路9，而每路換熱管路9上安裝有循環水泵8，每路換熱管路9上并聯 有兩個以上的未端空調10，通過循環水泵8使每路換熱管路9內的循環水即冷凍水或供熱 水充分循環。見圖1所示，本發明的供水管3與分水器7的進水口連接，集水器11的出水 口與回水管2連接，使水池1內的循環水直接與每路換熱管路內的循環水直通，而回水管2 和供水管3上分別安裝有不帶有發電機的主動水輪機14和不帶有發電機的從動水輪機4， 主動水輪機14的主軸14-1通過聯軸器13與從動水輪機4的葉輪軸4-1連接，主動水輪機 14的主軸14-1上具有葉輪，而從動水輪機4的葉輪軸4-1也具有葉輪，且主動水輪機14上 的葉片傾斜方向與從動水輪機4上的葉片傾斜方向相反，當空調系統中循環水泄水回流至水池1時，此時因泄水在(h+l)m的水壓作用下會推動主動水輪機14的葉輪旋轉，使葉輪帶 動主軸14-1旋轉，并在聯軸器13的連接作用下，驅動從動水輪機4的葉輪軸4-1旋動，從 而帶動從動水輪機4上的葉輪旋轉，從動水輪機4的葉輪旋轉將水池1中的循環水供給分 水器7及換熱管路9的未端空調10，使水池1內的循環水即冷凍水或供熱水經每路換熱管 路9上的多個未端空調10與室內空氣進行冷熱交換。本發明的主動水輪機14和從動水輪 機4可采用混流式水輪機或軸流式水輪機，且該混流式水輪機以及軸流式水輪機不帶有發 電機，主動水輪機14的進水口和出水口沿出水方向分別連接在供水管3路上，同樣從動水 輪機4的進水口和出水口沿進水方向連接在回水管2路上。本發明的主、從水輪機還可采 用現有的水泵除去電機后余下的部分，見圖2所示，主動水輪機14和從動水輪機4為端吸 水泵，軸向進水，徑向出水，或如圖3所示，主動水輪機14和從動水輪機4為雙吸泵，吸泵進 出口在同一方向上且垂直于泵軸，見圖4所示，本發明的聯軸器13可采用三爪聯軸器，或如 圖5所示，聯軸器13可采用凸緣聯軸器，或如圖6所示，聯軸器13可采用彈性銷聯軸器，還 可如圖7所示聯軸器13可采用膜片聯軸器。見圖1所示，本發明供水管3位于主動水輪機 14的出水一側安裝有電動調節閥16以及溫度傳感器15，且電動調節閥16和溫度傳感器15 與控制器17連接，該控制器17可采用市售產品，如采用單片機對采集回水管2上的水溫進 行處理并與設定溫度進行對比，以控制電動調節閥16的啟閉，通過溫度控制器17在線檢測 流出集水器11供水管3上的溫度，回水管2位于從動水輪機4的出水一側安裝有止回閥6， 通過止回閥6防止供水管3內的循環水倒流。
見圖1所示，本發明供水管3位于從動水輪機4出水一側及分水器7之間的管路 上安裝有定壓補水裝置5，對中央空調系統定壓、自動補水和排氣功能。本發明在分水器7 與集水器11之間還連接有壓差旁通控制閥12，通過壓差旁通控制閥12感測集水器11與分 水器7兩端水壓，然后根據測試到的壓力計算出差值，再由壓差旁通控制閥12根據計算出 的差值與預先設定值進行比較決定輸出方式，以控制其閥門的開度，達到供水和回水的壓 力平衡。
見圖1所示，本發明中央空調系統的水勢能同步回收方法，通過換熱管路9中循環 水泄水時的高位水勢能轉化為主動水輪機14的葉輪旋轉的機械能，使同軸連接的從動水 輪機4的葉輪軸4-1獲得機械能，進而將機械能轉化為從動水輪機4水流的動能，從動水輪 機4同時將水池1內的循環水補送至分水器7內及換熱管路9中，對水池1與換熱管路9 中的循環水強制循環，進行空調系統換水補能。
本發明工作時，當溫度傳感器15測得的空調回水管2內的回水溫度達到電動調節 閥16設定的開啟溫度時，控制器17會發出指令打開電動調節閥16，使空調系統回水泄入 水池1內，此時泄水在(h+l)m的水壓作用下會推動主動水輪機14的葉輪旋轉，葉輪的旋轉 使主軸14-1旋轉，通過主軸14-1以及聯軸器13傳遞能量，使與聯軸器13連接的從動水輪 機4的葉輪軸4-1旋轉，即而從動水輪機4葉輪的旋轉將水池1中的水送入分水器7以及 換熱管路9的末端空調10內，實現了給空調系統換水補能的作用。
當溫度傳感器15測得的空調回水管2內的回水溫度達到電動調節閥16設定的關 閉溫度時，控制器17會發出指令關閉電動調節閥16，那么主動水輪機14、聯軸器13和從動 水輪機4將逐步停止運行，此時空調系統的回水由集水器11和分水器7之間的壓差旁通控 制閥12又回到空調系統末端，直至其溫度達到電動調節閥16的設計的開啟溫度。
權利要求
1.一種中央空調系統的水勢能同步回收裝置，包括與水池相通的回水管( 和供水管 ⑶以及分水器⑵和集水器(11)，分水器(7)上的兩個以上出水口及集水器(11)上的兩 個以上進水口之間并聯有兩路以上的換熱管路(9)，每路換熱管路(9)上安裝有循環水泵 (8)，且每路換熱管路(9)上并聯有兩個以上的未端空調(10)，其特征在于所述的供水管 ⑶與分水器(7)的進水口連接，集水器(11)的出水口與回水管(2)連接，且回水管(2)和 供水管C3)上分別安裝有主動水輪機(14)和從動水輪機G)，主動水輪機(14)具有葉輪的 主軸(14-1)通過聯軸器(1 與從動水輪機(4)具有葉輪的葉輪軸連接，且主動水 輪機(14)葉輪上的葉片傾斜方向與從動水輪機⑷葉輪的葉片傾斜方向相反，回水管⑵ 位于主動水輪機(14)的出水一側安裝有電動調節閥(16)和溫度傳感器(15)，且電動調節 閥(16)和溫度傳感器(15)與控制器(17)連接，供水管(3)位于從動水輪機⑷的出水一 側安裝有止回閥(6)。
2.根據權利要求1所述的中央空調系統水勢能同步回收裝置，其特征在于所述的聯 軸器(1 為三爪聯軸器或凸緣聯軸器或彈性銷聯軸器或膜片聯軸器的其中之一。
3.根據權利要求1所述的中央空調系統水勢能同步回收裝置，其特征在于所供水管 (3)位于從動水輪機出水一側及分水器(7)之間的管路上安裝有定壓補水裝置(5)。
4.根據權利要求1所述的中央空調系統水勢能同步回收裝置，其特征在于所述分水 器(7)與集水器(11)之間的管路上還連接有壓差旁通控制閥(12)。
5.根據權利要求1所述的中央空調系統的水勢能同步回收方法，其特征在于通過換 熱管路中循環水泄水時的高位水勢能轉化為主動水輪機的葉輪旋轉的機械能，使同軸連接 的從動水輪機的葉輪軸獲得機械能，進而將機械能轉化為從動水輪機水流的動能，從動水 輪機同時將水池內的循環水補送至分水器內及換熱管路中，對水池與換熱管路中的循環水 強制循環，進行空調系統換水補能。
全文摘要
本發明涉及一種中央空調系統的水勢能同步回收裝置，分水器的兩個以上出水口及集水器的兩個以上進水口之間并聯有兩路以上的換熱管路，每路換熱管路上安裝有循環水泵，每路換熱管路上并聯有兩個以上的未端空調，供水管與分水器的進水口連接，集水器的出水口與回水管連接，回水管和供水管上分別安裝有主動水輪機和從動水輪機通過聯軸器連接，且主動水輪機葉輪的葉片傾斜方向與從動水輪機葉輪的葉片傾斜方向相反，回水管位于主動水輪機的出水一側安裝有電動調節閥以及溫度傳感器，且電動調節閥和溫度傳感器與控制器連接。本發明能利用回收的高位水勢能給供水補能，實現空調系統節能，減少中央空調系統投資。
文檔編號F24F13/30GK102032654SQ201010603550
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者楊家華 申請人:江蘇河海新能源有限公司