[实用新型]开式地表水源热泵取水装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及集中空调系统技术领域，特别涉及一种地表水源热泵空调的取水系统。

背景技术

地表水水体存在以下三个重要特征：一是由于雨季、旱季或者水库蓄水等因素影响，导致地表水水位有洪水期与枯水期之分；二是水体的含沙量存在自上而下逐渐升高的立体分布现象；三是水体的水温自上而下的分层现象。

开式地表水源热泵是直接将地表水引入热泵机组换热器进行换热的(如图1所示)，水体含沙不仅影响热泵机组的换热性能，还对热泵机组及其附件的使用寿命产生严重影响(水泵机组受泥沙颗粒磨损)，这直接影响着水泵机组及其它设备能否安全、稳定运行。因此，在地表水取水工程设计中，通常设置有高位、低位取水管(洪水期利用高位取水管取水，枯水期利用低位取水管取水)，以取得水体的上清液，目的是增加系统使用寿命，同时降低除沙设备所造成的能耗。

众所周知，水体温度对水源热泵机组的性能系数具有重要影响，如某品牌某型号的制冷主机，制冷工况时冷取水温度在一定范围内降低1℃时，机组性能系数COP可提高10％左右。所以选择合适的水深处取水，对于水源热泵机组的能耗具有重要影响。

中国专利(专利号为201320004198.1)公开了一种防泥沙取水头部，其通过在取水头部的上表面开设进水口，克服了现有技术在取水时因吸力集中于水下，产生强大吸力扰动河底泥沙，进水含沙量大的问题；在取水头部的下表面 开设有排沙口，并在排沙口位置铰接有限位式阀板，水泵停止吸水时，可自动开启排沙口排沙。

中国专利(专利号为201220298499.5)公开了一种地表水水源热泵取水头部系统，其采用了多级过滤装置和反冲洗结构设计，目的是能够有效过滤水中的杂质，提高进水质量，保证吸水系统的供水稳定性。

但上述专利均是从取水头结构上进行改进，以获得较为低的含沙量的原水，并未考虑不同水深处，水体含沙量不同的特点。而且，上述实用新型专利并未很好的解决如何取用不同水深处合适的水温提高热泵系统整体能效问题。为此本实用新型提出了一种可以实现抽取不同深度原水的取水系统及其运行控制方法，首先获取不同深度的水温分布及含沙量，通过热泵效率及水头损失计算，分别得出热泵空调主机和冷却循环水泵能耗，通过一阶导数及耦合求解计算原理得出不同水深下水源热泵机组的综合能耗值，从而确定最佳水深，最终通过PID控制器将信号通过固定架，传递给移动架，使取水头自动到达最佳水深处。此系统能够自动终获得最佳水深位置，整体降低水源热泵机组能耗，提高开式水源热泵系统整体能效。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本实用新型提供了一种开式地表水源热泵取水装置。

本实用新型所提供的开式地表水源热泵取水装置包括依次连接的热泵机组、除沙系统、水泵、取水管和取水头，所述取水头活动式安装在取水管上。

所述取水头通过高度调节装置安装在取水管上，所述高度调节装置包括固定架和外套管，所述外套管活动式套装在取水头端部，所述取水头安装在外套管上，所述外套管活动式安装在固定架上。

所述除沙系统包括一级除沙器、二级除沙器和三级除沙器，且一级除沙器、二级除沙器和三级除沙器之间并联。

利用上述装置进行取水时，可根据计算结果，选择取水最小耗能和适宜取水深度，开式地表水源热泵取水最小耗能和适宜取水深度计算方法包括：

通过对(式1)耦合求解，求解热泵机组与冷却循环水泵能耗和的最小值和适宜取水深度：

式1；

式1中：

h为水深，0≤h≤60米；

A₁、A₂、A₃为不同深度h与相应深度下的温度T_h的拟合曲线方程T_h＝A₁exp(-h/A₂)+A₃中的参数；

A₄、A₅A₆、A₇为不同温度T_h与相应温度下的热泵机组能效比COP(T_h)的拟合曲线方程Cop(T_h)＝A₄+A₅/{1+exp[(T_h-A₆)/A₇]}中的参数；