申请日2019.06.14
公开(公告)日2019.10.15
IPC分类号F24F5/00; F24D3/18; F25B30/06; A01G25/00; E03B1/00; E03B7/00; E03B7/07; E03F1/00; E03F5/10
摘要
本发明公开了一种利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法，通过一条人工再生水系进行储水，将各种进水系统和各种出水系统形成一个水系环状封闭连接，利用浅层土壤温度场恒定的特征作为汇水蓄热体给热泵提供稳定的热源热汇，具体方法如下：通过人工在城区地表以下约30m深的位置建造一条环状的人工再生水系，然后浅埋于地下，所述人工再生水系的一侧设有进水口，进水口通过进水管道连接于市政污水管网经污水回收处理系统，人工再生水系的另一侧设有出水口，出水口通过出水管道连接于用水系统。本发明利用浅埋的可循环的人工再生水系与热泵系统以及城区地表景观水系结合调控城区室内外冷热环境，将城市再生水这种可再生能源集成化、规模化与地下土壤源结合作为城市区域冷热源。
权利要求书
1.一种利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法，其特征在于：通过一条人工再生水系进行储水，将各种进水系统和各种出水系统形成一个水系环状封闭连接，利用浅层土壤温度场恒定的特征作为汇水蓄热体给热泵提供稳定的热源热汇，具体方法如下：通过人工在城区地表以下约30m深的位置建造一条环状的人工再生水系，然后浅埋于地下，所述人工再生水系的一侧通过进水管道连接于市政污水管网经污水回收处理系统，所述人工再生水系的另一侧通过出水管道连接于用水系统，所述用水系统包括有城区热环境热泵调控系统，城区滞蓄洪排涝和城镇农田、绿化灌溉出水系统，所述城区热环境热泵调控系统包括有设置在人工再生水系内的换热器，所述换热器通过再生水供水管和回水管与下游热泵系统连接，下游热泵系统的热泵在回水管上提供循环动力，所述热泵的另一端通过冷冻水供回水管与制冷、供热末端设备连接;所述城区滞蓄洪排涝和城镇农田、绿化灌溉出水系统包括有与人工再生水系连通的灌溉水管，所述灌溉水管上安装有灌溉水泵和控制阀，所述灌溉水管的出水端端部安装有喷头。
2.根据权利要求1所述的利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法，其特征在于：所述的人工再生水系是人工建造浅埋于城区地下，且规避太阳辐射影响的以及错开地下构筑物的可循环水系。
3.根据权利要求1所述的利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法，其特征在于：所述的人工再生水系用于城区热泵系统调控城区室内冷热环境，其冷热源来源于浅埋水系再生水的冷热量和地下土壤恒温层的冷热量。
4.根据权利要求1所述的利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法，其特征在于：所述的利用人工再生水系调控城区热环境的方法如下：冬季水系作为热源，热泵系统通过与再生水系换热，从再生水系中取热至城区室内;夏季水系作为热汇，通过热泵系统从室内吸热，排入再生水系中;在过渡季节既可作热源也可做热汇，给建筑供热同时吸收建筑余热实现免费制冷。
5.根据权利要求1所述的利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法，其特征在于：所述的人工再生水系的形状因地制宜，需充分考虑当地土壤地质条件，以达到强化土壤与水系之间的换热，从而维持水系温度场的平衡。
6.根据权利要求1所述的利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法，其特征在于：所述的人工再生水系的上方地面位置建有安全检查井、热泵用水进出口检查井、水情监测检查井出地面构筑物。
7.根据权利要求1所述的利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法，其特征在于：所述的市政污水管网经污水回收处理系统包括有城市生活污废水、城区雨水、空调冷凝水、以及中水经过雨水管网、中水管网经过回收处理系统后排入人工在生水系，所述下游热泵系统通过再生水供水管和回水管与换热器连接，水泵在回水管上提供循环动力。
8.根据权利要求1所述的利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法，其特征在于：所述的人工再生水系内设有最高水位警界线，当水系水位达到警界水位时，通过自控设施开启农田、绿化灌溉系统，灌溉水泵抽取再生水通过喷头灌溉农田，浇洒植被或冲洗道路。
说明书
一种利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法
技术领域：
本发明涉及调控城区热环境的方法与构成，主要涉及一种利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法。
背景技术：
传统的空气源热泵受太阳辐射和气象条件变化的影响,性能系数不稳定的。传统的常用的地表水源热泵系统利用地表水作为冷热源，热泵长期运行不断地向地表水系排热会破坏地表水温度以及其它水质条件，从而造成一定程度的热污染，不仅影响热泵系统原有的运行效率，还造成水系生态环境的破坏;地表水受太阳辐射的影响造成垂直方向温度分层现象，以及受季节性影响造成水系温度不稳定。
传统的地下水源热泵系统利用地下水作为冷热源，抽取地下水供热泵系统使用，但是工程实际中回灌技术并不完善因此会造成地下水地表排放的问题导致地质环境遭到破坏;另一方面地下水资源紧缺，使用不当造成的危害是无法逆转的。
经污水处理厂处理后的污废水想作为城市能源水系，由于大多污水厂地处城市边缘，距离热用户很远，因此会造成大量的输送能耗。
城市再生水作为可再生能源能量密度低,常规的分散式冷热源系统对于可再生能源的利用十分有限,只有集成化、规模化使用可再生能源,才能体现经济与社会效益。
城市再生水水温稳定,变化幅度较小, 具有典型的冬暖夏凉的特征,作为一种稳定的水源,污水处理厂再生水温度特性能够很好地满足再生水源热泵系统稳定,高效运行的需要。
再生水中的热能可以在低温区进行利用。虽然城市污水的热赋予值很大,但从有效利用的角度出发,却不适宜作为动力,适于在50℃以下的低温区内进行,而在这一区域有很大的应用潜力。
发明内容：
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法，利用浅埋的可循环的人工再生水系与热泵系统以及城区地表景观水系结合调控城区室内外冷热环境，将城市再生水这种可再生能源集成化、规模化与地下土壤源结合作为城市区域冷热源，从而达到全年全天侯提供生活热水及供冷、供热的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用浅埋人工再生水系调控城区热环境的方法，其特征在于：通过一条人工再生水系进行储水，将各种进水系统和各种出水系统形成一个水系环状封闭连接，利用浅层土壤温度场恒定的特征作为汇水蓄热体给热泵提供稳定的热源热汇，具体方法如下：通过人工在城区地表以下约30m深的位置建造一条环状的人工再生水系，然后浅埋于地下，所述人工再生水系的一侧通过进水管道连接于市政污水管网经污水回收处理系统，所述人工再生水系的另一侧通过出水管道连接于用水系统，所述用水系统包括有城区热环境热泵调控系统，城区滞蓄洪排涝和城镇农田、绿化灌溉出水系统，所述城区热环境热泵调控系统包括有设置在人工再生水系内的换热器，所述换热器通过再生水供水管和回水管与下游热泵系统连接，下游热泵系统的热泵在回水管上提供循环动力，所述热泵的另一端通过冷冻水供回水管与制冷、供热末端设备连接;所述城区滞蓄洪排涝和城镇农田、绿化灌溉出水系统包括有与人工再生水系连通的灌溉水管，所述灌溉水管上安装有灌溉水泵和控制阀，所述灌溉水管的出水端端部安装有喷头。
所述的人工再生水系是人工建造浅埋于城区地下，且规避太阳辐射影响的以及错开地下构筑物的可循环水系。
所述的人工再生水系用于城区热泵系统调控城区室内冷热环境，其冷热源来源于浅埋水系再生水的冷热量和地下土壤恒温层的冷热量。
所述的利用人工再生水系调控城区热环境的方法如下：冬季水系作为热源，热泵系统通过与再生水系换热，从再生水系中取热至城区室内;夏季水系作为热汇，通过热泵系统从室内吸热，排入再生水系中;在过渡季节既可作热源也可做热汇，给建筑供热同时吸收建筑余热实现免费制冷。
所述的人工再生水系的形状因地制宜，需充分考虑当地土壤地质条件，以达到强化土壤与水系之间的换热，从而维持水系温度场的平衡。
所述的人工再生水系的上方地面位置建有安全检查井、热泵用水进出口检查井、水情监测检查井出地面构筑物。
所述的市政污水管网经污水回收处理系统包括有城市生活污废水、城区雨水、空调冷凝水、以及中水经过雨水管网、中水管网经过回收处理系统后排入人工在生水系，所述下游热泵系统通过再生水供水管和回水管与换热器连接，水泵在回水管上提供循环动力。
所述的人工再生水系内设有最高水位警界线，当水系水位达到警界水位时，通过自控设施开启农田、绿化灌溉系统，灌溉水泵抽取再生水通过喷头灌溉农田，浇洒植被或冲洗道路。
本发明的优点是：
1.为全天侯解决城市供冷、供热以及生活用热水等民生需求提供了一种可控可靠的方法;
2.高效利用城市再生水废热这种低品位能源，低碳环保，绿色节能;
3. 浅埋的人工再生水系实现了将城区大规模的再生水这种低品位能源与土壤源结合作为城市区域冷热源;
4. 避免了地表水系热污染破坏生态的缺陷;
5.避免了空气源热泵受太阳辐射和气象条件变化的影响,性能系数不稳定的缺陷;
6.替代地下水源热泵系统，保护节约地下水资源，避免地质环境遭到破坏;
7. 浅埋的人工再生水系是以城市区域为中心人工建造地下，通过城区网状式布点机房引入城区，输送距离短，输送能耗低。（发明人程海峰;钱耀辉;张举;王祖涵）
