一种用于防护工程的相变蓄热型水环热泵系统

技术领域

本发明属于相变储能和水环热泵技术领域，尤其涉及一种用于防护工程的相变蓄热型水环热泵系统。

背景技术

地下防护工程是为抵抗战时各种杀伤武器破坏而构筑的工程物，作为国家军事防御力量的重要组成部分，在信息化战争中，其作用将大大加强，而良好的内部热湿环境是防护工程发挥作用的重要保障，地下防护工程的通风空调系统对调节内部热湿环境关键作用，直接影响到工程内部人员舒适性、战斗力乃至生命安全。

水环热泵系统是一种相对节能的空调系统，系统利用该水环路将多台小型热泵机组联接起来，通过将建筑内部的余热转移到供热区，降低建筑空调系统能耗。水环热泵系统能够有效地解决全空气集中式空调系统对防护工程在备战打仗常态化机制下遇到的问题。

防护工程是一个相对封闭的空间，在战时保障时期，由于其内部有指挥通信设备和保障设备及大量人员活动，会产生大量的余热余湿，需采用空调的方式处理进风，而冷凝热的处理需要冷却塔。为了便于散热，防护工程的冷却塔一般安装于工程外部，这往往引起可见光暴露，是敌方高精度武器打击的靶子，一旦冷却塔被摧毁则内部空调系统将无法正常运行。因此，为保证防护工程内部环境的稳定，须采取既简单又有效的途径解决战时保障时期冷却塔易暴露和失效的问题。

发明内容

本发明提供一种用于防护工程的相变蓄热型水环热泵系统，旨在解决防护工程在战时保障时期冷却塔易引起可见光暴露的问题。

本发明是这样实现的，一种用于防护工程的相变蓄热型水环热泵系统包括：

水环热泵水环路、冷却塔——换热器1水环路、冷却塔——空调冷却水库水环路、空调冷却水库——换热器2水环路和辅助热源水环路；

所述水环热泵水环路和冷却塔——换热器1水环路通过换热器1进行换热，所述水环热泵水环路和空调冷却水库——换热器2水环路通过换热器2进行换热，所述冷却塔——空调冷却水库水环路和空调冷却水库进行换热，所述空调冷却水库——换热器2水环路和空调冷却水库进行换热，所述辅助热源水环路和水环热泵水环路通过换热器3进行换热。

进一步，所述水环热泵水环路循环水温控制在15-35℃。

进一步，所述相变蓄热型水环热泵系统在平时维护时期，冷却塔正常使用，通过冷却塔——换热器1水环路和水环热泵水环路进行热交换，保证水环热泵水环路循环水温控制在15-35℃。

进一步，所述相变蓄热型水环热泵系统在战时特殊时期，冷却塔停止使用，通过空调冷却水库——换热器2水环路和水环热泵水环路进行热交换，保证水环热泵水环路循环水温控制在15-35℃，空调冷却水库——换热器2水环路和空调冷却水库进行换热，将热量储存在空调冷却水库以及相变材料中。

进一步，所述相变蓄热型水环热泵系统在战时特殊时期结束后，冷却塔正常使用，冷却塔——空调水库水环路和空调冷却水库进行热交换，排除空调水库以及相变材料中的热量，冷却塔——换热器1水环路和水环热泵水环路进行热交换，保证水环热泵水环路循环水温控制在15-35℃。

进一步，所述空调冷却水库中放置装有相变材料的圆柱型相变蓄热单元。

进一步，所述的圆柱型相变蓄热单元在空调冷却水库中呈等距错开排布。

进一步，所述相变材料的相变温度为30～32℃。

本发明本将相变储能和水环热泵技术结合起来，有效解决了战时特殊时期冷却塔易暴露和失效的问题。利用相变材料较大的相变潜热吸收热量，以达到增加水库的蓄热容量和减小水库建造规模的效果；在平时维护时期，冷却塔可正常运行，及时排除水环热泵水环路中的热量，保证水环热泵水环路循环水温控制在15-35℃；在战时特殊时期，冷却塔停止运行，利用空调冷却水库和相变材料蓄积水环热泵水环路中的热量，从而避免了冷却塔引起的可见光暴露问题；在战时特殊时期结束后，冷却塔正常运行，既排除空调冷却水库和相变材料蓄积的热量，又排除水环热泵水环路中的热量，维持循环水水温平衡。

附图说明

图1为本发明相变蓄热型水环热泵系统示意图；

图2为本发明圆柱型相变蓄热单元“等距错开排布”局部示意图。

其中：1、冷却塔——换热器1水环路；2、冷却塔——空调冷却水库水环路；3、空调冷却水库——换热器2水环路；4、辅助热源水环路；5、水环热泵水环路；6、冷却塔——换热器1水环路循环水泵；7、冷却塔——空调冷却水库水环路循环水泵；8、空调冷却水库——换热器2水环路循环水泵；9、辅助热源水环路循环水泵；10、水环热泵水环路循环水泵；11、空调冷却水库；12、圆柱型相变蓄热单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明是针对水环热泵空调机在夏季运行期间所产生的冷却塔易引起可见光暴露问题。防护工程是一个相对封闭的空间，在战时保障时期，由于其内部有指挥通信设备和保障设备及大量人员活动，会产生大量的余热余湿，需采用空调的方式处理进风，而冷凝热的处理需要冷却塔。为了便于散热，防护工程的冷却塔一般安装于工程外部，这往往引起可见光暴露，是敌方高精度武器打击的靶子，一旦冷却塔被摧毁则内部空调系统将无法正常运行。因此，为保证防护工程内部的稳定，须采取既简单又有效的途径解决战时保障时期冷却塔易暴露和失效的问题。

如图1至图2所示，本发明实施例提供的一种用于防护工程的相变蓄热型水环热泵系统包括：冷却塔——换热器1水环路1、冷却塔——空调冷却水库水环路2、空调冷却水库——换热器2水环路3、辅助热源水环路4、水环热泵水环路5、冷却塔——换热器1水环路循环水泵6、冷却塔——空调冷却水库水环路循环水泵7、空调冷却水库——换热器2水环路循环水泵8、辅助热源水环路循环水泵9、水环热泵水环路循环水泵10、空调冷却水库11、圆柱型相变蓄热单元12。

所述水环热泵水环路和冷却塔——换热器1水环路通过换热器1进行换热，所述水环热泵水环路和空调冷却水库——换热器2水环路通过换热器2进行换热，所述冷却塔——空调冷却水库水环路和空调冷却水库进行换热，所述空调冷却水库——换热器2水环路和空调冷却水库进行换热，所述辅助热源水环路和水环热泵水环路通过换热器3进行换热。

水环热泵系统的工作原理：夏季时，水环热泵空调机制冷，以水环路为排热源，机组将热量排放到水环路中，水环路的温度升高，达到一定的温度时通过冷却塔等设备使水环路温度不再上升。冬季时，水环热泵空调机开启制热模式，向水循环环路中的水吸收热量，导致水环路的温度降低，低于设定值时，需要利用辅助加热设备向其供热，使水环路的温度不再下降。过渡季时，建筑各个分区存在负荷差异，部分空调机组开启制热模式，部分热空调组开启制冷模式，环路水温达到相对平衡状态，冷却塔和辅助热源不需要开启或者仅需要短时间开启，此时的水环热泵系统节能效果最佳。

将圆柱型相变蓄热单元等距错开排布在空调冷却水库内，目的是增加相变蓄热单元与水之间的热量交换。当空调系统运行时，空调冷却水库内的水温会逐渐上升，在水温低于30℃时，空调系统产生的冷凝热主要依靠水体和固态相变材料的显热存储；当水温高于30～32℃时，相变蓄热单元内的相变材料开始发生由固态向液态转变的相变过程，这一阶段主要通过相变材料的相变潜热和水的显热蓄存空调系统冷凝热；当相变材料完全熔化后，依靠水体和液态相变材料的显热存储空调冷凝热。

本发明中的相变蓄热型水环热泵系统工作过程如下：

如图1所示，本发明根据平时维护时期、战时特殊时期和战时特殊时期结束后三个不同时期，制定相变蓄热型水环热泵系统的三种运行模式。

运行模式一：

平时维护时期，冷却塔正常使用，冷却塔——换热器1水环路循环水泵6开启、冷却塔——空调冷却水库水环路循环水泵7关闭、空调冷却水库——换热器2水环路循环水泵8关闭、辅助热源水环路循环水泵9关闭、水环热泵水环路循环水泵10开启。水环热泵水环路通过冷却塔——换热器1水环路和水环热泵水环路进行热交换，保证水环热泵水环路循环水温控制在15-35℃。

运行模式二：

战时特殊时期，冷却塔停止使用，冷却塔——换热器1水环路循环水泵6关闭、冷却塔——空调冷却水库水环路循环水泵7关闭、空调冷却水库——换热器2水环路循环水泵8开启、辅助热源水环路循环水泵9关闭、水环热泵水环路循环水泵10开启。通过空调冷却水库——换热器2水环路和水环热泵水环路进行热交换，保证水环热泵水环路循环水温控制在15-35℃，空调冷却水库——换热器2水环路和空调冷却水库进行换热，将热量储存在空调冷却水库以及相变材料中。

运行模式三：

战时特殊时期结束后，冷却塔正常使用，冷却塔——换热器1水环路循环水泵6开启、冷却塔——空调冷却水库水环路循环水泵7开启、空调冷却水库——换热器2水环路循环水泵8关闭、辅助热源水环路循环水泵9关闭、水环热泵水环路循环水泵10开启。冷却塔——空调冷却水库水环路和空调冷却水库进行热交换，排除空调冷却水库以及相变材料中的热量；冷却塔——换热器1水环路和水环热泵水环路进行热交换，保证水环热泵水环路循环水温控制在15-35℃。

本发明将相变储能和水环热泵技术结合起来，有效解决了战时特殊时期冷却塔易暴露和失效问题。同时，利用相变材料较大的相变潜热吸收热量，以达到增加水库的蓄热容量和减小水库建造规模的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。