CN102032717A

CN102032717A - 一种特种污水源热泵机组

Info

Publication number: CN102032717A
Application number: CN2010106136492A
Authority: CN
Inventors: 王泽富; 任洪凯; 刘春树
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-04-27

Abstract

本发明公开了一种特种污水源热泵机组，包括依次通过管路连接的压缩机、污水源换热器、储液器和用户端换热器以及气液分离器，所述气液分离器的出口与压缩机的进口连通形成回路，本发明以污水为热源，冬季采集来自污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能，将所取得的能量供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。

Description

一种特种污水源热泵机组

技术领域

本发明涉及一种水源热泵机组，具体的说涉及一种以污水为热源的特种污水源热泵机组，属于地源热泵技术领域。

背景技术

为贯彻国务院关于节能减排战略部署，深入做好建筑节能工作，加快可再生能源在城市建筑领域应用，开发浅层地热能资源，采用原生污水源热泵技术解决供暖和制冷问题的热潮正在我国大规模兴起。为推进可再生能源建筑中的应用，原生污水源热泵已迈进新的节能领域。

原生污水源热泵的减排效果主要体现在以下两个方面。我国以火电为主，煤炭在我国总的能源消费结构中约占67％。因此，原生污水源热泵空调系统在节能的同时，首先减少了CO2、SO2、NOx、粉尘等污染物的排放量。原生污水源热泵较空气源热泵可以减少68％的CO2排放量和75％的NOx排放量；原生污水源热泵较空气源热泵减少了40％的SO2排放量和37％的NOx排放量；哈尔滨地区原生污水源热泵的CO2排放量约是燃煤锅炉加电制冷的49.9％；可见，原生污水源热泵具有显著的减少大气污染、减少温室气体排放的环境效益。

其次，原生污水源热泵在夏季具有较大的建筑物废热减排效果。夏季，大量的建筑内部废热通过不同的形式排向建筑室外环境，加剧了城市热岛效应。

研究表明，城市内部环境温度比城市周围环境温度高1～5℃、甚至10℃以上，城市热岛效应加剧了城市高温出现的频率和高温灾害，不仅恶化了城市环境，而且又反过来增大了建筑空调负荷和空调耗电，造成民众生活、城市建筑和城市环境的恶性循环。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种能够利用城市废水作为冷热源，进行能量转换的高效节能、运行费用低的特种污水源热泵机组。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种特种污水源热泵机组，包括依次通过管路连接的压缩机、污水源换热器、储液器和用户端换热器以及气液分离器，所述气液分离器的出口与压缩机的进口连通形成回路。

所述压缩机与污水源换热器的连接管路上依次安装有蝶阀、蝶阀和止回阀，所述蝶阀并联有热量调节器。

所述压缩机与污水源换热器的连接管路上设有与蝶阀和止回阀并联的管路。

所述污水源换热器与储液器之间的管路上安装有膨胀阀，所述膨胀阀并联有止回阀。

所述储液器与用户端换热器之间的管路上安装有膨胀阀，所述膨胀阀并联有止回阀。

所述用户端换热器的出口与止回阀和蝶阀之间的连接管路连通。

所述气液分离器的进口与止回阀和止回阀之间的连接管路连通。

本发明以污水为热源，冬季采集来自污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能，将所取得的能量供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。它有以下特点：

1、环保效益显著。污水源热泵系统是利用了城市废水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统，污水经过换热设备后留下冷量或热量返回污水干渠，污水与其他设备或系统不接触，密闭循环，不污染环境与其他设备或水系统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。城市污水热泵供暖系统，仅使用少量电能驱动便可达到冬季采暖，是一种新型的绿色环保的供暖方式。城市污水热泵系统，不仅具有改变大气环境的实际功效，还可作为体现“绿色工程”的形象代表。我国年污水排放量达464亿立方米，如完全利用可节省用煤量0.33亿吨，以全国年总能耗30亿吨标煤计算，达到了1.1％，若按暖通空调的一次能源消耗量10亿吨标煤计算，达3.3％。同时每年可减少CO2排放量达26.2亿吨。

2、高效节能。冬季，污水温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。

设单位污水量以100立方米计，所能利用的显热温差为5℃，则可利用冷热量为Q＝2.1×106kJ。供暖时相当于71.3kg(26.38元)燃煤。

节能率：燃煤供热效率为：0.6，发电效率为1/3，水源热泵效率为4/3，节能率为55％。

3、运行稳定可靠。水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

4、一机多用，应用范围广。此热泵系统可供暖、空调，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。城市污水热泵空调系统利用城市污水，冬季取热供暖，夏季排热制冷，全年取热供应生活热水，夏季空调季节可实施部分免费生活热水供应。一套系统冬夏两用，实现三个功能。

5、初投资、运行费低。城市污水源热泵系统具有初投资低，运行费低的巨大经济优势，较其他系统节省投资与运行费用20％左右。实际工程运行效果良好，经济效益显著。系统根据室外温度及室内温度要求自动调节，可做到无人看管，同时也可做到联网监控。污水热系统原理简单，设备的可靠性强，维护量小，平时无设备的维护问题。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

附图说明

附图为本发明实施例的结构示意图。

图中：1-压缩机；2-热量调节器；3-污水源换热器；4、6-膨胀阀；5-储液器；7-用户端换热器；8-气液分离器；9、10、11、12、13、18、19-蝶阀；14、15、16、17、20、21-止回阀。

具体实施方式

实施例，一种特种污水源热泵机组，如图所示，包括依次通过管路连接的压缩机1、污水源换热器3、储液器5和用户端换热器7以及气液分离器8，所述气液分离器8的出口与压缩机1的进口连通形成回路。

所述压缩机1与污水源换热器3的连接管路上依次安装有蝶阀10、蝶阀12和止回阀14，所述蝶阀10并联有热量调节器2。

所述压缩机1与污水源换热器3的连接管路上设有与蝶阀12和止回阀14并联的管路，在该管路上依次安装有蝶阀13和止回阀15、蝶阀18、止回阀20以及止回阀21和蝶阀19，所述蝶阀19与水源换热器3连通。

所述污水源换热器3与储液器5之间的管路上安装有膨胀阀4，所述膨胀阀4并联有止回阀16。

所述储液器5与用户端换热器7之间的管路上安装有膨胀阀6，所述膨胀阀6并联有止回阀17。

所述用户端换热器7的出口与止回阀15和蝶阀18之间的连接管路连通。

所述气液分离器8的进口与止回阀20和止回阀21之间的连接管路连通。

制冷时，当饱和状态的制冷剂从汽液分离器8通过管路，被吸入压缩机1进行压缩，经过压缩机压缩后，制冷剂蒸汽达到超热高温高压的状态，通过管路和蝶阀10，蝶阀12、止回阀14，到达污水源换热器3，在污水源换热器3中，进行一次热交换，超热高温高压状态的制冷剂蒸汽将其中的热传递给通过污水源换热器3中的冷却水，超热高温高压状态的制冷剂蒸汽温度将下降，此时制冷剂处在气液相共存的状态，制冷剂在其内凝结并释放出热量，这些热量将由冷却水带走，制冷剂将凝结成液态，冷凝器中的冷凝过程是等压过程。散热完成后，饱和状态液态制冷剂经过管路和止回阀16到达储液器5，将多余的制冷剂储存起来，其余的制冷剂经过管路到达膨胀阀6，在膨胀阀6中，会进行等焓的膨胀过程，压力会降低，制冷剂温度也会下降，此时制冷剂在低压与饱和温下降的情况下，进入用户端换热器7，在此，用户端换热器7才是真正产生制冷效应的设备，制冷剂在其内吸热汽化，从而达到空调冷却房屋内室的目的。

用户端换热器7内制冷剂的汽化过程是等压下的沸腾过程，沸腾时的温度为该压力下的饱和温度，低压低温的制冷剂气体通过管路和蝶阀18、止回阀20到达汽液分离器8，分离出去液体后的气态制冷剂，被压缩机1吸入，完成一整个的空调制冷循环。

制冷的同时制取高温热水时，饱和状态的制冷剂从汽液分离器8通过管路，被吸入压缩机1进行压缩，经过压缩机1压缩后，制冷剂蒸汽达到超热高温高压的状态，通过管路和蝶阀9，蝶阀11进入热量调节器2中，在此发明的独特的系统设计时，已经充分考虑了超热高温高压的状态制冷剂蒸汽在该热量调节器中的停留时间的长短对外热交换量的大小的影响，让它能够充分的起到调节器的作用。如果，要求温度高一些，就必须让达到超热高温高压的状态制冷剂蒸汽在此能量调节器中的时间长一些，尽可能的让它在高温高压下所具有的蓄能蓄压在能量调节器作用下，充分的热交换，尽可能的将全部的蒸汽的显热部分和大部分的潜热挖掘出来，以求得到所希望的高温水。其余部分的说明同以制冷运行状态的说明。

蝶阀10、蝶阀13、止回阀15、止回阀17、蝶阀19、止回阀21开启，

蝶阀9、蝶阀11、蝶阀12、止回阀14、止回阀16、蝶阀18、止回阀20关闭。

本发明中的污水换热器，无论是在制冷运行状态，或者是在制热运行状态，其根本上的希望是：尽可能的将污水源中的能量挖掘出来，并通过我们的热泵机组用于我们所需要的地方，夏季用于制冷，冬季用于制热，同时制取生活用热水。

Claims

1.一种特种污水源热泵机组，包括压缩机(1)，其特征在于：所述压缩机(1)通过管路依次连接有污水源换热器(3)、储液器(5)和用户端换热器(7)以及气液分离器(8)，所述气液分离器(8)的出口与压缩机(1)的进口连通形成回路。

2.根据权利要求1所述的一种特种污水源热泵机组，其特征在于：所述压缩机(1)与污水源换热器(3)的连接管路上依次安装有蝶阀(10)、蝶阀(12)和止回阀(14)，所述蝶阀(10)并联有热量调节器(2)。

3.根据权利要求1或2所述的一种特种污水源热泵机组，其特征在于：所述压缩机(1)与污水源换热器(3)的连接管路上设有与蝶阀(12)和止回阀(14)并联的管路。

4.根据权利要求3所述的一种特种污水源热泵机组，其特征在于：所述污水源换热器(3)与储液器(5)之间的管路上安装有膨胀阀(4)，所述膨胀阀(4)并联有止回阀(16)。

5.根据权利要求4所述的一种特种污水源热泵机组，其特征在于：所述储液器(5)与用户端换热器(7)之间的管路上安装有膨胀阀(6)，所述膨胀阀(6)并联有止回阀(17)。

6.根据权利要求5所述的一种特种污水源热泵机组，其特征在于：所述用户端换热器(7)的出口与止回阀(15)和蝶阀(18)之间的连接管路连通。

7.根据权利要求5所述的一种特种污水源热泵机组，其特征在于：所述气液分离器(8)的进口与止回阀(20)和止回阀(21)之间的连接管路连通。