CN100451335C - 空气压缩机的热回收循环系统 - Google Patents

Abstract

一种空气压缩机的热回收循环系统，主要是在空气压缩机与冷却水塔之间设一设备热负载，且在该冷却水塔旁侧并联一热回收管路，利用一泵加压冷却水，使冷却水分别通过前述空气压缩机的内冷却器、冷却水塔、及设备热负载并以一可编程控制器侦测流经空气压缩机冷却水的温度与压力，并根据设定条件在计算后输出控制信号，以分别控制冷却水流入冷却水塔的速率及一比例控制装置的开启动作，使冷却水可通过空气压缩机、设备热负载后经过热回收管路流回泵，形成一热回收控制回路，或使通过空气压缩机、设备热负载后经由冷却水塔流回泵，以形成一散热控制回路，配合控制该冷却水在各控制回路中的流量、温度、压力，达到最佳的热回收及散热效率。

Description

空气压缩机的热回收循环系统

技术领域

本发明涉及一种空气压缩机的热回收循环系统，尤其涉及一种可有效回收空气压缩机排放的热能，提高能源的使用效率，减少二氧化碳及热量排放对环境破坏的热回收循环系统。

背景技术

现有技术中常见的空气压缩机及相关散热装置，如图1所示，其是以一泵3将冷却水加压到空气压缩机1的内冷却器11，该冷却水吸收空气压缩机1运作时所产生的热量后变成热水，然后经过控制阀21流入冷却水塔2，利用该冷却水塔2将该热水冷却为冷水，再回到泵3而形成一循环；而上述冷却水管路在该空气压缩机1前、后端分别设有一温度传送器12、一压力传送器13，可监测该冷却水流经空气压缩机1的温度及压力，并将信号传送至一可编程控制器4，而该可编程控制器4可另衔接一中央监控系统41；上述的控制阀21仅作ON/OFF的动作程序，而冷却水塔2可通过冷却水塔2风扇的加减载<增加或减少冷却水塔2的风扇转速>，或增加、减少冷却水塔2的运转台数，达到最佳的散热效率。

然而，上述现有技术中利用冷却水塔2将空气压缩机1产生的热能以热交换的方式移除，其由于该冷却水塔2是将热量直接排放至大气中而未予以回收，不但对环境产生冲击(温室效应及环境污染等现象)；同时，为供应热水(能)给厂房内的其它设备使用，需另设置锅炉、电加热器等相关加热设备，以产生热源(水)供应厂房设备所需，这样造成庞大的设备设置成本、燃料费、以及电费等支出。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种空气压缩机的热回收循环系统，其可有效回收空气压缩机所产生的热能，并将其转换为其它热源供应的能源，除可降低能源的耗费成本外，还兼有充裕供应能源的目的。

本发明的另一目的在于提供一种空气压缩机的热回收循环系统，其通过减少热量对外排放，可有效降低对自然环境的破坏，符合环保的要求。

为达到上述目的及功效，根据本发明的空气压缩机的热回收循环系统包括：一空气压缩机，内部包括一内冷却器，可供冷却水流通过，以有效吸收该空气压缩机运作时产生的热量；一设备热负载，设于该空气压缩机的冷却水流出端，可吸收流经空气压缩机的内冷却器冷却水的热量，以获取运作的能源；一冷却水塔，设于该设备热负载的冷却水流出端，可发散冷却水的残余热量，降低冷却水的温度至常温；一散热管路，并联于设备热负载及恒温空调箱；一热回收管路，并联于该冷却水塔；一可编程控制器，可侦测流经空气压缩机冷却水的温度与压力，并根据设定条件经计算后输出控制信号，以分别控制冷却水流入冷却水塔的风扇速率、冷却水塔运转台数、及下述的比例控制装置的开启动作；一泵，可加压冷却水，使其分别通过前述空气压缩机的内冷却器、冷却水塔、及设备热负载；一比例控制装置，可接受该可编程控制器的控制信号而控制冷却水的流向，使其通过空气压缩机、设备热负载后经过热回收管路流回泵，形成一热回收控制回路，或使通过空气压缩机、散热管路、设备热负载后经过冷却水塔流回泵，以形成一散热控制回路，并可通过控制该冷却水在各控制回路中的流量、温度、压力，产生最佳的热回收及散热效率。

本发明提供一种空气压缩机的热回收循环系统，其至少包括：一空气压缩机，内部包括一内冷却器，可供冷却水流通过，以有效吸收该空气压缩机运作时产生的热量；一设备热负载，设于该空气压缩机的冷却水流出端，可吸收流经空气压缩机的内冷却器冷却水的热量，以获取运作的能源；一冷却水塔，设于该设备热负载的冷却水流出端，可发散冷却水的残余热量，降低冷却水的温度至常温；一热回收管路，并联于该冷却水塔；一散热管路，并联于该设备热负载、冷却水塔；一可编程控制器，可侦测流经空气压缩机冷却水的温度与压力，并根据设定条件经计算后输出控制信号，以分别控制冷却水流入该冷却水塔的速率及下述比例控制装置的开启动作；一泵，可加压冷却水，使其分别通过该空气压缩机的内冷却器、冷却水塔、及设备热负载；一比例控制装置，可接受该可编程控制器的控制信号而控制冷却水的流向，使其通过该空气压缩机、设备热负载后经过热回收管路流回该泵，形成一热回收控制回路，或使其通过该空气压缩机、散热管路、设备热负载后经过该冷却水塔流回该泵，以形成一散热控制回路，同时，可控制该冷却水在各控制回路中的流量、温度、压力，以达到最佳的热回收及散热效率。

根据本发明的空气压缩机的热回收循环系统，其中该设备热负载旁侧另并联至少一恒温空调箱。

根据本发明的空气压缩机的热回收循环系统，其中该设备热负载旁侧另串联至少一恒温空调箱。

根据本发明的空气压缩机的热回收循环系统，其中该比例控制装置是以多个比例控制阀分别串联设置在该设备热负载、恒温空调箱、热回收管路、散热管路、冷却水塔等管路上，从而控制冷却水流的流向、温度、压力、及流量。

根据本发明的空气压缩机的热回收循环系统，其中该比例控制装置是以多个比例控制阀分别串联设置在该设备热负载、恒温空调箱的管路上，并以一三通阀设置在该热回收管路、散热管路、冷却水塔的合流点，从而控制冷却水流的流向、温度、压力、及流量。

本发明还提供一种空气压缩机的热回收循环系统，其至少包括：一空气压缩机，内部包括一内冷却器，可供冷却水流通过，以有效吸收该空气压缩机运作时产生的热量；一热交换器，具有可相互热传递的一、二次侧，其一次侧串设于该空气压缩机的冷却水流出端之后，可吸收流经该空气压缩机的内冷却器冷却水的热量；一设备热负载，串设于该热交换器的二次侧，可吸收由一次侧传递的热量，以获取运作的能源；一冷却水塔，设于该空气压缩机的冷却水流出端之后，可发散冷却水的残余热量，降低冷却水的温度至常温；一热回收管路，并联于该冷却水塔；一可编程控制器，可侦测流经空气压缩机冷却水的温度与压力，并根据设定条件经计算后输出控制信号，来分别控制冷却水流入冷却水塔的速率及比例控制装置的开启动作；两泵，可加压冷却水，使其分别通过该空气压缩机的内冷却器、冷却水塔、及设备热负载；一比例控制装置，可接受该可编程控制器的控制信号而控制冷却水的流向，使其通过空气压缩机、热交换器后经过热回收管路流回泵，形成一热回收控制回路，或使其通过空气压缩机、热交换器后经过冷却水塔流回泵，以形成一散热控制回路，同时，可控制该冷却水在各控制回路中的流量、温度、压力，以达到最佳的热回收及散热效率。

根据本发明的空气压缩机的热回收循环系统，其中该设备热负载旁侧另并联至少一恒温空调箱。

根据本发明的空气压缩机的热回收循环系统，其中该设备热负载旁侧另串联至少一恒温空调箱。

根据本发明的空气压缩机的热回收循环系统，其中该比例控制装置是以多个比例控制阀分别设置在该设备热负载、恒温空调箱、热回收管路、冷却水塔等管路上，从而控制冷却水流的流向、温度、压力、及流量。

根据本发明的空气压缩机的热回收循环系统，其中该比例控制装置是以多个比例控制阀分别设置在该设备热负载、恒温空调箱的管路上，并以一三通阀设置于该热回收管路、冷却水塔的合流点，从而控制冷却水流的流向、温度、压力、及流量。

根据本发明的空气压缩机的热回收循环系统具有回收热能、提高能源使用效率并减少二氧化碳及热量排放的功效。

附图说明

图1是现有技术中的空气压缩机及相关散热装置的组合示意图。

图2是本发明第一实施例的构造示意图。

图3是本发明第二实施例的构造示意图。

图4是本发明第三实施例的构造示意图。

图5是本发明第四实施例的构造示意图。

图6是本发明第五实施例的构造示意图。

图7是本发明第六实施例的构造示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细地描述。

如图1所示，其为现有技术中的空气压缩机及相关散热装置，其主要构成及其缺陷，已如前所述，此处不再重复叙述。

图2是本发明第一实施例的构造示意图，由该图可以很明显地看出，根据本发明第一实施例的结构主要包括：空气压缩机1、冷却水塔2、泵3、可编程控制器4、恒温空调箱5、比例控制装置6、及设备热负载7等部分，其中泵3可将冷却水加压到空气压缩机1的内冷却器11，以其吸收该空气压缩机1运作时所产生的热量后，该较热的冷却水可分别经由比例控制装置6的比例控制阀63、62流入二相并联(也可串联)的设备热负载7、恒温空调箱5，或流经利用比例控制阀66所控制的散热管路91，使该设备热负载7、恒温空调箱5可吸收该冷却水中的热量，以获取运作的能源，并使该冷却水的温度适当降低，然后，该流经设备热负载7、恒温空调箱5后的较低温的冷却水在一合流点D汇集，再分别经过比例控制装置6的比例控制阀61、64流入二相并联的冷却水塔2、热回收管路9，并在通过该冷却水塔2、热回收管路9后合流回泵3；而该可编程控制器4则可在冷却水流经空气压缩机1的前后部位分别设有温度传送器12、压力传送器13，以监测该冷却水流经空气压缩机1的温度及压力，并将信号传送至可编程控制器4，而该可编程控制器4可另衔接一中央监控系统41，利用该中央监控系统41提供与操作者的沟通界面，可使该可编程控制器4根据操作指令分别控制冷却水塔2的控制阀21及比例控制装置6的比例控制阀64、61的开启状态，当从合流点D流出的冷却水通过比例控制阀61经过冷却水塔2流回泵3时，可形成一散热控制回路B，而若从合流点D流出的冷却水通过比例控制阀64经过热回收管路9流回泵3时，则可形成一热回收控制回路A；

上述系统中，其在实际运作时有下列不同模式：

1、当该恒温空调箱5、设备热负载7所需的热能总和不小于(大于或等于)该空气压缩机1所产生的热能，则该比例控制装置6的比例控制阀61、66关闭，而比例控制阀64开启，使冷却水在热回收控制回路A中循环，此时，由空气压缩机1所产生的热能得以完全由恒温空调箱5、设备热负载7所利用(而恒温空调箱5、设备热负载7各自所能获得的热能，则可利用该比例控制阀62、63的开启大小加以控制)，从而形成一完全热回收的循环。

2、而若该恒温空调箱5、设备热负载7所需的热能总和小于该空气压缩机1所产生的热能，则该比例控制装置6的比例控制阀64、61、66根据不同比例开启，使冷却水可分别在热回收控制回路A、散热控制回路B中循环，其中，在热回收控制回路A中，该恒温空调箱5、设备热负载7获得所需的热能，并可消耗部分空气压缩机1所产生的热能，而该空气压缩机1产生热能的剩余部分，则在散热控制回路B中循环，并由该冷却水塔2发散。

3、若该恒温空调箱5、设备热负载7暂时不需热能时，则该比例控制阀62、63关闭，比例控制装置6的比例控制阀64关闭，而比例控制阀61开启，且当压力传送器13侦测到空压机出口端，因比例控制阀62、63关闭，使空压机出口端管路压力增加时，则根据系统设定压力开启比例控制阀66，使管路压力控制在设定范围内，从而使冷却水在散热控制回路B中循环，则该空气压缩机1所产生的热能得以完全由该冷却水塔2发散。

根据该比例控制装置6的比例控制阀64、61、66不同程度开启，可有效控制散热控制回路B、热回收控制回路A的不同循环速率，从而达到最适当的热回收效能及最佳的散热效率。

图3是本发明第二实施例的构造示意图，由该图所示，本发明第二实施例的结构主要是以前述第一实施例的结构为基础，在该合流点D的位置以一三通阀65取代该比例控制阀64、61，通过该三通阀65可同时控制该流经合流点D的冷却水分别流经冷却水塔2或热回收管路9的流向及流速，达到与第一实施例完全相同的控制效果。

图4是本发明第三实施例的构造示意图，由该图所示，本发明第三实施例的结构主要包括：空气压缩机1、冷却水塔2、泵3和3a、可编程控制器4、恒温空调箱5、比例控制装置6、设备热负载7、及热交换器8等部分，其中热交换器8具有可相互热传递的一、二次侧81、82，其一次侧81串设于该空气压缩机1的冷却水流出端，可吸收流经空气压缩机1的内冷却器11冷却水的热量，并传递至其二次侧82，然后，从该热交换器8的一次侧81流出的冷却水可分别经过比例控制装置6的比例控制阀61、64流入二相并联的冷却水塔2、热回收管路9，当该冷却水通过比例控制阀61经过冷却水塔2流回泵3时，可形成一散热控制回路B，而若冷却水通过比例控制阀64经过热回收管路9流回泵3时，则可形成一热回收控制回路A；而在热交换器8的二次侧82，通过一泵3a将冷却水加压，使其可经过比例控制装置6的比例控制阀63、62分别流入二相并联(也可串联)的设备热负载7、恒温空调箱5(该恒温空调箱5、7各自所能获得的热能，可利用该比例控制阀62、63的开启大小加以控制)，形成一热负载控制回路C，使该设备热负载7、恒温空调箱5可吸收该冷却水中的热量，以获取运作的能源；且上述热交换器8的一、二次侧81、82产生区隔，而使两侧回路(一侧的热回收控制回路A或散热控制回路B与另侧的热负载控制回路C)不相混合。

上述系统中，其在实际运作时有下列不同模式：

1、当该恒温空调箱5、设备热负载7所需的热能不小于(大于或等于)该空气压缩机1所产生的热能，则该比例控制装置6的比例控制阀61关闭，而比例控制阀64开启，使热交换器8的一次侧81冷却水在热回收控制回路A中循环，此时，由空气压缩机1所产生的热能得以完全从热交换器8的一次侧81传递至二次侧82，而由泵3a驱动的冷却水在热负载控制回路C中循环，使该恒温空调箱5、设备热负载7所能获得各自所需的热能。

2、而若该恒温空调箱5、设备热负载7所需的热能小于该空气压缩机1所产生的热能，则该比例控制装置6的比例控制阀64、61根据不同比例开启，使热交换器8的一次侧81冷却水可分别在热回收控制回路A、散热控制回路B中循环，其中，部分热能由热交换器8的一次侧81传递至二次侧82，可提供恒温空调箱5、设备热负载7所需的热能，而该空气压缩机1产生热能的剩余部分，则在散热控制回路B中循环，并由该冷却水塔2发散。

3、若该恒温空调箱5、设备热负载7暂时不需热能时，则该比例控制阀62、63关闭，比例控制装置6的比例控制阀64关闭，比例控制阀61开启，使热交换器8的一次侧81冷却水在散热控制回路B中循环，该空气压缩机1所产生的热能得以完全由该冷却水塔2发散。

图5是本发明第四实施例的构造示意图，由该图所示，本发明第四实施例的结构主要是以前述第三实施例的结构为基础，其是在该热交换器8的一次侧81冷却水流出端以一三通阀65取代该比例控制阀64、61，通过该三通阀65可同时控制该冷却水分别流经冷却水塔2或热回收管路9的流向及流速，达到与第三实施例完全相同的控制效果。

图6是本发明第五实施例的构造示意图，由该图所示，本发明第五实施例的结构主要是以前述第三实施例的结构为基础，其中热交换器8的一次侧81串设于比例控制阀64及该空气压缩机1的冷却水流出端后，可吸收流经空气压缩机1的内冷却器11冷却水的热量，并传递至其二次侧82，然后，冷却水由该热交换器8的一次侧81流出至热回收管路9再流回泵3，则可形成一热回收控制回路A，当该冷却水通过比例控制阀61经由冷却水塔2流回泵3，可形成一散热控制回路B；而在热交换器8的二次侧82，通过一泵3a将冷却水加压，使其可经过比例控制装置6的比例控制阀63、62分别流入二相并联(也可串联)的设备热负载7、恒温空调箱5(该恒温空调箱5、7各自所能获得的热能，可利用该比例控制阀62、63的开启大小加以控制)，形成一热负载控制回路C，使该设备热负载7、恒温空调箱5可吸收该冷却水中的热量，以获取运作的能源；且上述热交换器8的一、二次侧81、82产生区隔，而使两侧回路(一侧的热回收控制回路A与另侧的热负载控制回路C)不会混合。图7是本发明第六实施例的构造示意图，如图所示，本发明第六实施例的结构主要是以前述第五实施例的结构为基础，在该空气压缩机1的冷却水流出端以一三通阀65取代该比例控制阀64、61，通过该三通阀65可同时控制该冷却水分别流经冷却水塔2或热回收管路9的流向及流速，达到与第三实施例完全相同的控制效果。

由上述可知，根据本发明的空气压缩机的热回收循环系统具有回收热能、提高能源使用效率并减少二氧化碳及热量排放的功效。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

图中标号说明

1.空气压缩机                    11.内冷却器

12.温度传送器                   13.压力传送器

2.冷却水塔                      21.控制阀

3、3a.泵                        4.可编程控制器

41.中央监控系统                 5.恒温空调箱

61、62、63、64、66.比例控制阀   6.比例控制装置

65.三通阀        7.设备热负载

81.一次侧        8.热交换器

82.二次侧        9.热回收管路

91.散热管路      A.热回收控制回路

B.散热控制回路   C.热负载控制回路

D.合流点

Claims (10)

1.一种空气压缩机的热回收循环系统，其至少包括：

一空气压缩机，内部包括一内冷却器，可供冷却水流通过，以有效吸收所述空气压缩机运作时产生的热量；

一设备热负载，设于所述空气压缩机的冷却水流出端，可吸收流经空气压缩机的内冷却器冷却水的热量，以获取运作的能源；

一冷却水塔，设于所述设备热负载的冷却水流出端，可发散冷却水的残余热量，降低冷却水的温度至常温；

一热回收管路，并联于所述冷却水塔；

一散热管路，并联于所述设备热负载、冷却水塔；

一可编程控制器，可侦测流经空气压缩机冷却水的温度与压力，并根据设定条件经计算后输出控制信号，以分别控制冷却水流入所述冷却水塔的速率及下述比例控制装置的开启动作；

一泵，可加压冷却水，使其分别通过所述空气压缩机的内冷却器、冷却水塔、及设备热负载；

一比例控制装置，可接受所述可编程控制器的控制信号而控制冷却水的流向，使其通过所述空气压缩机、设备热负载后经过热回收管路流回所述泵，形成一热回收控制回路，或使其通过所述空气压缩机、散热管路、设备热负载后经过所述冷却水塔流回所述泵，以形成一散热控制回路，同时，

可控制所述冷却水在各控制回路中的流量、温度、压力，以达到最佳的热回收及散热效率。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机的热回收循环系统，其中，所述设备热负载旁侧另并联至少一恒温空调箱。

3.根据权利要求1所述的空气压缩机的热回收循环系统，其中，所述设备热负载旁侧另串联至少一恒温空调箱。

4.根据权利要求2或3所述的空气压缩机的热回收循环系统，其中，所述比例控制装置是以多个比例控制阀分别串联设置在所述设备热负载、恒温空调箱、热回收管路、散热管路、冷却水塔等管路上，从而控制冷却水流的流向、温度、压力、及流量。

5.根据权利要求2或3所述的空气压缩机的热回收循环系统，其中，所述比例控制装置是以多个比例控制阀分别串联设置在所述设备热负载、恒温空调箱的管路上，并以一三通阀设置在所述热回收管路、散热管路、冷却水塔的合流点，从而控制冷却水流的流向、温度、压力、及流量。

6.一种空气压缩机的热回收循环系统，其至少包括：

一空气压缩机，内部包括一内冷却器，可供冷却水流通过，以有效吸收所述空气压缩机运作时产生的热量；

一热交换器，具有可相互热传递的一、二次侧，其一次侧串设于所述空气压缩机的冷却水流出端之后，可吸收流经所述空气压缩机的内冷却器冷却水的热量；

一设备热负载，串设于所述热交换器的二次侧，可吸收由一次侧传递的热量，以获取运作的能源；

一冷却水塔，设于所述空气压缩机的冷却水流出端之后，可发散冷却水的残余热量，降低冷却水的温度至常温；

一热回收管路，并联于所述冷却水塔；

一可编程控制器，可侦测流经空气压缩机冷却水的温度与压力，并根据设定条件经计算后输出控制信号，来分别控制冷却水流入冷却水塔的速率及比例控制装置的开启动作；

两泵，可加压冷却水，使其分别通过所述空气压缩机的内冷却器、冷却水塔、及设备热负载；

一比例控制装置，可接受所述可编程控制器的控制信号而控制冷却水的流向，使其通过空气压缩机、热交换器后经过热回收管路流回泵，形成一热回收控制回路，或使其通过空气压缩机、热交换器后经过冷却水塔流回泵，以形成一散热控制回路，同时，可控制所述冷却水在各控制回路中的流量、温度、压力，以达到最佳的热回收及散热效率。

7.根据权利要求6所述的空气压缩机的热回收循环系统，其中，所述设备热负载旁侧另并联至少一恒温空调箱。

8.根据权利要求6所述的空气压缩机的热回收循环系统，其中，所述设备热负载旁侧另串联至少一恒温空调箱。

9.根据权利要求7或8所述的空气压缩机的热回收循环系统，其中，所述比例控制装置是以多个比例控制阀分别设置在所述设备热负载、恒温空调箱、热回收管路、冷却水塔等管路上，从而控制冷却水流的流向、温度、压力、及流量。

10.根据权利要求7或8所述的空气压缩机的热回收循环系统，其中，所述比例控制装置是以多个比例控制阀分别设置在所述设备热负载、恒温空调箱的管路上，并以一三通阀设置于所述热回收管路、冷却水塔的合流点，从而控制冷却水流的流向、温度、压力、及流量。

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