CN103234305B - 热能循环机组 - Google Patents
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Abstract
本发明属于热能技术领域，具体涉及一种热能循环机组，包括水源热泵，及具有换热进端、换热出端、取热进端、取热出端的换热器，所述换热进端与换热出端相连通，取热进端与取热出端相连通；所述换热器的换热进端供作为废热排掉的热源介质进入，换热出端与水源热泵中蒸发器的介质进端连通；换热器的取热进端供取热介质进入，取热出端与水源热泵中冷凝器的介质进端连通；水源热泵蒸发器的介质出端为废热排出端，冷凝器的介质出端为供热端。其能够对废水中的热能进行循环利用，能够提供稳定温度的热水，同时大大提高了制热系统的换热效率和能效比。
Description
技术领域
本发明属于热能技术领域，具体涉及一种热能循环机组。
背景技术
城市生活污水、工业废水中，如淋浴废水、工业冷却废水，这些废水中还具有一定温度，含有一定的热量，便被作为废水直接排放出去，白白的浪费了废水中的热量，不能合理利用，造成热能浪费；
另外，废水中含有杂质、污染物，若直接排放出去会对周围的环境形成污染，影响周围群体的生活健康。
如果对污水、废水中的热能进行利用，便能够解决水中热能浪费的问题，节约资源，还可以为解决环境污染的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种热能循环机组，其能够对废水中的热能进行循环利用，并能够提供稳定温度的热水，同时大大提高了制热系统的换热效率和能效比。
实现本发明的技术方案如下：
热能循环机组，包括水源热泵，及具有换热进端、换热出端、取热进端、取热出端的换热器，所述换热进端与换热出端相连通，取热进端与取热出端相连通；所述换热器的换热进端供作为废热排掉的热源介质进入，换热出端与水源热泵中蒸发器的介质进端连通；换热器的取热进端供取热介质进入，取热出端与水源热泵中冷凝器的介质进端连通；水源热泵蒸发器的介质出端为废热排出端，冷凝器的介质出端为供热端。
进一步地，所述换热器的换热进端设置有对被作为废热排掉的热源介质进行收集的集液器，以及对从集液器中排出、从换热进端进入换热器中的热源介质进行清理的杂质收集器。集液器对排出的具有温度的废水进行集中收集，杂质收集器从集液器中排出，进入换热器中的废水进行过滤清理，将废水中含有的颗粒、毛发等杂质清理掉，仅允许液体介质进入换热器中，避免堵塞换热器中的管道，对换热器起到一定的保护作用；而被清理出的颗粒、毛发杂质进行集中收集处理掉，不会对生活环境造成污染。
进一步地，所述换热器的取热出端通过一旁通管与水源热泵中冷凝器的介质出端连通。这样从冷凝器介质出端中排出的温度较高的取热介质能够返回换热器与换热器取热出端排出的取热介质进行混合，提升进入冷凝器中取热介质的基准温度以达到设计工况温度，减小冷凝器进出口端介质的温差，在保证冷凝器稳定制取高温取热介质的同时，提高了热泵主机换热效率。
进一步地，所述换热器的取热出端设置有将其中的取热介质输送到水源热泵冷凝器中的循环泵。通过循环泵能够将换热器中的取热介质和从冷凝器的介质出端回流的部分取热介质输送到冷凝器中。
进一步地，所述水源热泵中蒸发器的介质出端通过另一旁通管与换热器的换热出端连通。这样由蒸发器出端排出的低温热源介质能够与由换热器出端排出的温度较高的热源介质进行混合，使热源介质的温度降低,再次回流到蒸发器中。旁通管的设置使进入蒸发器介质进端的介质温度达到设计工况温度，使热泵主机稳定运行。
进一步地，所述水源热泵中蒸发器的介质进端设置有将从换热器换热出端排出的热源介质输送给蒸发器的循环泵。通过该循环泵能够将换热器中的热源介质和从蒸发器介质出端回流的部分热源介质输送到蒸发器中。
进一步地，所述换热器为板式换热器或壳管式换热器。
采用了上述的方案，水源热泵由蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀连接构成，其工作原理为：蒸发器吸取进入其中热源介质的热量，使蒸发器内部的传热介质蒸发成传热工质的蒸汽，蒸汽经过压缩机的压缩，其温度和压力均上升变成高温、高压的蒸汽，高温、高压的蒸汽再经过冷凝器时被冷凝成液体，释放热量，释放出的热量被经过冷凝器中的取热介质获取，这样取热介质的温度升高，而释放热量后的液体经过节流阀的减压返回蒸发器中，进行下一次的循环；本发明中,具有温度的废水、污水通过集液器的收集，并通过收集器将其中的杂质清理，这样具有温度的废水、污水变成热源介质从换热器的换热进端进入换热器中，其中的热量被从取热进端进入换热器中的取热介质获取，热源介质的温度降低，取热介质的温度升高，热源介质进入蒸发器中，通过蒸发器将热源介质中的预热转换给蒸发器中的传热介质，使传热介质温度升高，并通过压缩机的压缩，变成高温、高压的蒸汽，再进入冷凝器中进行放热；而温度升高后的取热介质通过冷凝器的介质进端进入冷凝器中，吸收压缩机来的高温、高压蒸汽的热量，取热介质的温度得以再次提升，这样取热介质的温度经过两次提升，供以使用，本发明整个机组的换热效率和能效比能够达到8左右，且相对于普通的换热设备能效比可调高80%以上；由于冬季和夏季水温本身及废水温度波动较大，且废水温度随着水质水量的波动也明显的不稳定，在进入水源热泵之前经过换热器的前置换热，进入水源热泵中的取热介质温度可稳定在一定的范围内，这样对水源热泵的正常运行具有很好的保障作用，也能够延长水源热泵的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
附图中，1为水源热泵，2为换热进端，3为换热出端，4为取热进端，5为取热出端，6为换热器，7为蒸发器，8为压缩机，9为冷凝器，10为节流阀，11为蒸发器的介质进端，12为冷凝器的介质进端，13为蒸发器的介质出端，14为冷凝器的介质出端，15为集液器，16为杂质收集器，17为旁通管，18为循环泵，19为旁通管，20为循环泵。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1，热能循环机组，包括水源热泵1，及具有换热进端2、换热出端3、取热进端4、取热出端5的换热器6，换热进端2与换热出端3相连通，取热进端4与取热出端5相连通；其中，水源热泵1由蒸发器7、压缩机8、冷凝器9、节流阀10连接而成，水源热泵中的部件及连接关系为现有技术，在此就不多赘述；换热器6的换热进端2供作为废热排掉的热源介质进入，换热出端3与水源热泵中蒸发器的介质进端11连通；换热器的取热进端4供取热介质进入，取热出端5与水源热泵中冷凝器的介质进端12连通；水源热泵蒸发器的介质出端13为废热排出端，冷凝器的介质出端14为供热端。
其中，换热器的换热进端2设置有对被作为废热排掉的热源介质进行收集的集液器15，集液器将具有温度的废水集中收集，具体实施中可以采用收集箱，以及对从集液器中排出、从换热器换热进端2进入换热器6中的热源介质进行清理的杂质收集器16。杂质收集器能够对废水中的颗粒杂质、毛发进行过滤，避免杂质对换热器管道造成堵塞。这里的杂质收集器为市场采购件。
其中，换热器的取热出端5通过一旁通管17与水源热泵中冷凝器的介质出端14连通。在换热器的取热出端5设置有将其中的取热介质输送到水源热泵冷凝器中的循环泵18。水源热泵中蒸发器的介质出端13通过另一旁通管19与换热器的换热出端3连通。水源热泵中蒸发器的介质进端11设置有将从换热器换热出端排出的热源介质输送给蒸发器的循环泵20。
其中，换热器为板式换热器或壳管式换热器。本发明中优选板式换热器，板式换热器相对于其他换热器具有高的传热系数、换热效率高的优点。
下面结合数据对本发明的工作原理进一步说明：下面括号外的温度为冬季工况温度，括号内的温度为夏季工况温度；30℃（35℃）的淋浴废水由集水箱15收集，并通过杂质收集器16清除废水中的颗粒、毛发等杂质，再从换热器的换热进端2进入换热器中，而5℃（25℃）的自来水取热介质从取热进端4进入换热器中，这样通过换热器的功能，将废水中的热量转换给自来水，这样从换热器中排出的自来水温度能够达到25℃（30℃），25℃（30℃）的自来水进入冷凝器9中进一步提升温度，从冷凝器排出的自来水温度能够达到50℃，50℃的自来水一部分直接供用户使用，另一部分通过旁通管17回流到与换热器排出的25℃（30℃）自来水混合，混合后的自来水温度可达到40℃，这样提高进入冷凝器的自来水温度，保证冷凝器出水温度的稳定性；而经过换热器换热后由换热器换热出端3排出的废水温度为19.8℃（31.4℃），这里19.8℃（31.4℃）的废水进入蒸发器中进行蒸发换热，由蒸发器的介质出端13排出的废水温度为7℃（17℃），其中一部分直接排放出去，另一部分通过旁通管19与换热器排出的19.8℃（31.4℃）废水混合，混合后的废水温度为15℃（25℃）；本发明的换热效率和能效比能够达到8左右，且相对于普通的换热器能效比可调高80%以上，同时也充分利用了废水资源，节省了水资源。
Claims (5)
1.热能循环机组，其特征在于：包括水源热泵，及具有换热进端、换热出端、取热进端、取热出端的换热器，所述换热进端与换热出端相连通，取热进端与取热出端相连通；
所述换热器的换热进端供作为废热排掉的热源介质进入，换热出端与水源热泵中蒸发器的介质进端连通；换热器的取热进端供取热介质进入，取热出端与水源热泵中冷凝器的介质进端连通；水源热泵蒸发器的介质出端为废热排出端，冷凝器的介质出端为供热端；所述换热器的换热进端设置有对被作为废热排掉的热源介质进行收集的集液器，以及对从集液器中排出、从换热进端进入换热器中的热源介质进行清理的杂质收集器；
所述换热器的取热出端通过一旁通管与水源热泵中冷凝器的介质出端连通。
2.根据权利要求1所述的热能循环机组，其特征在于：所述换热器的取热出端设置有将其中的取热介质输送到水源热泵冷凝器中的循环泵。
3.根据权利要求1所述的热能循环机组，其特征在于：所述水源热泵中蒸发器的介质出端通过另一旁通管与换热器的换热出端连通。
4.根据权利要求1或3所述的热能循环机组，其特征在于：所述水源热泵中蒸发器的介质进端设置有将从换热器换热出端排出的热源介质输送给蒸发器的循环泵。
5.根据权利要求1所述的热能循环机组，其特征在于：所述换热器为板式换热器或壳管式换热器。
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