CN103363822B - 污水源热泵机组专用污水换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用城市原生污水作为冷、热源，对建筑物进行供暖、空调的污水源热泵机组专用污水换热器及其系统，包括壳体(1)、污水进水口(2)、前管箱(3)、制冷剂出口(4)、制冷剂入口(5)、污水换热通道检修口(6)、底座(7)、污水出水口(8)、后管箱(9)、换热管排(10)、污水换热通道(11)、污水通道折流板(12)、制冷剂通道折流板(13)、管板(16)等组成。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用城市原生污水作为冷、热源，对建筑物进行供暖、空调的污水源热泵机组专用污水换热器及其系统。
背景技术
在利用城市原生污水作为热泵低位冷热源，为建筑物供暖空调具有重要的节能与环保价值，是缓解能源消耗紧张、减轻环境污染的有效途径之一，但原生污水中含有大量的污杂物，如不经过任何处理的情况下，直接进入热泵机组进行换热，其蒸发器或冷凝器很容易被堵塞，机组无法正常运行。
另外，城市原生污水中含有大量的毛发、纤维、泥沙等物质，这些物质往往小于过滤网眼直径，系统长时间运行后，通过过滤网的毛发、纤维也比较多，进入蒸发器或冷凝器后，便滞留在换热设备的进水侧，堵塞换热管，运行时间越长，堵塞越严重。
如果采用中间加换热设备，即污水与中介水进行换热(中介水采用系统软化水)，中介水再进入热泵机组进行热交换，由于增加了一套换热系统，夏季中介水与原生污水换热后的温度要高出原生污水约5℃左右，冬季中介水与原生污水换热后的温度要低于原生污水约5℃左右，与原生污水直接进热泵机组进行换热相比较，热泵机组的效率相对较低，另外，中介水与污水进行换热，增加了中介水循环泵和中间换热设备，这也是增加了整个热泵系统的初投资和运行费用，机房的占地面积也较大。
有些壳管式污水换热器换热管排采用管与管并排，多个管口焊接一根总管，单个换热管泄露时，维修比较麻烦。
发明内容
为解决原生污水直接进蒸发器或冷凝器容易堵塞、中间换热影响热泵机组的效率及蒸发器、壳管式污水换热器维修比较麻烦，本发明提供了一种污水源热泵专用污水换热器及其系统。
应用原理：
1、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，本发明的污水源热泵机组专用污水换热器包括壳体、污水进水口、前管箱、制冷剂出口、制冷剂入口、污水换热通道检修口、底座、污水出水口、后管箱、换热管排、污水换热通道、污水通道折流板、制冷剂通道折流板、管板等组成，换热管与管板进行胀接，换热管与换热管之间间隙由间隔条进行密封，间隔条采用双曲面结构，曲面与换热管表面紧密贴附，间隔条两侧与管板内侧固定，中部与污水通道折流板固定，n根换热管与n根间隔条组合成换热管排，n排换热管排平行布置，垂直于换热管排长度方向交错排列，与壳体组成可折流的污水换热通道，污水走壳程，流向与换热管排长度方向垂直；前管箱、后管箱与管板之间采用法兰连接，前管箱、后管箱、管板、换热管管内组成制冷剂换热通道，制冷剂走管程，可根据需要由制冷剂通道折流板将换热管排分隔成n个管程。
2、如图1、图2所示，壳体外侧设有污水换热通道检修口，主要对污水换热通道进行维护。
3、换热器内制冷剂与污水换热流程为：
制冷剂换热流程：如图3所示，换热管管口一端连接前管箱，另一端连接后管箱，制冷剂通道折流板将前管箱和后管箱、换热管分隔成多个流程，制冷剂由制冷剂入口进入图中前管箱左下角内，再进入换热管管内沿分隔的流程往复循环与污水进行换热，吸收污水中热量蒸发后，由制冷剂出口排出。
污水换热流程：如图10、图11所示，两侧管板和壳体围成一个封闭区域，换热管排垂直于换热管长度方向交错排，换热管排与换热管排管间距3-6cm，形成污水换热通道，污水通道折流板将换热管排分隔成n个换热区域，污水由污水进水口进入，在污水通道折流板分隔的第一个区域内，自上而下垂直于换热管排长度方向往返流动换热，到底部后，沿换热管排长度方向进入第二个区域内，自下而上垂直于换热管排长度方向往返流动换热，到顶部后，沿换热管排长度方向进入第三个区域内，自上而下垂直于换热管排长度方向往返流动换热，到底部后，沿换热管排长度方向进入第n个区域内，最后从污水出水口离开换热器。
4、图10所示的是本发明的另一种结构形式，将换热管排进行竖向排列，管排与壳体交错排列形成污水往复换热通道。
5、如图11所示，本发明的原生污水源热泵循环系统由污水换热器、压缩机、油分离器、清水换热器、电子膨胀阀等组成，制冷剂经压缩机压缩成高温高压的气体后经油分离器过滤后，进入清水换热器换热后冷凝，冷凝后的制冷剂经电子膨胀阀节流后，进入污水换热器与污水进行换热，换热后蒸发进行压缩机进行压缩，实现循环。
附图说明
图1、图2-本发明的外型图
图3-本发明的结构示意图
图4-图3的C-C截面剖面图
图5-图3的A-A剖面图
图6-图3的B-B剖面图
图7-图3的I处示意图
图8-图3的II处示意图
图9-图4的III处放大图
图10、11-本发明的污水流向图
图12-本发明的另一种结构示意图
图13-污水源热泵原理图
附图图面说明：
1-壳体；2-污水进水口；3-前管箱；4-制冷剂出口；5-制冷剂入口；6-污水换热通道检修口；7-底座；8-污水出水口；9-后管箱；10-换热管排；11-污水换热通道；12-污水通道折流板；13-制冷剂通道折流板；14-换热管；15-间隔条；16-管板；17-污水换热器；18-压缩机；19-油分离器；20-清水换热器；21-干燥过滤器；22-电子膨胀阀。
具体实施方式
1、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，本发明的污水源热泵机组专用污水换热器包括壳体(1)、污水进水口(2)、前管箱(3)、制冷剂出口(4)、制冷剂入口(5)、污水换热通道检修口(6)、底座(7)、污水出水口(8)、后管箱(9)、换热管排(10)、污水换热通道(11)、污水通道折流板(12)、制冷剂通道折流板(13)、管板(16)等组成，换热管(14)与管板(16)进行胀接，换热管(14)与换热管(14)之间间隙由间隔条(15)进行密封，间隔条(15)采用双曲面结构，曲面与换热管(14)表面紧密贴附，间隔条(15)两侧与管板(16)内侧固定，中部与污水通道折流板(12)固定，n根换热管(14)与n根间隔条(15)组合成换热管排(10)，n排换热管排(10)平行布置，垂直于换热管排(10)长度方向交错排列，与壳体(1)组成可折流的污水换热通道(11)，污水走壳程，流向与换热管排(10)长度方向垂直；前管箱(3)、后管箱(9)与管板(16)之间采用法兰连接，前管箱(3)、后管箱(9)、管板(16)、换热管(14)管内组成制冷剂换热通道，制冷剂走管程，可根据需要由制冷剂通道折流板(13)将换热管排(10)分隔成n个管程。
2、如图1、图2所示，壳体外侧设有污水换热通道检修口(6)，主要对污水换热通道(11)进行维护。
3、换热器内制冷剂与污水换热流程为：
制冷剂换热流程：如图3所示，换热管(14)管口一端连接前管箱(3)，另一端连接后管箱(9)，制冷剂通道折流板(13)将前管箱(3)和后管箱(9)、换热管(14)分隔成多个流程，制冷剂由制冷剂入口(5)进入图中前管箱(3)左下角内，再进入换热管(14)管内沿分隔的流程往复循环与污水进行换热，吸收污水中热量蒸发后，由制冷剂出口(4)排出。
污水换热流程：如图10、图11所示，两侧管板(16)和壳体(1)围成一个封闭区域，换热管排(10)平行布置，垂直于换热管排(10)长度方向交错排，换热管排(10)与换热管排(10)管间距3-6cm，形成污水换热通道(11)，污水通道折流板(12)将换热管排(10)分隔成n个换热区域，污水由污水进水口(2)进入，在污水通道折流板(12)分隔的第一个区域内，自上而下垂直于换热管排(10)长度方向往返流动换热，到底部后，沿换热管排(10)长度方向进入第二个区域内，自下而上垂直于换热管排(10)长度方向往返流动换热，到顶部后，沿换热管排(10)长度方向进入第三个区域内，自上而下垂直于换热管排(10)长度方向往返流动换热，到底部后，沿换热管排(10)长度方向进入第n个区域内，最后从污水出水口(8)离开换热器。
4、图10所示中的是本发明的另一种结构形式，将换热管(14)排进行竖向排列，换热管排(10)与壳体交错排列形成污水换热通道(11)。
5、如图11所示，本发明的原生污水源热泵循环系统由污水换热器(17)、压缩机(18)、油分离器(19)、清水换热器(20)、电子膨胀阀(22)等组成，制冷剂经压缩机(18)压缩成高温高压的气体后经油分离器(19)过滤后，进入清水换热器(20)换热后冷凝，冷凝后的制冷剂经电子膨胀阀(22)节流后，进入污水换热器(17)与污水进行换热，换热后蒸发进行压缩机(18)进行压缩，实现循环。
Claims (5)
1.污水源热泵机组专用污水换热器，其特征在于包括壳体(1)、污水进水口(2)、前管箱(3)、制冷剂出口(4)、制冷剂入口(5)、污水换热通道检修口(6)、底座(7)、污水出水口(8)、后管箱(9)、换热管排(10)、污水换热通道(11)、污水通道折流板(12)、制冷剂通道折流板(13)、管板(16)，换热管(14)与管板(16)进行胀接，换热管(14)与换热管(14)之间间隙由间隔条(15)进行密封，间隔条(15)采用双曲面结构，曲面与换热管(14)表面紧密贴附，间隔条(15)两侧与管板(16)内侧固定，中部与污水通道折流板(12)固定，n根换热管(14)与n根间隔条(15)组合成换热管排(10)，n排换热管排(10)平行布置，垂直于换热管排(10)长度方向交错排列，与壳体(1)组成可折流的污水换热通道(11)，污水走壳程，流向与换热管排(10)长度方向垂直；前管箱(3)、后管箱(9)与管板(16)之间采用法兰连接，前管箱(3)、后管箱(9)、管板(16)、换热管(14)管内组成制冷剂换热通道，制冷剂走管程，可根据需要由制冷剂通道折流板(13)将换热管排(10)分隔成n个管程。
2.根据权利要求1所述的污水源热泵机组专用污水换热器，其特征在于壳体外侧设有污水换热通道检修口(6)，主要对污水换热通道(11)进行维护。
3.根据权利要求1所述的污水源热泵机组专用污水换热器，其特征在于换热器内制冷剂与污水换热流程为：制冷剂换热流程，换热管(14)管口一端连接前管箱(3)，另一端连接后管箱(9)，制冷剂通道折流板(13)将前管箱(3)和后管箱(9)、换热管(14)分隔成多个流程，制冷剂由制冷剂入口(5)进入前管箱(3)左下角内，再进入换热管(14)管内沿分隔的流程往复循环与污水进行换热，吸收污水中热量蒸发后，由制冷剂出口(4)排出；污水换热流程，两侧管板(16)和壳体(1)围成一个封闭区域，换热管排(10)平行布置，垂直于换热管排(10)长度方向交错排，换热管排(10)与换热管排(10)管间距3-6cm，形成污水换热通道(11)，污水通道折流板(12)将换热管排(10)分隔成n个换热区域，污水由污水进水口(2)进入，在污水通道折流板(12)分隔的第一个区域内，自上而下垂直于换热管排(10)长度方向往返流动换热，到底部后，沿换热管排(10)长度方向进入第二个区域内，自下而上垂直于换热管排(10)长度方向往返流动换热，到顶部后，沿换热管排(10)长度方向进入第三个区域内，自上而下垂直于换热管排(10)长度方向往返流动换热，到底部后，沿换热管排(10)长度方向进入第n个区域内，最后从污水出水口(8)离开换热器。
4.根据权利要求1所述的污水源热泵机组专用污水换热器，其特征在于将换热管(14)排进行竖向排列，换热管排(10)与壳体交错排列形成污水换热通道(11)。
5.一种如权利要求1所述的污水源热泵机组专用污水换热器应用于热泵机组的方法，该热泵机组由污水换热器(17)、压缩机(18)、油分离器(19)、清水换热器(20)、电子膨胀阀(22)组成，制冷剂经压缩机(18)压缩成高温高压的气体后经油分离器(19)过滤后，进入清水换热器(20)换热后冷凝，冷凝后的制冷剂经电子膨胀阀(22)节流后，进入污水换热器(17)与污水进行换热，换热后蒸发进入压缩机(18)进行压缩，实现循环。
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