CN104949184B - 水余热回收供暖系统及水余热回收供暖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水余热回收供暖系统及水余热回收供暖方法，属于供暖系统及供暖方法领域，为解决现有装置无法长期稳定工作而设计。本发明水余热回收供暖系统包括用户端水管和连通在用户端水管的管路中的吸收式热泵，吸收式热泵能与水池中的水进行换热以加热用户端水管中的水；还包括能与用户端水管连通的水源热泵，水源热泵能与冷却补充水管中的冷却补充水换热以加热用户端水管中的水；水源热泵与用户端水管之间设置有流通量可调节的供水三通阀。本发明水余热回收供暖系统及水余热回收供暖方法能提取水池中水的热量也能从冷却补充水中提取热量，整机能效高，既回收了冷却补充水中的热量又达到了节水的目的。

Description

水余热回收供暖系统及水余热回收供暖方法

技术领域

本发明涉及供暖系统及供暖方法领域，尤其涉及一种水余热回收供暖系统以及基于该系统的水余热回收供暖方法。

背景技术

低品位余热是指品位低、浓度小、能量少的能源，因难以长期稳定可靠回收而被称为废热能源。

回收低品位余热一般用作供生活热水及采暖，而且基本为仅冬季使用，能效低、系统工作状态不稳定。所能回收的热源基本上只考虑冷却塔带走的热量，无法回收工业上很多耗水量较大的循环冷却系统(如高炉冲渣系统)的低品位余热，亦无法回收补充水的热量。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种整机能效高、循环冷却效率高的水余热回收供暖系统。

本发明的另一个目的是提出一种能有效回收冷却补充水中的热量的水余热回收供暖方法。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种水余热回收供暖系统，包括用户端水管和连通在所述用户端水管的管路中的吸收式热泵，所述吸收式热泵能与水池中的水进行换热以加热所述用户端水管中的水；还包括能与所述用户端水管连通的水源热泵，所述水源热泵能与冷却补充水管中的冷却补充水换热以加热所述用户端水管中的水；所述水源热泵与所述用户端水管之间设置有流通量可调节的供水三通阀。

特别是，所述水源热泵与冷却补充水管之间设置有第一换热器，所述第一换热器与所述冷却补充水管之间设置有流通量可调节的补水三通阀；所述冷却补充水管连通至所述水池。

进一步，所述水池包括低温水池和高温水池，连接在所述低温水池和高温水池之间的水管路上设置有换热站；所述冷却补充水管连通至所述低温水池。

特别是，所述吸收式热泵与水池水管之间设置有第二换热器；所述第二换热器与所述水池水管之间设置有流通量可调节的循环水三通阀。

进一步，所述水池包括低温水池和高温水池，连接在所述低温水池和高温水池之间的水管路上设置有换热站；所述第二换热器的供热端入口连通至所述高温水池，供热端出口连通至所述低温水池。

特别是，所述水池水管上设置有冷却塔，所述供热端入口连通在所述高温水池和所述冷却塔之间的所述水池水管上。

特别是，所述第二换热器为管壳式换热器或板式换热器。

特别是，所述第一换热器为板式换热器。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种基于上述系统的水余热回收供暖方法，当用热量少时采用吸收式热泵回收水池中循环冷却水的热量为用户端水管中的水加热，当用热量多时水源热泵和所述吸收式热泵共同为用户端水管中的水加热。

特别是，当用热量少时供水三通阀导通所述用户端水管、关闭所述用户端水管与水源热泵之间的管路；补水三通阀导通冷却补充水管、关闭所述冷却补充水管与第一换热器之间的管路，冷却补充水进入低温水池；循环水三通阀至少部分地导通第二换热器和所述水池水管，经过换热站加热后的高温水进入所述第二换热器、并与所述吸收式热泵的冷却端出水换热；所述吸收式热泵加热所述用户端水管中的水；当用热量多时补水三通阀至少部分地导通所述冷却补充水管与第一换热器，冷却补充水在流经第一换热器时与所述水源热泵的热源端出水换热；供水三通阀至少部分地导通所述用户端水管与水源热泵，所述水源热泵对所述用户端水管中的水进行第一次加热；循环水三通阀至少部分地导通第二换热器和所述水池水管，经过换热站加热后的高温水进入所述第二换热器、并与所述吸收式热泵的冷却端出水换热；所述吸收式热泵对所述用户端水管中的水进行第二次加热。

本发明水余热回收供暖系统吸收式热泵和水源热泵组成的复合热泵系统，既能提取水池中水的热量，也能从冷却补充水中提取热量；能充分利用吸收式热泵和水源热泵各自的高效点，即，水源热泵机组的热源温度和冷却补充水(新水)的温度基本吻合，而用户端水管中的供暖回水温度通常为40℃-50℃左右，是吸收式热泵(尤其是溴化锂吸收式热泵机组)的理想工况点，整机能效高；降低了冷却补充水的温度，提高了循环冷却效率，既回收了冷却补充水中的热量又达到了节水的目的。

本发明水余热回收供暖方法当用热量多时利用水源热泵和吸收式热泵共同为用户端水管中的水加热，能效高，能有效回收冷却补充水中的热量。

附图说明

图1是本发明优选实施例一提供的水余热回收供暖系统在用热量少时的结构原理图；

图2是本发明优选实施例一提供的水余热回收供暖系统在用热量多时的结构原理图。

图中标记为：

1、用户端水管；2、吸收式热泵；3、水源热泵；4、冷却补充水管；5、供水三通阀；6、第一换热器；7、补水三通阀；8、低温水池；9、高温水池；10、换热站；11、水池水管；12、第二换热器；13、循环水三通阀；14、冷却塔。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

优选实施例一：

本优选实施例提供一种水余热回收供暖系统。如图1和图2所示，该系统包括用户端水管1、连通在用户端水管1的管路中的吸收式热泵2、以及能与用户端水管1连通的水源热泵3。吸收式热泵2能与水池中的水进行换热以加热用户端水管1中的水，水源热泵3能与冷却补充水管4中的冷却补充水换热以加热用户端水管1中的水；水源热泵3与用户端水管1之间设置有两个流通量可调节的供水三通阀5。

由吸收式热泵2和水源热泵3组成复合热泵系统后稳定性更高，供热调节范围更大，无论在用热量较多的冬季还是在用热量较少的夏季(以及过渡季节)均可以使用。当用热量较多时可以同时回收冷却补充水的热量和循环冷却水(水池中的水)的热量，提高了换热效率，节水效果好。

水源热泵3与冷却补充水管4之间设置有第一换热器6，第一换热器6与冷却补充水管4之间设置有两个流通量可调节的补水三通阀7；冷却补充水管4连通至水池。补水三通阀7具有三种状态：完全导通冷却补充水管4、完全导通第一换热器6与冷却补充水管4、以及部分导通冷却补充水管4且部分导通第一换热器6与冷却补充水管4，具体的导通情况根据使用需求而定。

吸收式热泵2与水池水管11之间设置有第二换热器12；第二换热器12与水池水管11之间设置有两个流通量可调节的循环水三通阀13。循环水三通阀13也具有三种状态：完全导通水池水管11、完全导通第二换热器12与水池水管11、以及部分导通水池水管11且部分导通第二换热器12与水池水管11。

水池包括低温水池8和高温水池9，连接在低温水池8和高温水池9之间的水管路上设置有换热站10。冷却补充水管4连通至低温水池8，向低温水池8补充水；第二换热器12的供热端入口连通至高温水池9，供热端出口连通至低温水池8，高温水能从供热端入口进入第二换热器12进行换热。

换热站10对进水温度有明确要求，一般要求低于某一确定温度值。为了满足换热站10的这一要求，在水池水管11上设置冷却塔14，供热端入口连通在高温水池9和冷却塔14之间的水池水管11上。当部分高温水没有流经第二换热器12而是直接流过水池水管11时，使用冷却塔14对水进行降温，以达到换热站10对进水温度的要求。

冷却塔14可以设置在两个循环水三通阀13之间，仅为没有流经第二换热器12的水降温；也可以设置在临近低温水池8的位置处，无论水池水管11中水是否流经了第二换热器12都对其降温。

第二换热器12为管壳式换热器或板式换热器，优选使用管壳式换热器，以保证水池中那些水质较差的水不会堵塞流道。第一换热器6为板式换热器，也可以为其它种类的换热器。

水余热回收供暖方法包括两个阶段：水流方向如图1所示，当用热量少时供水三通阀5导通用户端水管1、关闭用户端水管1与水源热泵3之间的管路；补水三通阀7导通冷却补充水管4、关闭冷却补充水管4与第一换热器6之间的管路，冷却补充水进入低温水池8；循环水三通阀13至少部分地导通第二换热器12和水池水管11，经过换热站10加热后的高温水进入第二换热器12、并与吸收式热泵2的冷却端出水换热；吸收式热泵2采用蒸汽、烟气、天然气、煤气、高温热水等作为驱动热源，加热用户端水管1中的水。

水流方向如图2所示，当用热量多时补水三通阀7至少部分地导通冷却补充水管4与第一换热器6，冷却补充水在流经第一换热器6时与水源热泵3的热源端出水换热；供水三通阀5至少部分地导通用户端水管1与水源热泵3，水源热泵3对用户端水管1中的水进行第一次加热；循环水三通阀13至少部分地导通第二换热器12和水池水管11，经过换热站10加热后的高温水进入第二换热器12、并与吸收式热泵2的冷却端出水换热；吸收式热泵2对用户端水管1中的水进行第二次加热。

优选实施例二：

本优选实施例提供一种水余热回收供暖系统，其结构与优选实施例一基本相同。该系统包括用户端水管、连通在用户端水管的管路中的吸收式热泵、以及能与用户端水管连通的水源热泵；吸收式热泵能与水池中的水进行换热以加热用户端水管1中的水，水源热泵能与冷却补充水管中的冷却补充水换热以加热用户端水管1中的水；水源热泵与用户端水管之间设置有流通量可调节的供水三通阀。

水余热回收供暖方法是当用热量少时采用吸收式热泵回收水池中循环冷却水的热量为用户端水管中的水加热，当用热量多时水源热泵和吸收式热泵共同为用户端水管中的水加热。

不同之处在于：吸收式热泵与水池水管之间的具体结构不限，能实现吸收式热泵与水池中水之间的热量交换即可；水源热泵与冷却补充水管之间的具体结构不限，能实现水源热泵与冷却补充水之间的热量交换即可；供水三通阀的具体数量不限，可以是一个也可以是两个，能根据需要导通-截止水源热泵与用户端水管即可；水余热回收供暖方法的具体步骤不限，能够在用热量多时利用水源热泵和吸收式热泵所形成的复合热泵系统共同为用户端水管中的水加热即可。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种水余热回收供暖系统，包括用户端水管(1)和连通在所述用户端水管(1)的管路中的吸收式热泵(2)，所述吸收式热泵(2)能与水池中的水进行换热以加热所述用户端水管(1)中的水；其特征在于，还包括能与所述用户端水管(1)连通的水源热泵(3)，所述水源热泵(3)能与冷却补充水管(4)中的冷却补充水换热以加热所述用户端水管(1)中的水；所述水源热泵(3)与所述用户端水管(1)之间设置有流通量可调节的供水三通阀(5)；所述吸收式热泵(2)与水池水管(11)之间设置有第二换热器(12)；

所述水池包括低温水池(8)和高温水池(9)，连接在所述低温水池(8)和高温水池(9)之间的水管路上设置有换热站(10)；所述冷却补充水管(4)连通至所述低温水池(8)。

2.根据权利要求1所述的水余热回收供暖系统，其特征在于，所述水源热泵(3)与冷却补充水管(4)之间设置有第一换热器(6)，所述第一换热器(6)与所述冷却补充水管(4)之间设置有流通量可调节的补水三通阀(7)；所述冷却补充水管(4)连通至所述水池。

3.根据权利要求1所述的水余热回收供暖系统，其特征在于，所述第二换热器(12)与所述水池水管(11)之间设置有流通量可调节的循环水三通阀(13)。

4.根据权利要求3所述的水余热回收供暖系统，其特征在于，所述水池包括低温水池(8)和高温水池(9)，连接在所述低温水池(8)和高温水池(9)之间的水管路上设置有换热站(10)；所述第二换热器(12)的供热端入口连通至所述高温水池(9)，供热端出口连通至所述低温水池(8)。

5.根据权利要求4所述的水余热回收供暖系统，其特征在于，所述水池水管(11)上设置有冷却塔(14)，所述供热端入口连通在所述高温水池(9)和所述冷却塔(14)之间的所述水池水管(11)上。

6.根据权利要求3至5任一所述的水余热回收供暖系统，其特征在于，所述第二换热器(12)为管壳式换热器或板式换热器。

7.根据权利要求2所述的水余热回收供暖系统，其特征在于，所述第一换热器(6)为板式换热器。

8.一种基于权利要求1至7任一所述系统的水余热回收供暖方法，其特征在于，当用热量少时采用吸收式热泵(2)回收水池中循环冷却水的热量为用户端水管(1)中的水加热，当用热量多时水源热泵(3)和所述吸收式热泵(2)共同为用户端水管(1)中的水加热。

9.根据权利要求8所述的水余热回收供暖方法，其特征在于，当用热量少时供水三通阀(5)导通所述用户端水管(1)、关闭所述用户端水管(1)与水源热泵(3)之间的管路；补水三通阀(7)导通冷却补充水管(4)、关闭所述冷却补充水管(4)与第一换热器(6)之间的管路，冷却补充水进入低温水池(8)；循环水三通阀(13)至少部分地导通第二换热器(12)和水池水管(11)，经过换热站(10)加热后的高温水进入所述第二换热器(12)、并与所述吸收式热泵(2)的冷却端出水换热；所述吸收式热泵(2)加热所述用户端水管(1)中的水；

当用热量多时所述补水三通阀(7)至少部分地导通所述冷却补充水管(4)与第一换热器(6)，冷却补充水在流经所述第一换热器(6)时与所述水源热泵(3)的热源端出水换热；所述供水三通阀(5)至少部分地导通所述用户端水管(1)与水源热泵(3)，所述水源热泵(3)对所述用户端水管(1)中的水进行第一次加热；所述循环水三通阀(13)至少部分地导通所述第二换热器(12)和所述水池水管(11)，经过所述换热站(10)加热后的高温水进入所述第二换热器(12)、并与所述吸收式热泵(2)的冷却端出水换热；所述吸收式热泵(2)对所述用户端水管(1)中的水进行第二次加热。