CN105698438B - 结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统，其特征在于该供暖系统包括烟气处理装置、热泵机组、污水处理装置、排热室外机、下水管、中水管、截止阀、中水排水管、风机盘管、储热水箱、进水口、电磁阀和平板集热器；所述平板集热器的出水端通过电磁阀、集热器出水管与储热水箱的进水端连接，平板集热器的进水端通过集热器进水管、水泵与储热水箱的出水端连接；所述储热水箱上设有进水口和出水口，出水口供生活用水使用，排出的废水经下水管与污水处理装置的进口连接，污水处理装置的出口与中水管连接，中水管通过截止阀与中水排水管连接；中水管又通过中水进水管与热泵机组连接；所述排热室外机与室外相通，风机盘管与室内通风管道相连。

Description

结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统

技术领域

本发明涉及一种结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统，具体是结合太阳能利用餐厅厨房的油烟及废水中的余热向室内供暖，并将烟气净化后再排放，将废水处理后回收利用。

背景技术

近年来，由于流动人口的增加及生活节奏的加快，餐饮业得到了迅速发展，餐厅的数量也在日益增多。在饭店、食堂等需要烹饪作业的环境中，用于烹饪作业的热量只占全部能量的一小部分，大部分热量被白白的浪费到周围环境中。在大型厨房中，如果打开抽油烟机，就会有大量的余热和食物的热量被排到室外，造成能源的浪费。而且在中国人的饮食习惯中，煎、炒、烹、炸占有很大的比例，油温常常在250℃以上，极易产生大量油烟。烹调油烟是一组混合性污染物，成分复杂，可检测到的成分至少有300多种，其中至少有数十种危害人体健康，可引起人类和实验动物急性中毒、慢性中毒以及突变、癌变。如果将油烟直接排放到空气中容易与其他尘埃混合形成悬浮颗粒物，直接污染环境并随空气吸入人体内产成疾病。在冬季，餐厅厨房用于洗菜和洗餐具的生活热水在短暂的用于冲洗之后的温度范围在30℃～35℃。但是人们总是不进行处理就直接排到室外，这样不仅造成大量热能和水资源的浪费，还会带来环境污染。而且，饭店这种公共建筑的建筑面积大、人员密度高，建筑能耗惊人。因此，将这种公共建筑厨房的油烟和生活废水进行净化处理并回收利用其中的热量给室内供暖是现有技术中亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统。该系统实现了利用油烟及生活废水中的余热向室内供暖，并将油烟和废水进行了净化处理再排放，克服了饭店和食堂等需要烹饪作业的环境中产生的油烟中的余热不能被充分利用，并且油烟不被处理直接排到大气中污染环境的缺陷，解决了用于洗菜和洗餐具后的生活热水中的余热和废水直接排到室外造成能源浪费的问题，既节约了能源又保护了环境，对生态发展有很大的积极影响。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：提供一种结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统，其特征在于该供暖系统包括烟气处理装置、热泵机组、污水处理装置、排热室外机、下水管、中水管、截止阀、中水排水管、风机盘管、储热水箱、进水口、电磁阀和平板集热器；所述平板集热器的出水端通过电磁阀、集热器出水管与储热水箱的进水端连接，平板集热器的进水端通过集热器进水管、水泵与储热水箱的出水端连接；所述储热水箱上设有进水口和出水口，出水口供生活用水使用，排出的废水经下水管与污水处理装置的进口连接，污水处理装置的出口与中水管连接，中水管通过截止阀与中水排水管连接；中水管又通过中水进水管与热泵机组连接；所述排热室外机与室外相通，风机盘管与室内通风管道相连；

所述烟气处理装置包括烟气格栅、活性炭吸附层、高效油烟净化器、排烟换热器和排烟风机，烟气格栅、活性炭吸附层、高效油烟净化器、排烟换热器和排烟风机顺着烟气流向依次布置在烟道上；

所述热泵机组包括压缩机、四通换向阀、蒸发器、膨胀阀和冷凝器；所述压缩机的进出口通过四通换向阀分别与蒸发器出口和冷凝器进口连接；在冷凝器出口和蒸发器进口之间的连接管道上设置有膨胀阀；所述蒸发器一端连接有中水进水管和中水出水管，另一端连接蒸发器进水管和蒸发器出水管；所述蒸发器进水管与排烟换热器热水管和排热室外机出水管通过三通换向阀连接；所述蒸发器出水管上安装有水泵，并与排烟换热器冷水管和排热室外机进水管通过三通换向阀连接；所述冷凝器一端连接有冷凝器进水管和冷凝水出水管；冷凝器进水管与风机盘管回水管和储热水箱进水管通过三通换向阀连接；冷凝器出水管与风机盘管供水管和储热水箱出水管通过三通换向阀连接；

所述风机盘管供水管通过水泵与风机盘管的供水端连接，风机盘管回水管与风机盘管的回水端连接；

所述污水处理装置安装在地下，包括格栅室和反应室；格栅室的入口与下水管连接，所述格栅室外表面设有保温层，格栅室内设有污水格栅，格栅室底部通过下水管连接管与反应室相连；所述反应室内顺着废水流动方向依次设置有氧发酵室、厌氧处理室和澄清室，反应室外表面设有保温层，有氧发酵室与下水管连接管相通，澄清室的出水口与中水管连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明同时设置烟气处理装置和污水处理装置，把污水循环和排气循环有机的的结合起来，实现了污水和空气两热源的供热，从而大大提高了废热的利用，进而降低了电能等其它能量的消耗，直接降低了厨房的耗电量，同时也从根本上缓解了热电厂因大量产电而造成的环境污染问题，实现了真正的节能环保。

实验表明，该供暖系统可以把废水、排气所携带的能量重新回收利用，显著降低了厨房的能耗，使制热系数达4.72，节省了67.5％的电能，从根本上实现了节能减排。

在冬季能够实现了利用油烟及生活废水中的余热向室内供暖，并将油烟进行净化再排放，克服了饭店和食堂等需要烹饪作业的环境中产生的油烟中的余热不能被充分利用，并且油烟不被处理直接排到大气中污染环境的缺陷；将生活废水进行了处理再回收利用，解决了用于洗菜和洗餐具后的生活热水中的余热和废水直接排到室外造成能源浪费的问题。夏季可以通过控制系统的管路，实现向室内制冷。在过渡季节能够充分利用太阳能，既节约了能源又保护了环境。

本发明供暖系统结构简单，安装方便，能有效减轻饭店和食堂这种公共建筑的能耗，既可以将压缩机、冷凝器与储热水箱组装到一起，形成整体机供用户选购，又可以在已安装的水箱外连接压缩机、冷凝器等部件构成余热回收系统，在不废除原有厨房设备的基础上大幅降低电耗；既可以在食堂安装使用，也可以在酒店、宾馆广泛推广使用，能很好地满足市场需求。

附图说明

图1是本发明结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统的整体结构示意图。

图2是本发明烟气处理装置1的结构示意图。

图3是本发明热泵机组2的连接图。

图4是本发明污水处理装置3的剖视结构示意图。

图中，烟气处理装置1、热泵机组2、污水处理装置3、排热室外机4、下水管5、中水管6、截止阀7、中水排水管8、风机盘管9、储热水箱10、进水口11、电磁阀12、平板集热器13；烟气格栅101、活性炭吸附层102、高效油烟净化器103、排烟换热器104、排烟风机105、压缩机201、四通换向阀202、蒸发器203、膨胀阀204、冷凝器205、格栅室301、反应室302、污水格栅3011、有氧发酵室3021、厌氧处理室3022、澄清室3023、排烟换热器冷水管A1、排烟换热器热水管A2、排热室外机进水管B1、排热室外机出水管B2、蒸发器进水管C1、蒸发器出水管C2、中水进水管D1、中水出水管D2、冷凝器进水管E1、冷清器出水管E2、风机盘管供水管F1、风机盘管回水管F2、储热水箱进水管G1、储热水箱出水管G2、集热器进水管H1、集热器出水管H2、三通换向阀(S1、S2、S3、S4)、水泵(P1、P2、P3、P4)。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本发明结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统(简称系统，参见图1-4)包括烟气处理装置1、热泵机组2、污水处理装置3、排热室外机4、下水管5、中水管6、截止阀7、中水排水管8、风机盘管9、储热水箱10、进水口11、电磁阀12和平板集热器13；所述平板集热器13的出水端通过电磁阀12、集热器出水管H2与储热水箱10的进水端连接，平板集热器13的进水端通过集热器进水管H1、水泵P4与储热水箱10的出水端连接；所述储热水箱10上设有进水口11和出水口，出水口供生活用水使用，排出的废水经下水管5与污水处理装置3的进口连接，污水处理装置3的出口与中水管6连接，中水管6通过截止阀7与中水排水管8连接；中水管6又通过中水进水管D1与热泵机组2连接；所述排热室外机4安装在房间外墙的上部，与室外相通，风机盘管9安装在天花板上方，与室内通风管道相连；

所述烟气处理装置1(参见图2)包括烟气格栅101、活性炭吸附层102、高效油烟净化器103、排烟换热器104和排烟风机105，烟气格栅101、活性炭吸附层102、高效油烟净化器103、排烟换热器104和排烟风机105顺着烟气流向依次布置在烟道上；所述高效油烟净化器，采用高压静电工作原理，有效处理油烟；

所述热泵机组2(参见图3)包括压缩机201、四通换向阀202、蒸发器203、膨胀阀204和冷凝器205；所述压缩机201的进出口通过四通换向阀202分别与蒸发器203出口和冷凝器205进口连接；在冷凝器205出口和蒸发器203进口之间的连接管道上设置有膨胀阀204；所述蒸发器203一端连接有中水进水管D1和中水出水管D2，另一端连接蒸发器进水管C1和蒸发器出水管C2；所述蒸发器进水管C1与排烟换热器热水管A2和排热室外机出水管B2通过三通换向阀S1连接；所述蒸发器出水管C2上安装有水泵P1，并与排烟换热器冷水管A1和排热室外机进水管B1通过三通换向阀S2连接；所述冷凝器205一端连接有冷凝器进水管E1和冷凝水出水管E2；冷凝器进水管E1与风机盘管回水管F2和储热水箱进水管G1通过三通换向阀S3连接；冷凝器出水管E2与风机盘管供水管F1和储热水箱出水管G2通过三通换向阀S4连接；

所述风机盘管供水管F1通过水泵P3与风机盘管9的供水端连接，风机盘管回水管F2与风机盘管9的回水端连接，风机盘管9为室内通风；

所述污水处理装置3(参见图4)安装在地下，包括格栅室301和反应室302；格栅室301的入口与下水管5连接，所述格栅室301外表面设有保温层，格栅室301内设有污水格栅3011，格栅室底部通过下水管连接管与反应室302相连；所述反应室302内顺着废水流动方向依次设置有氧发酵室3021、厌氧处理室3022和澄清室3023，反应室外表面设有保温层，有氧发酵室3021与下水管连接管相通，澄清室的出水口与中水管6连接。

本发明的进一步特征在于所述平板集热器13为翼管式平板集热器，通过吸热板吸收太阳辐射能并将热量传递给水；平板集热器易于建筑一体化，更加美观。

本发明的进一步特征在于所述格栅室301上部、有氧发酵室和澄清室上部均设有清掏口盖，反应室(有氧发酵室和澄清室)和格栅室的清掏口盖主要是起到密封的作用，防止废水的异味外泄，并且防止其他杂物落入反应室和格栅室影响污水处理过程。

本发明结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统的工作原理及过程是：生活废水通过下水管5流入格栅室301，由污水格栅3011截除生活废水中的悬浮固体、胶体、悬浮油类等污染物，然后再经过下水连接管流至反应室302；生活废水首先进入到有氧发酵室3021进行废水的好氧生物处理，将有机污染物氧化分解成较稳定的无机物，较轻的污染物在有氧发酵室内形成漂浮层，较重的污染物沉淀在有氧发酵室的底部，形成沉渣层；随后进入厌氧处理室3022，利用厌氧微生物的生命活动过程，将废水中的有机物转换成较简单的有机物和无机物；接着进入澄清室3023，将废水进一步沉淀澄清处理；最后把净化过的生活废水进行热回收和中水利用。排烟风机105一启动，烟气首先经过烟气格栅101作预处理，将油烟雾滴中的大颗粒阻留下来；然后烟气进入活性炭吸附层102，利用活性炭比表面积大，吸附性强的特点，将油烟中的颗粒污染物截留下来；最后进入高效油烟净化器103对烟气跟进一步过滤，有效抑制灰尘等微小颗粒；烟气经过净化处理之后进入排烟换热器104，将热量传递给循环水后直接由排烟风机105排出室外。

本发明结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统主要有两种工作形式：供暖循环模式和制冷循环模式。下面详细阐述这两种工作方式。

(1)供暖循环模式：在冬季供暖季，热泵机组2中制冷剂由膨胀阀204节流降压后进入蒸发器203，蒸发吸热后经过四通换向阀202进入压缩机201，在压缩机201内压缩成高温高压的气态，然后再经过四通换向阀202进入冷凝器205进行冷凝放热，达到给室内供暖的目的。

在循环过程中，三通换向阀S1连通排烟换热器热水管A2和蒸发器进水管C1，三通换向阀S2连通排烟换热器冷水管A1和蒸发器出水管C2。水泵P1将循环水通过三通换向阀S2、排烟换热器冷水管A1送入排烟换热器104，并与净化过的烟气进行换热；再通过排烟换热器热水管A2、三通换向阀S1和蒸发器进水管C1进入到蒸发器203，把热量传递给制冷剂，然后再通过蒸发器出水管C2到达水泵P1再循环。

在冬季，安装在中水排水管8上的截止阀7处于关闭状态，开启水泵P2，通过水泵P2将净化过的中水经过中水进水管D1进入蒸发器203，将余热传递给制冷剂，然后由中水出水管D2将冷却后的中水引至中水回收区域，实现中水利用。

三通换向阀S3连通风机盘管回水管F2和冷凝器进水管E1，三通换向阀S4连通冷凝器出水管E2和风机盘管供水管F1。风机盘管9中的循环水经过风机盘管回水管F2、三通换向阀S3和冷凝器进水管E1进入冷凝器205吸收制冷剂放出的热量，然后通过冷凝器出水管E2、三通换向阀S4、水泵P3和风机盘管供水管F1进入到风机盘管9，与室内空气进行换热，达到向室内通风供暖的目的。

当热泵机组2提供的热量不能满足室内温度的需求时，三通换向阀S3同时连通储热水箱进水管G1，三通换向阀S4同时连通储热水箱出水管G2。采取冷凝器205与储热水箱10并联的方式向室内供暖。

在过渡季节，热泵机组2停止工作，三通换向阀S4连通储热水箱出水管G2和风机盘管供水管F1，三通换向阀S3连通储热水箱进水管G1和风机盘管回水管F2。开启水泵P4，将储热水箱10的冷水储存腔内的冷水通过集热器进水管H1送入平板集热器13，冷水在平板集热器13内被太阳能加热后通过电磁阀12和集热器出水管H2进入储热水箱10热水储存腔内。水泵P3再将储热水箱10中的热水通过储热水箱出水管G2、三通换向阀S4和风机盘管供水管F1送入风机盘管，将热量传递给室内空气，循环水再由风机盘管回水管F2、三通换向阀S3和储热水箱进水管G1回到水箱。在热泵机组2停止工作时，同时关闭水泵P1和水泵P2，打开截止阀7，把处理过的中水直接引至中水回收区域，实现中水利用。

(2)制冷循环模式：通过四通换向阀202改变制冷剂流向，使制冷剂经过膨胀阀204节流降压后进入冷凝器205，蒸发吸热后经过四通换向阀202进入压缩机201压缩，然后进入蒸发器203进行冷凝放热，这样就可以将室内的热量排到室外。

三通换向阀S3连通风机盘管回水管F2和冷凝器进水管E1，三通换向阀S4连通冷凝器出水管E2和风机盘管供水管F1。循环水在风机盘管9内吸收室内空气热量后经过风机盘管回水管F2、三通换向阀S3和冷凝器进水管E1进入冷凝器205，制冷剂蒸发吸收循环水的热量，被冷却的循环水再经过冷凝器出水管E2、三通换向阀S4、水泵P3和风机盘管供水管F1进入到风机盘管9，吸收室内空气的热量，达到向室内制冷的目的。

循环过程中，三通换向阀S1连通排热室外机出水管B2和蒸发器进水管C1，三通换向阀S2连通蒸发器出水管C2和排热室外机进水管B1。循环水通过排热室外机出水管B2、三通换向阀S1和蒸发器进水管C1进入到蒸发器203，吸收制冷剂冷凝所放出的热量，然后再通过蒸发器出水管C2到达水泵P1。水泵P1将循环水通过三通换向阀S3、排热室外机进水管B1送入排热室外机4，把热量排到室外。

在夏季，将安装在中水排水管8上的截止阀7打开，关闭水泵P2，这样可以把处理过的中水直接引至中水回收区域，进行中水利用。

本发明未涉及之处适用于现有技术。

Claims (3)

1.一种结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统，其特征在于该供暖系统包括烟气处理装置、热泵机组、污水处理装置、排热室外机、下水管、中水管、截止阀、中水排水管、风机盘管、储热水箱、进水口、电磁阀和平板集热器；所述平板集热器的出水端通过电磁阀、集热器出水管与储热水箱的进水端连接，平板集热器的进水端通过集热器进水管、水泵与储热水箱的出水端连接；所述储热水箱上设有进水口和出水口，出水口供生活用水使用，排出的废水经下水管与污水处理装置的进口连接，污水处理装置的出口与中水管连接，中水管通过截止阀与中水排水管连接；中水管又通过中水进水管与热泵机组连接；所述排热室外机与室外相通，风机盘管与室内通风管道相连；

所述烟气处理装置包括烟气格栅、活性炭吸附层、高效油烟净化器、排烟换热器和排烟风机，烟气格栅、活性炭吸附层、高效油烟净化器、排烟换热器和排烟风机顺着烟气流向依次布置在烟道上；

所述热泵机组包括压缩机、四通换向阀、蒸发器、膨胀阀和冷凝器；所述压缩机的进出口通过四通换向阀分别与蒸发器出口和冷凝器进口连接；在冷凝器出口和蒸发器进口之间的连接管道上设置有膨胀阀；所述蒸发器一端连接有中水进水管和中水出水管，另一端连接蒸发器进水管和蒸发器出水管；所述蒸发器进水管与排烟换热器热水管和排热室外机出水管通过三通换向阀连接；所述蒸发器出水管上安装有水泵，并与排烟换热器冷水管和排热室外机进水管通过三通换向阀连接；所述冷凝器一端连接有冷凝器进水管和冷凝水出水管；冷凝器进水管与风机盘管回水管和储热水箱进水管通过三通换向阀连接；冷凝器出水管与风机盘管供水管和储热水箱出水管通过三通换向阀连接；

所述风机盘管供水管通过水泵与风机盘管的供水端连接，风机盘管回水管与风机盘管的回水端连接；

所述污水处理装置安装在地下，包括格栅室和反应室；格栅室的入口与下水管连接，所述格栅室外表面设有保温层，格栅室内设有污水格栅，格栅室底部通过下水管连接管与反应室相连；所述反应室内顺着废水流动方向依次设置有氧发酵室、厌氧处理室和澄清室，反应室外表面设有保温层，有氧发酵室与下水管连接管相通，澄清室的出水口与中水管连接。

2.根据权利要求1所述的结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统，其特征在于所述平板集热器为翼管式平板集热器。

3.根据权利要求1所述的结合太阳能利用油烟、废水中余热的供暖系统，其特征在于所述格栅室上部、有氧发酵室和澄清室上部均设有清掏口盖。