CN109237792A - 一种用于低温温泉水泡池的加热装置 - Google Patents

一种用于低温温泉水泡池的加热装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于低温温泉水泡池的加热装置，属于能源应用技术领域。技术要点是：包括加热器单元，所述加热器单元包括用于加热高温水管路中的温泉水的管壳式冷凝汽器，以及用于吸收废水供水管路中废水热量的管壳式蒸发器，管壳式冷凝汽器两侧的高温水管路上分别设有温度传感器c和温度传感器d，管壳式蒸发器两侧的废水供水管路上分别设有温度传感器e和温度传感器f。本发明的有益效果是：为温度介于25℃‑40℃之间的低温温泉水提供一套运行稳定、节能环保的加热系统，将低温温泉水(25℃‑40℃之间)与加热后温泉水(40℃‑55℃之间)直接混合，维持温泉内泡池温度稳定。

Description

一种用于低温温泉水泡池的加热装置
技术领域
本发明涉及一种温泉水加热装置，属于能源应用技术领域。
背景技术
温泉依据温度的不同可分为三类：高于75℃者为高温温泉，介于40℃至75℃者为中温温泉，介于25℃～40℃者为低温温泉。由于低温温泉水水温低，不适合直接应用，需要将温度提高到45℃以上才适合浸泡或淋浴使用，因此低温温泉水在使用过程中通常需要再加热。温泉泡池是温泉娱乐和理疗过程中的用能大户，人们对温泉泡池的水温要求较为严格，为保持恒温通常需要向温泉泡池内不断输入热量来保证其温度相对恒定。补充的热量受环境因素影响较大，负荷变化较大，对加热系统的快速响应要求较高。通常的加热方式为燃煤、燃油、燃气或电锅炉等，由于环保的要求和运行过程经济性的限制条件，上述方式一方面会引起环境污染，另一方面会增加该类系统的运行成本，因此急需一种既环保又经济的加热方式替代原有的加热方式，现有的替代加热方式主要有热泵系统，利用热泵机组回收温泉废热中的低品位热能；由于温泉原水温度的波动，导致热泵机组选型时通常按最低温度选型，当温泉原水温度高于设计选型时的最低温度时，热泵机组将存在“大马拉小车”现象，热泵机组频繁启停，蒸发压力和冷凝压力波动较大，热泵机组长期处于变工况运行状态，机组寿命和运行的经济性均受到较大影响。温泉废水排水温度通常在30～35℃之间，由于热泵机组负荷变化，每次循环提取废热的温度不同，为最大可能提取废水中的热能，通常会将利用后的废水排水再次排放至废水池中，造成废水池容积较大，废水温度不稳定；另外，常规热泵机组蒸发器进水温度不能高于25℃，否则会影响热泵机组内部正常运行。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种利用温泉排水中的热量为低温温泉水加热使用，实现系统稳定、高效的运行的用于低温温泉水泡池的加热装置。
本发明的技术方案是：一种用于低温温泉水泡池的加热装置，包括加热器单元，所述加热器单元包括用于加热高温水管路中的温泉水的管壳式冷凝汽器，以及用于吸收废水供水管路中废水热量的管壳式蒸发器，管壳式冷凝汽器两侧的高温水管路上分别设有温度传感器c和温度传感器d，管壳式蒸发器两侧的废水供水管路上分别设有温度传感器e和温度传感器f，所述管壳式冷凝汽器和管壳式蒸发器之间连接有并联压缩机组和并联电子膨胀阀组，混水管路两端分别连接所述管壳式蒸发器两侧的废水供水管路，所述混水管路上设有混水泵，所述温度传感器c、温度传感器d、温度传感器e、温度传感器f、混水泵、并联压缩机组和并联电子膨胀阀组均与控制器c连接；
所述高温水管路连接温泉水蓄水池和温泉泡池，所述温泉水蓄水池和温泉泡池之间还连接有低温水管路。
温泉水蓄水池经温泉水供水管路连接温泉泡池，所述温泉水供水管路包括低温水管路和高温水管路，所述低温水管路上设有温泉水供水罐a和流量调节阀a，所述高温水管路上依次连接温泉水供水罐b、加热器单元以及流量调节阀b，所述温泉泡池内设有温度传感器a和液位传感器，温泉泡池经排水管路连接排水收集池，所述排水管路上设有流量调节阀c，所述温泉水供水罐a、温泉水供水罐b、流量调节阀a、流量调节阀b、流量调节阀c、温度传感器a和液位传感器均连接控制器a；
所述排水收集池经废水供水管路连接加热器单元，所述废水供水管路上设有与控制器b连接的流量调节阀d和温度传感器b；
所述温泉水蓄水池通过温泉水提升管路连接位于温泉水井内的温泉水提升泵；所述温泉水蓄水池内设有温泉水供水泵。
所述排水收集池内设有与废水供水管路连接的废水给水泵，所述废水给水泵连接控制器b，废水供水管路末端连接排水渠。
所述温泉水供水罐a和温泉水供水罐b均为恒压供水罐。
本发明的有益效果是：为温度介于25℃-40℃之间的低温温泉水提供一套运行稳定、节能环保的加热系统，将低温温泉水(25℃-40℃之间)与加热后温泉水(40℃-55℃之间)直接混合，维持温泉内泡池温度稳定；通过混水泵将通过蒸发器吸热后的废水(设定值为5℃)与废水收集池内温泉废水在进入蒸发器之前进行混合，以保证蒸发器进水温度恒定，保持制冷剂蒸发器侧的压力恒定，保证其正常运行。
附图说明
图1为本发明的应用原理图；
图2为加热器单元结构原理图。
图中附图标记如下：1、温泉水蓄水池，2、温泉泡池，3、低温水管路，4、高温水管路，5、温泉水供水罐a，6、流量调节阀a，7、温泉水供水罐b，8、加热器单元，8.1、管壳式冷凝汽器，8.2、管壳式蒸发器，8.3、并联压缩机组，8.4、并联电子膨胀阀组，8.5、温度传感器c，8.6、温度传感器d，8.7、温度传感器e，8.8、温度传感器f，8.9、混水管路，8.10、混水泵，8.11、控制器c，9、流量调节阀b，10、温度传感器a，11、液位传感器，12、排水收集池，13、流量调节阀c，14、控制器a，15、废水供水管路，16、流量调节阀d，17、温度传感器b，18、控制器b，19、废水给水泵，20、温泉水供水泵，21、温泉水提升管路，22、温泉水井，23、温泉水提升泵。
具体实施方式
下面结合附图1-2对本发明做进一步说明：
一种用于低温温泉水泡池的加热装置，温泉水蓄水池1经温泉水供水管路连接温泉泡池2，所述温泉水供水管路包括低温水管路3和高温水管路4，所述低温水管路3上设有温泉水供水罐a5和流量调节阀a6，所述高温水管路4上依次连接温泉水供水罐b7、加热器单元8以及流量调节阀b9，所述温泉泡池2内设有温度传感器a10和液位传感器11，温泉泡池2经排水管路连接排水收集池12，所述排水管路上设有流量调节阀c13，所述温泉水供水罐a5、温泉水供水罐b7、流量调节阀a6、流量调节阀b9、流量调节阀c13、温度传感器a10和液位传感器11均连接控制器a14；所述排水收集池12经废水供水管路15连接加热器单元8，所述废水供水管路15上设有与控制器b18连接的流量调节阀d16和温度传感器b18。所述温泉水蓄水池1通过温泉水提升管路21连接位于温泉水井22内的温泉水提升泵23；所述温泉水蓄水池1内设有与温泉水供水管路连接的温泉水供水泵20；述排水收集池12内设有与废水供水管路15连接的废水给水泵19，所述废水给水泵19连接控制器b17，废水供水管路15末端连接排水渠；所述温泉水供水罐a5和温泉水供水罐b7均为恒压供水罐。
所述加热器单元8包括，用于加热高温水管路4中的温泉水的管壳式冷凝汽器8.1，以及用于吸收废水供水管路15中废水热量的管壳式蒸发器8.2，管壳式冷凝汽器8.1两侧的高温水管路4上分别设有温度传感器c8.5和温度传感器d8.6，管壳式蒸发器8.2两侧的废水供水管路15上分别设有温度传感器e8.7和温度传感器f8.8，所述管壳式冷凝汽器8.1和管壳式蒸发器8.2之间连接有并联压缩机组8.3和并联电子膨胀阀组8.4，混水管路8.9两端分别连接所述管壳式蒸发器8.2两侧的废水供水管路15，所述混水管路8.9上设有混水泵8.10，所述温度传感器c8.5、温度传感器d8.6、温度传感器e8.7、温度传感器f8.8、混水泵8.10、并联压缩机组8.3和并联电子膨胀阀组8.4均与控制器c8.11连接。
本发明的运行模式包括运行准备阶段和运行调节控制阶段。
运行准备阶段：由温泉水提升泵23将温泉水井22中的温泉水输送至温泉水蓄水池1中备用；排水收集池12中收集并存储前一天温泉排水，备用。
运行调节控制阶段：各温泉水池中在控制器a14中设定温泉泡池温度Tset和温泉泡池液位高度Fset，控制器a14根据设定温度值Tset和泡池温度T1之间的温度差值，确定冷热水供水流量，冷水供水流量通过温泉水供水罐a5的压力调节和流量调节阀a6的开度调节来进行控制，热水供水流量通过温泉水供水罐b7的压力调节和流量调节阀b9的开度调节来进行控制，控制器a14通过冷水和热水流量之和来控制温泉水供水罐a5和温泉水供水罐b7的运行频率和供水压力；控制器a14通过液位设定值Fset和泡池液位传感器11之间的偏差控制流量调节阀c13的开度，保持液位高度在设定值范围内；加热器单元8的运行状态由温度传感器c8.5和温度传感器d8.6之间的差值决定，在满足加热后温泉水供水温度恒定的条件下，由控制器c8.11控制并联压缩机组8.3和并联电子膨胀阀组8.4开启台数；控制器c8.11根据压缩机开启台数控制调节温泉废水给水泵19的运行压力和频率、流量调节阀d16开度，保证废热提取满足温泉水加热的需要；控制器c8.11根据温泉废水进入壳管式蒸发器8.3的废水温度来对混水泵8.10的压力和频率进行控制调节，使得进入管壳式蒸发器8.3的废水温度满足其运行要求。
本发明管壳式冷凝器8.1出口温度在45-55℃之间可以任意设定，管壳式蒸发器8.2进口温度低于25℃，出口温度为5℃；温泉水走管壳式冷凝器8.1换热管内侧；温泉废水走管壳式蒸发器8.2换热管内侧。本发明中泡池温泉水恒温控制是通过温泉冷水和温泉热水直接在温泉泡池2内混合实现的。本发明中温泉冷水供水流量和温泉热水供水流量调节是通过温泉水供水罐a5、温泉水供水罐b7和流量调节阀a6、流量调节阀b9共同作用实现。
本发明中的加热器单元8是由并联压缩机组8.3、并联电子膨胀阀组8.4、管壳式冷凝汽器8.1、管壳式蒸发器8.2组成的热泵机组；该热泵机组的冷凝器出水温度和蒸发器出进水温度在系统运行过程中均为设定值，该热泵机组的排气压力和温度、吸气压力和温度相对恒定；引起热泵机组制热量发生变化的主要因素是泡池用水量、温泉水蓄水池内温泉水温度的波动；热泵机组制热量发生变化是通过控制并联压缩机组8.3和并联电子膨胀阀组8.4的运行台数来实现的；并联压缩机组8.3和并联电子膨胀阀组8.4的台数可根据温泉水负荷实际情况进行设置；影响蒸发器进出水温度的因素为废水收集池内温泉废水温度；通过混水泵85.10将通过蒸发器吸热后的废水(设定值为5℃)与废水收集池内温泉废水在进入蒸发器之前进行混合，以保证蒸发器进水温度恒定为25℃，保持制冷剂蒸发器侧的压力恒定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于低温温泉水泡池的加热装置，其特征在于，包括加热器单元(8)，所述加热器单元(8)包括用于加热高温水管路(4)中的温泉水的管壳式冷凝汽器(8.1)，以及用于吸收废水供水管路(15)中废水热量的管壳式蒸发器(8.2)，管壳式冷凝汽器(8.1)两侧的高温水管路(4)上分别设有温度传感器c(8.5)和温度传感器d(8.6)，管壳式蒸发器(8.2)两侧的废水供水管路(15)上分别设有温度传感器e(8.7)和温度传感器f(8.8)，所述管壳式冷凝汽器(8.1)和管壳式蒸发器(8.2)之间连接有并联压缩机组(8.3)和并联电子膨胀阀组(8.4)，混水管路(8.9)两端分别连接所述管壳式蒸发器(8.2)两侧的废水供水管路(15)，所述混水管路(8.9)上设有混水泵(8.10)，所述温度传感器c(8.5)、温度传感器d(8.6)、温度传感器e(8.7)、温度传感器f(8.8)、混水泵(8.10)、并联压缩机组(8.3)和并联电子膨胀阀组(8.4)均与控制器c(8.11)连接；
所述高温水管路(4)连接温泉水蓄水池(1)和温泉泡池(2)，所述温泉水蓄水池(1)和温泉泡池(2)之间还连接有低温水管路(3)。
2.根据权利要求1所述的用于低温温泉水泡池的加热装置，其特征在于，所述低温水管路(3)上设有温泉水供水罐a(5)和流量调节阀a(6)，所述高温水管路(4)上依次连接温泉水供水罐b(7)、加热器单元(8)以及流量调节阀b(9)，所述温泉泡池(2)内设有温度传感器a(10)和液位传感器(11)，温泉泡池(2)经排水管路连接排水收集池(12)，所述排水管路上设有流量调节阀c(13)，所述温泉水供水罐a(5)、温泉水供水罐b(7)、流量调节阀a(6)、流量调节阀b(9)、流量调节阀c(13)、温度传感器a(10)和液位传感器(11)均连接控制器a(14)；
所述排水收集池(12)经废水供水管路(15)连接加热器单元(8)，所述废水供水管路(15)上设有与控制器b(18)连接的流量调节阀d(16)和温度传感器b(17)；
所述温泉水蓄水池(1)通过温泉水提升管路(21)连接位于温泉水井(22)内的温泉水提升泵(23)；所述温泉水蓄水池(1)内设有温泉水供水泵(20)。
3.根据权利要求2所述的用于低温温泉水泡池的加热装置，其特征在于，所述排水收集池(12)内设有与废水供水管路(15)连接的废水给水泵(19)，所述废水给水泵(19)连接控制器b(18)，废水供水管路(15)末端连接排水渠。
4.根据权利要求2所述的用于低温温泉水泡池的加热装置，其特征在于，所述温泉水供水罐a(5)和温泉水供水罐b(7)均为恒压供水罐。
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