CN109520324B - 一种流体系统能源综合利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及流体系统能源利用技术领域，具体为一种流体系统能源综合利用装置，包括冷却塔和被冷却设备，还包括设于冷却塔和被冷却设备之间的能源综合利用装置，所述能源综合利用装置包括循环水换热装置、空气源热泵、热水箱、热风区和冷风区，本发明综合考虑循环冷却水系统能源分布情况及不同工况下的应用条件，采用集成化手段解决如下问题：利用循环水换热装置排出的热空气，给空气源热泵提供热源。此热源的品位高于周围环境空气的热源品位，有利于提高空气源热泵生产热水的能效；空气源热泵排出的冷空气通过循环水换热装置，对循环冷却水进行冷却。此冷空气热源品位低于周围环境空气的热源品位，有利于提高冷却水效率。

Description

一种流体系统能源综合利用装置

技术领域

本发明涉及流体系统能源利用技术领域，具体为一种流体系统能源综合利用装置。

背景技术

目前，循环冷却水在生产与生活中分布很广泛，比如中央空调的冷却水、或板式换热器冷水侧等。循环冷却水系统工作流程为：

通过水泵将冷水输送至被冷却设备；

被冷却设备的热进入到水中，水温升高；

高温水进入高位冷却塔进行降温，热能被置换到空气中；

经冷却塔冷却的水再一次进入水泵入口进行下一个循环。

循环冷却水系统包括水系统及空气系统，是典型的流体系统，由此产生以下问题：

1、热能被耗散在空气中，没有得到利用。

2、冷却塔按最不利工况(最热天气)设计，实际我国很多地方四季及日夜温差较大，由此可知系统能效不高。

3、冷却塔吸入的空气偏酸性，容易造成系统管道的结垢、生藻或者是设备的腐蚀。

因此，本申请为解决上述技术问题，提供一种流体系统能源综合利用装置。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种采用集成式结构，有效提高能源利用率，减少运行成本的流体系统能源综合利用装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种流体系统能源综合利用装置，包括冷却塔和被冷却设备，还包括设于冷却塔和被冷却设备之间的能源综合利用装置，所述能源综合利用装置与冷却塔之间连接有上塔泵，所述能源综合利用装置与被冷却设备之间连接有循环冷却泵；所述能源综合利用装置包括循环水换热装置、空气源热泵、热水箱、热风区和冷风区，所述热风区内设有风机和过虑器，所述循环水换热装置通过风机与空气源热泵连接，所述空气源热泵与热水箱连接，所述冷风区内设有气泵，所述气泵与循环水换热装置连接，且所述热风区通过隔热板与冷风区隔开。

进一步的，所述循环水换热装置包括罐体，所述罐体内上部设有分水器，所述分水器的下方设有填料，所述填料的下方设有气筛，所述气筛的下方设有集水槽。

进一步的，所述罐体的顶部分别设有循环水进口和热风出口，所述热风出口分别与风机入口和外部环境空气相通，所述循环水进口通过管道与分水器连通。

进一步的，所述罐体的底部设有循环水出口，所述循环水出口通过管道与集水槽连通。

进一步的，所述罐体的一侧设有冷风进口，所述冷风进口外接气泵，所述冷风进口内接气筛。

进一步的，所述气筛由若干根相互交叉且连通的小管道组成的网状结构。

进一步的，所述每根小管道上面设有若干个密集的小孔，且若干个密集的小孔互成角度设置。

进一步的，所述热水箱的外表面与冷风区之间设有隔热层。

进一步的，所述热风区与冷风区均设有风力平衡孔，所述风力平衡孔连通外部环境空气。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的一种流体系统能源综合利用装置，包括冷却塔和被冷却设备，还包括设于冷却塔和被冷却设备之间的能源综合利用装置，所述能源综合利用装置与冷却塔之间连接有上塔泵，所述能源综合利用装置与被冷却设备之间连接有循环冷却泵；所述能源综合利用装置包括循环水换热装置、空气源热泵、热水箱、热风区和冷风区，所述热风区内设有风机和过滤器，所述循环水换热装置通过风机与空气源热泵连接，所述空气源热泵与热水箱连接，所述冷风区内设有气泵，所述气泵与循环水换热装置连接，且所述热风区通过隔热板与冷风区隔开；本发明综合考虑循环冷却水系统能源分布情况及不同工况下的应用条件，采用集成化手段解决如下问题：

1、利用循环水换热装置排出的热空气，给空气源热泵提供热源。此热源的品位高于周围环境空气的热源品位，有利于提高空气源热泵生产热水的能效。

2、空气源热泵排出的冷空气通过循环水换热装置，对循环冷却水进行冷却。此冷空气热源品位低于周围环境空气的热源品位，有利于提高冷却水效率。

3、当经过循环水换热装置的冷却水达到工况要求时，可不再上冷却塔，循环水换热装置安装位置可以是泵房，极大地减少了水力损失。

4、此装置的空气一部份是内循环的，减少了环境中空气对流体系统的污染。

附图说明

图1是本发明的安装示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是本发明中循环水换热装置的结构示意图；

图4是本发明中气筛的结构示意图；

图5是本发明中小管道的结构示意图。

图中：1冷却塔、2被冷却设备、3能源综合利用装置、4上塔泵、5循环冷却泵、6循环水换热装置、7空气源热泵、8热水箱、9热风区、10冷风区、11风机、12气泵、13隔热板、14罐体、15分水器、16填料、17气筛、18集水槽、19循环水进口、20热风出口、21循环水出口、22冷风进口、23小管道、23-1小孔、24过滤器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种流体系统能源综合利用装置，包括冷却塔1和被冷却设备2，还包括设于冷却塔1和被冷却设备2之间的能源综合利用装置3，所述能源综合利用装置3与冷却塔1之间连接有上塔泵4，所述能源综合利用装置3与被冷却设备2之间连接有循环冷却泵5；所述能源综合利用装置3包括循环水换热装置6、空气源热泵7、热水箱8、热风区9和冷风区10，所述热风区9内设有风机11和过滤器24，所述循环水换热装置6通过风机11与空气源热泵7连接，所述空气源热泵7与热水箱8连接，所述冷风区10内设有气泵12，所述气泵12与循环水换热装置6连接，且所述热风区9通过隔热板13与冷风区10隔开。其中，所述热水箱8的外表面与冷风区10之间设有隔热层。在本实施例中，将冷风与热风区进行了分区与隔离，采取了集成化设计。

具体的，所述循环水换热装置6包括罐体14，所述罐体14内上部设有分水器15，所述分水器15的下方设有填料16，所述填料16的下方设有气筛17，所述气筛17的下方设有集水槽18。其中，该分水器的结构与风扇的结构类似，便于将水均匀洒落至填料。

其中，所述罐体14的顶部分别设有循环水进口19和热风出口20，所述热风出口20分别与风机11入口和外部环境空气相通，实际应用时，在热风出口处设有风力平衡孔，以减少空气中水蒸气含量；所述循环水进口19通过管道与分水器15连通。

其中，所述罐体14的底部设有循环水出口21，所述循环水出口21通过管道与集水槽18连通。

其中，所述罐体14的一侧设有冷风进口22，所述冷风进口22外接气泵12，所述冷风进口22内接气筛17。

其中，所述热风区9与冷风区10均设有风力平衡孔，所述风力平衡孔连接外部环境空气，保证风的流速、避免了冷热风的“短路”。

其中，所述气筛17由若干根相互交叉且连通的小管道23组成的网状结构；且所述每根小管道23上面设有若干个密集的小孔23-1，且若干个密集的小孔23-1互成角度设置。在本实施例中，由若干个密集的小孔组成网目，当水从网目穿过时，以便四周小孔从不同角度吹出的空气将水打散、雾化。这样做对冷却效果有三个好处：①增加了水与空气的接触面积；②在垂直方向，空气向上水向下，水形成逆流，减缓了水下落的速度，增加了水与空气换热时间；③由于采用气泵供气，在成本合理的情况下可以增大气水比。

其中，循环水换热装置的工作原理为：循环水从装置顶部管道进入分水器，由分水器将水均匀洒落至填料，填料下来的水成线状落入到气筛上面，经过气筛网目时，大部分被打散成细小颗粒，最后水由集水槽收集完成冷却。气筛喷出的空气经填料表面后由循环水换热装置顶端排出，进入热风风道。

其中，循环水换热装置的工作流程如下：

1、循环水换热装置排出的热空气经过风道由风机输送至空气源热泵的进气口，经热交换后排入冷风区，同时空气源热泵产生生活热水进入热水箱。

2、在冷风区由气泵输送空气至循环水换热装置的气筛，完成热交换后进入下一个循环。

其中，整个能源综合利用装置的工作流程及原理如下：

1、当冷却水经过被冷却设备后温度升高，随后进入该能源综合利用装置进行降温，若出水温度达到工艺要求，降温后冷却水直接进入水泵入口进行下一个循环。

2、若进入该能源综合利用装置进行降温的冷却水，温度达不到工艺要求，由由上塔泵输送至高位冷却塔后进一步降温，然后进入水泵入口进行下一个循环。

另外，实际应用时，以上过程均可以通过温度传感器、电动阀门、PLC完成执行，实现自动化操作。

同时，还需要说明的是，本申请上述涉及到的填料由于与现有技术普通冷却塔中的填料无本质区别，因此其结构和工作原理在这里不再详细阐述。

综上所述，该能源综合利用装置适用于有循环冷却水同时又需要生活热水的所有场合，包括学校、医院、酒店、政府办公楼、机场、火车站、工厂等。技术效果可以从三方面分析：

一是减少流体系统运行成本，做到了能源的综合利用：

1、系统尽可能避免了水上冷却塔，从而减少了水力损失，降低电耗；

2、将原来排放到空中的热进行回收利用，且空气源热泵本就是一种节能产品，减少了生产热水的成本；

3、散热后的冷凝水可以进行回收，节约了水耗。

二是优化了流体系统介质环境：

尽可能减少了环境空气的补充量，保持了水质的干净。

三是美化了运行环境：

采取集成式结构，占地面积小，噪音小，在环境或工况合适的条件下可以替代冷却塔。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求以及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种流体系统能源综合利用装置，包括冷却塔（1）和被冷却设备（2），其特征在于：还包括设于冷却塔（1）和被冷却设备（2）之间的能源综合利用装置（3），所述能源综合利用装置（3）与冷却塔（1）之间连接有上塔泵（4），所述能源综合利用装置（3）与被冷却设备（2）之间连接有循环冷却泵（5）；所述能源综合利用装置（3）包括循环水换热装置（6）、空气源热泵（7）、热水箱（8）、热风区（9）和冷风区（10），所述热风区（9）内设有风机（11）和过滤器（24），所述循环水换热装置（6）通过风机（11）与空气源热泵（7）连接，所述空气源热泵（7）与热水箱（8）连接，所述冷风区（10）内设有气泵（12），所述气泵（12）与循环水换热装置（6）连接，且所述热风区（9）通过隔热板（13）与冷风区（10）隔开；

所述循环水换热装置（6）包括罐体（14），所述罐体（14）内上部设有分水器（15），所述分水器（15）的下方设有填料（16），所述填料（16）的下方设有气筛（17），所述气筛（17）的下方设有集水槽（18）；

所述热风区（9）与冷风区（10）均设有风力平衡孔，所述风力平衡孔连通外部环境空气；

所述罐体（14）的一侧设有冷风进口（22），所述冷风进口（22）外接气泵（12），所述冷风进口（22）内接气筛（17）；

所述气筛（17）由若干根相互交叉且连通的小管道（23）组成的网状结构；

所述每根小管道（23）上面设有若干个密集的小孔（23-1），且若干个密集的小孔（23-1）互成角度设置。

2.根据权利要求1所述的一种流体系统能源综合利用装置，其特征在于：所述罐体（14）的顶部分别设有循环水进口（19）和热风出口（20），所述热风出口（20）分别与风机（11）入口和外部环境空气相通，所述循环水进口（19）通过管道与分水器（15）连通。

3.根据权利要求1所述的一种流体系统能源综合利用装置，其特征在于：所述罐体（14）的底部设有循环水出口（21），所述循环水出口（21）通过管道与集水槽（18）连通。

4.根据权利要求1所述的一种流体系统能源综合利用装置，其特征在于：所述热水箱（8）的外表面与冷风区（10）之间设有隔热层。