CN109945373A - 一种利用生活废水余热的除湿供暖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于包括热泵子系统和溶液除湿子系统,所述热泵子系统用于回收生活废水中的热量,所述溶液除湿子系统用于对室外新风的除湿。该系统及装置利用回收的生活废水余热驱动溶液除湿系统,满足夏热冬冷地区常年对空气除湿的需求;同时可实现不同季节对送风温度的不同调节,冬季利用热泵子系统对空气进行加热,满足除湿供暖需求,夏季达到除湿通风效果,春秋过渡季节对空气除湿的同时可调节送风温度。该系统及装置适用于集中回收宿舍类建筑洗浴生活废水中的余热,可节省建筑空调系统运行能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,属于建筑节能领域。
背景技术
我国东南部夏热冬冷地区常年雨量丰沛,空气湿润,夏季气候闷热潮湿,即使在冬季空气也十分潮湿,位于建筑背阴面以及地下室的室内空间更加使人感觉阴冷潮湿,无法满足室内人员舒适性要求。随着人们对居住环境的要求日益提高,在夏热冬冷地区有常年除湿的需求,在冬季也存在供暖的必要性,如果采用电驱动的冷凝除湿方式,空调系统将耗费大量的电能。
在以学校学生宿舍、企事业单位员工宿舍为代表的宿舍类建筑中,人员集中生活且作息规律较一致,每天在固定的时间段内产生大量的洗浴、淋浴废水,这些废水中蕴含的热能尚具有一定品位,具备可回收利用价值,在此类宿舍类建筑中,房间生活设施统一配置、集中管理,也比较便于对生活废水进行集中收集并回收其中的热量。
可将宿舍类建筑中产生的生活废水进行统一收集,构建一套基于生活废水余热回收的除湿供暖系统,利用污水源热泵装置回收其中蕴含的低品位热能,用于室内环境空气的温湿度处理。由于溶液除湿过程需要的驱动热源温度较低,一般在60℃以上即可,从宿舍生活废水中回收的热量除了可用于冬季供暖之外,还可以驱动溶液除湿装置,满足夏热冬冷地区常年需要除湿的要求,将会带来较大的节能收益和社会效益。
发明内容
发明目的:本发明所要解决的技术问题是从宿舍类建筑生活废水中回收低品位余热,用于驱动溶液除湿装置以及对空气进行加热,实现对新风的除湿和对室内供暖,营造舒适的室内空气温湿度环境,达到建筑运行节能目的。
技术方案:
为了解决上述技术问题,本发明通过以下技术方案实现:
一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于:包括废水池(1)、压缩机(2)、溶液冷却冷凝器(3)、空气冷却冷凝器(4)、节流阀(5)、蒸发器(6)、溶液冷却器(7)、再生器(8)、除湿器(9)、再生风机(10)、除湿风机(11)、浓溶液阀(12)、稀溶液阀(13)、浓溶液泵(14)、稀溶液泵(15)、溶液热交换器(16)、热风阀(17)、冷风阀(18)。
所述溶液冷却冷凝器(3)上分别设置溶液冷却冷凝器溶液出口(3a)、溶液冷却冷凝器制冷剂出口(3b)、溶液冷却冷凝器溶液进口(3c)和溶液冷却冷凝器制冷剂进口(3d)。
所述蒸发器(6)上分别设置蒸发器制冷剂进口(6a)、蒸发器废水进口(6b)、蒸发器制冷剂出口(6c)和蒸发器废水出口(6d)。
所述溶液冷却器(7)上分别设置溶液冷却器制冷剂进口(7a),溶液冷却器溶液出口(7b),溶液冷却器制冷剂出口(7c)和溶液冷却器溶液进口(7d)。
所述的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,包括热泵子系统和溶液除湿子系统,所述热泵子系统用于回收生活废水中的热量,所述溶液除湿子系统用于实现对室外新风的除湿。
热泵子系统中,废水池(1)与蒸发器(6)通过水管相连,废水由蒸发器废水进口(6b)进入蒸发器(6),由蒸发器废水出口(6d)流出蒸发器(6),蒸发器制冷剂出口(6c)与溶液冷却器制冷剂进口(7a)通过制冷剂管道相连,溶液冷却器制冷剂出口(7c)与压缩机(2)通过制冷剂管道相连,压缩机(2)与溶液冷却冷凝器(3)通过制冷剂管道相连,制冷剂由溶液冷却冷凝器制冷剂进口(3d)进入溶液冷却冷凝器(3),由溶液冷却冷凝器制冷剂出口(3b)流出溶液冷却冷凝器(3),溶液冷却冷凝器(3)通过制冷剂管道与空气冷却冷凝器(4)相连,空气冷却冷凝器(4)与节流阀(5)通过制冷剂管道相连,节流阀(5)与蒸发器制冷剂进口(6a)通过制冷剂管道相连。
溶液除湿子系统中,溶液除湿子系统中,除湿器(9)上装有除湿风机(11),除湿器(9)通过稀溶液管道与稀溶液阀(13)相连,稀溶液阀(13)通过稀溶液管道与稀溶液泵(15)相连,稀溶液泵(15)通过稀溶液管道与溶液热交换器(16)相连,溶液热交换器(16)通过稀溶液管道与溶液冷却冷凝器(3)相连,稀溶液由溶液冷却冷凝器溶液进口(3c)进入溶液冷却冷凝器(3),由溶液冷却冷凝器溶液出口(3a)流出溶液冷却冷凝器(3),溶液冷却冷凝器(3)通过稀溶液管道与再生器(8)相连,再生器(8)上有再生风机(10),再生器(8)通过浓溶液管道与浓溶液阀(12)相连,浓溶液阀(12)通过浓溶液管道与浓溶液泵(14)相连,浓溶液泵(14)通过浓溶液管道与溶液热交换器(16)相连,溶液热交换器(16)通过浓溶液管道与溶液冷却器(7)相连,浓溶液由溶液冷却器溶液进口(7d)进入溶液冷却器(7)、由溶液冷却器溶液出口(7b)流出溶液冷却器(7),溶液冷却器溶液出口(7b)通过浓溶液管道与除湿器(9)相连。
所述一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,包括以下工作模式和过程:
洗浴产生的废水收集到废水池(1)中,进入蒸发器(6)内部的废水管路中,与蒸发器(6)中的制冷剂进行热量交换,液态制冷剂蒸发汽化,吸收废水中的热量,之后废水通过管道排出,蒸发器(6)中未完全汽化的制冷剂进入溶液冷却器(7),进一步吸收浓溶液中的热量后,低温低压的制冷剂蒸汽进入压缩机(2),经压缩成为高温高压的制冷剂蒸汽,进入溶液冷却冷凝器(3),制冷剂蒸汽冷凝放热,将溶液加热,之后未完全冷凝的制冷剂蒸汽进入空气冷却冷凝器(4),进一步放出热量用于加热干燥的空气,制冷剂在空气冷却冷凝器(4)中完全冷凝成液体,通过节流阀(5)节流降压后进入蒸发器(6)重复上述循环过程。
浓除湿溶液进入除湿器(9),对新风进行除湿,除湿后的稀溶液由除湿器出口排出,经稀溶液阀(13)、稀溶液泵(15)进入溶液热交换器(16),与由再生器排出的浓溶液进行换热,稀溶液温度得以初步提升,再流经溶液冷却冷凝器(3)被进一步加热,达到再生温度后进入再生器(8)进行再生,稀溶液得以浓缩再生重新成为浓溶液,由再生器出口排出后经浓溶液阀(12)、浓溶液泵(14)进入溶液热交换器(16),在溶液热交换器中浓溶液被初步冷却,再流经热泵子系统中的溶液冷却器(7)被进一步冷却,温度降低后的浓溶液其除湿能力增强,再次进入除湿器(9),如此实现溶液除湿子系统的循环运行。
所述一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,可实现不同季节对送风温度和湿度的不同需求,冬季,打开热风阀(17),关闭冷风阀(18),干燥的热空气进入室内,达到供暖和除湿效果;夏季,关闭热风阀(17),打开冷风阀(18),干燥空气进入室内,达到除湿通风效果;春秋过渡季节,热风阀(17)与冷风阀(18)同时开启,调节热风阀(17)与冷风阀(18)的开度可调节送风温度。
所述一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,特别适合用于学校学生宿舍、企事业单位员工宿舍等具有一致作息规律的宿舍类建筑中的生活废水热量集中回收。
有益效果:
本发明相对于现有技术而言具有以下优点:
1.集中回收宿舍类建筑洗浴生活废水中的余热。
2.利用回收的生活废水余热驱动溶液除湿系统,对新风进行除湿,可满足夏热冬冷地区常年需要对空气除湿的要求。
3.利用溶液除湿技术而不是传统的冷凝除湿方式对空气进行减湿处理,可节省大量的能量。
4.采用热泵技术对除湿溶液和空气进行加热,区别于传统的电加热方式,可节能大量的电能。
附图说明
图1是本发明提出的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统示意图。
图中有:废水池1,压缩机2,溶液冷却冷凝器3,空气冷却冷凝器4,节流阀5,蒸发器6,溶液冷却器7,再生器8,除湿器9,再生风机10,除湿风机11,浓溶液阀12,稀溶液阀13,浓溶液泵14,稀溶液泵15,溶液热交换器16,热风阀17,冷风阀18;溶液冷却冷凝器溶液出口3a,溶液冷却冷凝器制冷剂出口3b,溶液冷却冷凝器溶液进口3c,溶液冷却冷凝器制冷剂进口3d,蒸发器制冷剂进口6a,蒸发器废水进口6b,蒸发器制冷剂出口6c,蒸发器废水出口6d,溶液冷却器制冷剂进口7a,溶液冷却器溶液出口7b,溶液冷却器制冷剂出口7c,溶液冷却器溶液进口7d。
具体实施方式
如图所示,一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,包括热泵子系统和除湿子系统。利用溶液除湿系统对空气进行除湿处理,利用热泵系统回收生活废水中的热量,对空气进行加热处理,同时对除湿溶液进行再生。冬季实现对空气的除湿和加热,夏季实现对空气的除湿,春秋过渡季节实现对空气的除湿和温度调节。
实施例1:
冬季工况下,除湿负荷较小,且存在供暖需求,热风阀(17)开启,冷风阀(18)关闭,溶液冷却冷凝器(3)出口未完全冷凝的制冷剂蒸汽进入到空气冷却冷凝器(4),进一步放出热量用于加热除湿后的干燥空气,新风在除湿器(9)中被除湿后全部流经空气冷却冷凝器(4),被加热到设定温度送入室内;在蒸发器(6)和溶液冷却器(7)从生活废水及浓除湿溶液中回收的热量被用于溶液再生和干燥空气加热。
实施例2:
夏季工况下,除湿负荷较大,且不存在供暖需求,热风阀(17)关闭,冷风阀(18)开启,新风在除湿器(9)中被除湿后不经过空气冷却冷凝器(4)而全部从冷风阀(18)所处风道旁通,在蒸发器(6)和溶液冷却器(7)从生活废水及浓除湿溶液中回收的热量只被用于溶液再生。
实施例3:
春秋过渡季节工况下,新风存在被除湿和调温的需求,热风阀(17)和冷风阀(18)同时开启,新风在除湿器(9)中被除湿后部分经过空气冷却冷凝器(4),部分通过冷风阀(18)所在风道旁通,通过调节热风阀(17)和冷风阀(18)的开度,可对除湿后的新风进行温度调节;在蒸发器(6)和溶液冷却器(7)从生活废水及浓除湿溶液中回收的热量被用于溶液再生和干燥空气加热。
在上述三个实施例中,都包括以下过程:
新风进入到除湿器(9)中,高浓度的除湿溶液进入除湿器(9),经布液喷嘴喷洒在除湿器(9)内部填料表面上,与新风发生热质交换,在水蒸汽分压力差的作用下,浓除湿溶液吸收新风中的水分,空气被除湿。除湿器(9)中的浓除湿溶液吸收了新风中的水分后变成稀溶液,由除湿器(9)出口排出后经稀溶液阀(13)控制流速,通过稀溶液泵(15)进入溶液热交换器(16),与由再生器(8)排出的浓溶液进行热量交换,稀溶液温度得以初步提升,流经热泵子系统中的溶液冷却冷凝器(3)被进一步加热,达到再生温度后进入再生器(8),喷洒在再生器(8)内部填料表面上与再生空气进行热湿交换,再生空气为含湿量较低的室内排风,再生空气带走稀溶液中的水分后排出室外,稀溶液得以浓缩再生重新成为浓溶液,由再生器(8)出口排出后,浓溶液经浓溶液阀(12)控制流速,经过浓溶液泵(14)加压,流经溶液热交换器(16),在溶液热交换器(16)中浓溶液被初步冷却,再流经热泵子系统中的溶液冷却器(7)被进一步冷却,温度降低后的浓溶液其除湿能力增强,再次进入除湿器(9),如此实现溶液除湿子系统的循环。
洗浴产生的废水收集到废水池(1)中,经蒸发器废水进口(6b)进入蒸发器(6)内部的废水管路中,与蒸发器(6)中的制冷剂进行热量交换,液态制冷剂蒸发汽化,吸收废水中的热量,之后废水通过管道排出,蒸发器(6)中未完全汽化的制冷剂进入溶液冷却器(7),进一步吸收浓溶液中的热量后,低温低压的制冷剂蒸汽进入压缩机(2),经压缩成为高温高压的制冷剂蒸汽,进入溶液冷却冷凝器(3),高温高压的制冷剂蒸汽冷凝放热,将溶液冷却冷凝器(3)中的稀溶液加热,制冷剂经溶液冷却冷凝器制冷剂出口(3b)排出,进入到空气冷却冷凝器(4),制冷剂在空气冷却冷凝器(4)中完全冷凝成液体,通过节流阀(5)节流降压后进入蒸发器(6),如此重复实现热泵系统循环。
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,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于:包括废水池(1)、压缩机(2)、溶液冷却冷凝器(3)、空气冷却冷凝器(4)、节流阀(5)、蒸发器(6)、溶液冷却器(7)、再生器(8)、除湿器(9)、再生风机(10)、除湿风机(11)、浓溶液阀(12)、稀溶液阀(13)、浓溶液泵(14)、稀溶液泵(15)、溶液热交换器(16)、热风阀(17)、冷风阀(18)。
2.根据权利要求1所述的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于:所述溶液冷却冷凝器(3)上分别设置溶液冷却冷凝器溶液出口(3a)、溶液冷却冷凝器制冷剂出口(3b)、溶液冷却冷凝器溶液进口(3c)和溶液冷却冷凝器制冷剂进口(3d)。
3.根据权利要求1所述的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于:所述蒸发器(6)上分别设置蒸发器制冷剂进口(6a)、蒸发器废水进口(6b)、蒸发器制冷剂出口(6c)和蒸发器废水出口(6d)。
4.根据权利要求1所述的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于:所述溶液冷却器(7)上分别设置溶液冷却器制冷剂进口(7a),溶液冷却器溶液出口(7b),溶液冷却器制冷剂出口(7c)和溶液冷却器溶液进口(7d)。
5.根据权利要求1所述的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于:包括热泵子系统和溶液除湿子系统,所述热泵子系统用于回收生活废水中的热量,所述溶液除湿子系统用于实现对室外新风的除湿。
6.根据权利要求1所述的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于:热泵子系统中,废水池(1)与蒸发器(6)通过水管相连,废水由蒸发器废水进口(6b)进入蒸发器(6),由蒸发器废水出口(6d)流出蒸发器(6),蒸发器制冷剂出口(6c)与溶液冷却器制冷剂进口(7a)通过制冷剂管道相连,溶液冷却器制冷剂出口(7c)与压缩机(2)通过制冷剂管道相连,压缩机(2)与溶液冷却冷凝器(3)通过制冷剂管道相连,制冷剂由溶液冷却冷凝器制冷剂进口(3d)进入溶液冷却冷凝器(3),由溶液冷却冷凝器制冷剂出口(3b)流出溶液冷却冷凝器(3),溶液冷却冷凝器(3)通过制冷剂管道与空气冷却冷凝器(4)相连,空气冷却冷凝器(4)与节流阀(5)通过制冷剂管道相连,节流阀(5)与蒸发器制冷剂进口(6a)通过制冷剂管道相连。
7.根据权利要求1所述的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于:溶液除湿子系统中,除湿器(9)上装有除湿风机(11),除湿器(9)通过稀溶液管道与稀溶液阀(13)相连,稀溶液阀(13)通过稀溶液管道与稀溶液泵(15)相连,稀溶液泵(15)通过稀溶液管道与溶液热交换器(16)相连,溶液热交换器(16)通过稀溶液管道与溶液冷却冷凝器(3)相连,稀溶液由溶液冷却冷凝器溶液进口(3c)进入溶液冷却冷凝器(3),由溶液冷却冷凝器溶液出口(3a)流出溶液冷却冷凝器(3),溶液冷却冷凝器(3)通过稀溶液管道与再生器(8)相连,再生器(8)上有再生风机(10),再生器(8)通过浓溶液管道与浓溶液阀(12)相连,浓溶液阀(12)通过浓溶液管道与浓溶液泵(14)相连,浓溶液泵(14)通过浓溶液管道与溶液热交换器(16)相连,溶液热交换器(16)通过浓溶液管道与溶液冷却器(7)相连,浓溶液由溶液冷却器溶液进口(7d)进入溶液冷却器(7)、由溶液冷却器溶液出口(7b)流出溶液冷却器(7),溶液冷却器溶液出口(7b)通过浓溶液管道与除湿器(9)相连。
8.根据权利要求1所述的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于包括以下工作模式和过程:
洗浴产生的废水收集到废水池(1)中,进入蒸发器(6)内部的废水管路中,与蒸发器(6)中的制冷剂进行热量交换,液态制冷剂蒸发汽化,吸收废水中的热量,之后废水通过管道排出,蒸发器(6)中未完全汽化的制冷剂进入溶液冷却器(7),进一步吸收浓溶液中的热量后,低温低压的制冷剂蒸汽进入压缩机(2),经压缩成为高温高压的制冷剂蒸汽,进入溶液冷却冷凝器(3),制冷剂蒸汽冷凝放热,将溶液加热,之后未完全冷凝的制冷剂蒸汽进入空气冷却冷凝器(4),进一步放出热量用于加热除湿后的空气,制冷剂在空气冷却冷凝器(4)中完全冷凝成液体,通过节流阀(5)节流降压后进入蒸发器(6);
浓除湿溶液进入除湿器(9),对新风进行除湿,除湿后的稀溶液由除湿器(9)出口排出,经稀溶液阀(13)、稀溶液泵(15)进入溶液热交换器(16),与由再生器(8)排出的浓溶液进行换热,稀溶液温度得以初步提升,再流经溶液冷却冷凝器(3)被进一步加热,达到再生温度后进入再生器(8)进行再生,稀溶液得以浓缩再生重新成为浓溶液,由再生器(8)出口排出后经浓溶液阀(12)、浓溶液泵(14)进入溶液热交换器(16),在溶液热交换器(16)中浓溶液被初步冷却,再流经热泵子系统中的溶液冷却器(7)被进一步冷却,温度降低后的浓溶液除湿能力增强,再次进入除湿器(9),如此实现溶液除湿子系统的循环运行。
9.根据权利要求1所述的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于:可实现不同季节对送风温度和湿度的不同需求,冬季,打开热风阀(17),关闭冷风阀(18),干燥的热空气进入室内,达到供暖和除湿效果;夏季,关闭热风阀(17),打开冷风阀(18),干燥空气进入室内,达到除湿通风效果;春秋过渡季节,热风阀(17)与冷风阀(18)同时开启,调节热风阀(17)与冷风阀(18)的开度可调节送风温度。
10.根据权利要求1所述的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于:利用回收的生活废水余热驱动溶液除湿系统,对新风进行除湿,可满足夏热冬冷地区常年需要对空气除湿的要求。
11.根据权利要求1所述的一种利用生活废水余热的除湿供暖系统,其特征在于:特别适合用于学校学生宿舍、企事业单位员工宿舍等具有一致作息规律的宿舍类建筑中的生活废水热量集中回收。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110567193A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-13 | 保尔雅(北京)被动式建筑科技有限公司 | 一种废热利用的热泵系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH09178291A (ja) * | 1995-12-21 | 1997-07-11 | Ebara Corp | デシカント空調装置 |
CN201368589Y (zh) * | 2009-01-06 | 2009-12-23 | 陈晓 | 洗浴房间废热复合回收系统 |
CN103362578A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-10-23 | 江苏万奇电器集团有限公司 | 低热度废水的热量综合利用方法 |
CN106705300A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-24 | 南京师范大学 | 复合型空气调节装置及其调节方法 |
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-
2019
- 2019-04-12 CN CN201910301946.4A patent/CN109945373A/zh active Pending
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