CN110454850A - 一种水源烟气源一体化热泵机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水源烟气源一体化热泵机组，一体化热泵机组是由采暖烟气余热回收系统、制冷卫生热水系统及其辅助系统组成，其中所述采暖烟气余热回收系统与辅助系统通过管道相连，所述制冷卫生热水系统、所述采暖烟气余热回收系统与辅助系统之间的连通管道通过分管道相连。本发明提供的一种水源烟气源一体化热泵机组，一机多用，可实现制冷采暖制卫生热水三种功能下的节能运行，冬季深度回收烟气余热采暖、夏季回收制冷的热量产卫生热水。

Description

一种水源烟气源一体化热泵机组
技术领域
本发明涉及建筑节能领域，尤其是一种水源烟气源一体化热泵机组。
背景技术
目前有在制冷季采用水源热泵回收空调冷却水余热生产卫生热水，也有带余热回收功能的空调机组，回收空调冷冻水余热、采用单独的冷凝器生产卫生热水。另外，也有燃气采暖热力中心或燃气供热站、燃气锅炉房，在采暖季采用烟气换热器或喷淋塔和水源热泵回收燃气锅炉烟气余热的节能改造系统，此时是作为一个系统改造工程，现场改造工程量大、时间长、质量不可控，同时也不能把产品或系统标准化、模块化。
目前，同时具备在制冷季回收空调冷冻水余热生产卫生热水和在采暖季深度回收锅炉烟气余热这两种功能的一体化热泵机组产品没有。总的来说，市场上的类似产品存在以下缺点：
(1)功能单一，仅为水源热泵的工程应用，只在制冷季或采暖季运行，年工作时间短；
(2)采用烟气换热器或喷淋塔和水源热泵等实施锅炉烟气深度回收利用系统工程，每个项目需特殊设计，现场技改工作量大、时间长，且系统仅在采暖季运行；
(3)利用冷却水余热生产卫生热水，功能单一，不产生制冷收益；
(4)已在使用的空调主机，在压缩机和冷凝器之间增加余热回收器生产卫生热水，现场改造质量不可控。
(5)带余热回收功能主机价格高20％-30％，卫生热水量相对制冷量小，余热回收装置利用率不高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种水源烟气源一体化热泵机组。
本发明的技术方案为：一种水源烟气源一体化热泵机组，一体化热泵机组是由采暖烟气余热回收系统、制冷卫生热水系统及其辅助系统组成，其中所述采暖系统与辅助系统通过管道相连，所述制冷系统与所述采暖系统与辅助系统之间的连通管道通过分管道相连。
优选地，所述共有系统包括依次通过管道连接的蒸发器、膨胀阀、冷凝器、压缩机，所述冷凝器上设有出口和入口；
所述采暖烟气余热回收系统包括烟气冷凝器、循环泵、补水系统、凝水处理装置和阀门，所述烟气冷凝器、循环泵、蒸发器依次通过管道相互连接，所述循环泵和烟气冷凝器之间的管道上连通设有补水装置，两管道上均设有阀门，所述烟气冷凝器上设有烟气入口和烟气出口，所述烟气冷凝器还与凝水处理装置连接，此时冷凝器的出口、入口分别充当采暖供水口、采暖回水口；
所述制冷卫生热水系统包括空调水入口、空调水出口和阀门，所述空调水入口通过分管道与烟气冷凝器通向至蒸发器的管道相连通，所述空调水出口通过分管道与所述蒸发器通向至烟气冷凝器的管道相连通，分管道上均设有阀门，此时冷凝器的出口、入口分别充当卫生热水出口、卫生热水入口。
优选地，所述空调水入口或出口所在的管道上设有电动阀门。
优选地，所述电动阀门与控制系统连接。
优选地，还包括一体化辅助应用系统，所述一体化辅助应用系统由采暖辅助应用系统和制冷辅助应用系统，所述采暖辅助系统与所述采暖系统通过管道连接，所述制冷辅助应用系统与所述制冷系统通过管道连接。
优选地，所述采暖辅助应用系统包括共用回水口、节能器、燃气采暖锅炉、前置换热器、风机、共用供水口和阀门，所述回水口、节能器、燃气采暖锅炉、共用供水口依次通过管道连接，所述共用回水口还通过共用管道与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口再通过共用管道与所述共用供水口连接，所有管道上均设有阀门，所述烟气冷凝器的烟气入口依次与前置换热器、节能器及燃气采暖锅炉通过管道连接，而所述烟气冷凝器的烟气出口与所述风机通过管道连接。
优选地，所述制冷辅助应用系统包括共用回水口、中央空调主机、共用供水口和卫生热水箱，所述共用回水口、中央空调主机、共用供水口依次通过管道连接，所述卫生箱通过所述共用管道与冷凝器连接，所述共用回水口还通过所述共用管道与所述空调水入口所在的分管道连接，所述共用供水口还通过所述共用管道与所述空调水出口所在的分管道连接，所有管道上均设有阀门。
优选地，所述压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、烟气冷凝器、烟气凝水处理装置、补水装置、循环泵、控制系统、阀门和管道均安装在底座上。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)一机多用：可实现制冷采暖制卫生热水三节能。可在制冷季回收空调水余热生产卫生热水，降低卫生热水成本的50％，同步产生制冷收益；可在采暖季深度回收燃气采暖锅炉烟气余热，节省燃气12％以上；
(2)一体化结构：烟气换热器、水源热泵、补水装置、切换阀门、连接管、循环泵、烟气凝水处理装置、控制系统安装在底座上，全部在工厂完成生产制造，整体机组发货，现场仅需连接6根外接管；
(3)超级环保：自带烟气凝水处理装置，不产生二次污染；烟气温度降低至20℃，消除白烟，减少硫化物排放80％，氮氧化物排放20％以上，减少雾霾；
(4)高效烟气冷凝：采用高效耐腐蚀烟气板式冷凝器，烟气排放温度更低，节能效果更好；
(5)自带云监控功能：可远程随时监控机组运行状态，动态调节运行参数，系统更节能、运行更稳定。
附图说明
图1为本发明的水源烟气源一体化热泵机组结构示意图。
图2为本实施例1的结构示意图。
图3为本实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步说明。
实施例1
如图1、图2所示，一种水源烟气源一体化热泵机组，是由采暖烟气余热回收系统、制冷卫生热水系统及其辅助系统组成，其中采暖烟气余热回收系统与辅助系统通过管道相连，制冷卫生热水系统与采暖烟气余热回收系统与辅助系统之间的连通管道通过分管道和阀门相连。
其中，共有系统包括依次通过管道连接的蒸发器4、膨胀阀3、冷凝器2、压缩机1，冷凝器2上设有出口和入口。
采暖烟气余热回收系统包括烟气冷凝器5、循环泵8、补水系统7、凝水处理装置6和阀门，烟气冷凝器5、循环泵8、蒸发器4依次通过管道相互连接，循环泵8和烟气冷凝器5之间的管道上连通设有补水装置7，蒸发器4通向至烟气冷凝器5的管道上设有阀门F1，烟气冷凝器5通向至蒸发器4的管道上设有阀门F2。烟气冷凝器5上设有烟气入口和烟气出口，烟气冷凝器5的出口还与凝水处理装置6连接，此系统中的冷凝器2的出口、入口分别充当采暖供水口A2、采暖回水口A1；
制冷卫生热水系统包括空调水入口A3、空调水出口A4和阀门，空调水入口A3通过分管道与烟气冷凝器5通向至蒸发器4的管道相连通，此分管道上设有阀门F4，空调水出口A4通过分管道与蒸发器4通向至烟气冷凝器5的管道相连通，此分管道上设有阀门F3，空调水入口A3或出口A4所在的管道上设有电动阀门10，电动阀门10与控制系统9连接。此系统中冷凝器2的出口、入口分别充当卫生热水出口、卫生热水入口。
本压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、蒸发器4、烟气冷凝器5、烟气凝水处理装置6、补水装置7、循环泵8、控制系统9、阀门10和连接管道均安装在底座上，全部在工厂完成生产制造，整体机组发货，现场仅需连接6根外接管。
还包括一体化辅助应用系统，所述一体化辅助应用系统由采暖辅助应用系统和制冷辅助应用系统，所述采暖辅助系统与所述采暖系统通过管道连接，所述制冷辅助应用系统与所述制冷系统通过管道连接。
采暖辅助应用系统包括共用回水口(此采暖辅助系统中充当采暖回水口)、节能器14、燃气采暖锅炉15、前置换热器13、风机12、共用供水口(此采暖系统辅助中充当采暖供水口)和阀门，共用回水口、节能器14、燃气采暖锅炉15、共用供水口依次通过管道连接，此管道上均设有阀门；共用回水口还通过共用管道与冷凝器2的入口连接，此共用管道上设有阀门F7；冷凝器2的出口再通过共用管道与共用供水口连接，此共用管道上设有阀门F8。烟气冷凝器5的烟气入口依次与前置换热器13、节能器14及燃气采暖锅炉15通过管道连接，而烟气冷凝器5的烟气出口与风机12通过管道连接。
制冷辅助应用系统包括共用回水口(此制冷辅助系统中充当空调回水口)、中央空调主机、共用供水口(此制冷辅助系统中充当空调供水口)和卫生热水箱11，共用回水口、中央空调主机16、共用供水口依次通过管道连接，管道上均设有阀门，卫生箱11通过共用管道与冷凝器2连接，此共用管道上分别设有阀门F9、F10，共用回水口还通过共用管道与空调水入口A3所在的分管道连接，共用供水口还通过共用管道与空调水出口A4所在的分管道连接。
本实施在采暖季的工作原理为：机组对外有采暖水接管A1/A2、空调水接管A3/A3、烟气接管A5/A6和补水接管A7。
采暖季运行：烟气阀F6关闭，烟气经前置换热器(选配)换热后进入烟气冷凝器，将烟气余热传递给烟气冷凝器内的7℃低温循环水，烟气温度降低至20-25℃后通过风机(选配)外排；阀门F3、F4、F9、F10关闭，F1、F2、F7、F8打开，循环泵8启动，通过循环泵8的驱动，12℃循环水在蒸发器1内使热泵循环工质蒸发，将循环水热量转移到热泵循环工质，循环水温度降低至7℃后又进入烟气冷凝器；蒸发后的热泵循环工质通过压缩机1做功后进入冷凝器2，在冷凝器2内被35-40℃采暖回水冷凝，采暖水温度升高至45-50℃，进入系统给客户供热，机组完成从烟气余热到采暖水的热量转移。烟气在烟气冷凝器5冷凝后产生的凝水进入烟气凝水处理装置6，中和处理达标后排放或回用。
本发明提供的一种水源烟气源一体化热泵机组，具有如下优点：
(1)一体化热泵机组，全工厂制造、整体发货，现场安装简单、快速；
(2)机组更节能：制冷采暖和制卫生热水均可实现节能；
(3)机组更环保：减少烟气污染物排放、实现冬季烟气消白、不产生二次污染；
(4)机组多功能：可在制冷季和采暖季节能运行，设备利用率高，投资回报快；
(5)亦可做烟气冷凝器单独运行，产生卫生热水。
实施例2
一种水源烟气源一体化热泵机组，是由采暖烟气余热回收系统、制冷卫生热水系统及其辅助系统组成，其中采暖烟气余热回收系统与辅助系统通过管道相连，制冷卫生热水系统与采暖烟气余热回收系统与辅助系统之间的连通管道通过分管道和阀门相连。
其中，共有系统包括依次通过管道连接的蒸发器4、膨胀阀3、冷凝器2、压缩机1，冷凝器2上设有出口和入口。
采暖烟气余热回收系统包括烟气冷凝器5、循环泵8、补水系统7、凝水处理装置6和阀门，烟气冷凝器5、循环泵8、蒸发器4依次通过管道相互连接，循环泵8和烟气冷凝器5之间的管道上连通设有补水装置7，蒸发器4通向至烟气冷凝器5的管道上设有阀门F1，烟气冷凝器5通向至蒸发器4的管道上设有阀门F2。烟气冷凝器5上设有烟气入口和烟气出口，烟气冷凝器5的出口还与凝水处理装置6连接，此系统中的冷凝器2的出口、入口分别充当采暖供水口A2、采暖回水口A1；
制冷卫生热水系统包括空调水入口A3、空调水出口A4和阀门，空调水入口A3通过分管道与烟气冷凝器5通向至蒸发器4的管道相连通，此分管道上设有阀门F4，空调水出口A4通过分管道与蒸发器4通向至烟气冷凝器5的管道相连通，此分管道上设有阀门F3，空调水入口A3或出口A4所在的管道上设有电动阀门10，电动阀门10与控制系统9连接。此系统中冷凝器2的出口、入口分别充当卫生热水出口、卫生热水入口。
本压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、蒸发器4、烟气冷凝器5、烟气凝水处理装置6、补水装置7、循环泵8、控制系统9、阀门10和连接管道均安装在底座上，全部在工厂完成生产制造，整体机组发货，现场仅需连接6根外接管。
还包括一体化辅助应用系统，所述一体化辅助应用系统由采暖辅助应用系统和制冷辅助应用系统，所述采暖辅助系统与所述采暖系统通过管道连接，所述制冷辅助应用系统与所述制冷系统通过管道连接。
采暖辅助应用系统包括共用回水口(此采暖辅助系统中充当采暖回水口)、节能器14、燃气采暖锅炉15、前置换热器13、风机12、共用供水口(此采暖系统辅助中充当采暖供水口)和阀门，共用回水口、节能器14、燃气采暖锅炉15、共用供水口依次通过管道连接，此管道上均设有阀门；共用回水口还通过共用管道与冷凝器2的入口连接，此共用管道上设有阀门F7；冷凝器2的出口再通过共用管道与共用供水口连接，此共用管道上设有阀门F8。烟气冷凝器5的烟气入口依次与前置换热器13、节能器14及燃气采暖锅炉15通过管道连接，而烟气冷凝器5的烟气出口与风机12通过管道连接。
制冷辅助应用系统包括共用回水口(此制冷辅助系统中充当空调回水口)、中央空调主机、共用供水口(此制冷辅助系统中充当空调供水口)和卫生热水箱11，共用回水口、中央空调主机16、共用供水口依次通过管道连接，管道上均设有阀门，卫生箱11通过共用管道与冷凝器2连接，此共用管道上分别设有阀门F9、F10，共用回水口还通过共用管道与空调水入口A3所在的分管道连接，共用供水口还通过共用管道与空调水出口A4所在的分管道连接。
本实施例在制冷季的工作原理为：机组对外有卫生热水接管A1/A2、空调水接管A3/A3、烟气接管A5/A6和补水接管A7。
制冷季运行：阀门F3、F4、F9、F10打开，F1、F2、F7、F8关闭，12℃空调水进入机组，在蒸发器1内使热泵循环工质蒸发，将空调水热量转移到热泵循环工质，空调水温度降低至7℃后进入空调系统；蒸发后的热泵循环工质通过压缩机1做功后进入冷凝器2，在冷凝器2内被20～40℃卫生热水冷凝，卫生热水温度升高至45～50℃，进入卫生热水系统，电动阀门F5用于调节进入机组的空调水流量。机组完成从空调水热量到卫生热水的热量转移，产生制冷和卫生热水的双重收益。
本发明提供的一种水源烟气源一体化热泵机组，具有如下优点：
(1)一体化热泵机组，全工厂制造、整体发货，现场安装简单、快速；
(2)机组更节能：制冷采暖和制卫生热水均可实现节能；
(3)机组更环保：减少烟气污染物排放、实现冬季烟气消白、不产生二次污染；
(4)机组多功能：可在制冷季和采暖季节能运行，设备利用率高，投资回报快；
(5)亦可做烟气冷凝器单独运行，产生卫生热水。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种水源烟气源一体化热泵机组，其特征在于：一体化热泵机组是由采暖烟气余热回收系统、制冷卫生热水系统及其辅助系统组成，其中所述采暖烟气余热回收系统与辅助系统通过管道相连，所述制冷卫生热水系统与所述采暖烟气余热回收系统与辅助系统之间的连通管道通过分管道和阀门相连。
2.根据权利要求1所述的一种水源烟气源一体化热泵机组，其特征在于：所述共有系统包括依次通过管道连接的蒸发器、膨胀阀、冷凝器、压缩机，所述冷凝器上设有出口和入口；
所述采暖烟气余热回收系统包括烟气冷凝器、循环泵、补水系统、凝水处理装置和阀门，所述烟气冷凝器、循环泵、蒸发器依次通过管道相互连接，所述循环泵和烟气冷凝器之间的管道上连通设有补水装置，两管道上均设有阀门，所述烟气冷凝器上设有烟气入口和烟气出口，所述烟气冷凝器还与凝水处理装置连接，此时冷凝器的出口、入口分别充当采暖供水口、采暖回水口；
所述制冷卫生热水系统包括空调水入口、空调水出口和阀门，所述空调水入口通过分管道与烟气冷凝器通向至蒸发器的管道相连通，所述空调水出口通过分管道与所述蒸发器通向至烟气冷凝器的管道相连通，分管道上均设有阀门，此时冷凝器的出口、入口分别充当卫生热水出口、卫生热水入口。
3.根据权利要求2所述的一种水源烟气源一体化热泵机组，其特征在于：所述空调水入口或出口所在的管道上设有电动阀门。
4.根据权利要求3所述的一种水源烟气源一体化热泵机组，其特征在于：所述电动阀门与控制系统连接。
5.根据权利要求2所述的一种水源烟气源一体化热泵机组，其特征在于：还包括一体化辅助应用系统，所述一体化辅助应用系统由采暖辅助应用系统和制冷辅助应用系统，所述采暖辅助系统与所述采暖系统通过管道连接，所述制冷辅助应用系统与所述制冷系统通过管道连接。
6.根据权利要求5所述的一种水源烟气源一体化热泵机组，其特征在于：所述采暖辅助应用系统包括共用回水口、节能器、燃气采暖锅炉、前置换热器、风机、共用供水口和阀门，所述回水口、节能器、燃气采暖锅炉、共用供水口依次通过管道连接，所述共用回水口还通过共用管道与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口再通过共用管道与所述共用供水口连接，所有管道上均设有阀门，所述烟气冷凝器的烟气入口依次与前置换热器、节能器及燃气采暖锅炉通过管道连接，而所述烟气冷凝器的烟气出口与所述风机通过管道连接。
7.根据权利要求5所述的一种水源烟气源一体化热泵机组，其特征在于：所述制冷辅助应用系统包括共用回水口、中央空调主机、共用供水口和卫生热水箱，所述共用回水口、中央空调主机、共用供水口依次通过管道连接，所述卫生箱通过所述共用管道与冷凝器连接，所述共用回水口还通过所述共用管道与所述空调水入口所在的分管道连接，所述共用供水口还通过所述共用管道与所述空调水出口所在的分管道连接，所有管道上均设有阀门。
8.根据权利要求4所述的一种水源烟气源一体化热泵机组，其特征在于：所述压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、烟气冷凝器、烟气凝水处理装置、补水装置、循环泵、控制系统、阀门和管道均安装在底座上。
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