CN110454977A - 一种循环利用污水热量的热泵节能系统 - Google Patents

Abstract

本发明中利用了家庭和工业设备以及各个领域排放的污水具有高温高热性质的特点，通过热泵能量转移装置吸收污水中的热量，用以加热水箱作为热源，达到提高系统传热性能指数的目的。本发明可以直接将污水中的热量转移，再次循环利用，可以有效的将污水排放温度降低，实现节能减排，能源循环再利用的目的。本发明中所配备的除污系统可有效的对水箱进行清洁，防止污垢对水箱造成腐蚀，以此来延长机体的使用寿命。

Description

一种循环利用污水热量的热泵节能系统

技术领域

本发明涉及能源再利用及节能减排领域，特别是一种循环利用污水热量的热泵节能系统。

背景技术

各个地方每天需要大量的高温热水用于各个领域，这部分热水一般是通过快速加热方式获得，这种获得热水的方式需要消耗大量的二次能源。目前的现状是：各个地方一面需要消耗电能或其它高质能源得到热水，一面又通过下水道将带有高温的污水排掉，这种生产模式造成热水以及高品质能源的浪费，同时高温污水在下水道中因为高温极容易促生细菌滋生甲烷等易燃易爆气体而污染环境。

热泵是通过做功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。热泵的蒸发温度越高，其传热性能指数COP也就越高，热泵就越节能。传统的空气源热泵热水装置，其蒸发温度受气温的影响，往往在冬季或比较冷的天气，热泵的传热性能指数比较低，设备的做功功率低下，造成的经济效益小，且不适合初期投资。若采用污水热泵或土壤源热泵获得热水的方式，则需要较高的初投资。无论采用空气源、污水或土壤源热泵，其获得热水的能量消耗均可低于电热水装置。

通过上述，如今如何利用热泵的特性，解决上述各个地方现存的问题，急需开发一种新型结构的节能系统。

发明内容

本发明的目的是弥补现有技术的缺陷，提供一种循环利用污水热量的热泵节能系统，在初期投资费用小，原设备基础改动范围小的情况下，将各个地方排污水废热回收设备、热水制造设备及各个领域装置合为一体，能降低热水能耗的一种利用高温污水废热并能避免或降低甲烷等易燃易爆气体生成的带有热泵的节能系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种循环利用污水热量的热泵节能系统，该节能系统包括有蒸发器、冷凝器、压缩机、气液分离装置、节流阀、水箱、过滤装置、节能系统、加热水箱和电加热装置，其中：所述压缩机通过管路依次与气液分离装置、节流阀，蒸发器，冷凝器连接，所述加热水箱内的一端为与自来水水管相连的预备加热水箱，加热水箱的另一端为快速加热水箱，所述加热水箱的预备加热水箱与快速加热水箱之间设有低于加热水箱顶部的隔板，所述冷凝器置于加热水箱的预备加热水箱，所述电加热装置置于加热水箱的快速加热水箱，所述过滤装置与节能系统的排水口相连，所述过滤装置置于水箱顶部或中上部，所述蒸发器置于水箱内，所述水箱底部设有可拆卸式过滤阀。

本发明的效果是该热泵式节能系统由蒸发器内的制冷剂吸收热量，并通过压缩机将制冷剂压缩后释放热量后输送至加热水箱预备加热水箱的冷凝器内经冷凝器加热热水。液体与蒸发器直接接触，使蒸发器获得高温环境，即提高了蒸发温度，使热泵的传热性能指数得以提高，而蒸发温度又不受气象条件的制约，达到在初期投资费用小，原设备基础改动范围小的情况下，提高热泵适用范围和提高家庭及工业设备地区的排水环境质量。

附图说明

图1为本发明的循环利用污水热量的热泵节能系统结构原理示意图。

图2为本发明的循环利用污水热量的热泵节能系统的加热水箱平面视图。

图3为本发明的循环利用污水热量的热泵节能系统的加热水箱结构视图。

图中：1加热水箱、2高温水进口、3电加热装置、4冷凝器、5节流阀、6可拆卸式过滤阀、7水箱、8蒸发器、9节能系统、10过滤装置、11气液分离装置、12压缩机、13低温水进口、14隔板、15低温水阀、16热电偶试温度传感装置、17电加热开关、18压缩机开关、19聚氨酯保温层、20自来水净化器、21整体保护箱、22接地线23调温器、24温度表盘、25调温器、26除污系统、27电磁密封阀A、28电力抽真空泵、29电磁密封阀B、30电力吸气泵、31电磁启闭阀、32高压储气罐、33操控单元、34高压出气口、35真空吸污口、36排气口。

具体实施方式

结合附图对本发明的循环利用污水热量的热泵节能系统结构作进一步说明。

本发明的循环利用污水热量的热泵节能系统的设计思想是利用各个地方排放的高温污水废热，将节能系统排水在过滤后引入热泵热水装置，利用了热泵的较高蒸发温度可导致较高适用范围的特点，可用以代替电热水装置或其它加热方式来加热热水，同时也降低了高温污水排放带来的环境问题，避免或降低甲烷等易燃易爆气体生成，因此这是一种能源再利用及节能减排的节能系统。

本发明的循环利用污水热量的热泵节能系统结构是，包括蒸发器8、冷凝器4、压缩机12、气液分离装置11、节流阀5、水箱7、过滤装置10、节能系统9、加热水箱1和电加热装置3，压缩机12通过管路依次与冷凝器4、节流阀5、蒸发器8、气液分离装置11连接，所述气液分离装置11通过管路与所述压缩机12连接，所述加热水箱1的进水口13与自来水水管相连，所述冷凝器4置于加热水箱1的预备加热水箱，所述加热水箱1与自来水水管相连的预备加热水箱设有低温水进口。所述电加热装置3置于加热水箱1的快速加热水箱，所述加热水箱1的快速加热水箱设有高温水出口。快速电加热装置的启动开关连接有热电偶式温度传感装置，加热水箱的顶部设有通风排气口。所述电加热装置3的启动开关与热电偶式温度传感装置及控制仪表相连。

所述加热水箱1的预备加热水箱与快速加热水箱之间有低于加热水箱1的隔板14隔开，所述过滤装置10与节能系统9的排水口相连，所述过滤装置10置于水箱7顶部或中上部，所述蒸发器8置于水箱7内，所述水箱7的底部设有可拆卸式过滤阀7。

所述快速电加热装置3为陶瓷加热装置，使用该加热装置是为了防止电加热装置会因为水内锈蚀腐烂造成漏电事故的发生。所述加热水箱1内衬有保温材料，所述保温材料为聚氨酯发泡泡沫。

所述的蒸发器应采用不锈钢或钛合金材质，所选用的材质必循具有耐化学腐蚀和传热性能好的优点。

所述的加热水箱的进水口前必须附带装有自来水净化器，是为了使防止未经净化的自来水会对加热水箱中的电加热器和冷凝器造成腐蚀。

所述的高压储气罐32中为高压气体，使用高压气体清洁水箱中的污垢，较使用高压液体相比，降低了高压液体在流动过程中对构件产生气蚀可能性。

所述蒸发器8和冷凝器4为螺旋管式冷凝器。

所述蒸发器8内的制冷剂为氟利昂。

所述高压储气罐32中的高压气体为500kpa的高压空气。

本发明设备制冷剂循环过程如下：气态制冷剂在冷凝器4内因对自来水释放热量后冷凝成液态制冷剂，液态制冷剂经节流阀5节流加压后进入蒸发器8，经由节能系统9排放的高温污水在蒸发器8的外壁表面上与制冷剂相互换热，使蒸发器8内的制冷剂形成气态制冷剂。经气液分离装置内将所产生的气态制冷剂和液态制冷剂进行分离后，将气态制冷剂进入压缩机12，经压缩机12加压后送往冷凝器4，气态制冷剂在冷凝器4内生成液态制冷剂，随后气液分离装置中的液态制冷剂与加压后的制冷剂汇合在一起，再次流向冷凝器中，再开始新循环。

自来水运行包括如下过程：自来水经由加热水箱1进水口送至加热水箱1预备加热水箱，该部分液体在预备加热水箱的冷凝器4表面与气态制冷剂换热被加热后，送至快速加热水箱，进而在快速加热水箱内被保温或被继续加热至高温热水，经热水泵抽出加热水箱后供用户使用。

各个地方排放的高温污水的运行过程如下：污水从污水进口进入过滤装置10，经过滤装置10过滤后，进入水箱7，在水箱7中的蒸发器8的表面与液态制冷剂进行换热，使液态制冷剂吸热化为气态制冷剂，同时换热完的污水温度下降，温度降低后的低温污水由水箱7底部的可拆卸式过滤阀7排出。

实施：

热泵节能系统实施过程：

用户打开压缩机开关，电加热开关，随后污水经过过滤后流进节能系统中，与其中的蒸发器内的液态制冷剂换热后变成低温污水，随后通过可拆卸式污水阀排出。经过换热的液态制冷剂会由低温高压的制冷剂变为高温低压气态制冷剂，气态制冷剂回流过冷凝器，加热水箱中通过的低温自来水会与冷凝器中的气态制冷剂换热，低温自来水会被预热，同时高温低压的制冷剂也会被冷却为低温低压的气态制冷剂，此时的制冷剂继续流动，经过节流装置会变成低温中压的气液混合制冷剂，气液混合制冷剂会继续流动，流进气液分离装置中，经过气液分离变为气体制冷剂与液体制冷剂，气体制冷剂继续流向压缩机，经过压缩机的加压会由低温中压的气态制冷剂变为低温高压的液态制冷剂。低温高压的液态制冷剂继续流向蒸发器，开始新一段循环。

在上述过程中低温自来水会在加热水箱中的预备加热箱中会被冷凝器预备加热，随后会流进快速加热箱中被电加热器加热，再在加热水箱中储存或被热水泵抽出供用户使用。

在上述过程中，污水会经过过滤器的过滤后流进节能系统中，在节能系统与蒸发器中的液态制冷剂换热后变成低温污水，然后经过可拆卸式污水阀排出。

除污系统实施过程：

热泵节能系统主机停止运行后，辅机开始运行，操控单元控制电磁密封阀关闭，随后电力抽真空泵开始将加热水箱中的空气抽空，此时加热水箱中接近真空状态。随后电力吸气泵开始向高压储气罐中抽气，当高压储气罐中的空气气压接近500kpa时，电力吸气泵停止运行，启闭阀开启，500kpa的高压气体通过管道冲进水箱中，高压气体冲刷水箱中的污垢，并将污垢排出水箱外。以此来达到清洁水箱的目的。

水箱清洁完毕后，电磁密封阀A开启，电磁阀B关闭，主机可再次运行。

Claims (5)

1.一种循环利用污水热量的热泵节能系统，其特征在于其用到了一种是用污水源热泵的节能系统，该系统可以将污水过滤后循环利用其热量，降低污水未经处理后排放对环境造成污染，同时实现能源的二次利用。

2.一种循环利用污水热量的热泵节能系统，其特征在于其用到了一种由不锈钢或钛合金制作的蒸发器，该蒸发器据有耐化学腐蚀，传热性能好的优点。

3.一种循环利用污水热量的热泵节能系统，其特征在于该节能系统可以根据使用目的设计其大小，小到可以适用于家庭的节约用水用电，大到可以用于火电站的能源循环二次利用，减少化工厂的污水污染程度。

4.一种循环利用污水热量的热泵节能系统，其特征在于除污系统中的除污功能使用高压气体进行除污。

5.一种循环利用污水热量的热泵节能系统，其特征在于除污过程中是将水箱抽真空，然后配合高压气体让水箱与外界产生巨大的压差，以此达到清洁水箱的目的。