CN110939972B - 空调冷凝热与工业废热并列回收及高品质供热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种空调冷凝热与工业废热并列回收及高品质供热系统，包括冷却水回路、工业废热回收回路和复叠式制冷循环，所述冷却水回路与所述复叠式制冷循环的蒸发器串联，并设有用于所述工业废热回收回路接入的接口装置。所述冷却水回路和所述工业废热回收回路回收的热量分别与所述复叠式制冷循环的蒸发器进行换热。本发明系统具有四种工作模式，很好地将制冷机组冷凝热的回收与工业废热的回收有机地结合起来并使之转化为高品质的热能加以利用，同时能够提高空调机组的能效比，使之更加高效。

Description

空调冷凝热与工业废热并列回收及高品质供热系统
技术领域
本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调机组冷凝热与工业废热并列回收及高品质供热系统。
背景技术
随着现代工业迅猛发展，能源消耗及浪费也越来越大，能源的日益衰减迫使我们对于能源回收技术的需求越发强烈，在众多的能量回收领域中，其中热回收存在极大的潜力。目前，热回收技术及设备在工业领域普遍存在，但大都是用于工业低品位废热的回收，且回收的热量广泛用于生活供热的二次利用，能量的二次利用途径十分有限。
发明内容
本发明提出一种空调冷凝热与工业废热并列回收及高品质供热系统，以解决现有技术中存在的热能回收及提供高品质热能的技术问题。
本发明采用的技术方案是，提出一种空调冷凝热与工业废热并列回收及高品质供热系统，该系统包括冷却水回路、工业废热回收回路和复叠式制冷循环，所述冷却水回路与所述复叠式制冷循环的蒸发器串联，并设有用于所述工业废热回收回路接入的接口装置。所述冷却水回路和所述工业废热回收回路回收的热量分别与所述复叠式制冷循环的蒸发器进行换热。
所述冷却水回路包括与空调机组冷凝器换热的水箱A、接口装置、与复叠式制冷循环的蒸发器换热的水箱B和水泵，所述水泵和所述水箱A的进口之间的管道上并联有冷却塔。
所述工业废热回收回路采用水循环，包括用于回收工业废热的换热器、水泵、接口装置和控制阀，并通过支路与生活供热装置连通。
优选地，所述接口装置采用板式换热器，对冷却水回路起预热作用。
所述复叠式制冷循环包括复叠式压缩机、与水箱C换热的冷凝器、节流装置和与水箱B换热的蒸发器。
优选地，所述水箱B和所述水箱C内分别设有一换热器，两换热器之间通过水泵构成一附加热循环利用回路 。
优选地，所述换热器采用板式换热器。
优选地，所述工业废热回收回路和所述复叠式制冷循环的用能端分别通过支路与生活供热装置连通。
本发明提出的系统包括四种运行模式：单一机组冷凝热回收用以生活供热、冷凝热与工业废热联合回收热量用以生活供热、冷凝热与工业废热联合回收用以高品质供热，和冷凝热与工业废热联合回收用以高品质供热及生活供热。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明很好地将制冷机组冷凝热的回收与工业废热的回收有机地结合起来并使之转化为高品质的热能加以利用。
2.本发明在回收机组冷凝热的同时能够提高空调机组的能效比，使之更加高效。
3.本发明系统具有四种工作模式，对含有工业废热及冷凝热的场合具有很好的适用性。
4.本发明能同时提供生活供热与高品质供热，实用性广。
5.本发明现场安装、拆卸及迁移方便。
附图说明
图1为本发明提出的空调机组冷凝热与工业废热并列回收及高品质供热系统的系统图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。应当理解，以下具体实施例仅用以解释本发明，并不对本发明构成限制。
本发明提出一种可以针对空调机组冷凝热及工业废热并列回收及转化为高品位能的系统，该系统在提高空调机组能效比(COP)基础上还可以提供高品位的热能。
如图1所示，空调机组包括压缩机01、冷凝器02、节流阀03和蒸发器04。蒸发器与冷冻水系统换热，为室内末端装置提供冷量。
本发明提出的空调冷凝热与工业废热并列回收及高品质供热系统包括用于与空调机组的冷凝器进行换热的冷却水回路1、用于回收工业废热的工业废热回收回路2，和提供高品质热能的复叠式制冷循环3，所述冷却水回路与所述复叠式制冷循环的蒸发器串联，并设有用于所述工业废热回收回路接入的接口装置。冷却水回路和工业废热回收回路回收的热量分别与复叠式制冷循环的蒸发器进行换热。
所述冷却水回路1包括与空调机组冷凝器换热的水箱A、接口装置13（可采用预热换热器）、与复叠式制冷循环的蒸发器换热的水箱B和水泵5，水泵出口和水箱A的进口之间的管道上并联有冷却塔12。水泵出口分别通过第一阀门11和第二阀门12控制两条管道的开启和关闭。
所述工业废热回收回路2采用水循环，包括设于工业废热源8用于回收工业废热的换热器（图中未示）、水泵5、接口装置13和第三阀门21，并通过支路6和第四阀门22与生活供热装置4连通。接口装置13采用板式换热器，在冷水回路中起预热作用。
所述复叠式制冷循环3包括复叠式压缩机31、与水箱C换热的冷凝器32、节流装置33和与水箱B换热的蒸发器34。高品质热能通过水为介质与水箱C进行换热，向需要提供高温热源的设备9进行供热。水箱B和水箱C内分别设有一换热器35，该实施例使用板式换热器，两换热器之间通过水泵5和管道构成一附加热循环利用回路7。
工业废热回收回路和复叠式制冷循环的用能端分别通过支路与生活供热装置4连通。
本发明提出的空调机组冷凝热与工业废热并列高质量回收的系统可以至少实现单一制冷机组冷凝热回收用以生活供热、冷凝热与工业废热联合回收用以生活供热、冷凝热与工业废热联合回收用以高品位供能，和冷凝热与工业废热联合回收用以高品位供能及生活供热四种工作模式。
本发明提出的系统针对空调机组的冷凝热（低品位热40℃-50℃）、工业废热（工厂生产过程中伴随产生的30℃-60℃的低温废水废气）进行回收，通过复叠式制冷循环转化为高品位热能（80℃以上）加以利用，高品位热能可以用作烘干等工艺，也可以用作他途。现存有关废热回收的技术一般只是把废热回收然后变成同等品位的热水以用作生活供热。对于一些工厂废热量很大，生活热需求又很小，同时存在物料烘干等工艺需要高品位热能的情况，本发明提出的技术方案则是一种有效地解决办法。
本发明中的制冷机组冷凝热回收不仅带走空调机组冷凝热，同时优化了室外机的工作环境，由此提高了机组的工作效率。例如：空调外机在50℃环境下，工作很吃力，能效很低，在30℃环境下，工作很轻松，能效提高很多。
本发明具有四种工作模式，包括单独回收空调机组冷凝热、单独回收工业废热、转变为高品位热能等组合，实用性广。例如：当有些季节不存在机组冷凝热时候（例如冬季不用开空调），此时存在工业废热，即可以回收废热直接用于生活供热。
空调机组冷凝热与工业废热并列回收部分包含用于与制冷机组的冷凝器进行换热的冷却水回路1、用于回收工业废热的工业废热回收回路2和提供高品质热能的复叠式制冷循环3。接口装置13作为工业废热回收的接口。复叠式制冷循环作为高品位供能接口，生活供热装置4作为中低端热能接口。各部分通过控制器和调节装置协调工作。
本发明提出的系统中，包含冷却水回路、工业废热回收回路、能量回收提高回路和附加热循环利用回路。各个部分包含的装置可拆卸、迁移、再现场装配，机动性强。以上各个回路中，热回收介质均为水，接口装置13和换热器35均采用板式换热器。
在冷却水回收空调冷凝热回路中，当从水箱B中出水温度高于30℃时，同时开启冷却塔与第一阀门M1，关闭第二阀门M2，以保证冷凝器的散热效率。
当工业废热的热水温度高于空调机组冷却水温度时，工业废热水管上水泵开启，开启接口装置13和第三阀门21，此时热量用于加热水箱B中的循环水。当工业废热的热水温度低于空调机组冷却水温度时，关闭水泵及第三阀门M3，打开第四阀门M4，此时工业废热通过支路6直接用于生活供热。
能量回收及提高回路中，当水箱C中水温低于水箱B中水温时，同时开启复叠式制冷机组、水泵及第五阀门M5，使热量快速转移到水箱C中；当水箱C中水温高于水箱B后，关闭换热器35、水泵及第五阀门M5。
复叠式制冷机组具有吸收热量并且提高供热品质的特点，例如，电加热时，1L水从10℃上升到80摄氏度可能需要一度电，但复叠式制冷机组就可以只需要0.3度电，水温度上升的热量来源于左边水箱A中水中热量加上电能转变的热量。
空调机组冷凝热与工业废热并列回收及提升品质供热系统可以实现单一机组冷凝热回收用以生活供热、冷凝热与工业废热联合回收用以生活供热、冷凝热与工业废热联合回收用以高品质供能、冷凝热与工业废热联合回收用以高品质供热及生活供热四种模式，具体控制方案如下：
一、单一机组冷凝热回收用以生活供热。
当无工业废热或工业废热难以回收利用时，可以运行单一回收空调机组冷凝热的冷却水回路1，此时热量较少，只开启复叠式制冷循环3及换热器35，
水箱B中的水跟板式换热器换热，然后再跟水箱C中的水换热，此时不提供高品位的热量。当右侧水箱C温度远远低于左侧水箱B中温度时，此时是为了加快热量从B水箱转移到C水箱，C水箱中的水可以通过支路提供给生活供热装置4，同时提高空调机组的散热效率。
二、冷凝热与工业废热联合回收热量用以生活供热。
当存在工业废热可以回收利用，且附近对高品位热能没有需求时，此时只开启复叠式制冷循环3及板式换热器35，使冷凝热与工业废热联合回收用于生活供热，同时提高空调机组散热效率。
三、冷凝热与工业废热联合回收用以高品质供热。
当存在工业废热可以回收利用，且附近对生活供热没有需求时，此时开启复叠式制冷机组，将冷凝热与工业废热联合回收用于高品位供能，同时提高空调机组散热效率。
四、冷凝热与工业废热联合回收用以高品质供热及生活供热。
当存在工业废热可以回收利用，且附近对高品位热能及生活供热都有需求时，开启复叠式热泵机组，使冷凝热与工业废热联合回收，皆用于高品质供热和生活供热，同时提高空调机组散热效率。
以上所述仅为本发明的具体实施方式。应当指出的是，凡在本发明构思的精神和框架内所做出的任何修改、等同替换和变化，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空调冷凝热与工业废热并列回收及高品质供热系统，其特征在于，包括空调机组、冷却水回路、工业废热回收回路和复叠式制冷循环，所述冷却水回路包括与所述空调机组的冷凝器换热的水箱A、用于所述工业废热回收回路接入的接口装置（13）、与所述复叠式制冷循环的蒸发器换热的水箱B，以及水泵，所述水泵出口和所述水箱A的进口之间的管道上并联有冷却塔；所述水箱B和所述水箱C内分别设有一换热器（35），两换热器之间通过水泵和管道构成一附加热循环利用回路。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工业废热回收回路采用水循环，包括工业废热源（8）、水泵、接口装置和控制阀，并通过支路与生活供热装置连通。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接口装置采用板式换热器。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述复叠式制冷循环包括复叠式压缩机、与水箱C换热的冷凝器、节流装置和与水箱B换热的蒸发器。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接口装置和所述换热器采用板式换热器。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述复叠式制冷循环输出80℃以上的热水。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工业废热回收回路和所述复叠式制冷循环的用能端分别通过支路与生活供热装置连通。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括四种运行模式：
单一机组冷凝热回收用以生活供热、冷凝热与工业废热联合回收热量用以生活供热、冷凝热与工业废热联合回收用以高品质供热，和冷凝热与工业废热联合回收用以高品质供热及生活供热。
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