CN200996759Y

CN200996759Y - 从污水原水中直接提取低位热源的水源热泵

Info

Publication number: CN200996759Y
Application number: CN 200620115556
Authority: CN
Inventors: 苏明立; 徐云; 白力仁
Original assignee: BEIJING ZHONGGUANCUN INTERNATIONAL ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY PROMOTION CENTER Co Ltd
Current assignee: BEIJING ZHONGGUANCUN INTERNATIONAL ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY PROMOTION CENTER Co Ltd
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2016-05-22

Abstract

本实用新型涉及的是一种节能、环保、水资源再利用的水源热泵技术，可用于冬季采暖，或热水供应。污水原水是指未经处理的城镇生活污水，它是水源热泵获取低位热源的有效来源。为了不使污水中的杂质堵塞热泵，通常要在污水和热泵之间安装一个中间换热装置，提供低位热源的污水并不进入热泵循环，而是通过中间换热器的清洁水体将低位热源转移给热泵，以确保设备正常运行。本实用新型提供了一种不需要中间换热装置，可以从污水中直接提取低位热源的水源热泵机组。该热泵的基本特点是采用换热管内壁光滑的满液式蒸发器，并在污水入口处安装过滤隔栅，从而有效地解决了污水直接进入热泵后可能造成堵塞的技术问题。

Description

从污水原水中直接提取低位热源的水源热泵

技术领域

本实用新型涉及的是一种节能、环保、水资源再利用的水源热泵技术，可大范围地应用于冬季采暖，或热水供应。

背景技术

水源热泵是一种利用电力做功和冷媒物理形态的往复变化，从水体中获取低位热(摄氏7～25度)，输出可被人们所用的高位热(摄氏40～80度)的空调设备。它有别于从空气、土壤中中获取低位热源的空气热泵和地源热泵。

污水原水是指未经处理的城镇生活污水，它是水源热泵获取低位热源的有效来源，由于污水原水的水体成分极其复杂，为了保证热泵设备的正常运行，通常要在污水和热泵之间安装一个中间换热装置。提供低位热源的污水并不进入热泵循环，而是通过中间换热器将低位热源转移给在换热器与热泵之间往复循环的清洁水体，由清洁水体以二传接力的方式将低位热源不间断地供给热泵(见附图1)。

上述技术已经有几十年的实践，在国内外得到广泛和成熟的应用。但是也充分暴露了内在的欠缺：

1、在污水和热泵之间增设中间换热装置，增加了系统的投资；

2、增加中间换热装置必然增加换热损耗，影响整个系统的热效率。

实用新型内容

本实用新型提供了一种不需要中间换热装置，可以从污水原水中直接提取低位热源的热泵技术(见附图2)。

该热泵与常规热泵一样，由以下基本部件组成：(1)压缩机；(2)蒸发器；(3)冷凝器；(4)节流阀和控制器；(5)过滤装置；(6)连接各组件的管路(见附图3)。

该热泵的运行工况也和常规热泵一样：提供低位热源的水体经过过滤装置(5)源源不断地流入蒸发器(2)后流出——蒸发器中的液态冷媒在低位热源的作用下气化——气化后的冷媒通过管道(6)进入压缩机(1)被压缩成高温高压的气态——高温高压的气态冷媒通过管道(6)进入冷凝器(3)变成高压液态，同时释放出可以利用的高位热能——流出冷凝器的高压液态冷媒经过节流阀(4)降压后重新进入蒸发器，如此循环往复，不断地提供可以利用的高位热能(见附图4)。

本实用新型与众不同的基本特点在于：采用换热管内壁光滑的满液式蒸发器，采用污水处理的专用隔栅替代一般的过滤装置，从而有效地解决了污水直接进入热泵后可能造成堵塞的技术问题。

本实用新型可以实现下述有益效果：

1、有效防止污水中的杂质和杂物堵塞热泵内部换热管路。

2、使热泵直接从污水中提取低位热源，提高换热效率。

3、免去花费在中间换热设备的投资。

附图说明

图1、现有污水热泵的工作原理示意图。图中标记：(1)水源热泵机组；(2)蒸发器；(3)冷凝器；(4)中间换热器；(5)污水；(6)采暖建筑。图中可见污水和热泵机组之间需要安装中间换热装置(4)，污水并不进入热泵机组循环，而是通过中间换热器将低位热源转移给清洁水体，再由清洁水体将低位热源供给热泵机组。

图2、本实用新型提供的热泵工作原理示意图。图中标记；(1)水源热泵机组；(2)蒸发器；(3)冷凝器；(4)隔栅；(5)污水；(6)采暖建筑。图中可见污水经过隔栅过滤后，直接进入热泵机组的蒸发器，且由于蒸发器采用内壁光滑的换热管，因此不会发生堵塞，从而大大提高了换热效率。

图3、本实用新型提供的热泵结构及部件外观图。图中标记：(1)压缩机；(2)蒸发器；(3)冷凝器；(4)节流阀及控制器；(5)管路；(6)过滤隔栅。从外观上看，本实用新型的提供的热泵机组与传统的热泵机组并无明显不同，唯一显著的区别是，本实用新型提供的热泵机组的进水口要求装配污水处理专用的过滤隔栅。

图4、热泵运行工况示意图。图中标记：(1)压缩机；(2)蒸发器；(3)冷凝器；(4)节流阀；(5)过滤隔栅；(6)管路；(7)污水；(8)采暖建筑。本实用新型热泵机组的运行工况如下：提供低位热源的水体经过过滤隔栅(6)源源不断地流入蒸发器(2)后流出——蒸发器中的液态冷媒在低位热源的作用下气化——气化后的冷媒通过管道(6)进入压缩机(1)被压缩成高温高压的气态——高温高压的气态冷媒通过管道(6)进入冷凝器(3)变成高压液态，同时释放出可以供建筑采暖用的高位热能——流出冷凝器的高压液态冷媒经过节流阀(4)降压后重新进入蒸发器。如此循环往复，不断地将污水中的低位热源提升为可供采暖用的高位热能。

图5、常用热泵的干式蒸发器工作原理图。图中标记：(1)低位热源水入口；(2)低位热源水出口；(3)制冷剂入口；(4)制冷剂出口；(5)换热管；(6)导流板。其特征是冷媒从(3)进入，由(4)流出，中间通过换热管；而提供低位热源的水体从(1)进入，由(2)流出，中间通过蒸发器壳体。

图6、本实用新型采用的满液式蒸发器工作原理图。图中标记：(1)污水入口；(2)污水出口；(3)制冷剂入口；(4)制冷剂出口；(5)换热管。其特征与干式蒸发器相反，制冷剂从(3)进入，由(4)流出，中间通过蒸发器壳体；而污水从(1)进入，由(2)流出，中间通过内壁光滑的换热管。

图7、内螺纹换热管和内壁光滑换热管剖面对比示意图。图中标记：(1)内壁光滑换热管；(2)内螺纹换热管。本实用新型蒸发器采用的是内壁光滑换热管。

图8、污水厂用过滤隔栅结构示意图。图中标记：(H1)最高水位；(H)最低水位。污水由隔栅底部流过，隔栅截留水中的杂质，再由连在链条上的耙齿将截流的杂质提升到隔栅顶部的渣斗中。

具体实施方式

热泵设备从污水中直接提取低位热源，就是让污水直接进入热泵设备内的蒸发器换热。要在上述条件下保证热泵的正常持续运行，关键是要解决防堵问题，即防止污水中的固体或絮状物堵塞其所流经的蒸发器。

本实用新型通过以下具体实施方式解决了上述问题：

1、污水热泵内部采用满液式结构的蒸发器。

通常的热泵为了获得较高的运行效率，采用干式蒸发器从水体中提取低位热源。

干式蒸发器的特征是冷媒从蒸发器内的换热管通过，提供低位热源的水体从蒸发器的整个内壳通过(见图5)。如果通过蒸发器内壳的水体是污水，污水中的杂质和絮状物必然与蒸发器内的换热管和导流板缠绕，最终堵塞整个蒸发器内壳。

满液式蒸发器的特征是冷媒从蒸发器内壳通过，提供低位热源的水体从蒸发器内的换热管通过(见图6)。采用满液式蒸发器则可以有效地避免污水中的杂质和絮状物堵塞整个蒸发器内壳。

2、污水热泵蒸发器的换热管采用内壁光滑的光管。

为了获得较高的换热效率，热泵蒸发器和冷凝器内的换热管多采用内螺纹管(见图7)，以获得较多的换热面积。但是，如果提供低位热源的水体是污水，其中的杂质和絮状物势必容易在内螺纹结构的管壁沉积和缠绕，进而最终堵塞整个换热管。

冷凝器和蒸发器采用内壁光滑的换热管(见图7)，就可以有效地防堵塞。

3、在热泵水源进口前端污水处理专用隔栅，滤除大于蒸发器换热管内径的固体(见图8)，避免污水中体积大于换热管经的杂质和固体流入并直接堵塞蒸发器。

隔栅是一种十分成熟的污水前处理设备，由固定栅条、链条、耙齿、电动减速机等部件组成。隔栅底部淹没在污水中，污水流经隔栅时被栅条将污水中的漂浮物、杂质截留，滚动的链条带动耙齿将截留的栅渣提升至上部的渣斗中。

隔栅与污水热泵配合使用，可以有效地防止污水中的杂质堵塞热泵的管路。

Claims

1、一种从污水原水中直接提取低位热源的水源热泵，该热泵由压缩机(7)、蒸发器(2)、冷凝器(3)、节流装置及控制器(8)、过滤隔栅(6)、连接管路(9)等组成，其特征是蒸发器为满液式，冷媒充满蒸发器，提供低位热源的污水原水从其中的换热管内通过。

2、根据权利要求1所述的从污水原水中直接提取低位热源的水源热泵，其特征是蒸发器内的换热管为内壁光滑的换热管。

3、根据权利要求1所述的从污水原水中直接提取低位热源的水源热泵，其特征是热泵前端污水原水入口加装污水处理专用隔栅，隔栅的间隙小于蒸发器换热管内径。