CN201670838U - 一种地源热泵沼气池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种热泵沼气池，特别涉及一种地源热泵沼气池，属环境工程设备。它是由：厌氧消化系统、隔热保温系统、地源热泵系统、控制系统连接组成。所述的厌氧消化系统由预处理池、厌氧消化池、曝气池组成；隔热保温系统由隔热保温板、热水循环管、循环泵组成；地源热泵系统由地下换热系统、热泵主辅机系统及末端换热设备组成，地源热泵系统末端换热设备通过热水循环管与隔热保温系统、厌氧消化系统连接，热泵中的地埋管换热器吸收土壤中的热量，并将热量传递给水，水通过循环管加热厌氧消化池促进厌氧消化；热水循环管既可以置于厌氧消化池内部也可以置于外部。本实用新型可解决沼气工程冬季生产成本高、能耗大等问题，易于推广。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种热泵沼气池，特别涉及一种地源热泵沼气池。适合农作物秸秆、厨房生活垃圾、畜禽粪便等的综合利用，属环境工程所需设备装置。
背景技术
在当今能源危机的形势下，拓展资源再生利用，促进生物质能的科学利用和保护生态环境，越来越成为当今世界发展的主题。而沼气就是实现生物质能量向清洁能源的转化。现有传统沼气池包括大、中型沼气工程成本高、效率低，对粪污的处理不彻底、不迅速，特别是有些没有增温、保温装置，有些有增温、保温装置，也由于使用煤炭、电力等高品质能源，成本高，不利于北方寒冷地区推广。而德国沼气工程一般采用沼气发电的余热热水循环加热沼气池，对于中、小型沼气池以及没有发电的沼气工程也不实用。地源热泵技术以逆向卡诺循环原理为基础，通过输入少量的电能提取地下浅层地热能源，为建筑物体供暖、制冷及生活热水等。是一个利用少量的高品位电能，实现低品位热能的转移过程。能量投入少，产出大，而地源热泵技术应用于沼气工程不仅可以降低沼气工程运行成本，而且还是可再生循环利用的能源，意义深远。本实用新型就是解决沼气池及大、中型沼气工程易冻、冬季能源消耗大、运行成本高、产气率低以及对粪污的处理不彻底、不迅速、效率低等问题。
发明内容
本实用新型涉及一种热泵沼气池，特别涉及一种地源热泵沼气池。本实用新型采用的技术方案为：一种地源热泵沼气池，其特征在于它包括：厌氧消化系统、隔热保温系统、地源热泵系统、控制系统连接组成。所述的厌氧消化系统由预处理池、厌氧消化池、曝气池组成；隔热保温系统由隔热保温板、热水循环管、循环泵组成；地源热泵系统由地下换热系统、热泵主辅机系统及末端换热设备组成，其中地下换热系统由地埋管换热器、循环水泵、管道组成，热泵主辅机系统由冷热源侧换热器、压缩机、换向阀、节流阀组成，末端换热设备由冷凝器组成。地源热泵系统末端换热设备通过热水循环管与隔热保温系统、厌氧消化系统连接，地源热泵中的地埋管换热器为竖直式埋管换热器，它吸收了地表浅层土壤中的热量，并将热量传递给水，水通过循环管加热厌氧消化池促进厌氧消化，热水变冷后，再通过地源热泵系统加热。所述的热水循环管既可以放置于厌氧消化池内部也可以放置于厌氧消化池外部。本实用新型的主要目标为：(1)可处理畜禽粪便、秸秆、厨房生活垃圾等，可以使原料发酵充分，提高发酵效率和产气率；(2)系统中设置有地源热泵可以为厌氧发酵提供适宜的温度同时降低了加热成本；(3)地源热泵系统提供的能源为可再生能源，它高效节能、运行费用低，冷热源温度四季稳定，可节约能源40％左右。本实用新型的有益效果：1、系统设计了地源热泵装置，可控制厌氧发酵温度，进而实现自动恒温控制；2、系统中有循环加温、保温装置，可保障厌氧发酵运行稳定，高效生产沼气；3、地源热泵是节能设备，它能消耗较少的能源提供大量的能源，是利用逆卡诺循环原理，从低温环境吸热并向高温环境放热达到为物体供热的目的，它是可再生能源，能量投入少，产出大，可实现高效率低能耗，节能效果明显。本实用新型结构合理，运行高效，适合推广使用。
附图说明
附图1是本实用新型的一种结构示意图，图中虚线为料液液面，管道箭头方向为传输方向；图中：1.地埋管换热器，2.土壤，3.循环水泵，4.地源热泵热水循环管，5.冷热源侧换热器，6.节流阀，7.压缩机，8.换向阀，9.畜禽粪便预处理池，10.带污泥泵的传输管道，11.厌氧消化池，12.沼气输送管道，13.隔热保温板，14.搅拌装置，15.热水循环盘管，16.循环水中转箱，17.热水循环管，18.曝气池。
具体实施方式
具体实施方式一：一种热泵沼气池，特别涉及一种地源热泵沼气池。它包括：厌氧消化系统、隔热保温系统、地源热泵系统、控制系统连接组成。所述的厌氧消化系统由预处理池、厌氧消化池、曝气池组成；隔热保温系统由隔热保温板、热水循环管、循环泵组成；地源热泵系统由地下换热系统、热泵主辅机系统及末端换热设备组成，其中地下换热系统由地埋管换热器、循环水泵、管道组成，热泵主辅机系统由冷热源侧换热器、压缩机、换向阀、节流阀组成，末端换热设备由冷凝器组成。地源热泵系统末端换热设备通过热水循环管与隔热保温系统、厌氧消化系统连接；地源热泵中的地埋管换热器为竖直式埋管换热器，它吸收了地表浅层土壤中的热量，并将热量传递给水，水通过循环管加热厌氧消化池促进厌氧消化，热水变冷后，再通过地源热泵系统加热。所述的热水循环管既可以放置于厌氧消化池内部也可以放置于厌氧消化池外部。运行时沼气池预处理池放入调好浓度的畜禽粪便，处理好后原料打入厌氧消化池。厌氧消化池采取隔热保温处理，热水循环管对它加热，热水的热源来自地源热泵系统，厌氧消化池的料液经过热水循环管加热充分发酵后打入曝气池，料液经曝气处理达标后排放。在冬季时地源热泵沼气池通过热泵系统把地下的热量吸收出来，经过热泵进一步换热后为厌氧消化池加热，同时将冷能传输到地下；在夏季，把地下的冷能放出来，经过热泵进一步制冷后，通过换向阀向房间提供冷气，同时将热能释放到循环水中为厌氧消化池加热。
具体实施方式二：
本实施方式是在具体实施方式一的基础上在地源热泵系统中增加一个储存箱作为循环水中转水箱，增加了水温的可控性和稳定性能，提高处理发酵原料的效率。
具体实施方式三：
本实施方式是在具体实施方式一的基础上增加太阳能集热系统，太阳能集热系统通过热水循环管同地源热泵沼气池连接，实现能源的相互利用，从而提高沼气厌氧发酵的效率。
具体实施方式四：
本实施方式是在具体实施方式一的基础上将厌氧消化池由钢结构材料改为膜式沼气池，材料为PVC复合材料，热传导效率高，热水循环管内的介质为水，也可以为其它热量交换介质。
具体实施方式五：
本实施方式是在具体实施方式一的基础上将地源热泵中的能量传导介质由水改为空气、乙二醇。
具体实施方式六：
本实施方式是在具体实施方式一的基础上将地源热泵中的埋地换热器的敷设方式由竖直式改为水平式埋管换热器。
具体实施方式七：
本实施方式是在具体实施方式一的基础上将地源热泵改为地下水地源热泵，热量的提取对象为地下水，形成开式地下水热泵系统，它将地下水经处理后直接供给并联的热泵，与热泵中的循环水进行热交换，从而加热厌氧消化池，热水冷却后打入地下回灌以保持地下水位。
具体实施方式八：
本实施方式是在具体实施方式一的基础上将地源热泵改为地表水源热泵，热量的提取对象为地表水，形成开式地表水热泵系统，它直接将地表水处理后引入热泵，与热泵中的循环水进行热交换，从而加热厌氧消化池，热水冷却后排回原水体中。
具体实施方式九：
本实施方式是在具体实施方式一的基础上将设置蒸发器，蒸发器两端连接电磁阀，然后分别连接至换热器和节流阀，方便维修。
Claims (8)
1.一种地源热泵沼气池，其特征是：它是由厌氧消化系统、隔热保温系统、地源热泵系统、控制系统连接组成；所述的厌氧消化系统由预处理池、厌氧消化池、曝气池组成；隔热保温系统由隔热保温板、热水循环管、循环泵组成；地源热泵系统由地下换热系统、热泵主辅机系统及末端换热设备组成，其中地下换热系统由地埋管换热器、循环水泵、管道组成，热泵主辅机系统由冷热源侧换热器、压缩机、换向阀、节流阀组成，末端换热设备由冷凝器组成；地源热泵系统末端换热设备通过热水循环管与隔热保温系统、厌氧消化系统连接，地源热泵中的地埋管换热器为竖直式埋管换热器，它吸收了地表浅层土壤中的热量，并将热量传递给水，水通过循环管加热厌氧消化池促进厌氧消化，热水变冷后，再通过地源热泵系统加热；所述的热水循环管既可以放置于厌氧消化池内部也可以放置于厌氧消化池外部。
2.根据权利要求1所述的一种地源热泵沼气池，其特征是：在地源热泵系统中增加一个储存箱作为循环水中转水箱，增加了水温的可控性和稳定性能。
3.根据权利要求1所述的一种地源热泵沼气池，其特征是：在地源热泵沼气池系统中增加太阳能集热系统，太阳能集热系统通过热水循环管同地源热泵沼气池连接。
4.根据权利要求1所述的一种地源热泵沼气池，其特征是：热水循环管内的介质为水，也可以为其它热量交换介质。
5.根据权利要求1所述的一种地源热泵沼气池，其特征是：地源热泵中的能量传导介质为水，也可以改为空气、乙二醇。
6.根据权利要求1所述的一种地源热泵沼气池，其特征是：地源热泵中的埋地换热器的敷设方式为竖直式，也可以为水平式埋管换热器。
7.根据权利要求1所述的一种地源热泵沼气池，其特征是：地源热泵沼气池的热量提取对象是土壤，也可以是地下水、地表水。
8.根据权利要求1所述的一种地源热泵沼气池，其特征是：系统中设计有蒸发器，蒸发器两端连接电磁阀，然后分别连接至换热器和节流阀，方便维修。
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