CN202101331U - 一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水源热泵热水系统，提出了一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统，该系统主要由水源热泵热水机组及控制系统、保温热水箱及热水管路部分、中央空调冷却水旁通管路部分、低温烟气换热器及管路部分构成。采用水源热泵热水机组，夏季从中央空调冷却水中吸收冷却水热量，冬季及过渡季节通过低温烟气换热器从锅炉或直燃机排烟的低温烟气废热中吸收热量，并通过热泵循环将热量转移制取50～55℃的卫生热水。该实用新型不仅实现了中央空调冷却水及低温烟气废热的高效回收，而且系统常年运行稳定，制热效率高，生产热水的经济性好。

Description

一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统

技术领域

本实用新型涉及一种水源热泵热水系统，具体地说是涉及一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统，属于余热利用技术领域。

背景技术

医院、宾馆、酒店等大型公共建筑通常分别设置中央空调系统、卫生热水系统和蒸汽系统；中央空调系统的冷源一般采用压缩式冷水机组或直燃型吸收式冷水机组提供，中央空调的热源一般采暖锅炉或直燃机组提供，卫生热水则通常采用热水锅炉提供，蒸汽一般采用蒸汽锅炉提供。众所周知，冷水机组制冷运行时需通过冷却水系统排放冷凝热，冷凝热通常为制冷量的1.15～1.35倍左右；由于冷却水温度较低，这部分热量通常是通过冷却塔直接排放到空气中。采暖锅炉或直燃机、蒸汽锅炉运行时排放大量的温度较高的烟气，尽管目前比较重视节能，通常会设置烟气余热回收装置来回收锅炉或直燃机排放的高温烟气的部分热量，但排烟温度仍然比较高，通常在60～100℃左右，而且烟气中含有较多的水蒸汽，水蒸气蕴含的潜热大多未能回收利用。

目前，热泵热水机组已比较普遍地用于生产卫生热水，常见的型式包括空气源热泵热泵热水机组、水源热泵热水机组和地源热泵热水机组等。对空气源热泵热水机组，由于冬季室外温度较低，其运行效率低，甚至因室外空气温度过低而无法运行。对水源热泵热水机组，受水源的水量、水温、水质和全年供水稳定性等因素的影响，难以保证全年能稳定、高效的运行；对地源热泵热水机组，不仅投资成本较高，而且受场地、地质条件等因素的制约。

卫生热水采用热水锅炉或蒸汽锅炉通过热交换器产生，不仅需消耗大量的燃料能源，而且吨热水的成本较高，经济性较差。

因此，采用一种复合型热泵热水系统，充分利用医院、宾馆、酒店等大型公共建筑的中央空调冷却水废热及蒸汽锅炉、采暖锅炉或直燃机排放的烟气废热，替代原有的采用热水锅炉、直燃机或蒸汽换热产生热水的方式，实现全年高效低耗地生产卫生热水，具有重要的节能意义和经济价值。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统，以解决通常采用蒸汽热交换器、热水锅炉或直燃机产生卫生热水带来的吨热水能耗较大、经济性较差的问题，通过回收利用低温余热，实现节能降耗。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型提出的一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统，其特征在于包括由水源热泵热水机组及控制系统、保温热水箱及热水管路部分、中央空调冷却水旁通管路部分、低温烟气换热器及管路部分组成。

本实用新型水源热泵热水机组的蒸发器和冷凝器均采用高效板式换热器，其控制系统的特征为可根据冷凝器的进水温度以及蒸发器进水温度与流量参数进行自动启停控制，并设置压缩机高压保护和过载保护。该机组通过控制进入蒸发器和冷凝器的水温与流量，使之常年具有比较稳定的运行工况，蒸发温度可稳定在20～28℃左右，冷凝温度稳定在在52～60℃的范围内；该机组的控制系统根据冷凝器的进水温度以及蒸发器进水温度与流量等参数进行自动启停控制，并设置高压保护和过载保护，防止热泵机组的压缩机损坏。

本实用新型保温热水箱及热水管路部分，其特征为热水采用循环加热方式，热水箱内设自动补水装置，并在热水箱内靠近补水口侧设置一隔板，隔板底部设有小孔。当使用热水后，热水箱内水位低于设定水位时，由自动补水装置进行自动补水。为防止补入的冷水过快地降低热水箱内的热水温度，在热水箱内靠近补水口侧设置一隔板，从而使补入的冷水先进入热泵机组加热后再进入热水箱，从而实现热水箱内已加热到使用温度的热水优先使用。为保证热水箱检修或停用时能全部排出箱内的水，隔板底部设有小孔。

本实用新型中央空调冷却水旁通管路部分，其特征为在冷却水旁通管路上设置开关型切换阀。其作用是夏季开启中央空调冷却水旁通管路阀门，关闭低温烟气换热器流体管路阀门，使来自中央空调冷却水系统供水管道中的部分冷却水进入热泵机组蒸发器，并在蒸发器内释放热量而降温，降温后的这部分冷却水再返回到中央空调冷却水系统的回水管道中。

本实用新型低温烟气换热器及管路部分，其特征为管路上设置开关型切换阀，流体在管路中闭式循环，换热器传热管采用外翅片式结构，材质选用不锈钢，并在换热器底部设置排水口。其作用是在冬季或过渡季节，通过开启低温烟气换热器流体管路阀门，关闭中央空调冷却水旁通管路阀门，使低温烟气进入到低温烟气换热器，与换热器内流动的低温流体进行热交换，加热低温流体。加热后的流体在泵的输送下进入热泵机组的蒸发器，为热泵机组的蒸发器提供热源。这种流体在低温烟气换热器与热泵机组的蒸发器及其连接管路中闭式循环，从而实现将低温烟气的大部分显热和烟气中水蒸气的大部分潜热转移到热泵机组，并最终转移到热泵机组所产生的热水中。由于低温烟气换热器烟气侧存在水蒸汽冷凝现象，可能存在一定的腐蚀性，同时为增强低温烟气换热器烟气侧的换热能力，换热器传热管采用外翅片式结构，材质通常选用不锈钢，并在换热器底部设置排水口。当热泵机组停机时间超过设定时间时，设在排风主管道上的排烟阀自动打开，低温烟气不再进入低温换热器，以免低温换热器闭式管路超压。

本实用新型的技术特点是通过热泵热水机组，夏季在有效回收中央空调冷却水废热的同时，降低中央空调机组冷却水的温度，提高中央空调机组的运行效率；冬季在有效回收采暖锅炉或直燃机排放的低温烟气废热的同时，提高热泵热水机组在冬季运行的效率；通过本实用新型方案，热泵热水机组常年运行工况比较稳定，解决了目前常用的热泵热水机组年利用率较低或冬季运行效率低的问题，同时实现了低品位废热的回收，在减少了热污染的同时，提高了热水生产的经济性。

附图说明

图1是一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

本实用新型包括：水源热泵热水机组1、低温烟气换热器2、中央空调冷却水循环系统3、低温烟气通道4、保温热水箱5、电动排烟阀6、水泵7、止回阀8、闸阀9、水位开关10、隔板11、旁通风管12、冷凝水排水U弯13组成。所述结构分为：水源热泵热水机组1、保温热水箱及热水管路部分14、中央空调冷却水旁通管路部分15、低温烟气换热器及管路部分16。

所述结构的保温热水箱及热水管路部分14连接方式：保温热水箱5安装有水位开关10、隔板11、两个闸阀9，其中水位开关10用于补水，隔板11用于隔离冷热水，隔板11下开小孔用于系统排污，两个闸阀9中一个闸阀用于排污，一个闸阀用于热水供应，热水箱5与水泵7连接，水泵7用于提供水循环动力，水泵7与止回阀8连接，止回阀8用于水泵停止时防止水倒流，止回阀8与水源热泵热水机组1冷凝器进水管相连，水源热泵热水机组1冷凝器用于加热，水源热泵热水机组1冷凝器出水管与热水箱5相连；

所述结构的中央空调冷却水旁通管路部分15连接方式：中央空调冷却水循环系统3用于提供一定温度的冷却水，其冷却水出水口与闸阀9相连，闸阀9用于冷却水系统的切换，闸阀9与水源热泵热水机组1蒸发器进水口相连，水源热泵热水机组1蒸发器用于冷却，水源热泵热水机组1蒸发器出水管与闸阀9相连，闸阀9用于冷却水系统的切换，闸阀9与中央空调冷却水循环系统3进水口相连；

所述结构的低温烟气换热器及管路部分16连接方式：低温烟气通道4用于提供一定温度的冷温烟气，低温烟气通道4与旁通风管12相连，旁通风管12安装有低温烟气换热器2和冷凝水排水U弯13，低温烟气换热器2用于吸收低温烟气中的显热和潜热，冷凝水排水U弯13用于排放冷凝水及与空气隔离，低温烟气换热器2出水口与水泵7连接，水泵7用于提供水循环动力，水泵7与止回阀8连接，止回阀8用于水泵停止时的水倒流，止回阀8与闸阀9连接，闸阀9用于低温烟气余热的切换，闸阀9与水源热泵热水机组1蒸发器进水口相连，水源热泵热水机组1蒸发器用于冷却，水源热泵热水机组1蒸发器出水管与闸阀9相连，闸阀9用于低温烟气余热的切换，闸阀9与低温烟气换热器2回水口相连；

本实用新型通过中央空调冷却水旁通管路部分、低温烟气换热器及管路部分回收余热后利用水源热泵热水机组1加热保温热水箱及热水管路部分的热水，提供生活用卫生热水。

本实用新型中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统，由水源热泵热水机组及控制系统、保温热水箱及热水管路部分、中央空调冷却水旁通管路部分、低温烟气换热器及管路部分组成，其特征是水源热泵热水机组及控制系统可根据冷凝器的进水温度以及蒸发器进水温度与流量参数进行自动启停控制，并设置压缩机高压保护和过载保护。

2.根据权利要求1所述的一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统，其特征是水源热泵热水机组的蒸发器和冷凝器均采用高效板式换热器。

3.根据权利要求1所述的一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统，保温热水箱及热水管路部分，其特征是热水采用循环加热方式，热水箱内设自动补水装置，并在热水箱内靠近补水口侧设置一隔板，隔板底部设有小孔。

4.根据权利要求1所述的一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统，中央空调冷却水旁通管路部分，其特征是在冷却水旁通管路上设置开关型切换阀。

5.根据权利要求1所述的一种利用中央空调冷却水和低温烟气余热的热泵热水系统，低温烟气换热器及管路部分，其特征是管路上设置开关型切换阀，流体在管路中闭式循环，换热器传热管采用外翅片式结构，材质选用不锈钢，并在换热器底部设置排水口。 

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