CN205261979U - 一种污水直进式一体热能收集利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种污水直进式一体热能收集利用系统。包括污水集水池和水源侧换热器，污水集水池的入口通过第一输送管网连接至污水管道，在污水集水池内设有潜水泵，潜水泵的出口通过第二输送管网连接至水源侧换热器的污水入口，水源侧换热器的污水出口通过污水排水管连接至下游排污管道；还包括压缩机和冷冻水侧换热器，冷冻水侧换热器的中介水出口与水源侧换热器的中介水入口采用管道连接、冷冻水侧换热器的中介水入口与水源侧换热器的中介水出口采用管道连接，压缩机接入上述管道之间；在冷冻水侧换热器的入口连接有冷冻水供水管、出口连接有冷冻水回水管，冷冻水供水管和冷冻水回水管连接至热泵机组，在冷冻水回水管上还设有冷冻水循环泵。

Description

一种污水直进式一体热能收集利用系统

技术领域

本实用新型属于污水热能设备技术领域，尤其涉及一种污水直进式一体热能收集利用系统。

背景技术

城市污水与地表水是良好的低位、可再生、清洁的能源，开发利用城市污水与地表水作为热泵热源为建筑物供热具有重要的节能与环保价值。例如，将10℃左右的污水降低3℃，提取这一过程中的温差热能，该热能是低位的，再利用热泵循环系统进行高位转化，使之达到45℃左右或者更高，为建筑物供热。由于上述集热过程没有矿物燃料的燃烧过程，故不仅达到了节能的效果，更减少了对环境污染物的排放，非常环保。

由于污水和地表水中含有一定数量的悬浮物和大量的杂质，换热设备中的悬浮物与杂质会迅速累积并产生堵塞与软垢污染问题。若没有有效的解决或应对措施，系统难以正常运行。市面上普通的水源热泵机组无法实现污水直接进机组实施热能提取。常规热能利用过程主要包括热能的提取和热能的热泵提升两个过程。热能的提取过程是指污水或地表水通过污水换热设备进行换热，使中介水充分吸收污水或地表水的热能而温度升高。换热后的中介水进入常规水源热泵机组进行热能热泵提升作用、实现供热供冷功能。

常规管壳式污水换热器在结构上包括壳体，在壳体内纵向设有若干层间隔排列的圆管或方形管，壳体上部设有污水进口和中介水进口、底部设有污水出口和中介水出口，圆管或方形管相互连通，并与中介水进口和中介水出口连接。常规污水换热器中，污水流经的途径是沿着圆管或方形管的外侧流动，流动过程中会造成在管壁外侧形成污垢堆积，从而降低换热效率，随着沉淀的堆积，污水流量逐渐降低，最终影响污水源热泵系统的正常运行。此外、污水专用换热器需要定期检修清洗、需要较大运行检修空间、机房占地面积大、系统工程造价高、运行费用高、系统维护费用高。

实用新型内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种污水直进式一体热能收集利用系统，提升热能利用效率、降低设备占地面积以及设备结构复杂程度、降低运行维护的成本。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种污水直进式一体热能收集利用系统包括污水集水池和水源侧换热器，污水集水池的入口通过第一输送管网连接至污水管道，在污水集水池内设有多个潜水泵，各潜水泵的出口通过第二输送管网连接至水源侧换热器的污水入口，水源侧换热器的污水出口通过污水排水管连接至下游排污管道；还包括压缩机和冷冻水侧换热器，冷冻水侧换热器的中介水出口与水源侧换热器的中介水入口采用管道连接、冷冻水侧换热器的中介水入口与水源侧换热器的中介水出口采用管道连接，压缩机接入上述管道之间；在冷冻水侧换热器的入口连接有冷冻水供水管、出口连接有冷冻水回水管，冷冻水供水管和冷冻水回水管连接至热泵机组，在冷冻水回水管上还设有冷冻水循环泵；还包括控制柜，潜水泵、压缩机以及冷冻水循环泵均与控制柜电连接。

本实用新型的优点和积极效果是：与现有技术相比，本污水直进型一体热能收集利用系统采用耐压畅通水源侧换热装置可以实现污水、工业冷却水等有腐蚀性质、杂质颗粒高的水无需进过换热设备间接换热、直接进机组进行供热供冷的技术效果，省去了污水换热设备、相关中介冷却循环水泵、中介冷却循环水泵定压装置等间接利用配套设备，可以克服常规污水、工业冷却循环水间接利用系统占地面积大、系统设备配套复杂、控制要求高、运行费用高、维护费用高的缺点。

优选地：水源侧换热器为耐压畅通型换热器，包括两端敞口的箱体，在箱体的内腔由上至下设有多层换热排管，在换热排管的两端分别设有第一端封板和第二端封板，在第一端封板和第二端封板上设有与换热排管的端部位置对正的多排管孔，换热排管各单管的端部由相应的管孔穿出并焊接密封固接；第一端封板和第二端封板两者的边缘均与箱体的内壁密封固接，箱体上位于第一端封板和第二端封板两者外侧的部分分别形成第一端部框体和第二端部框体；中介水出口设置在箱体的顶部、与换热排管所在内腔相通，污水入口设置在箱体的顶部、与第二端部框体的内腔相通，中介水入口设置在箱体的底部、与换热排管所在内腔相通，污水出口设置在箱体的底部、与第一端部框体的内腔相通；在相邻两层换热排管之间均设有边缘与箱体的内壁和第一端封板和第二端封板的内壁密封固接的、均带有水孔的隔板，相邻两个隔板的水孔位于相互远离的端部，形成中介水流通的曲折通路；在第一端封板和第二端封板的外侧壁上、每隔两组换热排管设有一个边缘与箱体的内壁密封固接的横板；还包括分别密封固接在第一端部框体和第二端部框体上的第一扣罩和第二扣罩，与各横板配合形成多个污水流道。

优选地：所述第一扣罩和第二扣罩均为弧形形状，在内壁上由上至下设有多个接板，第一扣罩和第二扣罩两者各自的接板分别与第一端部框体和第二端部框体的边缘以及所在侧的各横板密封连接。

优选地：在每个污水流道内、第一端封板和第二端封板的外侧壁上均设有多个导流翅片，各导流翅片互相平行设置。

优选地：压缩机选取为全封闭涡旋式压缩机，冷冻水侧换热器选取为管壳式换热器。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中水源侧换热器的结构示意图。

图中：1、污水排水管；2、控制柜；3、压缩机；4、水源侧换热器；4-1、第一扣罩；4-2、接板；4-3、管孔；4-4、横板；4-5、第一端封板；4-6、第一端部框体；4-7、中介水出口；4-8、换热排管；4-9、箱体；4-10、污水出口；4-11、隔板；4-12、污水入口；4-13、第二端部框体；4-14、第二端封板；4-15、水孔；4-16、中介水入口；4-17、第二扣罩；5、冷冻水侧换热器；6、冷冻水供水管；7、潜水泵；8、第二输送管网；9、污水集水池；10、第一输送管网；11、污水管道；12、冷冻水循环泵；13、冷冻水回水管。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：

请参见图1，本实用新型包括污水集水池9和水源侧换热器4，污水集水池9的入口通过第一输送管网10连接至污水管道11。污水管道11内收集的污水经由污水管道11进入污水集水池9内。

在污水集水池9内设有多个潜水泵7，各潜水泵7的出口通过第二输送管网8连接至水源侧换热器4的污水入口4-12，水源侧换热器4的污水出口4-10通过污水排水管1连接至下游排污管道。在水源侧换热器4内完成换热的污水经由污水排水管1排放至下游排污管道。

还包括压缩机3和冷冻水侧换热器5，冷冻水侧换热器5的中介水出口与水源侧换热器4的中介水入口采用管道连接、冷冻水侧换热器5的中介水入口与水源侧换热器4的中介水出口采用管道连接，压缩机3接入上述管道之间。在压缩机3的作用下，中介水在上述管道内流动，实现污水中的热量由水源侧换热器4向冷冻水侧换热器5转移。

在冷冻水侧换热器5的入口连接有冷冻水供水管6、出口连接有冷冻水回水管13，冷冻水供水管6和冷冻水回水管13连接至热泵机组，在冷冻水回水管13上还设有冷冻水循环泵12。

还包括控制柜2，潜水泵7、压缩机3以及冷冻水循环泵12均与控制柜2电连接，按预设规则统一调度控制。

本实施例中，水源侧换热器4选取为耐压畅通型换热器，图2是耐压畅通水源侧换热器4的结构示意图，可以看出：

水源侧换热器4包括两端敞口的箱体4-9，在箱体4-9的内腔由上至下设有多层各由多个横向并列设置的单管构成的换热排管4-8。在换热排管4-8的两端分别设有第一端封板4-5和第二端封板4-14，在第一端封板4-5和第二端封板4-14上设有与换热排管4-8的端部位置对正的多排管孔4-3，换热排管4-8各单管的端部由相应的管孔4-3穿出并焊接密封固接。

第一端封板4-5和第二端封板4-14两者的边缘均与箱体4-9的内壁密封固接，箱体4-9上位于第一端封板4-5和第二端封板4-14两者外侧的部分分别形成第一端部框体4-6和第二端部框体4-13。上述连接方式在箱体4-9的中部形成换热排管4-8所在的内腔，在第一端部框体4-6和第二端部框体4-13两者内部形成端部内腔。

中介水出口4-7设置在箱体4-9的顶部、与换热排管4-8所在内腔相通，污水入口4-12设置在箱体4-9的顶部、与第二端部框体4-13的内腔相通，中介水入口4-16设置在箱体4-9的底部、与换热排管4-8所在内腔相通，污水出口4-10设置在箱体4-9的底部、与第一端部框体4-6的内腔相通。故中介水沿中介水入口4-16、中部内腔和中介水出口4-7流动，污水沿污水入口4-12、端部内腔、换热排管4-8和污水出口4-10流动，为逆流式换热。

在相邻两层换热排管4-8之间均设有边缘与箱体4-9的内壁和第一端封板4-5和第二端封板4-14的内壁密封固接的、均带有水孔4-15的隔板4-11，相邻两个隔板4-11的水孔4-15位于相互远离的端部，形成了中介水流通的曲折通路。中介水经中介水入口4-16进入箱体4-9的中部腔体后，横向流动直至到达最下层的隔板4-11的水孔4-15处，向上漫延进入上一层直至横向流动到另一端的水孔4-15处，如此曲折前进直至由顶部的中介水出口4-7流出。

在第一端封板4-5和第二端封板4-14的外侧壁上、每隔两组换热排管4-8设有一个边缘与箱体4-9的内壁密封固接的横板4-4。还包括分别密封固接在第一端部框体4-6和第二端部框体4-13上的第一扣罩4-1和第二扣罩4-17，两个扣罩与各横板4-4以及箱体4-9的侧壁配合形成多个污水流道。

第一扣罩4-1和第二扣罩4-17两者应设计为可拆卸形式并保证安装后的密封性，在长时间使用之后需要对内部进行污垢清理时，可以方便地将两者卸下并对内部进行清洁。

如附图中所示，第一扣罩4-1和第二扣罩4-17均为弧形形状，在内壁上由上至下设有多个接板4-2，第一扣罩4-1和第二扣罩4-17两者各自的接板4-2分别与第一端部框体4-6和第二端部框体4-13的边缘以及所在侧的各横板4-4密封连接，形成多个弧形的污水流道。

为了提升污水流道内的污水流速、保证污水在污水流道内的均匀分配，本实施例中在每个污水流道内、第一端封板4-5和第二端封板4-14的外侧壁上均设有多个导流翅片，各导流翅片互相平行设置。

工作过程：

通过重力自流的方式将污水管道11内的污水、工业冷却水通过第一输送管网10输送至污水集水池9、利用潜水泵7、通过第二输送管网8将污水、工业冷却水泵送到水源换热器4，无需经过污水、工业冷却水换热装置。

本热能收集利用系统主要从以下方面着手：一是采用污水、工业冷却循环水直接进机组，充分利用污水、工业冷却循环水中的热能，无传热温差损失，极大提高了机组cop；二是节省了机房的占地面积；采用污水、工业冷却循环水直接进机组的方式无需采用换热器、中介水循环泵、中介水循环泵补水定压装置等设备、可以极大节省机房面积；三是采用污水、工业冷却循环水直接进机组系统控制简单、系统用电设备少、运行电费及人工维护费用低；四是转换冷媒流通方向，在机组内部完成机组冷暖模式的切换；五是无需使用水系统切换阀门，杜绝了水系统因切换阀故障所造成的运行事故。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种污水直进式一体热能收集利用系统，其特征是：包括污水集水池(9)和水源侧换热器(4)，污水集水池(9)的入口通过第一输送管网(10)连接至污水管道(11)，在污水集水池(9)内设有多个潜水泵(7)，各潜水泵(7)的出口通过第二输送管网(8)连接至水源侧换热器(4)的污水入口(4-12)，水源侧换热器(4)的污水出口(4-10)通过污水排水管(1)连接至下游排污管道；还包括压缩机(3)和冷冻水侧换热器(5)，冷冻水侧换热器(5)的中介水出口与水源侧换热器(4)的中介水入口采用管道连接、冷冻水侧换热器(5)的中介水入口与水源侧换热器(4)的中介水出口采用管道连接，压缩机(3)接入上述管道之间；在冷冻水侧换热器(5)的入口连接有冷冻水供水管(6)、出口连接有冷冻水回水管(13)，冷冻水供水管(6)和冷冻水回水管(13)连接至热泵机组，在冷冻水回水管(13)上还设有冷冻水循环泵(12)；还包括控制柜(2)，潜水泵(7)、压缩机(3)以及冷冻水循环泵(12)均与控制柜(2)电连接。

2.如权利要求1所述的污水直进式一体热能收集利用系统，其特征是：水源侧换热器(4)为耐压畅通型换热器，包括两端敞口的箱体(4-9)，在箱体(4-9)的内腔由上至下设有多层换热排管(4-8)，在换热排管(4-8)的两端分别设有第一端封板(4-5)和第二端封板(4-14)，在第一端封板(4-5)和第二端封板(4-14)上设有与换热排管(4-8)的端部位置对正的多排管孔(4-3)，换热排管(4-8)各单管的端部由相应的管孔(4-3)穿出并焊接密封固接；第一端封板(4-5)和第二端封板(14)两者的边缘均与箱体(4-9)的内壁密封固接，箱体(4-9)上位于第一端封板(4-5)和第二端封板(4-14)两者外侧的部分分别形成第一端部框体(4-6)和第二端部框体(4-13)；中介水出口(4-7)设置在箱体(4-9)的顶部、与换热排管(4-8)所在内腔相通，污水入口(4-12)设置在箱体(4-9)的顶部、与第二端部框体(4-13)的内腔相通，中介水入口(4-16)设置在箱体(4-9)的底部、与换热排管(4-8)所在内腔相通，污水出口(4-10)设置在箱体(4-9)的底部、与第一端部框体(4-6)的内腔相通；在相邻两层换热排管(4-8)之间均设有边缘与箱体(4-9)的内壁和第一端封板(4-5)和第二端封板(4-14)的内壁密封固接的、均带有水孔(4-15)的隔板(4-11)，相邻两个隔板(4-11)的水孔(4-15)位于相互远离的端部，形成中介水流通的曲折通路；在第一端封板(4-5)和第二端封板(4-14)的外侧壁上、每隔两组换热排管(4-8)设有一个边缘与箱体(4-9)的内壁密封固接的横板(4-4)；还包括分别密封固接在第一端部框体(4-6)和第二端部框体(4-13)上的第一扣罩(4-1)和第二扣罩(4-17)，与各横板(4-4)配合形成多个污水流道。

3.如权利要求2所述的污水直进式一体热能收集利用系统，其特征是：所述第一扣罩(4-1)和第二扣罩(4-17)均为弧形形状，在内壁上由上至下设有多个接板(4-2)，第一扣罩(4-1)和第二扣罩(4-17)两者各自的接板(4-2)分别与第一端部框体(4-6)和第二端部框体(4-13)的边缘以及所在侧的各横板(4-4)密封连接。

4.如权利要求2所述的污水直进式一体热能收集利用系统，其特征是：在每个污水流道内、第一端封板(4-5)和第二端封板(4-14)的外侧壁上均设有多个导流翅片，各导流翅片互相平行设置。

5.如权利要求1至4任一项所述的污水直进式一体热能收集利用系统，其特征是：压缩机(3)选取为全封闭涡旋式压缩机，冷冻水侧换热器(5)选取为管壳式换热器。