CN205980854U - 一种采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统 - Google Patents

一种采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统；该系统包括热水箱、废水池、过滤器、水‑水换热器、直燃式吸收热泵单元和烟道气热交换单元以及相关的阀门、泵和管道的连接。本浴室余热回收系统与方法以天然气为直接能源，利用吸收式热泵技术充分回收利用废水和烟道气余热，大幅提高能源热效率，减少环境热污染，降低公共浴室运行成本，具有非常高的经济效益和环保意义。

Description

一种采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统
技术领域
本实用新型涉及余热回收技术领域，尤其涉及一种采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统。
背景技术
在中国，为学生、士兵、工人和其他集体生活的人群设立的公共集体浴室或其他商业性洗浴场所非常普遍。现在，该类集体洗浴场所普遍依靠锅炉提供热水，高能耗、高污染而且耗水量大。许多公共洗浴场所在固定时间开启，用热和散热比较集中，并且排出的洗澡水中含有大量的余热，所以易于进行余热回收，达到节能降耗环保的目的。
目前已有各种余热回收系统应用于回收和再循环余热，例如，热泵系统日益广泛应用于净化城市污水。但是在冬季城市污水温度相对较低通常约10℃，导致回收成本较高。因此有必要寻找一种方法，以降低城市低温污水余热回收的成本。再者，现阶段普遍应用的电热泵余热回收装置，需要消耗高能级的电能。
为了节能减排，进一步充分利用废热，本实用新型提出一种直燃式吸收热泵。采用天然气作为系统的能源，相对于以往电驱动的热泵系统，具有清洁，热值高的特点。该装置不仅可以回收利用洗澡废水余热，而且可以进一步利用燃气余热对自来水进行加热。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统。以解决目前公共浴室中洗浴用水的余热不能回收利用或回收成本过高的问题，在有效回收洗浴水余热的同时，充分利用燃气余热，提高了能源利用率，降低了公共浴室用能成本，方便实用，具有很高的经济意义和环保意义，以及非常可观的应用前景。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统，包括热水箱1、洗浴装置2、废水箱3、废水收集管4、过滤器5、废水水泵6、水-水换热器7、废水放空管8、烟气换热器21、发生器91、冷凝器92、蒸发器93、吸收器94；
所述洗浴装置2安装在热水箱1的底部；所述废水箱3安装在洗浴装置2的下方；所述废水箱3通过废水收集管4连接过滤器5；废水箱3的底部设有一带阀门的废水放空管8；
所述过滤器5通过废水水泵6连接水-水换热器7的热水进口；水-水换热器7的热水出口通过管路连接蒸发器93的入口，蒸发器93的出口通过管路连接废水放空管8；
所述水-水换热器7的进水口通过第一输水管10连接自来水泵14；水-水换热器7的出水口通过管路连接吸收器94的入口，吸收器94的出水口通过管路连接冷凝器92的进水口，冷凝器92的出水口通过第三管路22连接热水箱1的顶部；所述热水箱1的底部还通过B旁通管17连接在自来水泵14的上游管路上；
所述烟气换热器21的进水口通过第二输水管20连接第一输水管10；烟气换热器21的出水口通过三通阀16的其中一个端口连接热泵发生器91的进水口，热泵发生器91的出水口通过第三管路22连接热水箱1；所述三通阀16的另一个端口直接与第三管路22连接；所述热泵发生器91的烟气出口连接烟气换热器21。
热泵发生器91与吸收器94之间通过溶液热交换器95连接；热泵发生器91内的稀溶液沸腾产生制冷剂蒸汽，稀溶液同时被浓缩，制冷剂蒸汽通过管路进入冷凝器92，冷凝器92使制冷剂蒸汽冷凝，放出凝结热；所述冷凝器92内的制冷剂液体通过管路进入蒸发器93内；所述蒸发器93与吸收器94的喷头之间通过管路相互连通。
所述第二输水管20与自来水泵14的出水口设有第二流量阀13；所述第一输水管10与自来水泵14的出水口设有第一流量阀11。
所述水-水换热器7的出水口管路与第一输水管10之间，通过一带有电磁阀15的A旁通管18连接。
所述B旁通管17连接自来水泵14的上游管路上设有止回阀19；所述自来水泵14与自来水管的连接处设有自来水流量阀12。
上述采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统的运行方法如下：
在每天洗浴开始时，废水箱3中没有废水，此时洗澡水的余热回收不启用。
在热泵发生器91中利用天然气燃烧释放的热量加热自来水，并且在烟气换热器21中利用燃气烟道气对进入发生器91的自来水预热，回收天然气低品位热量的15％；经发生器91加热至50℃的热水送至热水箱1作为洗浴用水；
废水箱3连接洗澡的废水收集管4，通过洗澡废水收集管4收集具有热量的洗澡废水，当废水箱3中水位达到设定值时，吸收器94启动余热回收状态；
洗澡废水从废水箱3底部经由过滤器5过滤，然后泵送入水-水换热器7；废水在水-水换热器7内与自来水进行换热，冷自来水从12℃加热到25℃，排出的废水温度由30℃降至17℃；然后废水去热泵单元的蒸发器93，再经由废水放空管8排出系统，在吸收热泵的蒸发器93中制冷剂吸热汽化对洗澡废水的低温余热实现进一步回收利用。
经水-水换热器7初步加热的自来水通过管路依次送至吸收器94和冷凝器92中，在此吸收稀溶液的热量使自身升温，最后与烟气换热器21加热的热水汇合通入热水箱1备洗浴使用；即热泵单元的热泵发生器91处于该状态时，自来水分两部分分别加热，一部分通过第二流量阀13进入烟气换热器21，加热至50℃并进入热水箱1，另一部分由自来水水泵14加压后进入水-水换热器7与洗浴废水进行热交换加热至25℃，然后依次进入吸收器94和冷凝器92带出热泵的热量，通过第一流量阀11的开度控制该部分热水的最终加热温度为50℃，然后与第一部分的热水汇合进入热水箱1。
通过调节电磁阀15启闭控制水-水换热器7的进水温度；当进水温度高于25℃，电磁阀15打开，自来水直接进入热泵单元的吸收器94和冷凝器92；自来水流量阀12根据热水箱1内液面控制自来水流量；当液位为高时，阀开度关小，自来水泵14流量减小，自来水泵14入口压力变化，热水箱1内的热水通过B旁通管17流入自来水泵14入口与自来水混合进入系统加热。
当自来水流量阀12完全关闭时，热水箱1内热水进行完全的再热循环；当热水箱1内水位为低时，自来水流量阀12开度增大，自来水泵14流量增大，且自来水泵14入口压力增大，通过B旁通管17进入自来水泵14的水量减少。
本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本实用新型将直燃式吸收热泵应用于公共浴室的余热回收，以相对电能级较低的天然气作为能量来源，能效高，清洁环保。
本实用新型将废水池外接水-水换热器完成洗澡用水与自来水的热交换，可以将自来水加热至25℃左右，实现对热水的热量回收利用，节省能源。
本实用新型在发生器外设置烟气换热器，利用烟气余热对进入发生器的自来水预热，约回收天然气热量的15％，提高了能源利用率，减少环境热污染。
本实用新型结构简单，使用方便快捷；不仅可以回收利用洗澡废水余热，而且可以进一步利用燃气余热对自来水进行加热。
附图说明
图1为本实用新型采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
实施例
如图1所示。本实用新型公开了一种采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统，包括热水箱1、洗浴装置2、废水箱3、废水收集管4、过滤器5、废水水泵6、水-水换热器7、废水放空管8、烟气换热器21、发生器91、冷凝器92、蒸发器93、吸收器94；
所述洗浴装置2安装在热水箱1的底部；所述废水箱3安装在洗浴装置2的下方；所述废水箱3通过废水收集管4连接过滤器5；废水箱3的底部设有一带阀门的废水放空管8；
所述过滤器5通过废水水泵6连接水-水换热器7的热水进口；水-水换热器7的热水出口通过管路连接蒸发器93的入口，蒸发器93的出口通过管路连接废水放空管8；
所述水-水换热器7的进水口通过第一输水管10连接自来水泵14；水-水换热器7的出水口通过管路连接吸收器94的入口，吸收器94的出水口通过管路连接冷凝器92的进水口，冷凝器92的出水口通过第三管路22连接热水箱1的顶部；所述热水箱1的底部还通过B旁通管17连接在自来水泵14的上游管路上；
所述烟气换热器21的进水口通过第二输水管20连接第一输水管10；烟气换热器21的出水口通过三通阀16的其中一个端口连接热泵发生器91的进水口，热泵发生器91的出水口通过第三管路22连接热水箱1；所述三通阀16的另一个端口直接与第三管路22连接；所述热泵发生器91的烟气出口连接烟气换热器21。
热泵发生器91与吸收器94之间通过溶液热交换器95连接；热泵发生器91内的稀溶液沸腾产生制冷剂蒸汽，稀溶液同时被浓缩后通过管路进入冷凝器92，冷凝器92使制冷剂蒸汽冷凝，放出凝结热；所述冷凝器92内的制冷剂液体通过管路进入蒸发器93内；所述蒸发器93与吸收器94的喷头之间通过管路相互连通。
所述第二输水管20与自来水泵14的出水口设有第二流量阀13；所述第一输水管10与自来水泵14的出水口设有第一流量阀11。
所述水-水换热器7的出水口管路与第一输水管10之间，通过一带有电磁阀15的A旁通管18连接。
所述B旁通管17连接自来水泵14的上游管路上设有止回阀19；所述自来水泵14与自来水管的连接处设有自来水流量阀12。
本实用新型采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统的运行方法，可通过步骤实现：
在每天洗浴开始时，废水箱3中没有废水(或废水较少)，此时洗澡水的余热回收不启用。
在热泵发生器91中利用天然气燃烧释放的热量加热自来水，并且在烟气换热器21中利用燃气烟道(170℃)对进入发生器91的自来水预热，回收天然气低品位热量的15％左右；经发生器91加热至50℃的热水送至热水箱1作为洗浴用水；
废水箱3连接洗澡的废水收集管4，通过洗澡废水收集管4收集带有一定热量的洗澡废水，当废水箱3中水位达到设定值时，吸收器94启动余热回收状态；
洗澡废水从废水箱3底部经由过滤器5过滤，然后泵送入水-水换热器7；废水在水-水换热器7内与自来水进行换热，冷自来水从12℃加热到25℃，排出的废水温度由30℃降至17℃；然后废水去热泵单元的蒸发器93，再经由废水放空管8排出系统，废水水泵6从废水中提取热量；
经水-水换热器7初步加热的自来水通过管路依次送至吸收器94和冷凝器92中，在此吸收稀溶液的热量使自身升温，最后与烟气换热器21加热的热水汇合通入热水箱1备洗浴使用；即热泵单元的热泵发生器91处于该状态时，自来水分两部分分别加热，一部分通过第二流量阀13进入烟气换热器21，加热至50℃并进入热水箱1，另一部分由自来水水泵14加压后进入水-水换热器7与洗浴废水进行热交换加热至25℃，然后依次进入吸收器94和冷凝器92带出热泵的热量，通过第一流量阀11的开度控制该部分热水的最终加热温度为50℃，然后与第一部分的热水汇合进入热水箱1；
通过调节电磁阀15启闭控制水-水换热器7的进水温度；当进水温度高于25℃，电磁阀15打开，自来水直接进入热泵单元的吸收器94和冷凝器92；此方法不仅可确保热水箱1中蓄水的再循环加热，又能保证流入热泵机组的水量稳定，有助于装置的稳定运行。在每天洗浴结束前一段时间提前关闭燃气，三通阀16切换至烟气换热器21出来的自来水直接进入热水箱1的状态，减小第二流量阀13开度以保持热水可以被加热的温度，减少燃气使用量。
热水箱1与自来水泵14入口之间设置B旁通管17，并在旁B旁通管17上设置一个止回阀19。自来水流量阀12用于调节进入热泵单元的热泵发生器91内的水流量稳定。在系统操作过程中，自来水流量阀12根据热水箱1内液面控制自来水流量；当液位为高时，阀开度关小，自来水泵14流量减小，自来水泵14入口压力变化，热水箱1内的热水通过B旁通管17流入自来水泵14入口与自来水混合进入系统加热；
当自来水流量阀12完全关闭时，热水箱1内热水进行完全的再热循环；当热水箱1内水位为低时，自来水流量阀12开度增大，自来水泵14流量增大，且自来水泵14入口压力增大，通过B旁通管17进入自来水泵14的水量减少；
止回阀19的设置使自来水在任何情况下都不能经由B旁通管17直接进入热水箱1。
本实用新型采用直燃式吸收热泵的余热回收系统，废水经过过滤在水-水换热器中与自来水进行热交换，自来水的温度从12℃增加到25℃，废水水温由30℃下降至17℃；利用烟气废热对自来水进行热回收，烟道气温度由170℃降至30℃，燃气燃烧的热效率从91％升至106％，等同于回收天然气低品位热量的15％。
本实用新型发生器91使稀溶液沸腾产生制冷剂蒸汽，稀溶液同时被浓缩，冷凝器92使制冷剂蒸汽冷凝，放出凝结热；发生器91和冷凝器92之间的管道内通的是制冷剂蒸汽。然后，制冷剂液体由冷凝器92进入蒸发器93，在蒸发器93中，借助制冷剂的蒸发来从低温热源吸收热量，在蒸发器93的底部设置了自循环泵，功能是将底部的制冷剂液体泵送至蒸发器顶部喷头然后喷淋下来，使制冷剂液体充分吸收来自水-水换热器7的废水的低温余热然后汽化。制冷剂蒸汽通过管路从蒸发器93进入吸收器94，另一方面从发生器91流出，通过溶液热交换器95预冷后的浓溶液进入吸收器94通过顶部的喷头喷淋下来，流经水冷却盘管进一步冷却，通入的制冷剂蒸汽也得到冷却，在吸收器94底部得到工质对的稀溶液。
本实用新型以天然气为直接能源，利用吸收式热泵技术充分回收利用废水和烟道气余热，大幅提高能源热效率，减少环境热污染，降低公共浴室运行成本，具有非常高的经济效益和环保意义。
如上所述，便可较好地实现本实用新型。
本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统，其特征在于，包括热水箱(1)、洗浴装置(2)、废水箱(3)、废水收集管(4)、过滤器(5)、废水水泵(6)、水-水换热器(7)、废水放空管(8)、烟气换热器(21)、发生器(91)、冷凝器(92)、蒸发器(93)、吸收器(94)；
所述洗浴装置(2)安装在热水箱(1)的底部；所述废水箱(3)安装在洗浴装置(2)的下方；所述废水箱(3)通过废水收集管(4)连接过滤器(5)；废水箱(3)的底部设有一带阀门的废水放空管(8)；
所述过滤器(5)通过废水水泵(6)连接水-水换热器(7)的热水进口；水-水换热器(7)的热水出口通过管路连接蒸发器(93)的入口，蒸发器(93)的出口通过管路连接废水放空管(8)；
所述水-水换热器(7)的进水口通过第一输水管(10)连接自来水泵(14)；水-水换热器(7)的出水口通过管路连接吸收器(94)的入口，吸收器(94)的出水口通过管路连接冷凝器(92)的进水口，冷凝器(92)的出水口通过第三管路(22)连接热水箱(1)的顶部；所述热水箱(1)的底部还通过B旁通管(17)连接在自来水泵(14)的上游管路上；
所述烟气换热器(21)的进水口通过第二输水管(20)连接第一输水管(10)；烟气换热器(21)的出水口通过三通阀(16)的其中一个端口连接热泵发生器(91)的进水口，热泵发生器(91)的出水口通过第三管路(22)连接热水箱(1)；所述三通阀(16)的另一个端口直接与第三管路(22)连接；所述热泵发生器(91)的烟气出口连接烟气换热器(21)。
2.根据权利要求1所述采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统，其特征在于，热泵发生器(91)与吸收器(94)之间通过溶液热交换器(95)连接；热泵发生器(91)内的稀溶液沸腾产生制冷剂蒸汽，稀溶液同时被浓缩后通过管路进入冷凝器(92)，冷凝器(92)使制冷剂蒸汽冷凝，放出凝结热；所述冷凝器(92)内的制冷剂液体通过管路进入蒸发器(93)内；所述蒸发器(93)与吸收器(94)的喷头之间通过管路相互连通。
3.根据权利要求2所述采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统，其特征在于，所述第二输水管(20)与自来水泵(14)的出水口设有第二流量阀13；所述第一输水管(10)与自来水泵(14)的出水口设有第一流量阀(11)。
4.根据权利要求2所述采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统，其特征在于，所述水-水换热器(7)的出水口管路与第一输水管(10)之间，通过一带有电磁阀(15)的A旁通管(18)连接。
5.根据权利要求2所述采用直燃式吸收热泵的浴室余热回收系统，其特征在于，所述B旁通管(17)连接自来水泵(14)的上游管路上设有止回阀19；所述自来水泵(14)与自来水管的连接处设有自来水流量阀(12)。
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