CN206583136U - 一种直接换热式污水源热泵机组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及供热技术领域，尤其涉及一种直接换热式污水源热泵机组。本实用新型的直接换热式污水源热泵机组包括散热循环组件、降膜蒸发器和污水源，散热循环组件通过降膜蒸发器与污水源连接，散热循环组件用于循环的使工质加压散热，污水源用于向降膜蒸发器内提供与工质换热的水流。该污水源热泵机组利用降膜蒸发器从污水水源中回收余热，能够用来提供40℃～60℃的热水，可用于建筑采暖和生活用水使用，具有换热效率高、循环工质的充注量少的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及供热技术领域，尤其涉及一种直接换热式污水源热泵机组。
背景技术
目前我国北方地区冬季主要依靠煤、石油、天然气等矿物燃料的燃烧来供暖，我国北方城镇建筑总量为120亿平方米，其中80％采用不同规模的集中供热方式。北方城镇采暖能耗巨大约为1.81亿吨标准煤，为全国建筑能耗总量的四分之一，单位建筑供暖能耗达到15kgce/m2。煤炭的大量燃烧势必造成二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物的增加，对空气环境极为不利，容易造成北方城镇的雾霾天气。
污水源热泵是一种高效节能的供热空调技术，采用热泵从城市污水中提取热能以服务于建筑物，系统60％以上的能量来自于无需“付费”的污水，40％以下的能量来自耗电，不但可以将废弃于污水中的低品位热能再回收利用，年运行费用可节省40％～60％，而且一套系统可同时实现供暖、制冷、提供生活热水的三项功能，用这种新型的供能方式代替传统的锅炉燃烧供热和电制冷环节，可以减少初投资的费用，实现建筑物附近温室气体零排放、零污染。城市污水是北方地区不可多得的热泵冷热源，它的温度一年四季相对稳定，冬季比环境温度高，夏季比环境温度低，这种温度特性使得污水源热泵比传统空调系统运行效率要高，节能和节省运行费用效果显著。
但是，目前现有的污水源热泵机组中，通常采用普通壳管式污水换热器进行换热，而这种普通壳管式污水换热器的换热效率很低，换热性能差。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是提供了一种直接换热式污水源热泵机组，可回收污水余热，具有换热效率高、循环工质的充注量少的优点。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种直接换热式污水源热泵机组，包括散热循环组件、降膜蒸发器和水源，所述散热循环组件通过降膜蒸发器与水源连接，所述散热循环组件用于使工质循环散热，所述水源用于向所述降膜蒸发器内提供与所述工质换热的水流。
进一步的，所述降膜蒸发器与水源之间通过反冲洗装置连接，所述反冲洗装置用于使流经所述降膜蒸发器内的水流在正向流动和反向流动之间切换。
进一步的，所述反冲洗装置包括四通换向阀，所述四通换向阀内设有第一流道和第二流道，所述水源设有引水管和退水管，所述水流在降膜蒸发器内正向流动时，所述引水管通过第一流道与降膜蒸发器连通，所述退水管通过第二流道与降膜蒸发器连通；所述水流在降膜蒸发器内反向流动时，所述引水管通过第二流道与降膜蒸发器连通，所述退水管通过第一流道与降膜蒸发器连通。
进一步的，所述降膜蒸发器包括工质进口、工质出口和换热污水管，所述工质进口和工质出口均设置在换热污水管的至少一侧，所述换热污水管的两个端口分别与所述水源连通；所述所述工质入口和工质出口分别用于连通所述散热循环组件。
进一步的，所述降膜蒸发器内设置有分布器，所述分布器的一侧设置有所述工质进口和工质出口，另一侧设置有所述换热污水管，所述分布器用于将所述工质分解使其在所述换热污水管外成膜状流动。
进一步的，所述工质进口和工质出口均设置于所述降膜蒸发器的顶部，由所述工质进口和工质出口向下顺次设置有所述分布器和换热污水管。
进一步的，所述散热循环组件包括顺序连通的压缩机、冷凝器和膨胀阀，所述压缩机的入口和膨胀阀的出口分别与降膜蒸发器连通。
进一步的，所述压缩机的出口与冷凝器之间连通有油分离器。
进一步的，所述冷凝器的出口与膨胀阀的入口之间连通有干燥过滤器。
进一步的，所述水源为污水水源。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果：本实用新型的直接换热式污水源热泵机组包括散热循环组件、降膜蒸发器和污水源，散热循环组件通过降膜蒸发器与污水源连接，散热循环组件用于使工质循环散热，污水源用于向降膜蒸发器内提供与工质换热的水流。该污水源热泵机组利用降膜蒸发器从污水源中回收余热，能够用来提供40℃～60℃的热水，可用于建筑采暖和生活用水使用，具有换热效率高、循环工质的充注量少的优点；此外，通过在降膜蒸发器与污水源之间增设反冲洗装置，可以定时切换水流在降膜蒸发器内的流动方向，从而减缓降膜蒸发器内的污垢生成，防止堵塞，有效提高换热效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例的直接换热式污水源热泵机组的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的四通换向阀的一种状态示意图；
图3为本实用新型实施例的四通换向阀的另一种状态示意图。
其中，1、压缩机；2、油分离器；3、冷凝器；4、干燥过滤器；5、膨胀阀；6、降膜蒸发器；7、四通换向阀；8、引水管；9、退水管；10、第一接口；11、第二接口；61、工质进口；62、分布器；63、换热污水管；64、工质出口；A、第一端口；B、第二端口；C、第三端口；D、第四端口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实施例所述的直接换热式污水源热泵机组利用降膜蒸发器6从水源中回收余热，能够用来提供40℃～60℃的热水，可用于建筑采暖和生活用水使用，具有具有换热效率高、循环工质的充注量少的优点。
如图1所示，该直接换热式污水源热泵机组包括散热循环组件、降膜蒸发器6和水源，散热循环组件通过降膜蒸发器6与水源连接，散热循环组件用于使工质循环散热，水源用于向降膜蒸发器6内提供与工质换热的水流，低压气态工质经由散热循环组件加压、散热再降压以后，形成的低压液态的工质流入降膜蒸发器6内，通过吸收流入降膜蒸发器6内的水流中的余热，从而升温变为低压气态的工质重新回到散热循环组件中，通过工质在散热循环组件和降膜蒸发器6之间的循环，使得污水源热泵机组能够高效回收水源余热、并实现对外放热；通过降膜蒸发器6实现换热，可以有效提高换热效率，同时确保处于循环状态的工质充注量较少，有效节约资源；优选的，本实施例所述的水源为污水水源，该污水源热泵机组通过从污水水源中回收余热，从而实现资源回收利用的效果；工质采用环保材料制成，具有更加良好的环保和资源节约的效果，环保材料优选为R32，R32的化学名为二氟甲烷，分子式CH2F2，具有不爆炸、无毒、可燃等特点，可作为是安全环保的制冷剂使用。
本实施例的降膜蒸发器6包括工质进口61、工质出口64和换热水管63，工质进口61和工质出口64均设置在换热污水管63的至少一侧，换热污水管63的两个端口分别与水源连通，工质进口61和工质出口64分别用于连通散热循环组件，经过散热循环组件加压、散热再降压后的低压液态工质通过工质入口进入降膜蒸发器6内，当低压液态工质流经换热水污管63时从换热水污管63内吸收热量，吸热后形成的低压气态工质通过工质出口64重新回到散热循环组件中循环散热，从而使污水源热泵机组实现高效循环放热。
其中，为了使低压液态工质在降膜蒸发器6内更加充分的吸收热量，优选降膜蒸发器6内设置有分布器62，分布器62的一侧设置有工质进口61和工质出口64，另一侧设置有换热污水管63，分布器62用于将工质分解使其在换热污水管63外成膜状流动。
进一步优选分布器62为膜式分布器62，在膜式分布器62上均匀分布有多个微孔，当低压液态工质经过膜式分布器62时，可以均匀的分为微小液滴附着于换热污水管63的外表面，这些微小液滴在换热污水管63的外表面与流经换热水管63内的水流作热交换，从而蒸发为低压蒸汽。
为了进一步提高水流与工质之间的换热效率，优选换热污水管63盘旋或者平行的排布在降膜蒸发器6的底部，该换热污水管63分为左右两首尾连通的管道，即换热污水管63的各个管道平铺在降膜蒸发器6的底部，水流进入换热污水管63后顺次沿各个管道内流动；进一步优选的，工质进口61和工质出口64均设置于降膜蒸发器6的顶部，由工质进口61和工质出口64向下顺次设置有分布器62和换热污水管63，当液态工质通过工质进口61进入降膜蒸发器6时，依靠其自身重力即可降落在分布器62上，由于换热污水管63的盘旋结构或平行结构，使得通过分布器62的若干微孔均匀过滤为微小液滴后，再次依靠自身重力逐层降落在换热污水管63上，由最上层的换热污水管63逐级换热，充分吸收水流余热，最终所有的微小液滴状态的液态工质吸收足够的热量后，全部蒸发为气态工质，从而大幅提高换热效率，气态工质上升重新从顶部的工质出口64离开降膜蒸发器6。
为了保证工质流出降膜蒸发器6后、在外部的散热循环中能够充分散热，优选散热循环组件包括顺序连通的压缩机1、冷凝器3和膨胀阀5，压缩机1的入口和膨胀阀5的出口分别与降膜蒸发器6连通，低压气态工质从降膜蒸发器6内流出后，先通过压缩机1增压形成高压气态工质，然后通过冷凝器3冷凝散热对外供热，冷凝散热形成的高压液态工质通过膨胀阀5降压形成低压液态工质，低压液态工质经过工质进口61重新进入降膜蒸发器6内吸热，从而使散热循环组件在降膜蒸发器6的外部形成散热循环。
本实施例还进一步优选在压缩机1的出口与冷凝器3之间连通有油分离器2，油分离器2将流出压缩机1的高压气态工质中混入的润滑油分离出，并将分离出的润滑油重新送回压缩机1内再次利用；优选在冷凝器3与膨胀阀5之间连通有干燥过滤器4，从而对冷凝后的高压液态工质进行干燥，以便提高降压效率；优选膨胀阀5为电子膨胀阀5，通过膨胀节流对干燥后高压液态工质进行更加充分的自动降压处理。
本实施例中，为了进一步提高降膜蒸发器6内的换热效率，优选降膜蒸发器6与水源之间通过反冲洗装置连接，反冲洗装置用于使流经降膜蒸发器6内的水流在正向流动和反向流动之间切换，通过定时切换水流在降膜蒸发器6内的流动方向，从而减缓换热污水管63内的污垢生成，防止堵塞，有效提高换热效率。
进一步优选的，反冲洗装置包括四通换向阀7，四通换向阀7内设有第一流道和第二流道，水源设有引水管8和退水管9，水流在降膜蒸发器6内正向流动时，引水管8通过第一流道与降膜蒸发器6连通，退水管9通过第二流道与降膜蒸发器6连通；水流在降膜蒸发器6内反向流动时，引水管8通过第二流道与降膜蒸发器6连通，退水管9通过第一流道与降膜蒸发器6连通。
具体到本实施例中，图2表示水源内的水流通过四通换向阀7进入降膜蒸发器6后正向流动时，四通换向阀7的状态示意图；图3表示水源内的水流通过四通换向阀7进入降膜蒸发器6后反向流动时，四通换向阀7的状态示意图；在图2和图3中，降膜蒸发器6内的换热污水管63设有第一接口10和第二接口11，四通换向阀7设有第一端口A、第二端口B、第三端口C和第四端口D，其中，第一端口A和第二端口B之间设有第一流道，第三端口C和第四端口D之间设有第二流道。
如图2所示，当水流在降膜蒸发器6内正向流动时，引水管8通过第二端口B与第一流道连通，第一流道通过第一端口A与换热污水管63的第一接口10连通，换热污水管63的第二接口11通过第三端口C与第二流道连通，第二流道通过第四端口D与退水管9连通。水流从引水管8中流出后，顺次经由第二端口B、第一流道、第一端口A和第一接口10进入换热污水管63内，从而在换热污水管63内正向流动；经过换热后的水流自换热污水管63的第二接口11流出，顺次经过第三端口C、第二流道和第四端口D后，通过退水管9重新回到水源内。
当水流在降膜蒸发器6内正向流动一定时间后，可以通过旋转四通换向阀7，使得水流在降膜蒸发器6内切换为反向流动，从而从反向冲洗换热污水管63的内壁，防止换热污水管63堵塞，提高换热效率。
如图3所示，当水流在降膜蒸发器6内反向流动时，引水管8通过第三端口C与第二流道连通，第二流道通过第四端口D与换热污水管63的第二接口11连通，换热污水管63的第一接口10通过第二端口B与第一流道连通，第一流道通过第一端口A与退水管9连通。水流从引水管8中流出后，顺次经由第三端口C、第二流道、第四端口D和第二接口11进入换热污水管63内，从而在换热污水管63内反向流动；经过换热后的水流自换热污水管63的第一接口10流出，顺次经过第二端口B、第一流道和第一端口A后，通过退水管9重新回到水源内。
需要说明的是，本实施例的反向冲洗装置除了上述的四通换向阀7外，还可以采用其他结构，只要满足使流经降膜蒸发器6内的水流在正向流动和反向流动之间切换的效果即可。
此外，本实施例的四通换向阀7可以如上所述沿顺时针顺向旋转，也可以沿逆时针顺向旋转，通过第一流道和第二流道在水源和换热污水管63之间的不断切换，均可以实现换热污水管63内的水流正向流动和反向流动的切换。换言之，第一流道和第二流道在水源的引水管8和退水管9、以及换热污水管63的第一接口10和第二接口11之间通过排列组合连接，从而可以通过多种连接方式实现换热水管63内的水流流向正向和反向切换。
综上所述，本实施例的直接换热式污水源热泵机组包括散热循环组件、降膜蒸发器6和污水源，散热循环组件通过降膜蒸发器6与污水源连接，散热循环组件用于使工质循环散热，污水源用于向降膜蒸发器6内提供与工质换热的水流。该污水源热泵机组利用降膜蒸发器6从污水源中回收余热，能够用来提供40℃～60℃的热水，可用于建筑采暖和生活用水使用，具有换热效率高、循环工质的充注量少的优点；此外，通过在降膜蒸发器6与污水源之间增设反冲洗装置，可以定时切换水流在降膜蒸发器6内的流动方向，从而减缓降膜蒸发器6内的污垢生成，防止堵塞，有效提高换热效率。
本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种直接换热式污水源热泵机组，其特征在于，包括散热循环组件、降膜蒸发器和水源，所述散热循环组件通过降膜蒸发器与水源连接，所述散热循环组件用于使工质循环散热，所述水源用于向所述降膜蒸发器内提供与所述工质换热的水流。
2.根据权利要求1所述的污水源热泵机组，其特征在于，所述降膜蒸发器与水源之间通过反冲洗装置连接，所述反冲洗装置用于使流经所述降膜蒸发器内的水流在正向流动和反向流动之间切换。
3.根据权利要求2所述的污水源热泵机组，其特征在于，所述反冲洗装置包括四通换向阀，所述四通换向阀内设有第一流道和第二流道，所述水源设有引水管和退水管，
所述水流在降膜蒸发器内正向流动时，所述引水管通过第一流道与降膜蒸发器连通，所述退水管通过第二流道与降膜蒸发器连通；
所述水流在降膜蒸发器内反向流动时，所述引水管通过第二流道与降膜蒸发器连通，所述退水管通过第一流道与降膜蒸发器连通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的污水源热泵机组，其特征在于，所述降膜蒸发器包括工质进口、工质出口和换热污水管，所述工质进口和工质出口均设置在换热污水管的至少一侧，所述换热污水管的两个端口分别与所述水源连通；所述工质入口和工质出口分别用于连通所述散热循环组件。
5.根据权利要求4所述的污水源热泵机组，其特征在于，所述降膜蒸发器内设置有分布器，所述分布器的一侧设置有所述工质进口和工质出口，另一侧设置有所述换热污水管，所述分布器用于将所述工质分解使其在所述换热污水管外成膜状流动。
6.根据权利要求5所述的污水源热泵机组，其特征在于，所述工质进口和工质出口均设置于所述降膜蒸发器的顶部，由所述工质进口和工质出口向下顺次设置有所述分布器和换热污水管。
7.根据权利要求1-3任一项所述的污水源热泵机组，其特征在于，所述散热循环组件包括顺序连通的压缩机、冷凝器和膨胀阀，所述压缩机的入口和膨胀阀的出口分别与降膜蒸发器连通。
8.根据权利要求7所述的污水源热泵机组，其特征在于，所述压缩机的出口与冷凝器之间连通有油分离器。
9.根据权利要求7所述的污水源热泵机组，其特征在于，所述冷凝器的出口与膨胀阀的入口之间连通有干燥过滤器。
10.根据权利要求1-3任一项所述的污水源热泵机组，其特征在于，所述水源为污水水源。
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| CN108167987A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-15 | 嘉兴学院 | 基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组 |
| CN108167987B (zh) * | 2017-12-27 | 2024-01-23 | 嘉兴学院 | 基于液膜吸收蒸发换热的小型吸收式制冷机组 |
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