CN207688430U - 一种太阳能空气源辅助的空压机余热回收中央热水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空压机余热利用、节能减排技术领域。本实用新型公开了一种太阳能空气源辅助的空压机余热回收中央热水系统，该系统能够根据空压机的运行状态，选用不同的模式，包括空压机余热利用模式、空气源热水模式、太阳能制热水模式和太阳能与空气源的耦合制热水模式。本实用新型以空压机余热利用为主，收回余热的同时，对空压机现实降温，延长了空压机的使用寿命；同时以太阳能或空气能做辅助能源，实现对储热水箱内的水二次加热，提高了热水供应的稳定性。

Description

一种太阳能空气源辅助的空压机余热回收中央热水系统

技术领域

本发明属于空压机余热利用、节能减排技术领域，具体地涉及一种满足各种环境条件下热水需求的太阳能空气源辅助的空压机余热回收中央热水系统。

背景技术

空压机被广泛地应用在工业厂房等领域，在大多数生产型企业中，压缩空气的能源消耗约占全部电力消耗的10％～35％。其输入的电能中约有70％的能量转化成了压缩热(余热)，油温通常在80℃(冬季)～100(夏秋季)，这些热量需要被不断地释放，风冷是最为常用的散热方式，这些余热被排往大气，一方面加剧了温室效应，另一方面散热装置本身也消耗了大量电能，如何实现这些空压机余热的合理利用对我国的节能减排工作意义重大。

目前，空压机余热利用中，通常是通过热交换器将循环水箱中的水和空压机中的高温油气进行热交换，将余热带出，储存在循环水箱中，但往往没有兼顾热水利用中的水温、水量和空压机运行的环境条件等因素。专利： 201320792812.5，公开了一种螺杆空气压缩机冷却节能装置，包括冷却水热交换器、全自动控制系统、管路系统、冷却水塔等，利用全自动控制系统保证空压机油温在65～80℃之间变化，改善空压机的运行状况的同时具有一定的节能效果，但该专利没有兼顾热水使用中需要有一定的温度，同时在空压机检修或出现故障不能运行时，不能产生热水。

专利：CN201120567305.2和专利201620392113.5，分别公开了空压机的余热和太阳能利用的不同耦合方式，以空压机余热利用为主，太阳能为辅的利用形式，实现储热水箱内水的二次加热，提高单位时间内热水的供应量，具有一定的节能性，但在阴雨天气等太阳辐射较弱时，太阳能的辅助加热效果有待商榷，影响热水的稳定供应。

发明内容

本发明的目的在于为解决上述问题而提供一种充分利用太阳能、空气源、空压机余热，效率更高，成本更低，能耗少且能满足空压机各种运营状态下人员热水需求的空压机余热回收中央热水系统。

为此，本发明公开了一种空压机余热回收中央热水系统，包括空压机余热利用回路、空气源制热回路、太阳能制热回路、太阳能与空气源的耦合制热回路、生活用水回路和电控箱，所述空压机余热利用回路用于利用空压机的余热对生活用水回路的水进行加热，所述空气源制热回路用于收集室外空气中的热量以对生活用水回路的水进行加热，所述太阳能制热回路用于收集太阳能的热量以对生活用水回路的水进行加热，所述太阳能与空气源的耦合制热回路用于收集室外空气中的热量和太阳能的热量以对生活用水回路的水进行加热，所述电控箱用于对空压机余热利用回路、空气源制热回路、太阳能制热回路、太阳能与空气源的耦合制热回路进行相应的控制。

进一步的，所述空压机余热利用回路包括空压机、1号循环泵、2号循环泵、热交换器和储热水箱，所述热交换器内设有用于储热水箱内的水与空压机滑油进行热交换的热交换管道，所述1号循环泵的进出口依次连接空压机和热交换器，2号循环泵的进出口依次连接储热水箱和热交换器，所述第1、2号循环泵的控制端与电控箱连接。

进一步的，所述空气源制热回路、太阳能制热回路以及太阳能与空气源的耦合回路包括太阳能集热板、压缩机、第1电磁阀、储热水箱、第2电磁阀、干燥器、膨胀阀、蒸发器、风机和气液分离器，所述储热水箱内设有用于与储热水箱内的水进行热交换的热交换管道，所述蒸发器的出口通过管道依次连接气液分离器和压缩机，第1电磁阀的a口通过管道依次连接膨胀阀、干燥器，风机用于将空气吹向蒸发器，太阳能集热板的进口通过管道接膨胀阀，太阳能集热板的出口通过管道接第2电磁阀，第1电磁阀、第2电磁阀、风机及压缩机的控制端分别与电控箱连接，管道内填充有热泵工质。

进一步的，所述蒸发器设置在室外，并与风机紧贴。

进一步的，还包括视液镜，所述视液镜设置在干燥器和膨胀阀之间的管道上。

进一步的，所述生活用水回路包括冷水上水阀门、储热水箱、淋浴喷头及出热水阀门，储热水箱的冷水进水口接有冷水管，冷水上水阀门设置冷水管上，所述淋浴喷头及出热水阀门分别通过热水管与储热水箱的热水出水口连接。所述冷水上水阀门的控制端与电控箱连接。

更进一步的，所述储热水箱内设有压力传感器、温度传感器和液位传感器，所述压力传感器、温度传感器和液位传感器的输出端分别与电控箱的输入端连接。

本发明的有益技术效果：

本发明制取热水时既能实现空压机余热的利用，同时也可利用太阳能与空气源的单一热源或耦合热源实现热水，克服空压机未运行时或热水需求量较大时，空压机热水器可能无法满足需求的缺陷。一方面通过对空压机余热的利用解决生活热水的需求；另一方面，通过将空压机油温控制在适当的温度范围，延长空压机的使用寿命，降低运行成本；再次，通过太阳能空气源作为辅助热源，对热水进行二次加热，提高了热水供应的稳定性，且通过优化设计，结构简单，成本低，安装简便。

附图说明

图1为本发明具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

一种太阳能空气源辅助的空压机余热回收中央热水系统，包括空压机余热利用回路、空气源制热回路、太阳能制热回路、太阳能与空气源的耦合制热回路、生活用水回路和电控箱，所述空压机余热利用回路用于收集空压机的余热对生活用水回路的水进行加热，所述空气源制热回路用于收集室外空气中的热量以对生活用水回路的水进行加热，所述太阳能制热回路用于收集太阳能的热量以对生活用水回路的水进行加热，所述太阳能与空气源的耦合制热回路用于收集室外空气中的热量和太阳能的热量以对生活用水回路的水进行加热，所述电控箱用于对空压机余热利用回路、空气源制热回路、太阳能制热回路、太阳能与空气源的耦合制热回路进行相应控制。

本具体实施例中，如图1所示(图中实线表示管道，虚线表示控制线)，所述空气源制热回路、太阳能制热回路以及太阳能与空气源的耦合回路包括太阳能集热板1、风机2、蒸发器3、第1电磁阀4、膨胀阀5、视液镜6、干燥器7、第2电磁阀13、气液分离器14、压缩机15和储热水箱10，所述空压机余热利用回路包括空压机16、第1循环泵8、第2循环泵18、热交换器17和储水箱 10，所述生活用水回路包括冷水上水阀门22、储热水箱10、淋浴喷头11及出热水阀门12。

本具体实施例中，储热水箱10内还设有压力传感器21、温度传感器20和液位传感器19，压力传感器21、温度传感器20和液位传感器19的输出端分别与电控箱23的输入端连接。

所述蒸发器3的出口通过管道依次连接气液分离器14、压缩机15，第1电磁阀4的进口a通过管道依次连接干燥器7和膨胀阀5，第1电磁阀4的出口b 和蒸发器3的进口相连，风机2用于将空气吹向蒸发器3，太阳能集热板1的进口通过管道接膨胀阀，太阳能集热板1的出口通过管道接第2电磁阀13、气液分离器14及压缩机15，第1电磁阀4、第2电磁阀13和风机2的控制端分别与电控箱23连接，管道内填充有热泵工质，热泵工质采用公知的热泵工质，如二氧化碳等。

所述第1循环泵8的进口接空压机16，第1循环泵的出口接热交换器17，滑油经冷却后回到空压机，储热水箱10的出水通过管道依次连接第2循环泵18 和空压机16，水在热交换器内吸热升温后回到储热水箱10。

所述储热水箱10的冷水进水口接有冷水管，冷水上水阀门22设置冷水管上，所述淋浴喷头11及出热水阀门12分别通过热水管与储热水箱10的热水出水口连接。所述冷水上水阀门22的控制端与电控箱23连接。

进一步的，还包括视液镜6，所述视液镜6设置在干燥器5和膨胀阀7之间的管道上。

进一步的，还包括安全阀9，安全阀9设置在储热水箱10的热水出口的热水水管上，实现对储热水箱10箱体及热水水管的保护。

进一步的，本具体实施例中，蒸发器3设置在室外，并与风机2紧贴。

工作过程：

在空压机运行时，开启冷水上水阀22、1号循环泵8、2号循环泵18，停第1电磁阀4、风机2、压缩机15及第2电磁阀13，由冷水上水阀门22自储热水箱10底部补水，在热交换器内，储热水箱内的水不断吸收空压机内润滑油的余热，实现水的升温和润滑油的降温。

在空压机未运行或储热水箱水温不够时，空气源热泵热水模式下，停第2 电磁阀13，开启第1电磁阀4，启动风机2、压缩机15，使其能够吸管道内的热泵工质，高温高压的热泵工质在储热水箱10内的热交换管道中对管外的水进行加热，放热后的热泵工质经干燥器7、视液镜6后，进入膨胀阀5，经节流降压后，经第1电磁阀4进入蒸发器3，在蒸发器3中的管道中吸收管外空气中的热量，进一步，吸收热量后的热泵工质自蒸发器3出来后进入气液分离器14，经气液分离后，热泵工质被压缩机15吸入后压缩，进入储热水箱10内，如此循环。

在空压机未运行或储热水箱水温不够时，太阳能热泵热水模式下，电控箱 23开启第2电磁阀13，停风机2、第1电磁阀4，启动压缩机15，其能够吸收管道中的热泵工质，并进行压缩，压缩完成后，高温高压的热泵工质在储热水箱10内的热交换管道中对管外的水进行加热，放热后的热泵工质经干燥器7、视液镜6后，进入膨胀阀5，节流降压后进入太阳能集热器1中，在太阳能集热器1的管道中吸收太阳辐射能，进一步地，吸收热量后的热泵工质自太阳能集热器1出来后进入第2电磁阀13，自第2电磁阀13流出后进入气液分离器14，经气液分离后，热泵工质被压缩机15吸入后压缩，进入储热水箱10内，如此循环。

在空压机未运行或储热水箱水温不够时，太阳能与空气源耦合热泵热水模式下，电控箱23开启第1电磁阀4，第2电磁阀13，启动风机2和压缩机15，其能够吸收管道中的热泵工质，并进行压缩，压缩完成后，高温高压的热泵工质在储热水箱10内的热交换管道中对管外的水进行加热，放热后的热泵工质经干燥器7、视液镜6后，进入膨胀阀5，经节流降压后，进入太阳能集热器1和蒸发器2的管道中，在管道中吸收太阳辐射能和空气能，进一步地，吸收热量后的热泵工质自太阳能集热器1出来后进入第2电磁阀13的a口，经第2电磁阀13的b口出来，与自蒸发器2出来的热泵工质混合后进入气液分离器14，经气液分离后，热泵工质被压缩机16吸入后压缩，压缩后的高温高压热泵工质进入储热水箱10内吸热，如此循环。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种太阳能空气源辅助的空压机余热回收中央热水系统，其特征在于：包括空压机余热利用回路、空气源制热回路、太阳能制热回路、太阳能与空气源的耦合制热回路、生活用水回路和电控箱，所述空气源制热回路用于收集室外空气的热量以对生活用水回路的水进行加热，所述太阳能制热回路用于收集太阳能的热量以对生活用水回路的水进行加热，所述太阳能与空气源的耦合制热回路用于收集室外空气中的热量和太阳能的热量以对生活用水回路的水进行加热，所述空压机余热利用回路用于利用空压机的余热对生活用水回路的水进行加热，所述电控箱用于对空气源制热回路、太阳能制热回路、太阳能与空气源的耦合制热回路和空压机余热利用回路进行相应的控制。

2.根据权利要求1所述的空压机余热回收中央热水系统，其特征在于：所述空压机余热利用回路包括空压机、1号循环泵、2号循环泵、热交换器及储热水箱，所述热交换器内设有用于储热水箱内的水和空压机内的滑油进行热交换的换热管换，所述空压机滑油经1号循环泵输入热交换器内，经降温后回到空压机，储热水箱内的水经2号循环泵泵入热交换器内，吸热后回到储热水箱。

3.根据权利要求1所述的空压机余热回收中央热水系统，其特征在于：所述空气源制热回路、太阳能制热回路以及太阳能与空气源的耦合回路包括太阳能集热板、压缩机、第一电磁阀、储热水箱、第二电磁阀、干燥器、膨胀阀、蒸发器、风机和气液分离器，所述储热水箱内设有用于与储热水箱内的水进行热交换的热交换管道，所述第一电磁阀通过管道依次连接蒸发器、气液分离器和压缩机；第二电磁三通阀通过管道分别连接太阳能集热板和膨胀阀，风机用于将空气吹向蒸发器，第一电磁阀、第二电磁阀和风机的控制端分别与电控箱连接，管道内填充有热泵工质。

4.根据权利要求1或2所述的空压机余热回收中央热水系统，其特征在于：还包括视液镜，所述视液镜设置在干燥器和膨胀阀之间的管道上。

5.根据权利要求3所述的空压机余热回收中央热水系统，其特征在于：所述蒸发器设置在室外，并与风机紧贴。

6.根据权利要求1所述的空压机余热回收中央热水系统，其特征在于：所述生活用水回路包括冷水上水阀门、储热水箱、淋浴喷头及出热水阀门，储热水箱的冷水进水口接有冷水管，冷水上水阀门设置冷水管上，所述淋浴喷头及出热水阀门分别通过热水管与储热水箱的热水出水口连接；所述冷水上水阀门的控制端与电控箱连接。

7.根据权利要求2所述的空压机余热回收中央热水系统，其特征在于：所述储热水箱内设有压力传感器、温度传感器和液位传感器，所述压力传感器、温度传感器和液位传感器的输出端分别与电控箱的输入端连接。