CN209295258U - 一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，包括污水源热泵机组、空气源热泵机组、用户侧循环水泵、污水侧循环水泵、辐射换热末端、污水提升管路、自来水预热管路和废水收集箱，所述废水收集箱内设有换热盘管Ⅰ和换热盘管Ⅱ，所述用户侧循环水泵、空气源热泵机组和辐射换热末端依次相连形成辐射换热环路Ⅰ，所述用户侧循环水泵、辐射换热末端和换热盘管Ⅰ依次相连形成辐射换热环路Ⅱ，所述用户侧循环水泵、污水源热泵机组和辐射换热末端依次相连形成辐射换热环路Ⅲ，所述污水侧循环水泵、污水源热泵机组和换热盘管Ⅰ依次相连形成污水侧环路，所述污水提升管路出口与废水收集箱相连，所述自来水预热管路和换热盘管Ⅱ相连。

Description

一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统

技术领域

本公开涉及废水余热利用技术领域，尤其涉及一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，集中式洗浴场所已成为人们生产生活中的重要组成部分。为降低洗浴能耗及节约用水，有必要对洗浴废水进行深度利用。

经淋浴后的洗浴废水温度一般在35℃左右，且具有水量大、污染轻、水质稳定的特点。大量的洗浴废水直接排放，造成了巨大的能源浪费。如何能够更好的应用这部分余热，技术人员也做了很多的研究，如：将水质处理后进行灌溉、厕所冲洗，或通过板换进行换热用于预热自来水、在废水池内设置换热片等。但如何将洗浴废水梯级利用、深度利用，目前相关的方法较少。

现有的洗浴场所一般单独配备末端供暖系统，系统初投资相对较大，本公开通过对系统的优化设计，梯级、深度回收利用洗浴废水热量，降低末端供暖系统初投资，具有较大的节能环保效益。

实用新型内容

本公开提供了一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，通过辐射换热末端、空气源热泵及污水源热泵系统的有机结合，大量回收利用洗浴废水中的热量，用于对洗浴补水(自来水)的预热，可降低洗浴热水的加热成本，间接起到了节能减排效果，同时，污水源热泵充分回收洗浴废水中的低品位热能，提高了冬季制热的性能系数，空气源热泵的设计保证了在洗浴废水水量不足、水温度较低，不能满足末端供暖要求时，由空气源热泵对系统中的采暖末端进行补热，本公开通过多能互补，实现了系统运行费用的降低。

为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：

一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，包括污水源热泵机组、空气源热泵机组、用户侧循环水泵、污水侧循环水泵、辐射换热末端、污水提升管路、自来水预热管路、废水收集箱和终端洗浴设施，所述废水收集箱内设有换热盘管Ⅰ和换热盘管Ⅱ，所述用户侧循环水泵、空气源热泵机组和辐射换热末端依次循环相连形成辐射换热环路Ⅰ，所述用户侧循环水泵、辐射换热末端和换热盘管Ⅰ依次循环相连形成辐射换热环路Ⅱ，所述用户侧循环水泵、污水源热泵机组和辐射换热末端依次循环相连形成辐射换热环路Ⅲ，所述污水侧循环水泵、污水源热泵机组和换热盘管Ⅰ依次循环相连形成污水侧环路，所述污水提升管路出口与废水收集箱相连，所述自来水预热管路与终端洗浴设施和换热盘管Ⅱ相连。

进一步的，所述辐射换热末端包括多个并行设置的辐射换热器，所述辐射换热器入口与用户侧分水器相连，所述辐射换热器出口与用户侧集水器相连。

进一步的，所述污水源热泵机组包括冷凝器和蒸发器，所述用户侧循环水泵与冷凝器入口相连，所述辐射换热末端与冷凝器出口相连，所述污水侧循环水泵与蒸发器入口相连，所述换热盘管Ⅰ与蒸发器出口相连。

进一步的，所述污水侧环路上还设有第三控制阀和第八控制阀，所述第三控制阀设置于污水侧循环水泵的入口管路上，所述第八控制阀设置于污水源热泵机组的出口管路上，所述第三控制阀和第八控制阀用于控制污水侧环路的导通和关闭。

进一步的，所述辐射换热环路Ⅰ还包括第六控制阀、第四控制阀和第一控制阀，所述第六控制阀和第四控制阀分别设置于空气源热泵机组的入口管路上和出口管路上，所述第一控制阀设置于辐射换热末端与用户侧循环水泵相连的管路上，所述第六控制阀、第四控制阀和第一控制阀用于控制辐射换热环路Ⅰ的导通和关闭。

进一步的，所述第一控制阀还用于控制辐射换热环路Ⅲ的导通和关闭。

进一步的，所述辐射换热环路Ⅱ还包括第五控制阀、第二控制阀和第七控制阀，所述第五控制阀设置于用户侧循环水泵的出口管路上，所述第七控制阀设置于换热盘管Ⅰ的进口处，所述第二控制阀设置于换热盘管Ⅰ与用户侧循环水泵相连的管路上，所述第五控制阀、第二控制阀和第七控制阀用于控制辐射换热环路Ⅱ的导通和关闭。

进一步的，所述第五控制阀与空气源热泵机组并联连接。

进一步的，所述污水提升管路包括依次相连的毛发过滤器和污水提升设备。

进一步的，所述自来水预热管路包括储水箱和热水箱，所述储水箱入口与换热盘管Ⅱ相连，所述储水箱出口与热水箱相连，所述热水箱出口与终端洗浴设施相连。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1)本公开为避免洗浴废水温度较高时直接作用于污水源热泵可能造成的压缩机吸排气压力过高的问题，采取将洗浴废水与自来水进行预热换热的做法，提高了待加热的洗浴冷水(自来水)的温度，直接利用了洗浴废水中的热能，大幅降低了加热成本，具有很好的实用性，或者直接用于辐射换热供暖系统，避免了洗浴废水直接排放造成较高品位热量的浪费；

2)本公开通过污水源热泵，深度提取洗浴废水中的低品位热能，用于洗浴场所自身的取暖或其他热用户，提高了污水源热泵冬季制热时的能效，有利于污水源热泵的推广应用；

3)本公开为其他工业或民用废水的余热回收利用提供了方法借鉴。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统示意图；

图中：1、污水源热泵机组；2、用户侧循环水泵；3、污水侧循环泵；4、空气源热泵机组；5、辐射换热末端；6、用户侧分水器；7、用户侧集水器；8、毛发过滤器；9、污水提升设备；10、储水箱；11、热水箱；12、废水收集箱；13、换热盘管Ⅰ；14、换热盘管Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本公开做进一步的说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

如图1所示，一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，包括污水源热泵机组1、空气源热泵机组4、用户侧循环水泵2、污水侧循环水泵3、辐射换热末端5、污水提升管路、自来水预热管路、废水收集箱12和终端洗浴设施，所述废水收集箱12内设有换热盘管Ⅰ13和换热盘管Ⅱ14，所述用户侧循环水泵2、空气源热泵机组4和辐射换热末端5依次循环相连形成辐射换热环路Ⅰ，所述用户侧循环水泵2、辐射换热末端5和换热盘管Ⅰ13依次循环相连形成辐射换热环路Ⅱ，所述用户侧循环水泵2、污水源热泵机组1和辐射换热末端5依次循环相连形成辐射换热环路Ⅲ，所述污水侧循环水泵3、污水源热泵机组1和换热盘管Ⅰ13依次循环相连形成污水侧环路，所述污水提升管路出口与废水收集箱12相连，所述自来水预热管路与终端洗浴设施和换热盘管Ⅱ14相连。

所述辐射换热末端5包括多个并行设置的辐射换热器，所述辐射换热器入口与用户侧分水器6相连，所述辐射换热器出口与用户侧集水器7相连。

所述污水源热泵机组1包括冷凝器和蒸发器，所述用户侧循环水泵2与冷凝器入口相连，所述辐射换热末端5与冷凝器出口相连，所述污水侧循环水泵3与蒸发器入口相连，所述换热盘管Ⅰ13与蒸发器出口相连。

所述污水侧环路上还设有第三控制阀V3和第八控制阀V8，所述第三控制V3阀设置于污水侧循环水泵3的入口管路上，所述第八控制阀V8设置于污水源热泵机组1的出口管路上，所述第三控制阀V3和第八控制阀V8用于控制污水侧环路的导通和关闭。

所述辐射换热环路Ⅰ还包括第六控制阀V6、第四控制阀V4和第一控制阀V1，所述第六控制阀V6和第四控制阀V4分别设置于空气源热泵机组4的入口管路上和出口管路上，所述第一控制阀V1设置于辐射换热末端5与用户侧循环水泵2相连的管路上，所述第六控制阀V6、第四控制阀V4和第一控制阀V1用于控制辐射换热环路Ⅰ的导通和关闭。

所述第一控制阀V1还用于控制辐射换热环路Ⅲ的导通和关闭。

所述辐射换热环路Ⅱ还包括第五控制阀V5、第二控制阀V2和第七控制阀V7，所述第五控制阀V5设置于用户侧循环水泵2的出口管路上，所述第七控制阀V7设置于换热盘管Ⅰ13的进口处，所述第二控制阀V2设置于换热盘管Ⅰ13与用户侧循环水泵2相连的管路上，所述第五控制阀V5、第二控制阀V2和第七控制阀V7用于控制辐射换热环路Ⅱ的导通和关闭。

具体实施中，所述第五控制阀V5与空气源热泵机组2并联连接，如图1所示。

具体实施中，所述第七控制阀V7还与第八控制阀V8通过管路连通，即第七控制阀V7也用于控制污水侧环路的导通和关闭。

所述污水提升管路包括依次相连的毛发过滤器8和污水提升设备9。

所述自来水预热管路包括储水箱10和热水箱11，所述储水箱10入口与换热盘管Ⅱ14相连，所述储水箱10出口与热水箱11相连，所述热水箱10出口与终端洗浴设施相连。

洗浴开始前一段时间或洗浴人员较少、废水量/水温不足时，为保证供暖效果，优先采用空气源热泵机组4对辐射末端5进行供暖。此时，控制阀V2、V3、V5、V7和V8关闭，控制阀V1、V4和V6开启，开启辐射换热环路Ⅰ；当监测到洗浴废水量较大但废水温度较低时(如：低于25℃)，则关闭辐射换热环路Ⅰ，控制阀V2、V4、V5和V6关闭，控制阀V1、V3、V7和V8开启，开启辐射换热环路Ⅲ和污水侧环路，由污水源热泵机组1对辐射末端5进行供暖。当监测到废水温度介于25℃与28℃之间时，为防止污水源热泵机组1蒸发器侧进水温度较高而引起压缩机吸排气压力较高时，开启自来水预热管路，洗浴废水热量部分用于预热自来水，以降低洗浴废水温度，后再经污水源热泵机组1向辐射末端5进行供暖；当监测到洗浴废水温度高于28℃时，则控制阀V1、V3、V4、V6和V8关闭，控制阀V2、V5和V7开启，关闭辐射换热环路Ⅲ、污水侧环路及自来水预热环路，由辐射换热环路Ⅱ直接向末端5进行供暖。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，其特征在于：包括污水源热泵机组、空气源热泵机组、用户侧循环水泵、污水侧循环水泵、辐射换热末端、污水提升管路、自来水预热管路、废水收集箱和终端洗浴设施，所述废水收集箱内设有换热盘管Ⅰ和换热盘管Ⅱ，所述用户侧循环水泵、空气源热泵机组和辐射换热末端依次循环相连形成辐射换热环路Ⅰ，所述用户侧循环水泵、辐射换热末端和换热盘管Ⅰ依次循环相连形成辐射换热环路Ⅱ，所述用户侧循环水泵、污水源热泵机组和辐射换热末端依次循环相连形成辐射换热环路Ⅲ，所述污水侧循环水泵、污水源热泵机组和换热盘管Ⅰ依次循环相连形成污水侧环路，所述污水提升管路出口与废水收集箱相连，所述自来水预热管路与终端洗浴设施和换热盘管Ⅱ相连。

2.如权利要求1所述的一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，其特征在于，所述辐射换热末端包括多个并行设置的辐射换热器，所述辐射换热器入口与用户侧分水器相连，所述辐射换热器出口与用户侧集水器相连。

3.如权利要求1所述的一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，其特征在于，所述污水源热泵机组包括冷凝器和蒸发器，所述用户侧循环水泵与冷凝器入口相连，所述辐射换热末端与冷凝器出口相连，所述污水侧循环水泵与蒸发器入口相连，所述换热盘管Ⅰ与蒸发器出口相连。

4.如权利要求1所述的一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，其特征在于，所述污水侧环路上还设有第三控制阀和第八控制阀，所述第三控制阀设置于污水侧循环水泵的入口管路上，所述第八控制阀设置于污水源热泵机组的出口管路上，所述第三控制阀和第八控制阀用于控制污水侧环路的导通和关闭。

5.如权利要求1所述的一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，其特征在于，所述辐射换热环路Ⅰ还包括第六控制阀、第四控制阀和第一控制阀，所述第六控制阀和第四控制阀分别设置于空气源热泵机组的入口管路上和出口管路上，所述第一控制阀设置于辐射换热末端与用户侧循环水泵相连的管路上，所述第六控制阀、第四控制阀和第一控制阀用于控制辐射换热环路Ⅰ的导通和关闭。

6.如权利要求5所述的一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，其特征在于，所述第一控制阀还用于控制辐射换热环路Ⅲ的导通和关闭。

7.如权利要求1所述的一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，其特征在于，所述辐射换热环路Ⅱ还包括第五控制阀、第二控制阀和第七控制阀，所述第五控制阀设置于用户侧循环水泵的出口管路上，所述第七控制阀设置于换热盘管Ⅰ的进口处，所述第二控制阀设置于换热盘管Ⅰ与用户侧循环水泵相连的管路上，所述第五控制阀、第二控制阀和第七控制阀用于控制辐射换热环路Ⅱ的导通和关闭。

8.如权利要求7所述的一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，其特征在于，所述第五控制阀与空气源热泵机组并联连接。

9.如权利要求1所述的一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，其特征在于，所述污水提升管路包括依次相连的毛发过滤器和污水提升设备。

10.如权利要求1所述的一种多能互补深度利用洗浴废水的热能利用系统，其特征在于，所述自来水预热管路包括储水箱和热水箱，所述储水箱入口与换热盘管Ⅱ相连，所述储水箱出口与热水箱相连，所述热水箱出口与终端洗浴设施相连。