CN210242085U - 一种热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热泵机组，涉及能源技术领域，解决了现有技术中存在的热泵机组换热器管道堵塞以及换热面上污物贴附时难以清洗的技术问题。该装置包括套管换热器、通过管道与所述套管换热器连接的热泵装置、用于给所述套管换热器以及所述热泵装置补水的补水装置、设置在所述套管换热器以及所述热泵装置之间管道上的清水循环泵以及设置在热泵装置上的外水循环泵。本实用新型用于提取城市污水中冷热资源，通过将污水管道设置成直管，外部套设套管形成直形的换热管道，从而便于内部通入高压清水便于清除污水管道内的堵塞以及换热面上的贴附物。

Description

一种热泵机组

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，尤其是涉及一种热泵机组。

背景技术

目前，能源危机和环境污染已经成为人们最为关注的两大问题，化石能源的不断开采终会取尽，清洁能源就凸显的日益重要，同时城市污水中蕴含丰富的冷热资源，此种低位能源可以通过热泵系统传导出来以供外部设备使用，然而城市污水由生活污水和工业废水组成，它的成分是极其复杂的，同时现有技术中的换热器形式也是多种多样，有宽通道换热技术，有增设筛滤器，有阻污机换热器技术，然而此种手段，还是很容易造成换热器的堵塞以及换热面上的污物贴附，从而造成换热效率低下的问题，而且还带来清洗不便的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种热泵机组，解决了现有技术中存在的热泵机组换热器管道堵塞以及换热面上污物贴附时难以清洗的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的热泵机组，包括套管换热器、通过管道与所述套管换热器连接的热泵装置、用于给所述套管换热器以及所述热泵装置补水的补水装置、设置在所述套管换热器以及所述热泵装置之间管道上的清水循环泵以及设置在热泵装置上的外水循环泵；

所述套管换热器包括污水管道、套设在所述污水管道外部的套管，所述套管与所述污水管道之间形成清水通道，所述污水管道为直管，所述污水管道两端分别设置有进污管以及排污管，所述套管两端分别设置有进水管以及出水管，所述出水管与所述进水管分别与所述热泵装置连接，所述出水管或所述进水管上设置所述清水循环泵。

优选地，所述污水管道为多个且水平设置，所述套管为多个且与所述污水管道一一对应。

优选地，所述污水管道并排设置，所述污水管道与所述套管位于同一平面上。

优选地，所述污水管道两端设置有集管，所述集管与多个所述污水管道连通，所述套管两端设置有连接管，所述连接管与多个所述清水通道连通，所述集管为两个且分别设置有所述进污管与所述排污管，所述连接管为两个且分别设置有所述进水管与所述出水管。

优选地，所述热泵装置包括蒸发器以及冷凝器，所述蒸发器与所述冷凝器之间通过压缩泵与膨胀阀连接成回路。

优选地，所述蒸发器的一端设置有第一出水管道以及第一外出水管道，所述蒸发器的另一端设置有第一进水管道以及第一外进水管道，所述冷凝器的一端设置有第二出水管道以及第二外出水管道，所述冷凝器的另一端设置有第二进水管道以及第二外进水管道，所述出水管通过所述第一出水管道、所述第二出水管道分别与所述蒸发器、所述冷凝器连接，所述进水管通过所述第一进水管道、所述第二进水管道分别与所述蒸发器、冷凝器连接。

优选地，所述补水装置包括补水泵以及补水箱，所述补水泵通过补水管道分别与所述清水循环泵和外水循环泵连接。

优选地，所述补水泵、所述清水循环泵以及所述外水循环泵均为两个且并列设置。

优选地，还包括壳体，所述套管换热器设置在所述壳体的底部，所述热泵装置、所述补水泵、所述清水循环泵以及所述外水循环泵均设置在所述套管换热器的上部。

优选地，所述进污管、所述排污管、所述第一外出水管道、所述第二外出水管道、所述第一外进水管道以及所述第二外进水管道均设置在所述壳体的侧壁上。

本实用新型提供的技术方案中，污水管道为直管，污水管道外部套设套管，所述污水管道的两端分别设置有进污管与排污管，所述清水通道的两端分别设置有进水管与出水管，以此形成套管换热器，在通过相应的管道与外部的热泵装置以及补水装置进行连接形成热泵机组，既可以实现提取城市污水中的冷热资源还便于对套管换热器内部阻塞物以及贴附物清楚，从而保证套管换热器的换热效率。

本实用新型优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：污水管道为多个且平行并排设置，套管也为多个与污水套管一一对应，一次多组对应设置，多组同时工作从而提高热泵机组的换热效率；污水管道两端设置有集管，集管与多个污水管道连通，套管两端设置有连接管，连接管与多个清水通道连通，通过统一管道设置可以同时实现多个污水管道和多个清水通道各自之间的连通，来减少污水与清水的出入口，从而减少水泵的数量；补水装置的设置用以间歇的为清水通道以及外部水管道补水，避免因循环介质的减少而造成换热效率降低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的热泵机组的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的热泵机组的供热流程图；

图3是本实用新型实施例提供的热泵机组的供冷流程图；

图4是本实用新型实施例提供的热泵机组套管换热器的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的热泵机组套管换热器A-A截面结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的热泵机组套管换热器B-B截面结构示意图。

图中1-套管换热器；2-热泵装置；3-补水装置；4-清水循环泵；5-外水循环泵；6-污水管道；7-套管；8-清水通道；9-进污管；10-排污管；11-进水管；12-出水管；13-集管；14-连接管；15-蒸发器；16-冷凝器；17-第一出水管道；18-第一外出水管道；19-第一进水管道；20-第一外进水管道；21-第二出水管道；22-第二外出水管道；23-第二进水管道；24-第二外进水管道；25-补水泵；26-补水箱；27-壳体；28-补水入口管；29-外部水入口管；30-外部水出口管；31-潜水泵；32-污水源；33-外部设备。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型的具体实施例提供了一种热泵机组，包括套管换热器1、热泵装置2、补水装置3、清水循环泵4、外水循环泵5以及相应的管道，套管换热器1与热泵装置2通过管道进行连接，在套管换热器1与热泵装置2连接的管道上设置有清水循环泵4以及阀门，用以提供清水循环的动力以及热泵机组提供冷热能量的切换，在热泵装置2上的外出水管上设置有外水循环泵5用以提供外部水循环的动力，从而直接为外部功能不用另设泵体，避免机组因单个装置造成的机组不统一性。整体的机组装置便于运输、安装以及后期的维护等。

其中，套管污水换热器1包括污水管道6、套管7,套管7套设在污水管道6外部，套管7与污水管道6之间形成清水通道8，污水管道6的内部通过带有冷或热能量的污水，在清水通道8内通过携带热或冷能量的清水，在污水管道6的外壁上进行热交换，从而实现能量的提取，然后通过相应的管道输送到热泵装置2处，将低位能量转化成高位能量在将冷热能量传导到外部水中，在经过外水循环泵5将外部水供给外部设备33使用，从而实现能量的利用。

污水管道6设计为大口径直管，同时套管7也为直管，从而实现污水管道6换热面与水流方向同向处为直线线形，此种大口径直管的设置，可以增加污水的流通量，增大换热面，同时就提高换热效率，口径较大时还可以避免内部的堵塞，通常情况下管径大于等于200毫米，同时与水流同向的直形换热面，在清洗时较为容易与彻底，只需在污水管道6内部通如高压清水或者混有清洗物质的高压水，便可将内部的堵塞物以及换热面上的贴附物质进行排出，保证换热效率，较现有U形管道的在保证换热效率的情况下还能容易清洗，从而实现管道堵塞以及换热面上污物清洗的效果。

污水管道6两端分贝设置有进污管9以及排污管10，清水通道8的两端分别设置有进水管11以及出水管12，进水管11以及出水管12分别和热泵装置2通过管道进行连接，在相应的管道上设置有清水循环泵5用以为清水的循环提供动力。

污水管道6可以为多个设置，且相互平行且水平设置，套管7也为多个设置，且与污水管道6一一对应设置，污水管道6设置成一排，污水管道6与套管7位于同一平面上，从而使套管换热器形成扁平状外部套设外壳27，使机组形成一个整体，可以将此机组设置平铺在地下从而减少占用空间。同时多个污水管道6与套管7同时工作增加换热量，提高套管换热器的换热效率。

污水管道6的两端设置有集管13，集管13将多个污水管道6连通，在两个集管13上分别设置进污管9以及排污管10，潜水泵31设置在进污管9上，在污水供给时，潜水泵31将污水源32处的污水抽取到集管13内部，同时充满污水管道6，套管7的两端设置有连接管14，连接管14与多个套管7连通，连接管14与集管13之间不连通，连接管14设置在套管7与集管13之间，此时污水管道6与套管7竖直并排设置，如附图4以及附图6所示，集管13和连接管14与污水管道6和套管7垂直设置。

进污管9、排污管10、进水管11以及出水管12的位置设置可以如附图4所示，其中进污管9与排污管10在换热器上对角设置，有利于污水在进入集管13然后再充满多个污水管道6后最后经由排污管10排出，避免因设置在同一边上时，污水流直接经由进污管9以及排污管10一侧的污水管道1直接排出；

进水管11以及出水管12同理也呈对角设置，从而保证清水充满整个清水通道8以及连接管14内部，充分发生热交换，同时进水管11与排污管10设置在污水管道6和套管7的同一侧，使清水流向与污水流向相逆，使污水与清水充分发生热量交换，如果清水流向与污水流向同向，可能清水与污水流速相同时，造成同时进入到污水管道6以及清水通道8内部的污水和清水在管道内部同向流动时快速达到温度平衡从而只发生很少的能量交换从而造成能量利用不充分的问题。

热泵装置2包括蒸发器15、冷凝器16以及连接在蒸发器15与冷凝器16之间的压缩泵与膨胀阀，蒸发器与冷凝器之间通过压缩泵与膨胀阀连接成回路。热泵装置2用以将低位热能变为高位热能，从而为外部设备进行供暖或者供热。

其中蒸发器15、冷凝器16与套管换热器1或外部设备33之间的连接方式如下，

第一出水管道17、第一外出水管道18、第一进水管道19、第一外进水管道20、第二出水管道21、第二外出水管道22、第二进水管道23、第二外进水管道24上均设置有二通阀34，通过开关相应管路上的二通阀34来对外部水与循环清水的控制来实现提取污水中冷热能源的切换。

蒸发器15的一端与第一出水管道17的一端和第一外出水管道18的一端连接，第一出水管道17的另一端连接出水管12，第一外出水管道18的另一端连接到外部水出口管30上；蒸发器15的另一端与第一进水管道19的一端和第一外进水管道20第一段连接，第一进水管道19的另一端连接进水管11，第一外进水管道20与外部水入口管29连接；冷凝器16的一端与第二出水管道21的一端和第二外出水管道22的一端连接，第二出水管道21的另一端与出水管12连接，第二外出水管道22的另一端与外部水出口管30连接；冷凝器16的另一端与第二进水管道23的一端和第二外进水管道24的一端连接，第二进水管道23的另一端与进水管11连接，第二外进水管道24的另一端与外部水入口管29连接。

热泵装置2的工作方式如下：

如附图2所示为热泵机组供热流程，其中第一出水管道17、第二外出水管道22、第一进水管道19以及第二外进水管道24上的二通阀34均处于打开状态其余二通阀34为关闭状态，此时清水流向，从套管换热器1中流出携带热能量的清水由循环泵4带动流经第一出水管道17，再经过蒸发器15放热降温，然后经过第一进水管道19回流进套管换热器1中；与此同时外部水流向，低温的外部水经过第二外出水管道22流进冷凝器16吸热升温，再经由第二外进水管道24以及外水循环泵5回流进外部设备进行供暖。

如附图3所示为热泵机组供冷流程，其中第一外出水管道18、第一外进水管道20、第二出水管道21以及第二进水管道23上的二通阀34处于打开状态其余二通阀34处于关闭状态，此时清水流向，从套管换热器1中流出携带冷能量的清水由循环泵4带动流经第二出水管道21，再经过冷凝器16吸热升温，然后经过第二进水管道23回流进套管换热器1中，与此同时外部水流向，高温的外部水经过第一外出水管道18进入蒸发器15放热降温，再经过第一外进水管道20以及外水循环泵5回流到外部设备33中进行吸热升温以此完成制冷。

值得说明的是，污水循环为不便流程，变化的为进入污水管道6与清水通道8中的污水与清水的温度差，当冬天时，进入污水管道6中污水温度高于进入清水通道8中清水的温度，从而实现热量从污水向清水的传导；当夏天时，进入到污水管道6中污水的温度低于进入清水通道8中清水的温度，从而实现热量从清水传导向污水中。以此种方式来进行污水冷热资源的回收利用。

补水装置3包括补水泵25以及补水箱26，补水箱26与补水泵25之间通过管道连接，补水泵25的另一端连接到进水管11以及外部水入口管29上，补水泵采用变频式补水泵，因为内部水的循环不会过多的减少，只需适时的补充水，避免内部水的缺失造成冷热资源传导效率低下的问题。

补水泵25、清水循环泵4以及外水循环泵5均为两个且并连设置，在工作时只有一个工作另一备用避免紧急情况下因泵体故障而造成机组停止工作。

热泵机组还设置有壳体27，套管换热器1设置在壳体27内部的底部位置，呈平铺设置，套管换热器1上方设置钢板进行保护，钢板上方设置热泵装置2、补水装置3、清水循环泵4、外水循环泵5以及各装置之间的连接管路；进污管9、排污管10、第一外出水管道18、补水入口管28、外部水入口管29以及外部水出口管30均设置在壳体27的侧壁上，

壳体27顶部设置有可拆卸的盖体，壳体27与盖体整体还可以采用集装箱设置，从而使热泵机组形成一个完整的整体，在热泵机组运输安装的过程中以及空间占用方面均可提供便利。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种热泵机组，其特征在于，包括套管换热器(1)、通过管道与所述套管换热器(1)连接的热泵装置(2)、用于给所述套管换热器(1)以及所述热泵装置(2)补水的补水装置(3)、设置在所述套管换热器(1)以及所述热泵装置(2)之间管道上的清水循环泵(4)以及设置在热泵装置(2)上的外水循环泵(5)；

所述套管换热器(1)包括污水管道(6)、套设在所述污水管道(6)外部的套管(7)，所述套管(7)与所述污水管道(6)之间形成清水通道(8)，所述污水管道(6)为直管，所述污水管道(6)两端分别设置有进污管(9)以及排污管(10)，所述清水通道(8)两端分别设置有进水管(11)以及出水管(12)，所述出水管(12)与所述进水管(11)分别与所述热泵装置(2)连接，所述出水管(12)或所述进水管(11)上设置所述清水循环泵(4)。

2.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述污水管道(6)为多个且水平设置，所述套管(7)为多个且与所述污水管道(6)一一对应。

3.根据权利要求2所述的热泵机组，其特征在于，所述污水管道(6)并排设置，所述污水管道(6)与所述套管(7)位于同一平面上。

4.根据权利要求3所述的热泵机组，其特征在于，所述污水管道(6)两端设置有集管(13)，所述集管(13)与多个所述污水管道(6)连通，所述套管(7)两端设置有连接管(14)，所述连接管(14)与多个所述清水通道(8)连通，所述集管(13)为两个且分别设置有所述进污管(9)与所述排污管(10)，所述连接管(14)为两个且分别设置有所述进水管(11)与所述出水管(12)。

5.根据权利要求1所述的热泵机组，其特征在于，所述热泵装置(2)包括蒸发器(15)以及冷凝器(16)，所述蒸发器(15)与所述冷凝器(16)之间通过压缩泵与膨胀阀连接成回路。

6.根据权利要求5所述的热泵机组，其特征在于，所述蒸发器(15)的一端设置有第一出水管道(17)以及第一外出水管道(18)，所述蒸发器(15)的另一端设置有第一进水管道(19)以及第一外进水管道(20)，所述冷凝器(16)的一端设置有第二出水管道(21)以及第二外出水管道(22)，所述冷凝器(16)的另一端设置有第二进水管道(23)以及第二外进水管道(24)，所述出水管(12)通过所述第一出水管道(17)、所述第二出水管道(21)分别与所述蒸发器(15)、所述冷凝器(16)连接，所述进水管(11)通过所述第一进水管道(19)、所述第二进水管道(23)分别与所述蒸发器(15)、冷凝器(16)连接。

7.根据权利要求6所述的热泵机组，其特征在于，所述补水装置(3)包括补水泵(25)以及补水箱(26)，所述补水泵(25)通过补水管道分别与所述清水循环泵(4)和外水循环泵(5)连接。

8.根据权利要求7所述的热泵机组，其特征在于，所述补水泵(25)、所述清水循环泵(4)以及所述外水循环泵(5)均为两个且并列设置。

9.根据权利要求8所述的热泵机组，其特征在于，还包括壳体(27)，所述套管换热器(1)设置在所述壳体(27)的底部，所述热泵装置(2)、所述补水泵(25)、所述清水循环泵(4)以及所述外水循环泵(5)均设置在所述套管换热器(1)的上部。

10.根据权利要求9所述的热泵机组，其特征在于，所述进污管(9)、所述排污管(10)、所述第一外出水管道(18)、所述第二外出水管道(22)、所述第一外进水管道(20)以及所述第二外进水管道(24)均设置在所述壳体(27)的侧壁上。

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