CN210486163U - 一种高效制冷废热利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及废热利用技术领域，公开了一种高效制冷废热利用系统，包括显热利用部分、潜热利用部分、制冷剂过冷部分及制冷系统储液部分；显热利用部分包括显热利用部分换热器(1)、显热利用部分水箱(2)；潜热利用部分包括潜热利用部分换热器(3)、潜热利用部分水箱(4)、融霜换热水箱(5)；制冷剂过冷部分包括过冷部分蒸发换热器(6)、过冷部分压缩机(7)、过冷部分冷凝换热器(8)；制冷系统储液部分包括制冷系统过冷储液器(9)、制冷系统冷凝储液器(10)。本实用新型通过制冷系统排气的显热利用部分、潜热利用部分及制冷剂过冷部分充分利用制冷系统的排热；通过调节制冷系统的冷凝温度及过冷度来制取不同需求温度的热水。
Description
技术领域
本实用新型涉及废热利用领域，特别是涉及一种制冷废热利用系统。
背景技术
制冷系统在运行过程中需要排出大量的热量；当前，这部分热量的利用率很低，很多企业都将这部分热量排向大气，若将这部分热量合理适当加以利用，并应用技术手段提高其能源利用率，这将会对节能减排具有很大的意义。
制冷系统的排气在降温过程中经过冷却、冷凝、过冷的过程；在冷却过程中，制冷剂由高温的气体变为冷凝温度下的气体，在此过程中，热量的利用为显热部分，此部分温度相对较高，但热量占比较少；在冷凝过程中，制冷剂由气体冷凝为液体，此过程称之为潜热过程，潜热的利用温度较低，为制冷系统的冷凝温度，但热量占比较大；过冷过程为制冷剂冷凝后再降温的过程，热量占比不大；以往，制冷系统的废热利用只利用显热部分，故利用率较低；本制冷废热利用系统除对显热部分热回收，还对潜热部分和过冷部分进行热回收；通过调节冷凝温度和过冷度，使得制冷和制热的综合效率达到最高，充分利用能源；通过一次换热、二次换热和热泵技术三次加热来制取不同温度的热水，满足生产、生活用水等的需求。
冷水供水先供给潜热利用部分水箱，水箱内的冷水通过循环与潜热利用部分换热器进行换热，第一次提高水温，直到潜热利用部分水箱内水温达到设定温度值；当潜热利用部分水箱内水温达到设定温度值后可向显热利用部分水箱供水，显热利用部分水箱里的水通过循环与显热利用部分换热器进行换热，第二次提高水温，直到水箱温度达到设定值，供给需要用水的地方，或供给热泵进行再次加热，满足不同温度热水需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种高效制冷废热利用系统。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案具体如下：
结合图1所示，一种高效制冷废热利用系统，包括显热利用部分、潜热利用部分、制冷剂过冷部分及制冷系统储液部分；
所述显热利用部分包括显热利用部分换热器、显热利用部分水箱；
所述潜热利用部分包括潜热利用部分换热器、潜热利用部分水箱、融霜换热水箱；
所述制冷剂过冷部分包括过冷部分蒸发换热器、过冷部分压缩机、过冷部分冷凝换热器；
所述制冷系统储液部分包括制冷系统过冷储液器、制冷系统冷凝储液器；
所述显热利用部分换热器的气体进口与制冷系统的排气相连，所述显热利用部分换热器的气体出口与所述潜热利用部分换热器的进气口相连，所述显热利用部分换热器的冷水进口和热水出口均与所述显热利用部分水箱相连；
所述潜热利用部分换热器的进气口与所述显热利用部分换热器相连接，所述潜热利用部分换热器的出液口与所述融霜换热水箱相连；所述潜热利用部分换热器的给排水口与所述潜热利用部分水箱的给排水口相接；所述潜热利用部分水箱的补水由外部给水提供；所述潜热利用部分水箱供水给所述显热利用部分水箱；所述融霜换热水箱连接所述潜热利用部分换热器和制冷系统冷凝储液器，所述融霜换热水箱连接融霜的给水和回水接口；
所述过冷部分蒸发换热器供液给所述制冷系统冷凝储液器，出液连接到储液器，回气管连接到所述过冷部分压缩机，供液管连接到所述过冷部分冷凝换热器；所述过冷部分压缩机吸气连接到所述过冷部分蒸发换热器，排气管连接到所述过冷部分冷凝换热器；
所述过冷部分冷凝换热器进气连接所述过冷部分压缩机，出液连接所述过冷部分蒸发换热器，被加热热水进口连接显热利用部分水箱，加热热水用于提供高温热水。
结合图2所示，融霜换热水箱可根据需求情况去掉，若融霜换热水箱去掉，则所述潜热利用部分换热器的出液口直接与所述制冷系统冷凝储液器连接。
所述显热利用部分水箱内部设有循环水泵，所述显热利用部分水箱的补水由所述潜热利用部分水箱提供。
其中，所述显热利用部分水箱的供水一部分用于生活用水或者生产用水，另一部分供给所述过冷部分冷凝换热器。
其中，所述制冷系统过冷储液器给制冷系统供液。
潜热利用部分水箱进水口与外界给水口相连，出水口一路给潜热利用部分换热器进行循环换热，直到潜热利用部分水箱中的水温达到设定的温度值；当潜热利用部分水箱中的水温达到设定值时，就给显热利用部分水箱供水，给显热利用部分水箱供水的同时，潜热利用部分水箱可开启冷水补水；显热利用部分水箱的进水口与潜热利用部分水箱相连，由潜热利用部分水箱供给第一次加热完的水，在显热利用部分水箱中进行第二次加热，显热利用部分水箱与显热利用部分换热器进行循环换热，直到水箱内水温达到设定温度，待水温达到设定温度时，水箱内的水可以供给给需要用水的地方，一部分供给过冷部分冷凝换热器用于第三次加热，提高热水温度，满足不同的需水要求。
融霜换热水箱，在某些制冷系统中由于其融霜方式的不同，该融霜换热水箱可以不设置；在设置融霜换热水箱的系统中，融霜换热水箱中的换热器一端连接潜热利用部分换热器的出液口，另一端连接冷凝储液器的进液口，融霜回水进入融霜换热水箱的水箱中，融霜给水从融霜换热水箱的换热器部分供水。
水箱的具体形式为：每个水箱中间有一个挡板，挡板下部有流水通口；当冷水补水到水箱时，水箱开启和换热器的循环换热，通过换热器加热的热水回到水箱挡板的另一侧，水箱下部冷热水可以通过流通口进行换热，这样经过换热器的水为水箱中温度较低的水，水箱供出来的水就为水箱中温度较高的水。
同现有技术相比，本实用新型的突出效果在于：该高效制冷废热利用系统中，根据制冷系统的不同，通过设置水箱中水的出水温度来确定制冷系统的冷凝温度，通过调整冷凝温度，以满足整个系统制冷和供热的利用率达到最大。
本系统通过潜热的一次加热、显热的二次加热和过冷的三次加热，把制冷系统的废热转化成不同温度的热水，用作生产、生活不同用途的需求场所；通过废热的利用，减少生产、生活用热水能源的利用；对节能环保具有很大的意义。
下面结合附图说明和具体实施例对本实用新型所述的高效制冷废热利用系统作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型的高效制冷废热利用系统原理图(含融霜换热水箱)；
图2为本实用新型的高效制冷废热利用系统原理图(不含融霜换热水箱)；
图3为实施例中的高效制冷废热利用系统原理图。
其中，100为显热利用部分，200为潜热利用部分，300为制冷系统储液部分，400为制冷剂过冷部分，1为显热利用部分换热器，2为显热利用部分水箱，3为潜热利用部分换热器，4为潜热利用部分水箱，5为融霜换热水箱，6为过冷部分蒸发换热器，7为过冷部分压缩机，8为过冷部分冷凝换热器，9为制冷系统过冷储液器，10为制冷系统冷凝储液器；其中6、7、8可以组成为一个热泵，在实际项目中可以用热泵来代替。
具体实施方式
实施例
如图3所示，一种高效制冷废热利用系统，包括显热利用部分100、潜热利用部分200、制冷剂过冷部分400及制冷系统储液部分300；
显热利用部分包括显热利用部分换热器1、显热利用部分水箱2(设定温度条件45℃以上，可根据具体制冷系统及需要热水温度和量来调整)；
潜热利用部分包括潜热利用部分换热器3(设定温度条件45℃)、潜热利用部分水箱4(设定温度条件40℃)、融霜换热水箱5；
制冷剂过冷部分包括过冷部分蒸发换热器6(设定温度条件25℃--为制冷系统过冷侧温度/20℃--为热泵系统侧蒸发温度)、过冷部分压缩机7、过冷部分冷凝换热器8(设定温度条件70℃，为热泵系统冷凝温度)；
制冷系统储液部分包括制冷系统过冷储液器9(设定温度条件30℃)、制冷系统冷凝储液器10(设定温度条件45℃)；
显热利用部分换热器1的气体进口与制冷系统的排气相连，显热利用部分换热器1的气体出口与潜热利用部分换热器3的进气口相连，显热利用部分换热器1的冷水进口和热水出口均与显热利用部分水箱2相连；
潜热利用部分换热器3的进气口与显热利用部分换热器1相连接，潜热利用部分换热器3的出液口与融霜换热水箱5相连；潜热利用部分换热器3的给排水口与潜热利用部分水箱4的给排水口相接；潜热利用部分水箱4的补水由外部给水提供；潜热利用部分水箱4供水给显热利用部分水箱2；融霜换热水箱5连接潜热利用部分换热器3和制冷系统冷凝储液器10，融霜换热水箱5连接融霜的给水和回水接口；
过冷部分蒸发换热器6供液给制冷系统冷凝储液器10，出液连接到储液器9，回气管连接到过冷部分压缩机7，供液管连接到过冷部分冷凝换热器8；过冷部分压缩机7吸气连接到过冷部分蒸发换热器6，排气管连接到过冷部分冷凝换热器8；
过冷部分冷凝换热器8进气连接过冷部分压缩机7，出液连接过冷部分蒸发换热器6，被加热热水进口连接显热利用部分水箱2，加热热水用于提供高温热水。
显热利用部分水箱2内部设有循环水泵，显热利用部分水箱2的补水由潜热利用部分水箱4提供。
显热利用部分水箱2的供水一部分用于生活用水或者生产用水，另一部分供给过冷部分冷凝换热器8。
制冷系统过冷储液器9给制冷系统供液。
每个水箱中间有一个挡板，挡板下部有流水通口；当冷水补水到水箱时，水箱开启和换热器的循环换热，通过换热器加热的热水回到水箱挡板的另一侧，水箱下部冷热水可以通过流通口进行换热。
该系统是按照“R507”为制冷剂，-28/45℃工况，制冷量为200KW计算的。经计算，该制冷系统的排气温度约为74.1℃，其中显热利用部分约为26.5％，潜热利用部分约为73.5％；外部补水温度按照20℃计算，潜热利用部分水箱温度设定为40℃，潜热利用部分换热器处的冷凝温度为45℃，换热温差设置为5℃；显热利用部分水箱温度设置为45℃；当水箱中水温达到设定要求，则可以供水给需要的地方，或者通过热泵进一步加热，按照生产或者生活用水的要求，本系统生产热水为60℃。
根据制冷系统水融霜的要求，本系统的融霜回水温度为5℃，融霜给水温度为20℃；
过冷部分蒸发换热器的蒸发温度为20℃，制冷系统制冷剂的过冷温度为25℃，通过换热器的换热温差为5℃；过冷部分冷凝换热器的冷凝温度为70℃，过冷部分冷凝换热器的进水温度为45℃，出水温度为60℃。
经计算，该制冷系统可以制取的热水量为：夏天潜热加热热水量为59.7t/8h(夏天外界补水温度按照20℃计算，将水加热到40℃)，夏天显热加热热水量为53.7t/8h(显热水箱补水温度为潜热水箱加热之后的温度40℃，经过制冷剂显热部分的加热到45℃)；过冷部分加热热水到60℃的热水量为25.9t/8h(过冷部分热水给水温度为45℃)；冬天的废热利用量可以按照夏天的计算方法，冷水给水的温度可以按照当地的地下水给水温度计算，此处不再赘述；
潜热利用部分换热器与显热利用部分换热器的面积之比为2.4，潜热利用部分水箱与显热利用部分水箱的容积之比约为1.1；此种废热利用方式可以将制冷系统的废热全部转化为45℃以上的热水；
制冷系统冷凝储液器中的制冷剂温度为45℃，制冷系统过冷储液器中制冷剂的温度为30℃；
可以看出，制冷废热的利用热量还是很大的，本系统充分利用了制冷系统的废热，对节能环保具有很大的意义。
本系统的冷凝温度可以调节，当冷凝温度调节后，各设备大小可以重新计算。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种高效制冷废热利用系统，其特征在于：包括显热利用部分(100)、潜热利用部分(200)、制冷剂过冷部分(400)及制冷系统储液部分(300)；
所述显热利用部分包括显热利用部分换热器(1)、显热利用部分水箱(2)；
所述潜热利用部分包括潜热利用部分换热器(3)、潜热利用部分水箱(4)、融霜换热水箱(5)；
所述制冷剂过冷部分包括过冷部分蒸发换热器(6)、过冷部分压缩机(7)、过冷部分冷凝换热器(8)；
所述制冷系统储液部分包括制冷系统过冷储液器(9)、制冷系统冷凝储液器(10)；
所述显热利用部分换热器(1)的气体进口与制冷系统的排气相连，所述显热利用部分换热器(1)的气体出口与所述潜热利用部分换热器(3)的进气口相连，所述显热利用部分换热器(1)的冷水进口和热水出口均与所述显热利用部分水箱(2)相连；
所述潜热利用部分换热器(3)的进气口与所述显热利用部分换热器(1)相连接，所述潜热利用部分换热器(3)的出液口与所述融霜换热水箱(5)相连；所述潜热利用部分换热器(3)的给排水口与所述潜热利用部分水箱(4)的给排水口相接；所述潜热利用部分水箱(4)的补水由外部给水提供；所述潜热利用部分水箱(4)供水给所述显热利用部分水箱(2)；所述融霜换热水箱(5)连接所述潜热利用部分换热器(3)和制冷系统冷凝储液器(10)，所述融霜换热水箱(5)连接融霜的给水和回水接口；
所述过冷部分蒸发换热器(6)供液给所述制冷系统冷凝储液器(10)，出液连接到储液器(9)，回气管连接到所述过冷部分压缩机(7)，供液管连接到所述过冷部分冷凝换热器(8)；所述过冷部分压缩机(7)吸气连接到所述过冷部分蒸发换热器(6)，排气管连接到所述过冷部分冷凝换热器(8)；
所述过冷部分冷凝换热器(8)进气连接所述过冷部分压缩机(7)，出液连接所述过冷部分蒸发换热器(6)，被加热热水进口连接显热利用部分水箱(2)，加热热水用于提供高温热水。
2.根据权利要求1所述的高效制冷废热利用系统，其特征在于：其中融霜换热水箱(5)可根据需求情况去掉，若融霜换热水箱(5)去掉，则所述潜热利用部分换热器(3)的出液口直接与所述制冷系统冷凝储液器(10)连接。
3.根据权利要求1或2所述的高效制冷废热利用系统，其特征在于：所述显热利用部分水箱(2)内部设有循环水泵，所述显热利用部分水箱(2)的补水由所述潜热利用部分水箱(4)提供。
4.根据权利要求3所述的高效制冷废热利用系统，其特征在于：所述显热利用部分水箱(2)的供水一部分用于生活用水或者生产用水，另一部分供给所述过冷部分冷凝换热器(8)。
5.根据权利要求4所述的高效制冷废热利用系统，其特征在于：所述制冷系统过冷储液器(9)给制冷系统供液。
6.根据权利要求5所述的高效制冷废热利用系统，其特征在于：每个水箱中间有一个挡板，挡板下部有流水通口；当冷水补水到水箱时，水箱开启和换热器的循环换热，通过换热器加热的热水回到水箱挡板的另一侧，水箱下部冷热水可以通过流通口进行换热。
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| CN201921304195.3U CN210486163U (zh) | 2019-08-13 | 2019-08-13 | 一种高效制冷废热利用系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112208219A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-12 | 东南大学 | 一种适用于高温高负荷热敏打印机的蓄能恒温水系统 |
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2019
- 2019-08-13 CN CN201921304195.3U patent/CN210486163U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN112208219A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-12 | 东南大学 | 一种适用于高温高负荷热敏打印机的蓄能恒温水系统 |
| CN112208219B (zh) * | 2020-09-25 | 2021-10-01 | 东南大学 | 一种适用于高温高负荷热敏打印机的蓄能恒温水系统 |
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