CN216693827U - 一种利用余热回收和清洁能源的节能型工业能源站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用余热回收和清洁能源的节能型工业能源站，包括污水源热泵机组、太阳能辅助系统和储能组件；还包括空气源辅助组件。本实用新型利用储能组件向空调用户提供能量（夏季提供冷量，冬季提供热量），一方面可以减少空调用户负荷波动对热泵机组（污水源热泵和空气源热泵）的影响，使热泵机组始终处于高效工作区间；另一方面，热泵机组可以利用低谷电进行制冷或制热并储存在储能罐，减少用电成本。

Description

一种利用余热回收和清洁能源的节能型工业能源站

技术领域

本实用新型涉及工业能源站技术领域，具体涉及一种利用余热回收和清洁能源的节能型工业能源站。

背景技术

目前，国内大部分工业园区的中央空调冷热源系统还是粗放式的，夏季采用空调进行制冷，或者采用制冷机房进行制冷，需由建设单位根据设计院的初步设计采购制冷机房主要设备，然后由机电安装公司在现场安装机电工程，用电量高，造成供电不足；冬季供暖系统则是由市政供热公司集中供暖，而市政供暖主要还是采用烧煤，造成严重的空气污染。工业园区产生的污水被直接排放，造成资源的浪费。现在在夏季和冬季的用电高峰期通常是采用局部限电的方式来缓解，给人们的生活带来极大的不便。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用余热回收和清洁能源的节能型工业能源站，减少了一次能源的用量，减少能源消耗，提高了系统的运行效率和运行成本。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种利用余热回收和清洁能源的节能型工业能源站，包括污水源热泵机组、太阳能辅助系统和储能组件；所述储能组件包括储能罐以及设置在所述储能罐内的换热管Ⅰ和换热管Ⅱ；所述污水源热泵机组包括污水池、换热器Ⅰ、换热器Ⅱ和压缩机，所述污水池通过污水管与所述换热器Ⅱ内的污水循环管Ⅱ入水口连接，所述污水循环管Ⅱ的出水口通过连通管与换热器Ⅰ内的污水循环管Ⅰ入水口连接，所述污水循环管Ⅰ的出水口连接有回流管，所述回流管的另一端与连通管连接，且所述回流管通过支管与所述污水池连通，在所述支管与连通管之间的回流管上设有电磁阀，所述压缩机分别通过制冷管和制热管与换热器Ⅱ的制冷剂入口和换热管Ⅰ的入口连接，在所述制冷管和制热管上设有四通换向阀；所述换热器Ⅱ的制冷剂出口通过连接管与换热管Ⅰ的出口连接，且在所述连接管上设有膨胀阀；所述太阳能辅助系统包括太阳能热水器，所述太阳能热水器的入水口与所述换热器Ⅰ的出水口连接，所述换热器Ⅰ的入水口与自来水管连接，所述太阳能热水器的出水口通过热水管进入到工业热水用户端；所述换热管Ⅱ的入口通过进水管与自来水管连接，另一端通过调节管与热水管连接；所述进水管与热水管之间还连接有分流管，在所述调节管和分流管上分别设有调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ；所述储能罐分别与空调进口和出口连通。

针对上述技术特征，通过四通换向阀来控制制冷剂的流向，从而实现冷量或热量。污水源热泵机组通过利用工厂废水作为主机冷热源，通过输入少量的电能，回收排放废水中大量低位能源，将其转化成高位的能源供给空调（或其他）系统使用，从而降低用户的能源使用费用。同时利用太阳能热水器采集太阳热量，将系统采集到的热量用来加热进入太阳能热水器中的自来水，一年四季保证热水器中稳定的温度和水量。

优选的，还包括空气源辅助组件，所述空气源辅助组件包括空气源热泵机组和设置在所述储能罐内的换热管Ⅲ，所述空气源辅助组件分别与所述换热管Ⅲ的出口端和入口端连接。

空气源辅助组件作为污水源热泵机组的补充，当污水源热泵机组停运时通过换热管Ⅲ向储能罐提供冷量或热量。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用太阳能、空气能和污水余热能向工业园区内提供热量和冷量节约大量的一次能源，降低运行成本，减少污染物的排放。储能（蓄热或蓄冷）能够减少用能高峰时刻对供能机组的冲击和减少供能机组的安装负荷，同时，可以利用夜晚低谷电来生产热量（或冷量），减少白天电力消耗，降低生产成本。将太阳能、空气能和余热能综合利用向园区提供热量（冷量）、并采用储能罐的蓄能方式，利用不同的运行方式使一次能源消耗量小、生产运行成本少。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1污水池，2换热器Ⅰ，3污水循环管Ⅰ，4换热器Ⅱ，5污水循环管Ⅱ，6太阳能热水器，7压缩机，8四通换向阀，9空气源热泵机组，10储能罐，11换热管Ⅰ，12换热管Ⅱ，13换热管Ⅲ，14污水管，15连通管，16回流管，17支管，18电磁阀，19制冷管，20制热管，21连接管，22膨胀阀，23热水管，24分流管，25调节管，26调节阀Ⅰ，27调节阀Ⅱ，28进水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，一种利用余热回收和清洁能源的节能型工业能源站，包括污水源热泵机组、太阳能辅助系统、空气源辅助组件和储能组件。

储能组件包括储能罐10以及设置在储能罐10内的换热管Ⅰ11、换热管Ⅱ12和换热管Ⅲ13；空气源辅助组件包括空气源热泵机组9，空气源热泵机组9的出入口分别与换热管Ⅲ13的出口端和入口端连接，形成闭环环路。

污水源热泵机组包括污水池1、换热器Ⅰ2、换热器Ⅱ4和压缩机7，污水池1通过污水管14与换热器Ⅱ4内的污水循环管Ⅱ5入水口连接，污水循环管Ⅱ5的出水口通过连通管15与换热器Ⅰ2内的污水循环管Ⅰ3入水口连接，污水循环管Ⅰ3的出水口连接有回流管16，回流管16的另一端与连通管15连接，且回流管16通过支管17与污水池1连通，在支管17与连通管15之间的回流管16上设有电磁阀18，压缩机7分别通过制冷管19和制热管20与换热器Ⅱ4的制冷剂入口和换热管Ⅰ11的入口连接，在制冷管19和制热管20上设有四通换向阀8；换热器Ⅱ4的制冷剂出口通过连接管21与换热管Ⅰ11的出口连接，且在连接管21上设有膨胀阀22；太阳能辅助系统包括太阳能热水器6，太阳能热水器6的入水口与所述换热器Ⅰ的出水口连接，换热器Ⅰ的入水口与自来水管连接，太阳能热水器6的出水口通过热水管23进入到工业热水用户端；换热管Ⅱ12的入口通过进水管28与自来水管连接，另一端通过调节管25与热水管23连接；进水管28与热水管23之间还连接有分流管24，在调节管25和分流管24上分别设有调节阀Ⅰ26和调节阀Ⅱ27；储能罐10分别与空调进口和出口连通。

本实用新型的工作原理：污水池1内的污水经过污水管14进入到污水循环管Ⅱ5中，在经过连通管15进入换热器Ⅰ，最终由回流管16和支管17回流至污水池1内。

在夏季时；

污水源热泵采用制冷模式，压缩机7内的高温高压制冷剂蒸气经过制冷管19进入到换热器Ⅱ4中，与换热器Ⅱ4的污水循环管Ⅱ5中的30℃污水进行热交换被冷却后变成高压的制冷剂液体，然后通过膨胀阀22进行节流减压变成低温低压的制冷剂气液混合物，通过换热管Ⅰ11向储能罐10提供冷量时被加热变成低压的制冷剂蒸气，经制热管20回至压缩机7；之后进行下一次循环。

污水在换热器Ⅱ4的污水循环管Ⅱ5中冷却高温高压的制冷剂蒸气时被加热，然后在换热器Ⅰ的污水循环管Ⅰ3中加热进入太阳能热水器6的自来水，自来水被污水预热后进入太阳能热水器6进一步加热，达到设定温度后通过热水管23输送到工业热水用户端。

空气源热泵可以作为污水源热泵机组的补充，当污水源热泵机组停运时通过换热管Ⅲ13向储能罐10提供冷量。

在冬季时：

污水源热泵采用制热模式，利用四通换向阀8改变制冷剂的流动方向。压缩机7内的高温高压制冷剂蒸气经制热管20进入换热管Ⅰ11中向储能罐10释放热量，然后变成制冷剂液体进入连接管21，通过膨胀阀22节流降温后进入换热器Ⅱ4，吸收污水循环管Ⅱ5中污水的热量后变成低压的制冷蒸气，经制冷管19回至压缩机7，形成一个循环；之后进行下一次循环。

电磁阀18打开，污水由污水循环管Ⅱ5中进行热量交换后直接经连通管15、回流管16和支管17排回污水池1。

太阳能热水器6利用太阳能加热热水后，根据热水温度和工业用户的用热量，通过调节阀Ⅰ26和调节阀Ⅱ27调整进入储能罐10和工业用户的热水量。

空气源热泵可以作为污水源热泵机组的补充，当污水源热泵机组停运时通过换热管Ⅲ13向储能罐10提供热量。

在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件，所涉及的结构设置方式、工作方式或控制方式如无特别说明，均为本领域常规的设置方式、工作方式或控制方式。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种利用余热回收和清洁能源的节能型工业能源站，其特征在于，包括污水源热泵机组、太阳能辅助系统和储能组件；所述储能组件包括储能罐以及设置在所述储能罐内的换热管Ⅰ和换热管Ⅱ；所述污水源热泵机组包括污水池、换热器Ⅰ、换热器Ⅱ和压缩机，所述污水池通过污水管与所述换热器Ⅱ内的污水循环管Ⅱ入水口连接，所述污水循环管Ⅱ的出水口通过连通管与换热器Ⅰ内的污水循环管Ⅰ入水口连接，所述污水循环管Ⅰ的出水口连接有回流管，所述回流管的另一端与连通管连接，且所述回流管通过支管与所述污水池连通，在所述支管与连通管之间的回流管上设有电磁阀，所述压缩机分别通过制冷管和制热管与换热器Ⅱ的制冷剂入口和换热管Ⅰ的入口连接，在所述制冷管和制热管上设有四通换向阀；所述换热器Ⅱ的制冷剂出口通过连接管与换热管Ⅰ的出口连接，且在所述连接管上设有膨胀阀；所述太阳能辅助系统包括太阳能热水器，所述太阳能热水器的入水口与所述换热器Ⅰ的出水口连接，所述换热器Ⅰ的入水口与自来水管连接，所述太阳能热水器的出水口通过热水管进入到工业热水用户端；所述换热管Ⅱ的入口通过进水管与自来水管连接，另一端通过调节管与热水管连接；所述进水管与热水管之间还连接有分流管，在所述调节管和分流管上分别设有调节阀Ⅰ和调节阀Ⅱ；所述储能罐分别与空调进口和出口连通。

2.根据权利要求1所述的利用余热回收和清洁能源的节能型工业能源站，其特征在于，还包括空气源辅助组件，所述空气源辅助组件包括空气源热泵机组和设置在所述储能罐内的换热管Ⅲ，所述空气源辅助组件分别与所述换热管Ⅲ的出口端和入口端连接。

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