CN217423667U - 一种采用间接式换热器的污水源热泵系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种采用间接式换热器的污水源热泵系统，包括：间接式换热器、水源热泵机组、空调末端设备；间接式换热器与水源热泵机组之间连通成中间水循环回路，水源热泵机组和空调末端设备之间连通成空调水循环回路，间接式换热器、污水池和退水井之间连通成污水流动通道；间接式换热器包括换热器壳体、换热管和多个折流板，折流板固设于换热管的外周壁，多个折流板之间形成供污水流动的曲折通道，换热管内流动有中间水循环回路的中间水，中间水和污水在间接式换热器交换热量。本公开防堵塞换热器内部的换热管供中间水介质流动，防堵塞换热器内部的曲折通道供污水流动，通过增大污水流动，能够有效防止污水的流动阻塞和换热量衰减。

Description

一种采用间接式换热器的污水源热泵系统

技术领域

本公开涉及热泵系统领域，尤其涉及一种采用间接式换热器的污水源热泵系统。

背景技术

污水源热泵是水源热泵的一种，水源热泵是利用地球表面浅层的水源，采用热泵原理实现低位热能向高位热能转移的一种技术。

污水源热泵形式繁多，根据热泵是否直接从污水中取热量，可分为直接式污水源热泵和间接式污水源热泵两种。所谓的间接式污水源热泵是指热泵低位热源环路与污水热量抽取环路之间设有中间换热器或热泵低位热源环路通过水/污水浸没式换热器在污水池中直接吸取污水中的热量。而直接式污水源热泵，是城市污水可以通过热泵或热泵的蒸发器直接设置在污水池中，通过制冷剂气化吸取污水中的热量。目前以间接式污水源热泵为主要利用形式。

现有的污水源热泵系统仍出现下列问题：(1)污水流经换热设备时，在换热表面易发生积垢、微生物贴附生长形成生物膜、污水中油贴附在换热面上形成油膜、漂浮物和悬浮固体物等堵塞换热设备的入口。其最终的结果是出现污水的流动堵塞和传热过程恶化；(2)由于污水流动阻塞使换热设备流动阻力不断增大，引起污水量的不断减少，同时传热热阻的不断增大又引起传热系数的不断减小。因此，污水源热泵运行稳定性差，其供热量随运行时间延长而衰减；(3)由于污水的流动阻塞和换热量的衰减，使污水源热泵的运行管理和维修工作量大。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种采用间接式换热器的污水源热泵系统，使用污水专用的防堵塞换热器提取污水冷量/热量，冷量进入水源热泵机组的冷凝器，热量进入水源热泵机组的蒸发器，防堵塞换热器的内部设置有换热管和曲折通道，换热管供中间水介质流动，曲折通道供污水流动，通过增大污水流动，能够有效防止污水的流动阻塞和换热量衰减。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种采用间接式换热器的污水源热泵系统，包括：间接式换热器、水源热泵机组、空调末端设备；

所述间接式换热器与所述水源热泵机组之间连通成中间水循环回路，所述水源热泵机组和所述空调末端设备之间连通成空调水循环回路，所述间接式换热器与污水池和退水井连通，所述间接式换热器、所述污水池和所述退水井之间连通成污水流动通道；

所述间接式换热器包括换热器壳体、设置在换热器壳体内的换热管和多个折流板，折流板固设于换热管的外周壁，多个折流板之间形成供污水流动的曲折通道，换热管内流动有所述中间水循环回路的中间水，中间水和污水在所述间接式换热器交换热量。

在一些实施例中，所述污水流动通道设置有污水泵和格栅过滤器，污水泵设置在所述间接式换热器和所述污水池之间，污水泵将所述污水池中污水抽至所述间接换热器；

格栅过滤器设置在所述间接式换热器和所述污水池之间，所述污水池中污水经过格栅过滤器过滤后进入所述间接换热器。

在一些实施例中，换热器壳体的两侧设置有污水进水口和污水出水口，污水进水口和污水出水口均连通污水流动通道；

换热器壳体的两端设置有中介水进水口和中介水出水口，中介水进水口和中介水出水口均连通中间水循环回路。

在一些实施例中，污水进水口上设有第一压力表，污水出水口设有第二压力表；

换热器壳体内部两端设有管板，管板固定于换热管和封堵换热管与换热器壳体之间的空隙；

中介水进水口和中介水出水口中间连通多个换热管，折流板为半圆形，折流板倾斜安装；折流板与换热器壳体之间形成曲折通道，曲折通道两端分别连接着污水进水口和污水出水口。

在一些实施例中，所述水源热泵机组包括蒸发器和冷凝器，供冷季所述中间水循环回路连通所述水源热泵机组的冷凝器，供冷季所述空调水循环回路连通所述水源热泵机组的蒸发器；

供暖季所述中间水循环回路连通所述水源热泵机组的蒸发器，供暖季所述空调水循环回路连通所述水源热泵机组的冷凝器。

在一些实施例中，冷凝器的进水端连接第一管道，冷凝器的出水端连接第二管道；蒸发器的进水端连接第三管道，蒸发器的出水端连接第四管道；

空调末端设备的供水口连接第五管道，空调末端设备的回水口连接第六管道；换热器壳体的中介水进水口连接第七管道，换热器壳体的中介水出水口连接第八管道；

第七管道和第二管道之间安装有第八截止阀，第一管道和第八管道之间安装有第二截止阀，第三管道和第六管道之间安装有第四截止阀，第四管道和第五管道之间安装有第五截止阀；

第八管道和第三管道之间安装有第一截止阀，第四管道和第七管道之间安装有第三截止阀，第一管道和第六管道之间安装有第七截止阀，第二管道和第五管道之间安装有第六截止阀。

在一些实施例中，第一管道、第二管道、第七管道、第八管道、第八截止阀、第二截止阀构成供冷季的所述中间水循环回路；

第三管道、第四管道、第五管道、第六管道、第四截止阀、第五截止阀构成供冷季的所述空调水循环回路；

第三管道、第四管道、第七管道、第八管道、第一截止阀、第三截止阀构成供暖季的所述中间水循环回路；

第一管道、第二管道、第五管道、第六管道、第七截止阀、第六截止阀构成供暖季的所述空调水循环回路。

在本公开中，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型的实施例使用污水专用的防堵塞换热器提取污水冷量/热量，冷量进入水源热泵机组的冷凝器，热量进入水源热泵机组的蒸发器，防堵塞换热器的内部设置有换热管和曲折通道，换热管供中间水介质流动，曲折通道供污水流动，通过增大污水流动，能够有效防止污水的流动阻塞和换热量衰减。

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，下面将对本实用新型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为本公开实施例提供的一种采用间接式换热器的污水源热泵系统原理图；

图2为污水源热泵系统在供冷工况下间接式换热器的循环水路示意图；

图3为污水源热泵系统在供冷工况下空调末端的循环水路示意图；

图4为污水源热泵系统在供热工况下间接式换热器的循环水路示意图；

图5为污水源热泵系统在供热工况下空调末端的循环水路示意图；

图6为污水源热泵系统的间接式换热器结构图；

图7为污水源热泵系统的倾斜折流板图；

附图标记：1-空调末端设备；2-空调泵；3-第一截止阀；4-第二截止阀；5-第三截止阀；6-间接式换热器；7-污水泵；8-格栅过滤器；9-退水井；10-污水厂；11-污水池；12-中介水循环泵；13-水源热泵机组；14-第四截止阀；15-第五截止阀；16-第六截止阀；17-第七截止阀；18-第八截止阀；19-管板；20-换热器壳体；21-中介水进水口；22-污水进水口；23-第一压力表；24-中介水出水口；25-换热管；26-折流板；27-第二压力表；28-污水出水口。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本公开进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本公开的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本公开的保护范围之内。

本公开的实施例提供一种采用间接式换热器6的污水源热泵系统，如图1所示，包括：间接式换热器6、水源热泵机组13、空调末端设备1；间接式换热器6与水源热泵机组13之间连通成中间水循环回路，水源热泵机组13和空调末端设备1之间连通成空调水循环回路，间接式换热器6与污水池11和退水井9连通，间接式换热器6、污水池11和退水井9之间连通成污水流动通道；间接式换热器6包括换热器壳体20、设置在换热器壳体20内的换热管25和多个折流板26，折流板26固设于换热管25的外周壁，多个折流板26之间形成供污水流动的曲折通道，换热管25内流动有中间水循环回路的中间水，中间水和污水在间接式换热器6交换热量。

本公开实施例的污水源热泵系统，采用间接式换热器6的污水源热泵系统，夏季时通过间接式换热器6提取污水厂10排放污水的冷量，将这部分冷量用于冷却给水源热泵机组13的冷凝器；冬季时通过间接式换热器6提取污水厂10排放污水的热量，将这部分热量用于加热水源热泵机组13的蒸发器；由于夏季时污水厂10排放污水的温度低于环境温度，因此更低的冷凝器放热侧温度，能够提高水源热泵机组13的能效；而冬季时污水厂10排放污水的温度高于环境温度，因此更高的蒸发器吸热侧温度，也能够提高水源热泵机组13的能效。

在实际使用中，如图1所示，优选换热器壳体20两侧设有污水进水口22和污水出水口28，污水进水口22上设有第一压力表23，污水出水口28设有第二压力表27；换热器壳体20内部两端设有管板19，管板19用于固定换热管25和封堵换热管25与换热器壳体20之间的空隙；换热器壳体20的两端分别设有中介水进水口21和中介水出水口24，中介水进水口21和中介水出水口24中间连通着多个换热管25，换热管25上设有多个折流板26，折流板26为半圆形，折流板26与换热器壳体20之间形成曲折通道，通道两端分别连接着污水进水口22和污水出水口28。

如图1所示，优选污水流动通道设置有污水泵7和格栅过滤器8，污水泵7设置在间接式换热器6和污水池11之间，污水泵7将污水池11中污水抽至间接式换热器6；格栅过滤器8设置在间接式换热器6和污水池11之间，污水池11中污水经过格栅过滤器8过滤后进入间接式换热器6。

优选换热器壳体20的两侧设置有污水进水口22和污水出水口28，污水进水口22和污水出水口28均连通污水流动通道；换热器壳体20的两端设置有中介水进水口21和中介水出水口24，中介水进水口21和中介水出水口24均连通中间水循环回路。

如图7所示，优选污水进水口22上设有第一压力表23，污水出水口28设有第二压力表27；换热器壳体20内部两端设有管板19，管板19固定于换热管25、封堵换热管25与换热器壳体20之间的空隙；中介水进水口21和中介水出水口24中间连通多个换热管25，折流板26为半圆形，折流板26倾斜安装；折流板26与换热器壳体20之间形成曲折通道，曲折通道两端分别连接着污水进水口22和污水出水口28。

如图1所示，优选水源热泵机组13包括蒸发器和冷凝器，供冷季中间水循环回路连通水源热泵机组13的冷凝器，供冷季空调水循环回路连通水源热泵机组13的蒸发器；供暖季中间水循环回路连通水源热泵机组13的蒸发器，供暖季空调水循环回路连通水源热泵机组13的冷凝器。

如图1所示，优选冷凝器的进水端连接第一管道，冷凝器的出水端连接第二管道；蒸发器的进水端连接第三管道，蒸发器的出水端连接第四管道；空调末端设备1的供水口连接第五管道，空调末端设备1的回水口连接第六管道；换热器壳体20的中介水进水口21连接第七管道，换热器壳体20的中介水出水口24连接第八管道；第七管道和第二管道之间安装有第八截止阀18，第一管道和第八管道之间安装有第二截止阀4，第三管道和第六管道之间安装有第四截止阀14，第四管道和第五管道之间安装有第五截止阀15；第八管道和第三管道之间安装有第一截止阀3，第四管道和第七管道之间安装有第三截止阀5，第一管道和第六管道之间安装有第七截止阀17，第二管道和第五管道之间安装有第六截止阀16。

如图1所示，优选第一管道、第二管道、第七管道、第八管道、第八截止阀18、第二截止阀4构成供冷季的中间水循环回路；第三管道、第四管道、第五管道、第六管道、第四截止阀14、第五截止阀15构成供冷季的空调水循环回路；第三管道、第四管道、第七管道、第八管道、第一截止阀3、第三截止阀5构成供暖季的中间水循环回路；第一管道、第二管道、第五管道、第六管道、第七截止阀17、第六截止阀16构成供暖季的空调水循环回路。

在实际应用中，如图1所示，本公开实施例的一种采用间接式换热器6的污水源热泵系统，包括：水源热泵机组13，第一截止阀3，第二截止阀4，第三截止阀5，间接式换热器6，污水泵7，格栅过滤器8，退水井9，污水池11，中介水循环泵12，水源热泵机组13，第四截止阀14，第五截止阀15，第六截止阀16，第七截止阀17，第八截止阀18；间接式换热器6包括：管板19，换热器壳体20，中介水进水口21，污水进水口22，第一压力表23，中介水出水口24，换热管25，倾斜折流板26，第二压力表27，污水出水口28。间接式换热器6的中介水出水口24连接着第八截止阀18和第一截止阀3，第八截止阀18连接着第七截止阀17和水源热泵机组13的冷凝器，水源热泵机组13的冷凝器再连接着第六截止阀16和第二截止阀4，第二截止阀4和第三截止阀5连接着中介水循环泵12，中介水循环泵12连接着间接式换热器6的中介水进水口21；空调末端1的出水口连接着水源热泵机组13，水源热泵机组13连接着第七截止阀17和第四截止阀14，第四截止阀14连接着第三截止阀5和水源热泵机组13的蒸发器，水源热泵机组13的蒸发器连接着第五截止阀15和第一截止阀3，第五截止阀15连接着第六截止阀16和空调末端1的进水口；污水厂10连接着污水池11，污水池11连接着格栅过滤器8，格栅过滤器8连接着污水泵7，污水泵7连接着间接式换热器6的污水进水口22，间接式换热器6的污水出水口28连接着退水井9。

本公开实施例的污水源热泵系统可实现夏季供冷工况和冬季供热工况。

夏季供冷工况：开启图2和图3中通水管路上的阀门，关于其余阀门。

如图2所示，污水厂10将处理后的污水排放至污水池11，污水池11内的污水再通过格栅过滤器8、污水泵7和污水进水口22进入间接式换热器6内，在间接式换热器6内吸热升温后的污水再通过污水出水口28流入退水井9内。如图2所示，在间接式换热器6内被冷却降温的中介水，由中介水出水口24流出，通过第八截止阀18流入水源热泵机组13的冷凝器内，被放热升温后的中介水通过第二截止阀4、中介水循环泵12和中介水进水口21进入间接式换热器6内，再次被冷却降温。如图3所示，在水源热泵机组13的蒸发器内被冷却降温的空调冷水，通过第五截止阀15流入空调末端1进行建筑室内环境的制冷降温，吸热升温后的空调冷水再通过水源热泵机组13、第四截止阀14进入水源热泵机组13的蒸发器内，再次被冷却降温。

冬季供热工况：开启图4和图5中通水管路上的阀门，关于其余阀门。

如图4所示，污水厂10将处理后的污水排放至污水池11，污水池11内的污水再通过格栅过滤器8、污水泵7和污水进水口22进入间接式换热器6内，在间接式换热器6内放热降温后的污水再通过污水出水口28流入退水井9内。如图4所示，在间接式换热器6内被加热升温的中介水，由中介水出水口24流出，通过第一截止阀3流入水源热泵机组13的蒸发器内，被吸热降温后的中介水通过第三截止阀5、中介水循环泵12和中介水进水口21进入间接式换热器6内，再次被加热升温。如图5所示，在水源热泵机组13的冷凝器内被加热升温的空调热水，通过第六截止阀16流入空调末端1进行建筑室内环境的供热升温，烦放热降温后的空调热水再通过水源热泵机组13、第七截止阀17进入水源热泵机组13的冷凝器内，再次被加热升温。

本公开实施例使用污水专用的防堵塞换热器提取污水冷量/热量，冷量进入水源热泵机组13的冷凝器，热量进入水源热泵机组13的蒸发器，防堵塞换热器的内部设置有换热管25和曲折通道，换热管25供中间水介质流动，曲折通道供污水流动，通过增大污水流动，能够有效防止污水的流动阻塞和换热量衰减。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本公开的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本公开的保护范围，凡未脱离本公开技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本公开的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本公开。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本公开内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种采用间接式换热器的污水源热泵系统，其特征在于，包括：间接式换热器、水源热泵机组、空调末端设备；

所述间接式换热器与所述水源热泵机组之间连通成中间水循环回路，所述水源热泵机组和所述空调末端设备之间连通成空调水循环回路，所述间接式换热器与污水池和退水井连通，所述间接式换热器、所述污水池和所述退水井之间连通成污水流动通道；

所述间接式换热器包括换热器壳体、设置在换热器壳体内的换热管和多个折流板，折流板固设于换热管的外周壁，多个折流板之间形成供污水流动的曲折通道，换热管内流动有所述中间水循环回路的中间水，中间水和污水在所述间接式换热器交换热量。

2.根据权利要求1所述的污水源热泵系统，其特征在于，所述污水流动通道设置有污水泵和格栅过滤器，污水泵设置在所述间接式换热器和所述污水池之间，污水泵将所述污水池中污水抽至所述间接换热器；

格栅过滤器设置在所述间接式换热器和所述污水池之间，所述污水池中污水经过格栅过滤器过滤后进入所述间接换热器。

3.根据权利要求2所述的污水源热泵系统，其特征在于，换热器壳体的两侧设置有污水进水口和污水出水口，污水进水口和污水出水口均连通污水流动通道；

换热器壳体的两端设置有中介水进水口和中介水出水口，中介水进水口和中介水出水口均连通中间水循环回路。

4.根据权利要求3所述的污水源热泵系统，其特征在于，污水进水口上设有第一压力表，污水出水口设有第二压力表；

换热器壳体内部两端设有管板，管板固定于换热管和封堵换热管与换热器壳体之间的空隙；

中介水进水口和中介水出水口中间连通多个换热管，折流板为半圆形，折流板倾斜安装；折流板与换热器壳体之间形成曲折通道，曲折通道两端分别连接着污水进水口和污水出水口。

5.根据权利要求1所述的污水源热泵系统，其特征在于，所述水源热泵机组包括蒸发器和冷凝器，供冷季所述中间水循环回路连通所述水源热泵机组的冷凝器，供冷季所述空调水循环回路连通所述水源热泵机组的蒸发器；

供暖季所述中间水循环回路连通所述水源热泵机组的蒸发器，供暖季所述空调水循环回路连通所述水源热泵机组的冷凝器。

6.根据权利要求5所述的污水源热泵系统，其特征在于，冷凝器的进水端连接第一管道，冷凝器的出水端连接第二管道；蒸发器的进水端连接第三管道，蒸发器的出水端连接第四管道；

空调末端设备的供水口连接第五管道，空调末端设备的回水口连接第六管道；换热器壳体的中介水进水口连接第七管道，换热器壳体的中介水出水口连接第八管道；

第七管道和第二管道之间安装有第八截止阀，第一管道和第八管道之间安装有第二截止阀，第三管道和第六管道之间安装有第四截止阀，第四管道和第五管道之间安装有第五截止阀；

第八管道和第三管道之间安装有第一截止阀，第四管道和第七管道之间安装有第三截止阀，第一管道和第六管道之间安装有第七截止阀，第二管道和第五管道之间安装有第六截止阀。

7.根据权利要求6所述的污水源热泵系统，其特征在于，第一管道、第二管道、第七管道、第八管道、第八截止阀、第二截止阀构成供冷季的所述中间水循环回路；

第三管道、第四管道、第五管道、第六管道、第四截止阀、第五截止阀构成供冷季的所述空调水循环回路；

第三管道、第四管道、第七管道、第八管道、第一截止阀、第三截止阀构成供暖季的所述中间水循环回路；

第一管道、第二管道、第五管道、第六管道、第七截止阀、第六截止阀构成供暖季的所述空调水循环回路。

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