WO2009105929A1 - 一种用于供热的换热装置 - Google Patents

一种用于供热的换热装置 Download PDF

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付林
江亿
张世钢
肖常磊
胡鹏
狄洪发
郝永刚
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清华大学
北京环能瑞通科技发展有限公司
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    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/18—Hot-water central heating systems using heat pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps

Definitions

  • Figure 4 is a schematic view of Embodiment 1.
  • the hot water of 130°C in the first heat network first enters the generator of the hot water absorption heat pump 1 as the driving energy source, and heats and concentrates the lithium bromide solution; after the heating is completed, the hot water temperature drops to 90 °C, from the hot water.
  • the hot water of the secondary heat network at 45 °C returns to the water in two ways, all the way into the hot water type absorption heat pump 1, which absorbs heat in the absorber and the condenser in turn, and is heated to 57 ° C and then flows out.
  • the other way enters the water-water heat exchanger 2, exchanges heat with the hot water of one hot network, and is heated to 85 °C and then flows out; the two hot water outlets are combined into 60 hot water and sent to the hot users.
  • the device uses the combination of heat pump and heat exchanger to effectively carry out the cascade utilization of high temperature hot water, realizes the temperature difference of supply and return water of 110 ° C, and can obtain heating or domestic hot water that meets the requirements for use. .
  • the device is typically installed in various thermal stations of a large central heating system.
  • Embodiment 2 Application of the heat exchange device of the present invention
  • the connection diagram is shown in Figure 5.
  • the primary heat network pipe passes through the generator of the hot water type absorption heat pump 1, the water-water heat exchanger 2 and the evaporator of the hot water type absorption heat pump 1 in sequence;
  • the secondary heat network pipe consists of the main road and its two branch pipes
  • the main road is divided into two branch pipes, one branch pipe passes through the absorber of the hot water type absorption heat pump 1 and the condenser of the hot water type absorption heat pump 1, and the other branch pipe passes the water-water heat exchange.
  • the hot water of 130 ⁇ of the primary heating network first enters the generator of the hot water absorption heat pump 1 as the driving energy source, and heats and concentrates the lithium bromide solution; after the heating is completed, the temperature of the hot water drops to 90.
  • Heat pump 1 generator heating concentrated lithium bromide solution; after heating, hot water temperature drops to 90
  • the present invention provides a heat exchange device for supplying heat.
  • the energy of the central heating hot water is used in cascade, and the temperature of the return water of the primary heat network can be greatly reduced while satisfying the temperature requirement of the user side, so that the temperature of the return water of the primary heat network is even significant.
  • the temperature difference between the supply and return water of the primary heating network is greatly increased, so that the initial investment of the pipeline system and the power consumption of the pump can be greatly reduced, in order to utilize the low-grade heat energy of the heat source or even the waste heat and waste heat. Conditions have been created to improve the overall energy efficiency of the system and reduce heating costs.
  • the device of the present invention can be used to warm or supply domestic hot water.

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  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

一种用于供热的换热装置 技术领域
本发明涉及一种用于供热的换热装置。
背景技术
随着城市中集中供热规模的不断增加， 集中热源产生的高温热水往往 需要经过较长距离的输送才能到达热用户处。 在相同供热负荷的情况下， 增大热水的供、 回水温差可以减少输送的热水流量， 从而降低输配管道的 初始投资， 减少系统运行过程中水泵的耗电量， 进而节约供热能耗， 降低 供热成本。 目前， 集中供热一次热网热水的供、 回水温度一般为 130°C和 60°C左右， 其中， 回水温度受到用户处用热要求的限制， 利用常规的换热 器已经无法再降低了。 因此， 如何进一步降低一次热网的回水温度以进一 步增大其供、 回水温差， 将对扩大集中热源的供热半径， 节约供热能耗， 降低供热成本产生深远的意义。
发明公开
本发明的目的是提供一种用于供热的换热装置。
本发明所提供的换热装置包括至少一台热水型吸收式热泵 1、 至少一 台水-水换热器 2、 一次热网管道 3和二次热网管道 4; 所述热水型吸收式 热泵 1包括： 发生器、 蒸发器、 冷凝器、 吸收器；
所述一次热网管道 3依次通过热水型吸收式热泵 1 的发生器、 水-水 换热器 2和热水型吸收式热泵 1的蒸发器形成一次热网系统；
所述二次热网管道 4通过热水型吸收式热泵 1的吸收器、 热水型吸收 式热泵 1的冷凝器和水 -水换热器 2形成二次热网系统；
所述热水型吸收式热泵 1满足如下条件： 一次热网的热水通过热水吸 收式热泵 1的发生器后， 温度降低 10〜40°C， 从水-水换热器 2中流出的 热水通过热水型吸收式热泵 1的蒸发器后， 温度降低 20〜40Ό ; 二次热网 热水回水通过热水型吸收式热泵 1的吸收器和冷凝器后，温度升高 10〜30 V。
通常一次网热水的温度为 80〜： L30°C。
当所述换热装置中包括至少两台热水型吸收式热泵 1时， 所述一次热 网管道 3可依次通过热水型吸收式热泵 1 (串接） ， 也可分别通过热水型 吸收式热泵 1 (并接） ； 所述二次热网管道 4可依次通过热水型吸收式热 泵 1 (串接） ， 也可分别通过热水型吸收式热泵 1 (并接） 。
所述换热装置还可包括用于控温的设施如阀门等， 当然所述换热装置 也可以仅仅由上述装置组成。
根据实际需要， 本发明的装置中， 二次热网管道 4可采用任何可行的 连接方式， 当所述换热装置中包括一台热水型吸收式热泵 1时， 二次热网 管道可为如下述六种连接方式：
一、 所述二次热网管道 4依次通过热水型吸收式热泵 1的吸收器、 热 水型吸收式热泵 1的冷凝器和水 -水换热器 2。
当所述换热装置包括一台水 -水换热器 2时，换热装置的示意图见图 1。 一次热网热水首先进入吸收式热泵 1的发生器， 作为驱动热源加热浓缩溴 化锂溶液； 热水降温后从发生器流出， 进入水 -水换热器 2 的高温侧， 作 为加热热源加热低温侧的热水回水； 热水降温后从水-水换热器 2 流出， 再进入吸收式热泵 1的蒸发器，作为低位热源，放热降温后送回集中热源。 来自用户端的二次热网热水回水先进入吸收式热泵的吸收器和冷凝器吸 热升温， 再进入水-水换热器加热升温， 然后返回用户端。
二、 所述二次热网管道 4由至少两支独立的管道组成， 独立管道依次 通过热水型吸收式热泵 1的吸收器和热水型吸收式热泵 1的冷凝器， 其它 管道中， 每支独立管道通过一台水-水换热器 2。
'当所述换热装置包括一台水-水换热器 2时，换热装置的示意图见图 2。 二次热网管道 4由两支独立的管道（4- A和 4- B)组成， 独立管道（4- A)依次 通过热水型吸收式热泵 1的吸收器和热水型吸收式热泵 1的冷凝器， 独立 管道 (4- B)通过一台水-水换热器 2。
一次热网热水首先进入吸收式热泵 1的发生器， 作为驱动热源加热浓 缩溴化锂溶液； 热水降温后从发生器流出， 进入水 -水换热器 2的高温侧， 作为加热热源加热低温侧的热水回水； 热水降温后从水-水换热器 2流出， 再进入吸收式热泵 1的蒸发器，作为低位热源，放热降温后送回集中热源。 来自用户端甲的二次热网热水回水依次进入吸收式热泵 1的吸收器和冷凝 器， 吸热升温后返回用户端甲； 来自用户端乙的二次热网热水回水进入水 -水换热器 2 的低温侧， 换热升温后返回用户端乙； 通过吸收式热泵 1 的 二次热网热水参数和通过水 -水换热器 2 的二次热网热水参数可不相同， 分别通过各自的二次热网系统输送到不同的热用户。
三、 当所述换热装置包括一台水 -水换热器 2时， 所述二次热网管道 4 由主干道及两支分支管道组成，主干道先分成两支分支管道，分支管道 4 - 1 依次通过热水型吸收式热泵 1的吸收器和热水型吸收式热泵 1的冷凝器， 分支管道 4-2通过水 -水换热器 2， 然后两支分支管道汇合。
换热装置的示意图见图 3。 一次热网热水首先进入吸收式热泵 1的发 生器， 作为驱动热源加热浓缩溴化锂溶液； 热水降温后从发生器流出， 进 入水-水换热器 2 的高温侧， 作为加热热源加热低温侧的热水回水； 热水 降温后从水-水换热器 2流出， 再进入吸收式热泵 1 的蒸发器， 作为低位 热源，放热降温后送回集中热源。来自用户端的二次热网热水回水分两路， 一路依次进入吸收式热泵 1 的吸收器和冷凝器吸热升温， 另一路进入水- 水换热器 2换热升温， 再汇合到一处返回用户端。
四、 当所述换热装置包括两台水 -水换热器 2 ( 2a和 2b ) 时， 所述二 次热网管道 4由主干道及三支分支管道组成，主干道先分成三支分支管道， 第一支分支管道依次通过热水型吸收式热泵 1的吸收器和热水型吸收式热 泵 1的冷凝器， 第二支分支管道通过水-水换热器 2a， 第三支分支管道通 过水-水换热器 2b，然后三支分支管道汇合。
五、 当所述换热装置包括两台水-水换热器 2 ( 2a和 2b ) 时， 所述二 次热网管道 4由主干道及两支分支管道组成，主干道先分成两支分支管道， 一支分支管道依次通过热水型吸收式热泵 1的吸收器和热水型吸收式热泵 1的冷凝器， 另一支分支管道通过水-水换热器 2a， 然后两支分支管道汇 合成后通过水-水换热器 2b。
六、 当所述换热装置包括两台水 -水换热器 2 ( 23和213 ) 时， 所述二 次热网管道 4由主干道及两支分支管道组成， 主干道先依次通过热水型吸 收式热泵 1的吸收器和热水型吸收式热泵 1的冷凝器， 然后分成两支分支 管道， 一支分支管道通过水 -水换热器 2a， 另一支分支管道通过水-水换热 器 2b， 然后两支分支管道汇合。
含有所述的换热装置的供热系统也属于本发明的保护范围， 如在换热 装置的一次热网中连有加热装置， 在二次热网中连有热用户所形成的循环 供热系统。
所述换热装置和所述供热系统可应用于集中供热。
附图说明
图 1为本发明第一种连接方式的流程示意图。
图 2为本发明第二种连接方式的流程示意图。
图 3为本发明第三种连接方式的流程示意图。
图 4为实施例 1的示意图。
图 5为实施例 2的示意图。
图 6为实施例中所应用的热水型吸收式热泵示意图。
实施发明的最佳方式
下面根据某集中供热系统实际供热参数的要求， 对本发明的具体实施 方式进行说明。
以下实施例中所用的热水型吸收式热泵 1如图 6所示， 由发生器 1 - 1、 冷凝器 1-2、 吸收器 1-3、 蒸发器 1-4、 溶液热交换器 1-5、 节流装置 1-6、 溶液泵 1-7、 冷剂泵 1-8以及各类连接管路组成。
热水型吸收式热泵工作时， 稀溶液 （如溴化锂） 在发生器中被高温热 水加热沸腾， 产生冷剂蒸汽和浓溶液；
浓溶液通过溶液热交换器降温后进入吸收器， 浓溶液吸收冷剂蒸汽， 成为稀溶液， 再在溶液泵的驱动下通过溶液热交换器升温后进入发生器 中， 完成了溶液循环；
冷剂蒸汽进入冷凝器中， 放出凝结热， 凝结为冷剂液； 冷剂液通过节 流装置进入蒸发器中吸热蒸发， 产生出的蒸气进入吸收器中被溶液吸收， 完成了冷剂循环。
实施例 1、 本发明换热装置的应用
一、 组装
包括热水型吸收式热泵 1和水-水换热器 2的大温差换热机组： 型号 为 AHE8000A， 购自北京环能瑞通科技发展有限公司。
连接示意图见图 4。 一次热网管道依次通过热水型吸收式热泵 1的发 生器、 水-水换热器 2和热水型吸收式热泵 1 的蒸发器； 二次热网管道由 主干道及其两支分支管道组成， 主干道先分成两支分支管道， 一支分支管 道依次通过热水型吸收式热泵 1 的吸收器和热水型吸收式热泵 1 的冷凝 器， 另一支分支管道通过水-水换热器 2， 然后两支分支管道汇合。
二、 应用
一次热网： 一次热网 130°C的热水首先作为驱动能源进入热水吸收式 热泵 1 的发生器， 加热浓縮溴化锂溶液； 完成加热后， 热水温度降至 90 °C， 从热水吸收式热泵 1 中流出， 进入水 -水换热器 2作为加热热源， 加 热二次热网热水回水； 完成加热后， 热水温度降至 50°C， 从水-水换热器 2中流出， 进入热水型吸收式热泵 1的蒸发器中， 作为低位热源； 完成加 热后， 热水温度降至 20Ό， 返回集中热源， 如此循环。
二次热网： 二次热网 45°C的热水回水分为两路， 一路进入热水型吸收 式热泵 1， 依次在吸收器和冷凝器中吸收热量， 被加热到 57°C后流出； 另 一路进入水-水换热器 2 , 与一次热网热水进行换热， 被加热到 85°C后流 出； 两路热水出水汇合成 60Ό的热水后送往热用户。
可以看出， 本装置釆用热泵-换热器组合的方式， 能够有效进行高温 热水的梯级利用， 实现了 110°C的供回水温差， 并能够得到满足使用要求 的采暖或生活热水。 该装置一般安装在大型集中供热系统的各热力站中。
实施例 2、 本发明换热装置的应用
一、 组装
包括热水型吸收式热泵 1和水-水换热器 2的大温差换热机组： 型号 为 AHE8000A, 购自北京环能瑞通科技发展有限公司。
' 连接示意图见图 5。 一次热网管道依次通过热水型吸收式热泵 1的发 生器、 水-水换热器 2和热水型吸收式热泵 1 的蒸发器； 二次热网管道由 主干道及其两支分支管道组成， 主干道先分成两支分支管道， 一支分支管 道依次通过热水型吸收式热泵 1 的吸收器和热水型吸收式热泵 1 的冷凝 器， 另一支分支管道通过水-水换热器 2a， 然后两支分支管道汇合后通过 水-水换热器 2b。
二、 应用
一次热网： 一次热网 130Ό的热水首先作为驱动能源进入热水吸收式 热泵 1 的发生器， 加热浓缩溴化锂溶液； 完成加热后， 热水温度降至 90 热泵 1 的发生器， 加热浓缩溴化锂溶液； 完成加热后， 热水温度降至 90
°C， 从热水吸收式热泵 1中流出， 进入二级水-水换热器 2b， 作为加热热 源加热二次热网热水； 完成加热后， 热水温度降至 65°C， 从二级水-水换 热器流出， 进入一级水-水换热器 2a， 作为加热热源加热二次热网热水； 完成加热后， 热水温度降至 50°C， 从一级水-水换热器流出， 进入热水型 吸收式热泵 1的蒸发器中， 作为低位热源； 完成加热后， 热水温度降至 20
°C， 返回集中热源， 如此循环。
二次热网： 二次热网 45Ό的热水回水分为两路进入机组， 一路进入热 水型吸收式热泵 1， 依次在吸收器和冷凝器中吸收热量， 被加热到 60°C后 流出； 另一路进入一级水-水换热器 2a， 与一次热网热水进行换热， 被加 热到 60°C后流出； 两路 6CTC的热水汇合在一起， 进入二级水一水换热器
2b中， 被加热到 67°C后送往热用户。
可以看出， 本装置采用热泵 -两级换热器组合的方式能够有效进行高 温热水的梯级利用， 实现了 110°C的供回水温差， 并能够产生出品质较高 的采暖或生活热水。 该装置一般安装在大型集中供热系统的各热力站中， 采暖末端釆用暖气片形式。
工业应用
本发明提供了一种用于供热的换热装置。 通过本发明的装置， 对集中 供热热水的能量进行梯级利用， 在满足用户侧的温度要求的同时， 能大幅 度降低一次热网回水的温度， 使一次热网回水的温度甚至显著低于二次侧 进水的温度， 大幅增大了一次热网的供、 回水温差， 从而可以大大减少管 路系统的初投资和水泵运行电耗， 为利用热源低品位热能甚至废热余热等 创造了条件， 可以提高系统综合能源利用效率， 降低供热成本。 本发明的 装置可用于釆暖或供应生活热水。

Claims

权利要求
1、 一种用于供热的换热装置， 包括至少一台热水型吸收式热泵（1)、 至少一台水-水换热器 （2) 、 一次热网管道 （3) 和二次热网管道 （4) ； 所述热水型吸收式热泵 （1) 包括： 发生器、 蒸发器、 冷凝器、 吸收器； 所述一次热网管道 （3) 依次通过热水型吸收式热泵 （1) 的发生器、 水-水换热器 （2) 和热水型吸收式热泵 （1) 的蒸发器形成一次热网系统； 所述二次热网管道 （4) 通过热水型吸收式热泵 （1) 的吸收器、 热水 型吸收式热泵 （1) 的冷凝器和水-水换热器 （2) 形成二次热网系统。
2、 如权利要求 1 所述的换热装置， 其特征在于： 所述换热装置包括 一台热水型吸收式热泵 （1) 。
3、 如权利要求 2所述的换热装置， 其特征在于： 所述二次热网管道 (4) 依次通过热水型吸收式热泵 （1) 的吸收器、 热水型吸收式热泵 （1) 的冷凝器和水 -水换热器 （2) 。
4、 如权利要求 2 所述的换热装置， 其特征在于： 所述二次热网管道
(4) 由至少两支独立的管道组成， 一支管道依次通过热水型吸收式热泵 (1) 的吸收器和热水型吸收式热泵 （1) 的冷凝器， 其它管道中， 每支管 道通过一台水 -水换热器 （2) 。
5、 如权利要求 2 所述的换热装置， 其特征在于： 所述换热装置包括 一台水 -水换热器 （2) ， 所述二次热网管道 （4) 由主干道及其两支分支 管道组成， 主干道先分成两支分支管道， 分支管道 （4-1) 依次通过热水 型吸收式热泵 （1) 的吸收器和热水型吸收式热泵 （1) 的冷凝器， 分支管 道 （4-2) 通过水-水换热器 （2) ， 然后两支分支管道汇合。
6、 如权利要求 2所述的换热装置， 其特征在于： 所述换热装置包括 两台水 -水换热器 （2a和 2b) ， 所述二次热网管道 （4) 由主干道及其三 支分支管道组成， 主干道先分成三支分支管道， 第一支分支管道依次通过 热水型吸收式热泵 （1) 的吸收器和热水型吸收式热泵 （1) 的冷凝器， 第 二支分支管道通过水-水换热器 （2a) ， 第三支分支管道通过水-水换热器 (2b) ，然后三支分支管道汇合。
7、 如权利要求 2所述的换热装置， 其特征在于： 所述换热装置包括 两台水-水换热器 （2a和 2b ) ， 所述二次热网管道 （4) 由主干道及其两 支分支管道组成， 主干道先分成两支分支管道， 一支分支管道依次通过热 水型吸收式热泵 （1 ) 的吸收器和热水型吸收式热泵 （1 ) 的冷凝器， 另一 支分支管道通过水-水换热器 （2a) ， 然后两支分支管道汇合后通过水-水 换热器 （2b ) 。
8、 如权利要求 2所述的换热装置， 其特征在于： 所述换热装置包括 两台水 -水换热器 （2a和 2b ) ， 所述二次热网管道 （4 ) 由主干道及其两 支分支管道组成， 主干道先依次通过热水型吸收式热泵 （1 ) 的吸收器和 热水型吸收式热泵 （1 ) 的冷凝器， 然后分成两支分支管道， 一支分支管 道通过水-水换热器 （2a) ， 另一支分支管道通过水-水换热器 （2b ) ， 然 后两支分支管道汇合。
9、 含有权利要求 1至 8中任一所述的换热装置的供热系统。
10、 权利要求 1至 8中任一所述的换热装置在集中供热中的应用。
11、 权利要求 9所述的供热系统在集中供热中的应用。
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