WO2012025003A1 - 城市污水源热泵系统过流式换热装置 - Google Patents

城市污水源热泵系统过流式换热装置 Download PDF

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Description

城市污水源热泵系统过流式换热装置 技术领域
本发明涉及一种城市污水源热泵系统换热装置,具体涉及一种城市污水源热泵系统过流式换热装置,属于建筑节能与环境保护领域。
背景技术
利用热泵技术提取污水中的低位热能为建筑物采暖空调,即污水源热泵供热系统,具有巨大的节能潜力,其节能幅度可达45%以上。按我国现有污水排放量测算,开发利用污水低位热能(按温降4—5 ℃ ),可为20%的城市建筑物供热空调,其开发应用前景非常广阔,是建筑节能减排的有效途径之一。
污水源是水源的一种,相比地下水其主要特点是悬浮物和其它杂质含量大,悬浮物易堵塞换热设备或热泵机组,其它杂质易在换热壁面形成污垢。
一股的过滤或污水处理方面的技术,例如机械格栅、沉淀等,被利用在污水源热泵系统中的主要问题是初投资过大、运行成本过高,另外用户也没有足够的空间安装这些设施。因此,污水源热泵的技术关键是防堵、防垢。
现有技术都采用特殊的过滤措施防堵,再对换热设备或热泵机组定期清洗除垢。按系统形式分为直接式系统和间接式系统,直接式系统是指污水经过滤措施后直接进入热泵机组,间接式系统采用中间换热方式,先将热量传递给干净水,干净水再进入热泵机组,这两种形式都需要定期清洗除垢。
由于污垢不可避免地要在换热壁面上形成,采用直接式系统形式后,定期对热泵机组除垢,易损伤机组,造成蒸发器或冷凝器换热管泄漏,风险太大。因此,多采用中间换热的方式,目前的工程应用也主要是间接式系统。
在采用间接式系统时,当前主要有两类技术:
一类是采用特殊的过滤措施防堵再利用现有的换热设备中间换热,例如:申请号为200410043654.9、公开号为CNl594112A、发明名称为设置有滚筒格栅的城市污水水力自清装置的专利申请,申请号为200610010437.9、公开号为CNl920447A、发明名称为污水及地表水源热泵无阻塞压力平衡防阻装置及其系统的专利申请。
二类是直接采用特殊的宽流道换热设备中间换热,例如:申请号为200710144522.9、公开号为CNl01149233A、发明名称为污水或地表水源热泵流道式换热系统的专利申请,专利号为ZL200720117309.4、授权公告号为CN201096463Y、发明名称为污水及地表水冷热源单流道壳板式换热装置的实用新型专利。
第一类技术的缺点是增加了过滤设备,系统工艺流程相对复杂,故障点和维护点相对增加。第二类技术的缺点是加宽了换热设备的流道,换热设备的体积和占地相对增加。
技术问题
本发明的目的是为了解决现有的换热技术为实现防堵塞而导致的工艺流程复杂和占地面积大的问题,进而提供一种城市污水源热泵系统过流式换热装置。
技术解决方案
本发明的技术方案是:城市污水源热泵系统过流式换热装置包括外壳体、左封头、右封头、污水进口、污水出口、介质进口、介质出口、多个封头隔板和多个方形管排或夹板层,所述多个方形管排或夹板层自上而下固定安装在外壳体内,形成管壳总成,方形管排或夹板层内为介质流道,相邻的两个方形管排或夹板层之间、顶端的方形管排或夹板层与外壳体的上端板的内壁之间以及底端的方形管排或夹板层与外壳体的下端板的内壁之间为污水流道,所述污水进口固定安装在外壳体的上端板上,且与外壳体连通,所述污水出口固定安装在外壳体的下端板上,且与外壳体连通,所述介质进口穿过外壳体的下端板与底端的方形管排或夹板层连通,所述介质出口穿过外壳体的上端板与顶端的方形管排或夹板层连通,所述左封头固定安装在外壳体的左端面上,且与污水流道连通,右封头固定安装在外壳体的右端面上,且与污水流道连通,所述左封头和右封头内均水平设有多个封头隔板,封头隔板用于将污水流道串联在一起;城市污水源热泵系统过流式换热装置还包括第一介质流道连接腔、第二介质流道连接腔和多个第三介质流道连接腔,管壳总成最上端的两—四个介质流道通过第一介质流道连接腔并联连通形成第一介质流道组,且第一介质流道连接腔临近介质出口设置,管壳总成最下端的二—四个介质流道通过第二介质流道连接腔并联连通形成第二介质流道组,第二介质流道连接腔临近介质进口设置,多个第三介质流道连接腔用于将第二介质流道组、第一介质流道组以及其余的介质流道串联在一起。
有益效果
本发明与现有技术相比具有以下效果:1、污水直接进入换热装置进行换热,前端不需设置过滤网或防阻装置,不会发生堵塞现象,因此称之为过流式;2、系统的工艺流程简化,占地小,换热装置的结构形式简单,造价低,系统投资低,也容易清洗维护;3、介质流道并联后再串联,不仅减少了设备的耗材,还降低了加工难度。同时介质流道连接腔的数量减少50%以上,占地面积小,而且介质侧的局部阻力减少了一半,减少介质侧水泵的能耗25%以上。
附图说明
图1是本发明的主视剖面图,图2是图1的B-B剖面图,图3是图1的C-C剖面图,图4是图1的俯视图。
本发明的实施方式
具体实施方式一:结合图1—图4说明本实施方式,本实施方式的城市污水源热泵系统过流式换热装置包括外壳体4、左封头5、右封头6、污水进口7、污水出口8、介质进口9、介质出 10、多个封头隔板11和多个方形管排或夹板层12,所述多个方形管排或夹板层12自上而下固定安装在外壳体4内,形成管壳总成,方形管排或夹板层12内为介质流道1,相邻的两个方形管排或夹板层12之间、顶端的方形管排或夹板层12与外壳体4的上端板的内壁之间以及底端的方形管排或夹板层12与外壳体4的下端板的内壁之间为污水流道2,所述污水进口7固定安装在外壳体4的上端板上,且与外壳体4连通,所述污水出口8固定安装在外壳体4的下端板上,且与外壳体4连通,所述介质进口9穿过外壳体4的下端板与底端的方形管排或夹板层12连通,所述介质出口穿过外壳体4的上端板与顶端的方形管排或夹板层12连通,所述左封头5固定安装在外壳体4的左端面上,且与污水流道2连通,右封头6固定安装在外壳体4的右端面上,且与污水流道2连通,所述左封头5和右封头6内均水平设有多个封头隔板11,封头隔板11用于将污水流道2串联在一起;城市污水源热泵系统过流式换热装置还包括第一介质流道连接腔3、第二介质流道连接腔13和多个第三介质流道连接腔14,管壳总成最上端的两—四个介质流道1通过第一介质流道连接腔3并联连通形成第一介质流道组,且第一介质流道连接腔3临近介质出 10设置,管壳总成最下端的二—四个介质流道1通过第二介质流道连接腔13并联连通形成第二介质流道组,第二介质流道连接腔131临近介质进口9设置,多个第三介质流道连接腔14用于将第二介质流道组、第一介质流道组以及其余的介质流道1串联在一起。
具体实施方式二:结合图1—图3说明本实施方式,本实施方式的污水流道2的高度为30mm—60mm,介质流道1的高度为l0mm—20mm。如此设置,介质流道的高度减少了50%—75%,过流式换热装置的高度或体积减少了25%—37.5%o。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:结合图1说明本实施方式,本实施方式的污水流道2的高度为40mm,介质流道1的高度为20mm。如此设置,介质流道的高度减少了75%,过流式换热装置的高度或体积减少了37.5%。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
运行原理为:含悬浮物和其它杂质的污水从污水进口7进入,从入口的第一个污水流道串联地依次流过每一个污水流道,并从出口的污水流道的污水出口8流出,污水的流经路线参见图1中的空心箭头;介质从介质进口9进入,从入口的两或三或四个并联介质流道1串联地依次流过介质流道1,介质的流经路线参见图1中的实心箭头;污水与介质通过壁面交换热量。

Claims (3)

  1. 一种城市污水源热泵系统过流式换热装置,它包括外壳体(4)、左封头(5)、右封头(6)、污水进口(7)、污水出口(8)、介质进口(9)、介质出口(10)、多个封头隔板(11)和多个方形管排或夹板层(12),所述多个方形管排或夹板层(12)自上而下固定安装在外壳体(4)内,形成管壳总成,方形管排或夹板层(12)内为介质流道(1),相邻的两个方形管排或夹板层(12)之间、顶端的方形管排或夹板层(12)与外壳体(4)的上端板的内壁之间以及底端的方形管排或夹板层(12)与外壳体(4)的下端板的内壁之间为污水流道(2),所述污水进口(7)固定安装在外壳体(4)的上端板上,且与外壳体(4)连通,所述污水出口(8)固定安装在外壳体(4)的下端板上,且与外壳体(4)连通,所述介质进口(9)穿过外壳体(4)的下端板与底端的方形管排或夹板层(12)连通,所述介质出口穿过外壳体(4)的上端板与顶端的方形管排或夹板层(12)连通,所述左封头(5)固定安装在外壳体(4)的左端面上,且与污水流道(2)连通,右封头(6)固定安装在外壳体(4)的右端面上,且与污水流道(2)连通,所述左封头(5)和右封头(6)内均水平设有多个封头隔板(11),封头隔板(11)用于将污水流道(2)串联在一起;其特征在于:城市污水源热泵系统过流式换热装置还包括第一介质流道连接腔(3)、第二介质流道连接腔(13)和多个第三介质流道连接腔(14),管壳总成最上端的两—四个介质流道(1)通过第一介质流道连接腔(3)并联连通形成第一介质流道组,且第一介质流道连接腔(3)临近介质出口(10)设置,管壳总成最下端的二—四个介质流道(1)通过第二介质流道连接腔(13)并联连通形成第二介质流道组,第二介质流道连接腔(13)临近介质进口(9)设置,多个第三介质流道连接腔(14)用于将第二介质流道组、第一介质流道组以及其余的介质流道(1)串联在一起。
  2. 根据权利要求1所述的城市污水源热泵系统过流式换热装置,其特征在于:污水流道(2)的高度为30mm—60mm,介质流道(1)的高度为l0mm—20mm。
  3. 据权利要求2所述的城市污水源热泵系统过流式换热装置,其特征在于:污水流道(2)的高度为40mm,介质流道(1)的高度为20mm。
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