申请日2016.09.23
公开(公告)日2017.01.04
IPC分类号F25B27/02; F25B41/04; F25B41/06; F25B43/00; F28G3/00; F28G9/00
摘要
本发明涉及一种高能效直进式污水源热泵机组及其系统，该装置应用于原生污水源热泵空调系统，以含有一定低位冷热能的原生污水作为热泵的冷热源，通过压缩机消耗少量电能提取出来为建筑物进行供暖、供冷的主要设备，主要解决原生污水中含有的污杂物以及纤维和毛发，堵塞热交换设备，间接换热系统投资高、占地大、能耗高;换热管管口易堵塞、换热管内壁吸附的油泥影响换热，由压缩机(1)、油分离器(2)、污水换热器(3)、清水换热器(4)、电子膨胀阀A(5)、电子膨胀阀B(6)、经济器(7)、转换阀A(8)、转换阀B(9)、转换阀C(10)、转换阀D(11)、转换阀E(12)、转换阀F(13)、转换阀G(14)、转换阀H(15)、干燥过滤器(16)、经济器气态管路(17)、调节阀(18)等组成。
权利要求书
1.一种高效能直进式污水源热泵机组，其特征在于由压缩机(1)、油分离器(2)、污水换热器(3)、清水换热器(4)、电子膨胀阀A(5)、电子膨胀阀B(6)、经济器(7)、转换阀A(8)、转换阀B(9)、转换阀C(10)、转换阀D(11)、转换阀E(12)、转换阀F(13)、转换阀G(14)、转换阀H(15)、干燥过滤器(16)、经济器气态管路(17)、调节阀(18)、污水进水口(19)、减速电机(20)、污水出水口(21)、过滤网(22)、右侧隔板(23)、通轴(24)、旋转隔板A(25)、端板(26)、法兰(27)、过滤水进出口A(28)、过滤水进出口B(29)、旋转隔板B(30)、外筒(31)、隔板(32)、换热管(33)、胶球(34)、后联箱(35)、进水区(36)、过滤水A区(37)、进滤水B区(38)、出水区(39)组成，制热时，转换阀B(9)、转换阀C(10)、转换阀F(13)、转换阀G(14)开启，转换阀A(8)、转换阀D(11)、转换阀E(12)、转换阀H(15)关闭，压缩机(1)将含有少量润滑油低压气态冷媒压缩成高温高压的气体排入油分离器(2)，经过油分离器(2)将润滑油分离后，经过转换阀C(10)进入清水换热器(4)与清水进行换热冷凝，冷凝后经过转换阀G(14)、干燥过滤器(16)，并于经济器(7)之前分为三路，一路经过电子膨胀阀A(5)节流后变为低压、低温液态冷媒进入经济器(7)与另一路进入经济器(7)的高压高温液态冷媒换热被蒸发，蒸发后通过经济器气态管路(17)进入压缩机(1)进行二次压缩，同时进入经济器(7)的高压高温液态冷媒被吸热过冷与经过调节阀(18)的冷媒混合后，经过电子膨胀阀B(6)节流，经转换阀F(13)进入污水换热器(3)与污水进行换热蒸发，蒸发后经转换阀B(9)进入压缩机压缩往复循环;制冷时，转换阀B(9)、转换阀C(10)、转换阀F(13)、转换阀G(14)关闭，转换阀A(8)、转换阀D(11)、转换阀E(12)、转换阀H(15)开启，压缩机(1)将含有少量润滑油气态冷媒压缩成高温高压的气体排入油分离器(2)，经过油分离器(2)将润滑油分离后，经过转换阀A(8)进入污水换热器(3)与污水进行换热冷凝，冷凝后经过转换阀E(12)、干燥过滤器(16)，并于经济器(7)之前分为三路，一路经过电子膨胀阀A(5)节流后变为低压、低温液态冷媒进入经济器(7)与另一路进入经济器(7)的高压高温液态冷媒换热被蒸发，蒸发后通过经济器气态管路(17)进入压缩机(1)进行二次压缩，同时进入经济器(7)的高压高温液态冷媒被吸热过冷与经过调节阀(18)的冷媒混合后，经过电子膨胀阀B(6)节流，经转换阀H(15)进入清水换热器(4)与清水进行换热蒸发，蒸发后经转换阀D(11)进入压缩机压缩循环。
2.根据权利要求1所述的一种高效能直进式污水源热泵机组，其特征在于在右侧隔板(23)焊接于外筒(31)内壁，右侧隔板(23)与过滤网(22)相交圆的区域内，右侧隔板(23)设有过滤水进出口A(28)、过滤水进出口B(29)，旋转隔板A(25)、右侧隔板(23)和外筒(31)内壁围成封闭空间，旋转隔板B(30)、过滤网(22)将旋转隔板A(25)、右侧隔板(23)和外筒(31)内壁所围成的空间分隔成四部分，与污水进水口(19)相连的为进水区(36)，与污水出水口(21)相连的为出水区(39)，与过滤水进出口A(28)相连的为过滤水A区(37)，与过滤水进出口B(29)相连的为过滤水B区(38)，过滤网(22)、旋转隔板A(25)、旋转隔板B(30)、通轴(24)形成一个整体，由减速电机(20)带动旋转，旋转过程中，旋转隔板A(25)圆周与外筒(31)内壁紧密接触，形成动态密封，过滤网(22)与右侧隔板(23)相交处紧密接触，形成动态密封，旋转隔板B(30)与外筒(31)内壁相交处、与右侧隔板(23)相交处，紧密接触，形成动态密封。
3.根据权利要求1所述的一种高效能直进式污水源热泵机组，其特征在于污水由污水进水口(19)进入筒体(31)内的进水区(36)，经过滤网(22)过滤后，污杂物被拦截在过滤网(22)的外表面，过滤水进入过滤水A区(37)，由过滤水进出口A(28)进入换热管(33)内换热，换热后由过滤水进出口B(29)回到过滤网(22)内侧的过滤水B区(38)，再冲洗过滤网(22)外表面污杂物，由污水出水口(21)排出;运行N分钟后，积聚在进水区(36)的过滤网(22)的外表面的污杂物达到一定量时，过滤网(22)、旋转隔板A(25)、旋转隔板B(30)、通轴(24)由减速电机(20)带动顺时针旋转，旋转角度为90度，含有较多污杂物的进水区(36)转至与污水出水口(21)相连，变为出水区(39)，过滤网(22)冲洗较干净的出水区(39)旋转后与污水进水口(19)相连，变为进水区(36)，污水由污水进水口(19)进入筒体(31)内的进水区(36)，经过滤网(22)过滤后，污杂物被拦截在过滤网(22)的外表面，过滤水进入过滤水B区(38)，由过滤水进出口B(29)进入换热管(33)内换热，换热后由过滤水进出口A(28)回到过滤网(22)内侧的过滤水A区(37)，再冲洗过滤网(22)外表面污杂物，由污水出水口(21)排出，进入换热管(22)的过滤水每旋转一次，水路换向一次，冲洗积聚在换热管(22)出水口的污杂物，往复循环。
4.根据权利要求1所述的一种高效能直进式污水源热泵机组，其特征在于清理换热管(22)内壁油泥流程：清理换热管内壁油泥流程一：过滤网内部装有n个小于换热管(22)直径的胶球(34)，污水由污水进水口(19)进入进水区(36)，通过过滤网(22)过滤后，进入过滤水A区(37)，携带过滤水A区(37)内的胶球(34)由过滤水进出口A(28)进入换热管(33)，胶球(34)与换热管(33)内壁流动接触，刷洗换热管(33)内壁污垢，经过N个流程后，流出换热管(33)，由过滤水进出口B(29)进入过滤水B区(38)，胶球(34)的直径远大于过滤网(22)的过滤网孔，胶球被留在过滤水B区(38);清理换热管内壁油泥流程二：过滤网(22)、旋转隔板A(25)、旋转隔板B(30)、通轴(24)由减速电机(20)带动顺时针旋转，旋转角度为90度，水路换向一次，污水由污水进水口(19)进入进水区(36)，通过过滤网(22)过滤后，进入过滤水B区(38)，携带过滤水B区(38)内的胶球(34)由过滤水进出口B(29)进入换热管(33)，胶球(34)与换热管(33)内壁流动接触，刷洗换热管(33)内壁污垢，经过N个流程后，流出换热管(33)，由过滤水进出口A(28)进入过滤水A区(37)，胶球(34)的直径远大于过滤网(22)的过滤网孔，胶球被留在过滤水A区(37)，运行N分钟后，过滤网(22)、旋转隔板A(25)、旋转隔板B(30)、通轴(24)由减速电机(20)带动顺时针旋转，旋转角度为90度，水路换向一次，往复循环。
5.一种高效能直进式污水源热泵系统，其特征在于包含权利要求1-4所述的一种高能效直进式污水源热泵机组，由高能效直进式污水源热泵机组(40)、污水干渠(41)、粗格栅(42)、取水井(43)、污水潜水泵(44)、污水供水管(45)、污水回水管(46)、末端供水管(47)、末端系统(48)、末端循环泵(49)、末端回水管(50)组成，污水干渠(41)内的污水，经过粗格栅(42)粗过滤后，重力流入取水井(43)内，由污水潜水泵(44)通过污水供水管(45)输送至高能效直进式污水源热泵机组(40)，经高能效直进式污水源热泵机组(40)换热后，由污水回水管(46)返回至污水干渠(41)下游;清水由末端循环泵(49)通过末端回水管(50)输送至高能效直进式污水源热泵机组(40)进行换热，换热后由末端供水管(47)输送至末端系统(48)换热，由末端循环泵(49)通过末端回水管(50)输送至高能效直进式污水源热泵机组(40)循环换热。
说明书
一种高能效直进式污水源热泵机组及其系统
技术领域
本发明涉及一种高能效直进式污水源热泵机组及其系统，该装置应用于原生污水源热泵空调系统，以含有一定低位冷热能的原生污水作为热泵的冷热源，通过压缩机消耗少量电能提取出来为建筑物进行供暖、供冷的主要设备。
背景技术
能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础，寻找和利用新的可再生能源是解决能源紧张的一种有效途径，开发利用城市原生污水作为热泵低位冷热源，为建筑物供暖、供冷具有重要的节能与环保价值，对缓解能源消耗紧张、减轻环境污染具有重要意义。但原生污水中含有大量的污杂物以及纤维和毛发，如不经过任何处理或不采取防堵措施的情况下，直接进入热交换设备进行换热，很容易堵塞热交换设备，无法正常运行。
目前，污水源热泵空调系统采用间接式的比较多，即污水与清水通过污水换热器换热，再由清水进入普通热泵机组换热，间接的利用污水中的热量或冷量，这种间接利用污水的系统增加了中间换热器，增加了系统的造价和设备的占地面积;由于采用间接换热系统，必然造成冬季进入机组的清水温度低于污水温度，夏季进入机组的清水温度高于污水温度，而且清水循环需要水泵作为动力，所以与直接利用污水比较，供应同等的热量或冷量，消耗的能源多，这也必然提高了系统的运行费用。
为了保证直进式污水源热泵系统即能供热、也能供冷，污水与末端系统完全隔离，需要直进式热泵机组冬、夏切换时，采用冷媒切换的方式，目前，冷媒切换的小型机组多采用四通换向阀，大型的机组很难采用这种方式。
另外，过滤后进入换热器的污水仍然含有少量的毛发、纤维及油泥，少量的毛发、纤维容易堵塞换热管进水口，造成换热器的换热效果不好，油泥则会吸附在换热管内壁，影响换热。
发明内容
为解决原生污水中含有的污杂物以及纤维和毛发，如不经过任何处理或不采取防堵措施的情况下，堵塞热交换设备;间接换热系统投资高、占地大、能耗高;换热管管口易堵塞、换热管内壁吸附的油泥影响换热，本发明提供了一种高能效直进式污水源热泵机组及其系统。
应用原理：
1、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，本发明的一种高效能直进式污水源热泵机组由压缩机、油分离器、污水换热器、清水换热器、电子膨胀阀A、电子膨胀阀B、经济器、转换阀A、转换阀B、转换阀C、转换阀D、转换阀E、转换阀F、转换阀G、转换阀H、干燥过滤器、经济器气态管路、调节阀、污水进水口、减速电机、污水出水口、过滤网、右侧隔板、通轴、旋转隔板A、端板、法兰、过滤水进出口A、过滤水进出口B、旋转隔板B、外筒、隔板、换热管、胶球、后联箱、进水区、过滤水A区、进滤水B区、出水区组成，制热时，转换阀B、转换阀C、转换阀F、转换阀G开启，转换阀A、转换阀D、转换阀E、转换阀H关闭，压缩机将含有少量润滑油低压气态冷媒压缩成高温高压的气体排入油分离器，经过油分离器将润滑油分离后，经过转换阀C进入清水换热器与清水进行换热冷凝，冷凝后经过转换阀G、干燥过滤器，并于经济器之前分为三路，一路经过电子膨胀阀A节流后变为低压、低温液态冷媒进入经济器与另一路进入经济器的高压高温液态冷媒换热被蒸发，蒸发后通过经济器气态管路进入压缩机进行二次压缩，同时进入经济器的高压高温液态冷媒被吸热过冷与经过调节阀的冷媒混合后，经过电子膨胀阀B节流，经转换阀F进入污水换热器与污水进行换热蒸发，蒸发后经转换阀B进入压缩机压缩往复循环;制冷时，转换阀B、转换阀C、转换阀F、转换阀G关闭，转换阀A、转换阀D、转换阀E、转换阀H开启，压缩机将含有少量润滑油气态冷媒压缩成高温高压的气体排入油分离器，经过油分离器将润滑油分离后，经过转换阀A进入污水换热器与污水进行换热冷凝，冷凝后经过转换阀E、干燥过滤器，并于经济器之前分为三路，一路经过电子膨胀阀A节流后变为低压、低温液态冷媒进入经济器与另一路进入经济器的高压高温液态冷媒换热被蒸发，蒸发后通过经济器气态管路进入压缩机进行二次压缩，同时进入经济器的高压高温液态冷媒被吸热过冷与经过调节阀的冷媒混合后，经过电子膨胀阀B节流，经转换阀H进入清水换热器与清水进行换热蒸发，蒸发后经转换阀D进入压缩机压缩循环。
2、如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，在右侧隔板焊接于外筒内壁，右侧隔板与过滤网相交圆的区域内，右侧隔板设有过滤水进出口A、过滤水进出口B，旋转隔板A、右侧隔板和外筒内壁围成封闭空间，旋转隔板B、过滤网将旋转隔板A、右侧隔板和外筒内壁所围成的空间分隔成四部分，与污水进水口相连的为进水区，与污水出水口相连的为出水区，与过滤水进出口A相连的为过滤水A区，与过滤水进出口B相连的为过滤水B区，过滤网、旋转隔板A、旋转隔板B、通轴形成一个整体，由减速电机带动旋转，旋转过程中，旋转隔板A圆周与外筒内壁紧密接触，形成动态密封，过滤网与右侧隔板相交处紧密接触，形成动态密封，旋转隔板B与外筒内壁相交处、与右侧隔板相交处，紧密接触，形成动态密封。
3、如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，污水由污水进水口进入筒体内的进水区，经过滤网过滤后，污杂物被拦截在过滤网的外表面，过滤水进入过滤水A区，由过滤水进出口A进入换热管内换热，换热后由过滤水进出口B回到过滤网内侧的过滤水B区，再冲洗过滤网外表面污杂物，由污水出水口排出;运行N分钟后，积聚在进水区的过滤网的外表面的污杂物达到一定量时，过滤网、旋转隔板A、旋转隔板B、通轴由减速电机带动顺时针旋转，旋转角度为90度，含有较多污杂物的进水区转至与污水出水口相连，变为出水区，过滤网冲洗较干净的出水区旋转后与污水进水口相连，变为进水区，污水由污水进水口进入筒体内的进水区，经过滤网过滤后，污杂物被拦截在过滤网的外表面，过滤水进入过滤水B区，由过滤水进出口B进入换热管内换热，换热后由过滤水进出口A回到过滤网内侧的过滤水A区，再冲洗过滤网外表面污杂物，由污水出水口排出，进入换热管的过滤水每旋转一次，水路换向一次，冲洗积聚在换热管出水口的污杂物，往复循环。
4、清理换热管内壁油泥流程：
清理换热管内壁油泥流程一：如图6、图7所示，过滤网内部装有n个小于换热管直径的胶球，污水由污水进水口进入进水区，通过过滤网过滤后，进入过滤水A区，携带过滤水A区内的胶球由过滤水进出口A进入换热管，胶球与换热管内壁流动接触，刷洗换热管内壁污垢，经过N个流程后，流出换热管，由过滤水进出口B进入过滤水B区，胶球的直径远大于过滤网的过滤网孔，胶球被留在过滤水B区。
清理换热管内壁油泥流程二：如图8、图9所示，过滤网、旋转隔板A、旋转隔板B)、通轴由减速电机带动顺时针旋转，旋转角度为90度，水路换向一次，污水由污水进水口进入进水区，通过过滤网过滤后，进入过滤水B区，携带过滤水B区内的胶球由过滤水进出口B进入换热管，胶球与换热管内壁流动接触，刷洗换热管内壁污垢，经过N个流程后，流出换热管，由过滤水进出口A进入过滤水A区，胶球的直径远大于过滤网的过滤网孔，胶球被留在过滤水A区，运行N分钟后，过滤网、旋转隔板A、旋转隔板B、通轴由减速电机带动顺时针旋转，旋转角度为90度，水路换向一次，往复循环。
5、如图13所示，一种包含高能效直进式污水源热泵机组的污水源热泵系统，由高能效直进式污水源热泵机组、污水干渠、粗格栅、取水井、污水潜水泵、污水供水管、污水回水管、末端供水管、末端系统、末端循环泵、末端回水管组成，污水干渠内的污水，经过粗格栅粗过滤后，重力流入取水井内，由污水潜水泵通过污水供水管输送至高能效直进式污水源热泵机组，经高能效直进式污水源热泵机组换热后，由污水回水管返回至污水干渠下游;清水由末端循环泵通过末端回水管输送至高能效直进式污水源热泵机组进行换热，换热后由末端供水管输送至末端系统换热，由末端循环泵通过末端回水管输送至高能效直进式污水源热泵机组循环换热。