申请日2015.11.23
公开(公告)日2016.01.27
IPC分类号F25B39/00; F25B30/06
摘要
本发明涉及一种采用复合换热面的污水换热器及其系统，该装置应用于直接与原生污水进行热交换的污水源专用热泵，污水源热泵是以城市原生污水作为低位冷热源，对建筑物进行供暖、供冷的主要设备，由壳体、检修门、前管箱、气态工质出口、液态工质进口、液态工质出口、气态工质进口、污水进水口、把手、污水出水口、后管箱、复合换热面、波纹薄板、换热管、污水通道隔板、污水换热通道、工质隔板、隔板上开口、隔板下开口、前管板、后管板组成。
权利要求书
1.本发明的采用复合换热面的污水换热器由壳体(1)、检修门(2)、前管箱(3)、气态工质出口(4)、液态工质进口(5)、液态工质出口(6)、气态工质进口(7)、污水进水口 (8)、把手(9)、污水出水口(10)、后管箱(11)、复合换热面(12)、波纹薄板(13)、换热管(14)、污水通道隔板(15)、污水换热通道(16)、工质隔板(17)、隔板上开口(18)、隔板下开口(19)、前管板(20)、后管板(21)组成，换热管(14)与波纹薄板(13)组合成复合换热面(12)，复合换热面(12)与复合换热面(12)间距为3-5cm，垂直于换热管(14) 长度方向交错排列，换热管(14)两端分别与前管板(20)、后管板(21)进行胀接，污水通道隔板(15)沿着换热管(14)长度方向，将复合换热面(12)分隔成N个区间，与壳体(1)、检修门(2)组成封闭空间，形成污水换热通道(16);前管箱(3)与前管板(20)配合，后管箱(11)与后管板(21)配合，由工质隔板(17)将换热管(14)隔成N个流程，形成工质换热通道。
2.根据权利要求1所述的采用复合换热面的污水换热器，其特征在于每两个相临的换热区间，在壳体(1)外侧设有污水换热通道(16)检修门(2)，主要对污水换热通道(16)进行维护。
3.根据权利要求1所述的采用复合换热面的污水换热器，其特征在于换热器内工质与污水换热流程为：工质换热流程，制热时，液态工质出口(6)、气态工质进口(7)由外设阀门封闭，液态工质由液态工质进口(5)进入，工质隔板(17)将换热管(14)分隔成N个流程，液态工质由底部进入换热管(14)，自下而上往返换热，液态工质吸收热量后变为气态工质，最终由气态工质出口(4)离开换热器;制冷时，液态工质进口(5)、气态工质出口(4)由外设阀门封闭，气态工质由气态工质进口(7)进入，工质隔板(17)将换热管(14)分隔成 N个流程，气态工质由顶部进入换热管(14)，自上而下往返换热，气态工质放出热量后变为液态工质，最终由液态工质出口(6)离开换热器;污水换热流程，原生污水由污水进水口(8) 进入，在污水通道隔板(15)分隔的第一个区域内，自上而下垂直于换热管(12)长度方向往返流动换热，到底部后，由隔板下开口(19)进入第二个区域内，自下而上垂直于换热管 (12)长度方向往返流动换热，到顶部后，沿隔板上开口(18)进入第三个区域内，自上而下垂直于换热管(12)长度方向往返流动换热，到底部后，由隔板下开口(19)进入第N个区域内，最后从污水出水口(10)离开换热器。
4.根据权利要求1所述的采用复合换热面的污水换热器，其特征在于N根换热管(12) 并排排列，换热管(12)与换热管(12)之间间隙由波纹薄板(13)往复绕换热管(12)进行密封，换热管(12)与波纹薄板(13)组合后形成复合换热面。
5.一种具有采用复合换热面的污水换热器的热泵系统，其特征在于由压缩机(22)、油分离器(23)、采用复合换热面的污水换热器(24)、清水换热器(25)、电子膨胀阀(26)、切换阀 1(27)、切换阀2(28)、切换阀3(29)、切换阀4(30)、切换阀5(31)、切换阀6(32)、切换阀 7(33)、切换阀8(34)组成，制热工况时，切换阀1(27)、切换阀4(30)、切换阀5(31)、切换阀8(34)关闭，切换阀2(28)、切换阀3(29)、切换阀6(32)、切换阀7(33)开启，工质经压缩机(22)压缩成高温高压的气体后经油分离器(23)过滤后，由切换阀3(29)进入清水换热器 (25)换热后冷凝，冷凝后的工质经切换阀7(33)和电子膨胀阀(26)节流后，由切换阀6(32) 进入采用复合换热面的污水换热器(24)与污水进行换热，换热后蒸发由切换阀2(28)进入压缩机(22)进行压缩，实现循环;制冷工况时，切换阀1(27)、切换阀4(30)、切换阀5(31)、切换阀8(34)开启，切换阀2(28)、切换阀3(29)、切换阀6(32)、切换阀7(33)关闭，工质经压缩机(22)压缩成高温高压的气体后经油分离器(23)过滤后，由切换阀1(27)进入采用复合换热面的污水换热器(24)后冷凝，冷凝后的工质经切换阀5(31)和电子膨胀阀(26)节流后，由切换阀8(34)进入清水换热器(25)与清水进行换热，换热后蒸发由切换阀4(30)进入压缩机 (22)进行压缩，实现循环。
说明书
一种采用复合换热面的污水换热器及其系统
技术领域
本发明涉及一种采用复合换热面的污水换热器及其系统，该装置应用于直接与原生污水进行热交换的污水源专用热泵，污水源热泵是以城市原生污水作为低位冷热源，对建筑物进行供暖、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。
另外，如果采用间接换热系统，即原生污水进入换热器与清水热交换，再由清水进入常规的热泵机组进行热交换来实现对原生污水的利用，这种系统增加了中间换热环节，夏季进入热泵机组的清水温度要比原生污水温度高出5℃左右，冬季进入热泵机组的清水温度要比原生污水温度低出5℃左右，与原生污水直接进热泵机组进行比较，系统的效率相对较低。还有，采用中间换热系统，增加了中间换热设备的投资，增加了安装成本，增加了机房的面积。
有些壳管式污水换热器采用换热管与换热管并排排列形成换热平面，多个管口焊接一根总管，如果单个换热管泄漏时，维修比较麻烦，另外，管与管并排排列时，管与管之间的密封也很难达到不泄漏要求。
发明内容
为解决原生污水直接进蒸发器或冷凝器容易堵塞、中间换热影响热泵机组的效率及蒸发器、壳管式污水换热器维修比较麻烦，管与管并排排列时，密封不严，本发明提供了一种复合换热面的污水换热器及其系统。
应用原理：
1、如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，本发明的采用复合换热面的污水换热器由壳体、检修门、前管箱、气态工质出口、液态工质进口、液态工质出口、气态工质进口、污水进水口、把手、污水出水口、后管箱、复合换热面、波纹薄板、换热管、污水通道隔板、污水换热通道、工质隔板、隔板上开口、隔板下开口、前管板、后管板组成，换热管与波纹薄板组合成复合换热面，复合换热面与复合换热面间距为3-5cm，垂直于换热管长度方向交错排列，换热管两端分别与前管板、后管板进行胀接，污水通道隔板沿着换热管长度方向，将复合换热面分隔成N个区间，与壳体、检修门组成封闭空间，形成污水换热通道;前管箱与前管板配合，后管箱与后管板配合，由工质隔板将换热管隔成N 个流程，形成工质换热通道。
2、如图1、图2、图3所示，每两个相临的换热区间，在壳体外侧设有污水换热通道检修门，主要对污水换热通道进行维护。
3、采用复合换热面的污水换热器内工质与污水换热流程为：
工质换热流程：如图4、图5、图6、图8所示，制热时，液态工质出口、气态工质进口由外设阀门封闭，液态工质由液态工质进口进入，工质隔板将换热管分隔成N个流程，液态工质由底部进入换热管，自下而上往返换热，液态工质吸收热量后变为气态工质，最终由气态工质出口离开换热器;制冷时，液态工质进口、气态工质出口由外设阀门封闭，气态工质由气态工质进口进入，工质隔板将换热管分隔成N个流程，气态工质由顶部进入换热管，自上而下往返换热，气态工质放出热量后变为液态工质，最终由液态工质出口离开换热器。
污水换热流程：如图4、图5、图6、图8所示，原生污水由污水进水口进入，在污水通道隔板分隔的第一个区域内，自上而下垂直于换热管长度方向往返流动换热，到底部后，由隔板下开口进入第二个区域内，自下而上垂直于换热管长度方向往返流动换热，到顶部后，沿隔板上开口进入第三个区域内，自上而下垂直于换热管长度方向往返流动换热，到底部后，由隔板下开口进入第N个区域内，最后从污水出水口离开换热器。
4、如图7所示，N根换热管并排排列，换热管与换热管之间间隙由波纹薄板往复绕换热管进行密封，换热管与波纹薄板组合后形成复合换热面。
5、如图11所示，本发明的原生污水源热泵系统由压缩机、油分离器、采用复合换热面的污水换热器、清水换热器、电子膨胀阀、切换阀1、切换阀2、切换阀3、切换阀4、切换阀5、切换阀6、切换阀7、切换阀8组成，制热工况时，切换阀1、切换阀4、切换阀5、切换阀8关闭，切换阀2、切换阀3、切换阀6、切换阀7开启，工质经压缩机压缩成高温高压的气体后经油分离器过滤后，由切换阀3进入清水换热器换热后冷凝，冷凝后的工质经切换阀7和电子膨胀阀节流后，由切换阀6进入采用复合换热面的污水换热器与污水进行换热，换热后蒸发由切换阀2进入压缩机进行压缩，实现循环;制冷工况时，切换阀1、切换阀4、切换阀5、切换阀8开启，切换阀2、切换阀3、切换阀6、切换阀7关闭，工质经压缩机压缩成高温高压的气体后经油分离器过滤后，由切换阀1进入采用复合换热面的污水换热器后冷凝，冷凝后的工质经切换阀5和电子膨胀阀节流后，由切换阀8进入清水换热器与清水进行换热，换热后蒸发由切换阀4进入压缩机进行压缩，实现循环。