一種基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，包括換熱器、循環(huán)水泵、蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、蓄熱裝置、給水泵、供熱水裝置和PLC控制柜，所述供熱水裝置包括供熱水泵，其中，換熱器、循環(huán)水泵、蒸發(fā)器通過管路依次連接構(gòu)成一個換熱回路；蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機通過管路依次連接構(gòu)成冷媒回路；給水泵、冷凝器、蓄熱裝置、供熱水泵通過管路依次連接構(gòu)成熱水回路。本實用新型充分利用低品位的熱源，通過高效率環(huán)保制冷工質(zhì)與用熱需求側(cè)的控制相結(jié)合，實現(xiàn)供熱水裝置與保溫蓄熱裝置相匹配，實現(xiàn)供熱水裝置的高效運行，滿足生活用熱水或供暖用熱水的要求；有效實現(xiàn)節(jié)能減排。
【專利說明】
一種基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，具體涉及了應(yīng)用了水源側(cè)的熱回收技術(shù)、熱栗技術(shù)和熱水供應(yīng)控制裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在公共建筑中，水源側(cè)的余熱被大量排放到大氣或者排水系統(tǒng)中，而這些公共建筑同時具有用熱的需求，因此造成能源的浪費和相應(yīng)的污染。一般集中體現(xiàn)在兩個方面:一是夏季冷卻塔向大氣的排熱，二是洗浴水的熱量排放到城市排水系統(tǒng)中。一般冷卻塔中冷卻水的溫度為32°C_37°C，洗浴后排放的廢水溫度在28°C_32°C，因此在冷卻水和洗浴廢水里蘊藏著大量的低品位熱能。而且冷卻水流量和洗浴廢水量較為穩(wěn)定，如能通過換熱器從冷卻水中獲得熱量，或者將洗浴廢水集中收集在一起后通過換熱裝置將廢水里低品位熱能回收利用將達到很好的節(jié)能效果。
[0003]傳統(tǒng)熱源裝置多采用燃氣、燃油鍋爐、電加熱或太陽能加熱。其中燃氣燃油鍋爐出水溫度和水壓受氣候條件影響大，不穩(wěn)定不易調(diào)節(jié)水溫;燃燒能耗高并伴隨排放大量有毒廢氣，使用年限低。電加熱能耗超高，容易漏電傷人，儲水量不足;水溫過高內(nèi)膽結(jié)垢嚴重使用壽命短。太陽能加熱理論上最為節(jié)能，但是考慮到實際情況現(xiàn)實環(huán)境中會經(jīng)常下雨陰天及北方冬季等需要外加電輔助；由于一般太陽能為開式系統(tǒng)熱水的水壓完全由高低落差決定舒適性差;一般太陽能所使用的真空管極易破碎維修麻煩使用年限較低?，F(xiàn)有熱源裝置多存在效率不高的問題。
[0004]熱栗是利用設(shè)備內(nèi)的吸熱介質(zhì)(冷媒)從自然環(huán)境中采集熱能，經(jīng)壓縮機壓縮后提高冷媒的溫度，并且通過此換熱器冷媒放出熱量加熱冷水，同時排放出冷量的裝置，制取的熱水通過水循環(huán)系統(tǒng)進入用戶進行采暖或者直接用于熱水供應(yīng)。
[0005]熱栗熱水機組以電力作為驅(qū)動能源，可以實現(xiàn)高效獲得所需要的熱水，一年四季全天候運行，可以取代原有的鍋爐及相應(yīng)的燃料(天然氣或燃油等)儲存、供應(yīng)系統(tǒng)，不需要設(shè)置專用的鍋爐房以及專職鍋爐運行管理人員，可以與自動控制系統(tǒng)相結(jié)合，確保了熱水供應(yīng)系統(tǒng)的可靠和安全性，提高了熱水供應(yīng)系統(tǒng)的自控控制水平，可以節(jié)省可觀的人工費用、鍋爐的年檢費用、燃料采購費用等。
[0006]熱栗熱水機組作為一種新型產(chǎn)品，以其高效、便捷、可持續(xù)供應(yīng)熱水等特點正在逐漸被重視；因此水源側(cè)熱栗可以通過吸收冷卻水或洗浴污水中的熱量來制取熱水，全年的 C0P都很穩(wěn)定，不受大氣環(huán)境溫度的影響，平均每消耗一個單位的電能，可以吸收4個單位的低品位能，能達到更高的節(jié)能效果?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種具有較高的熱源系統(tǒng)穩(wěn)定性和能效的基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置。
[0008]本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來具體實現(xiàn):
[0009]—種基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，包括換熱器、循環(huán)水栗、蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、蓄熱裝置、給水栗、供熱水裝置和PLC控制柜，所述供熱水裝置包括供熱水栗，
[0010]其中，
[0011]換熱器、循環(huán)水栗、蒸發(fā)器通過管路依次連接構(gòu)成一個換熱回路；
[0012]蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機通過管路依次連接構(gòu)成冷媒回路；
[0013]給水栗、冷凝器、蓄熱裝置、供熱水栗通過管路依次連接構(gòu)成熱水回路。
[0014]優(yōu)選的，所述蓄熱裝置由熱水箱及設(shè)置于熱水箱中的液位傳感器、安全閥、溫度傳感器以及設(shè)置于熱水箱底部的排污閥構(gòu)成，其中，溫度傳感器與PLC控制柜電連接。
[0015]優(yōu)選的，所述蓄熱裝置通過管路與冷凝器上游相連，該管路中設(shè)有循環(huán)水栗，所述循環(huán)水栗上下游分別設(shè)有控制閥，控制閥受PLC控制柜控制，當熱水箱中水溫降低至低溫閾值以下時，水箱中的水可重新進入冷凝器加熱。
[0016]優(yōu)選的，所述熱水循環(huán)上游，還設(shè)有過濾器和軟水器，軟水器設(shè)于給水栗和過濾器之間。進一步優(yōu)選的，所述過濾器采用Y型過濾器。
[0017]進一步的，于軟水器與給水栗之間還設(shè)有緩沖水箱。[〇〇18]優(yōu)選的，所述緩沖水箱中設(shè)有溫度傳感器，該溫度傳感器與PLC控制柜電連接。 [〇〇19]優(yōu)選的，所述給水栗與冷凝器之間設(shè)有控制閥，該控制閥受PLC控制柜控制。
[0020]優(yōu)選的，熱水循環(huán)中的供熱水裝置還設(shè)有備用栗，所述供水栗和備用栗上下游分別設(shè)有閥門，供水栗和備用栗并聯(lián)。
[0021]優(yōu)選的，所述換熱器采用寬通道換熱器。
[0022]本實用新型原理:
[0023]本實用新型通過換熱器從冷卻水或者洗浴排污水中獲得低品位的能源，然后進入蒸發(fā)器，通過壓縮機提升工作壓力和溫度，在冷凝器側(cè)通過換熱制取熱水，這些熱水進入熱水箱，通過供熱水栗供應(yīng)給用熱系統(tǒng)。寬通道換熱器可使污水與循環(huán)工質(zhì)換熱，提高循環(huán)工質(zhì)的溫度。循環(huán)工質(zhì)由寬通道換熱器經(jīng)控制閥、循環(huán)栗流至蒸發(fā)器與冷媒換熱，放熱后流回寬通道換熱器。冷媒在蒸發(fā)器吸熱后經(jīng)壓縮機流至冷凝器放熱，經(jīng)節(jié)流閥流回蒸發(fā)器。冷水經(jīng)冷凝器吸熱升溫后流至蓄熱裝置。[〇〇24]本實用新型有益效果:
[0025]首先通過熱交換器從冷卻水或者洗浴用污水中獲得低品位的熱量，從水源中獲得熱量后的能量品味提升是通過冷媒工質(zhì)熱栗機組4、5、6、7來實現(xiàn)的，可以較好地與熱源需求側(cè)的熱量適應(yīng)性相結(jié)合，對蒸發(fā)器側(cè)的換熱面積進行合理配置，使得從低位熱源取得熱量的能力增強，使熱栗機組4、5、6、7的制熱效率在60 °C熱水的情況下能夠超過5.0在常規(guī)運行時比電加熱設(shè)備節(jié)省75 %的電能，40 %的天然氣、煤氣和60 %的柴油運行成本。本實用新型基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置在全年都可保持最佳的運行狀態(tài)，可以改善低位熱源的熱量利用狀況，大幅度提高能源的綜合利用效率，減少對大氣環(huán)境的污染。
[0026]本實用新型基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置具備智能自動能量調(diào)節(jié)功能，增強機組的季節(jié)適應(yīng)性，確保裝置的全年穩(wěn)定、高效運行，避免出現(xiàn)超負荷運行，延長機組的使用壽命，并具有更高的能效比。采用的PLC組成的智能控制系統(tǒng)，兼具水箱水溫、水位控制的功能，自動循環(huán)加熱，不受天氣條件的限制，全年全天候運行，不用專人看守，根據(jù)用戶需求側(cè)的要求，可以充分利用夜間谷電，實現(xiàn)定時、定溫供應(yīng)熱水，水溫在50°C_70°C范圍之間靈活調(diào)節(jié)。
[0027]本實用新型基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置確保熱源裝置在冬季能夠穩(wěn)定尚效運行。
[0028]本實用新型基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置自身在運行過程中沒有污染物的排放，有效利用低品位能源，消耗的能源少，符合國家對能源利用、環(huán)保的要求，屬于綠色節(jié)能的裝置。
[0029]本實用新型基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置對安裝的要求低，不會受到光照問題的影響，可以根據(jù)情況設(shè)置于屋頂、陽臺或地下室等具備通風(fēng)條件的場所，布置靈活便捷。
[0030]本實用新型基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置適用于各種熱水需求量較大、用水時間長且用水要求高(24小時熱水供應(yīng))的場所，如酒店、高校、醫(yī)院、集體宿舍、商務(wù)辦公樓、洗浴中心等。
[0031]本實用新型基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置與常規(guī)的熱源加熱方式(燃油、 燃氣鍋爐)制備熱水相比較，能源費用和人員管理經(jīng)費節(jié)省能夠達到50%_70%。
[0032]本實用新型基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置中通過保溫蓄熱水箱來增強熱水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和均勻性，水箱的容量及結(jié)構(gòu)特性設(shè)計是確保系統(tǒng)高效運行的關(guān)鍵裝置。
[0033]本實用新型基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置為整體性的自動控制系統(tǒng)，并在室外空氣溫度變化時調(diào)整熱栗供熱系統(tǒng)的適應(yīng)性，可以有效提高熱源系統(tǒng)的能源利用效率。
[0034]綜上，本實用新型的有益效果是，充分利用低品位的熱源，通過高效率環(huán)保制冷工質(zhì)與用熱需求側(cè)的控制相結(jié)合，實現(xiàn)供熱水裝置與保溫蓄熱裝置相匹配，實現(xiàn)供熱水裝置的高效運行，滿足生活用熱水或供暖用熱水的要求;有效實現(xiàn)節(jié)能減排。本實用新型通過最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計，可以有效提高供熱水栗的運行效率，獲得的熱量可以用于全年的生活/生產(chǎn)熱水供應(yīng)。此外，本實用新型通過最優(yōu)化的控制系統(tǒng)，有效實現(xiàn)熱水溫度控制與用戶側(cè)的用熱需求量相適應(yīng)，并且大幅降低熱栗制備熱水的成本和熱源系統(tǒng)整體能耗。[〇〇35] 說明書附圖
[0036]圖1為本實用基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇37]圖2為蓄熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[〇〇38] 其中，1-換熱器，2—控制閥，3—循環(huán)水栗，4-蒸發(fā)器，5-壓縮機，6—冷凝器， 7—節(jié)流閥，8-PLC控制柜，9-循環(huán)水栗，10-蓄熱裝置，10-1-熱水箱，10-2-液位傳感器，10-3—安全閥，10-4—排污閥，11—備用供熱水栗，12—供熱水栗，13—過濾器，14—軟水器， 15—溫度傳感器，16—緩沖水箱，17—給水栗?！揪唧w實施方式】
[0039]以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型
[0040]實施例1:
[0041]基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，如圖1所示，至少包括換熱器1、循環(huán)水栗3、 蒸發(fā)器4、冷凝器6、壓縮機5、蓄熱裝置10、給水栗17、供熱水裝置和PLC控制柜8,所述供熱水裝置包括供熱水栗12，
[0042]其中，
[0043]換熱器1、循環(huán)水栗3、蒸發(fā)器4通過管路依次連接構(gòu)成一個換熱回路；
[0044]蒸發(fā)器4、冷凝器6、壓縮機5通過管路依次連接構(gòu)成冷媒回路；
[0045]給水栗17、冷凝器6、蓄熱裝置10、供熱水栗12通過管路依次連接構(gòu)成熱水回路。
[0046]所述換熱器1優(yōu)選采用寬通道換熱器，可使污水與循環(huán)工質(zhì)換熱，提高循環(huán)工質(zhì)的溫度。循環(huán)工質(zhì)由寬通道換熱器1經(jīng)控制閥2、循環(huán)栗3流至蒸發(fā)器4與冷媒換熱，放熱后流回寬通道換熱器1。冷媒在蒸發(fā)器4吸熱后經(jīng)壓縮機5流至冷凝器6放熱，經(jīng)節(jié)流閥7流回蒸發(fā)器 4。冷水經(jīng)冷凝器6吸熱升溫后流至蓄熱裝置10。
[0047]所述蓄熱裝置10由熱水箱10-1及設(shè)置于熱水箱中的液位傳感器10-2、安全閥10-3、溫度傳感器以及設(shè)置于熱水箱底部的排污閥10-4構(gòu)成，其中，溫度傳感器與PLC控制柜電連接。
[0048]所述蓄熱裝置10通過管路與冷凝器6上游相連，該管路中設(shè)有循環(huán)水栗9,所述循環(huán)水栗9上下游分別設(shè)有控制閥，控制閥受PLC控制柜控制，當熱水箱10-1中水溫降低至低溫閾值以下時，水箱中的水可重新進入冷凝器加熱。
[0049]作為本實施例的優(yōu)選方案，所述熱水循環(huán)上游，還設(shè)有過濾器13和軟水器14,軟水器14設(shè)于給水栗17和過濾器13之間。所述過濾器13優(yōu)選采用Y型過濾器。
[0050]在進一步優(yōu)選，于軟水器14與給水栗17之間還設(shè)有緩沖水箱16。所述緩沖水箱中設(shè)有溫度傳感器，該溫度傳感器與PLC控制柜電連接。所述給水栗與冷凝器之間設(shè)有控制閥，該控制閥受PLC控制柜控制。
[0051]作為本實施例的優(yōu)選方案，熱水循環(huán)中的供熱水裝置還設(shè)有備用栗11，所述供水栗12和備用栗11上下游分別設(shè)有閥門，供水栗和備用栗并聯(lián)。
[0052]在圖1中，本實用新型通過換熱器從冷卻水或者洗浴排污水中獲得低品位的能源， 然后進入蒸發(fā)器，通過壓縮機提升工作壓力和溫度，在冷凝器側(cè)通過換熱制取熱水，這些熱水進入熱水箱，供應(yīng)給用熱系統(tǒng)。[〇〇53]本實用新型適用范圍廣泛，不受室外環(huán)境空氣溫度影響，可以適應(yīng)國內(nèi)大部分氣候區(qū)。出水溫度范圍為50 °C -70 °C，可作為生活/工藝用熱水及供暖熱水。
[0054]本實用新型控制靈活，可以根據(jù)需求狀況選擇直熱式或循環(huán)式應(yīng)用，滿足高溫清洗或沐浴熱水、空調(diào)供暖要求，大幅減少各種大氣污染物的排放。
[0055]本實用新型通過水側(cè)余熱回收高效換熱器，熱阻低、高傳熱、耐壓耐腐蝕，結(jié)構(gòu)緊湊。PLC控制，實現(xiàn)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的遠端保護，多機系統(tǒng)最優(yōu)化智能運行;并且通過用熱負荷預(yù)測，實現(xiàn)熱源系統(tǒng)的整體性效率優(yōu)化和運行成本最低的控制目標。[〇〇56]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，其特征在于:包括換熱器、循環(huán)水栗、蒸 發(fā)器、冷凝器、壓縮機、蓄熱裝置、給水栗、供熱水裝置和PLC控制柜，所述供熱水裝置包括供 熱水栗，其中，換熱器、循環(huán)水栗、蒸發(fā)器通過管路依次連接構(gòu)成一個換熱回路；蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機通過管路依次連接構(gòu)成冷媒回路；給水栗、冷凝器、蓄熱裝置、供熱水栗通過管路依次連接構(gòu)成熱水回路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，其特征在于:所述蓄熱 裝置由熱水箱及設(shè)置于熱水箱中的液位傳感器、安全閥、溫度傳感器以及設(shè)置于熱水箱底 部的排污閥構(gòu)成，其中，溫度傳感器與PLC控制柜電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，其特征在于:所述 蓄熱裝置通過管路與冷凝器上游相連，該管路中設(shè)有循環(huán)水栗，所述循環(huán)水栗上下游分別 設(shè)有控制閥，控制閥受PLC控制柜控制，當熱水箱中水溫降低至低溫閾值以下時，水箱中的 水會重新進入冷凝器加熱。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，其特征在于:所述熱水 循環(huán)上游，還設(shè)有過濾器和軟水器，軟水器設(shè)于給水栗和過濾器之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，其特征在于:所述過濾 器采用Y型過濾器。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，其特征在于:于軟 水器與給水栗之間還設(shè)有緩沖水箱。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，其特征在于:所述緩沖 水箱中設(shè)有溫度傳感器，該溫度傳感器與PLC控制柜電連接。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，其特征在于:所述給水 栗與冷凝器之間設(shè)有控制閥，該控制閥受PLC控制柜控制。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，其特征在于:熱水循環(huán) 中的供熱水裝置還設(shè)有備用栗，所述供熱水栗和備用栗上下游分別設(shè)有閥門，供熱水栗和 備用栗并聯(lián)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水源側(cè)余熱利用的高效熱源裝置，其特征在于:所述換 熱器采用寬通道換熱器。
【文檔編號】F24H9/20GK205678890SQ201620250163
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年3月29日 公開號201620250163.X, CN 201620250163, CN 205678890 U, CN 205678890U, CN-U-205678890, CN201620250163, CN201620250163.X, CN205678890 U, CN205678890U
【發(fā)明人】黨相兵, 劉 東, 秦子屹, 陳嘉昕
【申請人】上海帝廣機電工程技術(shù)有限公司, 同濟大學(xué)