申請日2015.11.23

　　公開(公告)日2016.01.27

　　IPC分類號F25B39/00; F25B30/06

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種采用復合換熱面的污水換熱器及其系統(tǒng)，該裝置應用于直接與原生污水進行熱交換的污水源專用熱泵，污水源熱泵是以城市原生污水作為低位冷熱源，對建筑物進行供暖、供冷的主要設備，由殼體、檢修門、前管箱、氣態(tài)工質出口、液態(tài)工質進口、液態(tài)工質出口、氣態(tài)工質進口、污水進水口、把手、污水出水口、后管箱、復合換熱面、波紋薄板、換熱管、污水通道隔板、污水換熱通道、工質隔板、隔板上開口、隔板下開口、前管板、后管板組成。

　　權利要求書

　　1.本發(fā)明的采用復合換熱面的污水換熱器由殼體(1)、檢修門(2)、前管箱(3)、氣態(tài)工質出口(4)、液態(tài)工質進口(5)、液態(tài)工質出口(6)、氣態(tài)工質進口(7)、污水進水口 (8)、把手(9)、污水出水口(10)、后管箱(11)、復合換熱面(12)、波紋薄板(13)、換熱管(14)、污水通道隔板(15)、污水換熱通道(16)、工質隔板(17)、隔板上開口(18)、隔板下開口(19)、前管板(20)、后管板(21)組成，換熱管(14)與波紋薄板(13)組合成復合換熱面(12)，復合換熱面(12)與復合換熱面(12)間距為3-5cm，垂直于換熱管(14) 長度方向交錯排列，換熱管(14)兩端分別與前管板(20)、后管板(21)進行脹接，污水通道隔板(15)沿著換熱管(14)長度方向，將復合換熱面(12)分隔成N個區(qū)間，與殼體(1)、檢修門(2)組成封閉空間，形成污水換熱通道(16);前管箱(3)與前管板(20)配合，后管箱(11)與后管板(21)配合，由工質隔板(17)將換熱管(14)隔成N個流程，形成工質換熱通道。

　　2.根據權利要求1所述的采用復合換熱面的污水換熱器，其特征在于每兩個相臨的換熱區(qū)間，在殼體(1)外側設有污水換熱通道(16)檢修門(2)，主要對污水換熱通道(16)進行維護。

　　3.根據權利要求1所述的采用復合換熱面的污水換熱器，其特征在于換熱器內工質與污水換熱流程為：工質換熱流程，制熱時，液態(tài)工質出口(6)、氣態(tài)工質進口(7)由外設閥門封閉，液態(tài)工質由液態(tài)工質進口(5)進入，工質隔板(17)將換熱管(14)分隔成N個流程，液態(tài)工質由底部進入換熱管(14)，自下而上往返換熱，液態(tài)工質吸收熱量后變?yōu)闅鈶B(tài)工質，最終由氣態(tài)工質出口(4)離開換熱器;制冷時，液態(tài)工質進口(5)、氣態(tài)工質出口(4)由外設閥門封閉，氣態(tài)工質由氣態(tài)工質進口(7)進入，工質隔板(17)將換熱管(14)分隔成 N個流程，氣態(tài)工質由頂部進入換熱管(14)，自上而下往返換熱，氣態(tài)工質放出熱量后變?yōu)橐簯B(tài)工質，最終由液態(tài)工質出口(6)離開換熱器;污水換熱流程，原生污水由污水進水口(8) 進入，在污水通道隔板(15)分隔的第一個區(qū)域內，自上而下垂直于換熱管(12)長度方向往返流動換熱，到底部后，由隔板下開口(19)進入第二個區(qū)域內，自下而上垂直于換熱管 (12)長度方向往返流動換熱，到頂部后，沿隔板上開口(18)進入第三個區(qū)域內，自上而下垂直于換熱管(12)長度方向往返流動換熱，到底部后，由隔板下開口(19)進入第N個區(qū)域內，最后從污水出水口(10)離開換熱器。

　　4.根據權利要求1所述的采用復合換熱面的污水換熱器，其特征在于N根換熱管(12) 并排排列，換熱管(12)與換熱管(12)之間間隙由波紋薄板(13)往復繞換熱管(12)進行密封，換熱管(12)與波紋薄板(13)組合后形成復合換熱面。

　　5.一種具有采用復合換熱面的污水換熱器的熱泵系統(tǒng)，其特征在于由壓縮機(22)、油分離器(23)、采用復合換熱面的污水換熱器(24)、清水換熱器(25)、電子膨脹閥(26)、切換閥 1(27)、切換閥2(28)、切換閥3(29)、切換閥4(30)、切換閥5(31)、切換閥6(32)、切換閥 7(33)、切換閥8(34)組成，制熱工況時，切換閥1(27)、切換閥4(30)、切換閥5(31)、切換閥8(34)關閉，切換閥2(28)、切換閥3(29)、切換閥6(32)、切換閥7(33)開啟，工質經壓縮機(22)壓縮成高溫高壓的氣體后經油分離器(23)過濾后，由切換閥3(29)進入清水換熱器 (25)換熱后冷凝，冷凝后的工質經切換閥7(33)和電子膨脹閥(26)節(jié)流后，由切換閥6(32) 進入采用復合換熱面的污水換熱器(24)與污水進行換熱，換熱后蒸發(fā)由切換閥2(28)進入壓縮機(22)進行壓縮，實現循環(huán);制冷工況時，切換閥1(27)、切換閥4(30)、切換閥5(31)、切換閥8(34)開啟，切換閥2(28)、切換閥3(29)、切換閥6(32)、切換閥7(33)關閉，工質經壓縮機(22)壓縮成高溫高壓的氣體后經油分離器(23)過濾后，由切換閥1(27)進入采用復合換熱面的污水換熱器(24)后冷凝，冷凝后的工質經切換閥5(31)和電子膨脹閥(26)節(jié)流后，由切換閥8(34)進入清水換熱器(25)與清水進行換熱，換熱后蒸發(fā)由切換閥4(30)進入壓縮機 (22)進行壓縮，實現循環(huán)。

　　說明書

　　一種采用復合換熱面的污水換熱器及其系統(tǒng)

　　技術領域

　　本發(fā)明涉及一種采用復合換熱面的污水換熱器及其系統(tǒng)，該裝置應用于直接與原生污水進行熱交換的污水源專用熱泵，污水源熱泵是以城市原生污水作為低位冷熱源，對建筑物進行供暖、供冷的主要設備。

　　背景技術

　　能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要物質基礎，尋找和利用新的可再生能源是解決能源緊張的一種有效途徑，開發(fā)利用城市原生污水作為熱泵低位冷熱源，為建筑物供暖、供冷具有重要的節(jié)能與環(huán)保價值，對緩解能源消耗緊張、減輕環(huán)境污染具有重要意義。但原生污水中含有大量的污雜物以及纖維和毛發(fā)，如不經過任何處理的情況下，直接進入熱交換設備進行換熱，很容易堵塞熱交換設備，無法正常運行。

　　另外，如果采用間接換熱系統(tǒng)，即原生污水進入換熱器與清水熱交換，再由清水進入常規(guī)的熱泵機組進行熱交換來實現對原生污水的利用，這種系統(tǒng)增加了中間換熱環(huán)節(jié)，夏季進入熱泵機組的清水溫度要比原生污水溫度高出5℃左右，冬季進入熱泵機組的清水溫度要比原生污水溫度低出5℃左右，與原生污水直接進熱泵機組進行比較，系統(tǒng)的效率相對較低。還有，采用中間換熱系統(tǒng)，增加了中間換熱設備的投資，增加了安裝成本，增加了機房的面積。

　　有些殼管式污水換熱器采用換熱管與換熱管并排排列形成換熱平面，多個管口焊接一根總管，如果單個換熱管泄漏時，維修比較麻煩，另外，管與管并排排列時，管與管之間的密封也很難達到不泄漏要求。

　　發(fā)明內容

　　為解決原生污水直接進蒸發(fā)器或冷凝器容易堵塞、中間換熱影響熱泵機組的效率及蒸發(fā)器、殼管式污水換熱器維修比較麻煩，管與管并排排列時，密封不嚴，本發(fā)明提供了一種復合換熱面的污水換熱器及其系統(tǒng)。

　　應用原理：

　　1、如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10所示，本發(fā)明的采用復合換熱面的污水換熱器由殼體、檢修門、前管箱、氣態(tài)工質出口、液態(tài)工質進口、液態(tài)工質出口、氣態(tài)工質進口、污水進水口、把手、污水出水口、后管箱、復合換熱面、波紋薄板、換熱管、污水通道隔板、污水換熱通道、工質隔板、隔板上開口、隔板下開口、前管板、后管板組成，換熱管與波紋薄板組合成復合換熱面，復合換熱面與復合換熱面間距為3-5cm，垂直于換熱管長度方向交錯排列，換熱管兩端分別與前管板、后管板進行脹接，污水通道隔板沿著換熱管長度方向，將復合換熱面分隔成N個區(qū)間，與殼體、檢修門組成封閉空間，形成污水換熱通道;前管箱與前管板配合，后管箱與后管板配合，由工質隔板將換熱管隔成N 個流程，形成工質換熱通道。

　　2、如圖1、圖2、圖3所示，每兩個相臨的換熱區(qū)間，在殼體外側設有污水換熱通道檢修門，主要對污水換熱通道進行維護。

　　3、采用復合換熱面的污水換熱器內工質與污水換熱流程為：

　　工質換熱流程：如圖4、圖5、圖6、圖8所示，制熱時，液態(tài)工質出口、氣態(tài)工質進口由外設閥門封閉，液態(tài)工質由液態(tài)工質進口進入，工質隔板將換熱管分隔成N個流程，液態(tài)工質由底部進入換熱管，自下而上往返換熱，液態(tài)工質吸收熱量后變?yōu)闅鈶B(tài)工質，最終由氣態(tài)工質出口離開換熱器;制冷時，液態(tài)工質進口、氣態(tài)工質出口由外設閥門封閉，氣態(tài)工質由氣態(tài)工質進口進入，工質隔板將換熱管分隔成N個流程，氣態(tài)工質由頂部進入換熱管，自上而下往返換熱，氣態(tài)工質放出熱量后變?yōu)橐簯B(tài)工質，最終由液態(tài)工質出口離開換熱器。

　　污水換熱流程：如圖4、圖5、圖6、圖8所示，原生污水由污水進水口進入，在污水通道隔板分隔的第一個區(qū)域內，自上而下垂直于換熱管長度方向往返流動換熱，到底部后，由隔板下開口進入第二個區(qū)域內，自下而上垂直于換熱管長度方向往返流動換熱，到頂部后，沿隔板上開口進入第三個區(qū)域內，自上而下垂直于換熱管長度方向往返流動換熱，到底部后，由隔板下開口進入第N個區(qū)域內，最后從污水出水口離開換熱器。

　　4、如圖7所示，N根換熱管并排排列，換熱管與換熱管之間間隙由波紋薄板往復繞換熱管進行密封，換熱管與波紋薄板組合后形成復合換熱面。

　　5、如圖11所示，本發(fā)明的原生污水源熱泵系統(tǒng)由壓縮機、油分離器、采用復合換熱面的污水換熱器、清水換熱器、電子膨脹閥、切換閥1、切換閥2、切換閥3、切換閥4、切換閥5、切換閥6、切換閥7、切換閥8組成，制熱工況時，切換閥1、切換閥4、切換閥5、切換閥8關閉，切換閥2、切換閥3、切換閥6、切換閥7開啟，工質經壓縮機壓縮成高溫高壓的氣體后經油分離器過濾后，由切換閥3進入清水換熱器換熱后冷凝，冷凝后的工質經切換閥7和電子膨脹閥節(jié)流后，由切換閥6進入采用復合換熱面的污水換熱器與污水進行換熱，換熱后蒸發(fā)由切換閥2進入壓縮機進行壓縮，實現循環(huán);制冷工況時，切換閥1、切換閥4、切換閥5、切換閥8開啟，切換閥2、切換閥3、切換閥6、切換閥7關閉，工質經壓縮機壓縮成高溫高壓的氣體后經油分離器過濾后，由切換閥1進入采用復合換熱面的污水換熱器后冷凝，冷凝后的工質經切換閥5和電子膨脹閥節(jié)流后，由切換閥8進入清水換熱器與清水進行換熱，換熱后蒸發(fā)由切換閥4進入壓縮機進行壓縮，實現循環(huán)。