利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統的製作方法
2023-05-15 21:15:26 1
專利名稱：利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統。
背景技術：
隨著人民生活水平的提高，家庭供暖和熱水供應已成為現代人居環境中不可缺少 的一部分，特別是我國東北、西藏與大多數海拔較高的山林地區，需要消耗大量的生活熱 水，冬季、大部分的秋季和春季，亦即一年中有三分之二的天氣需要供暖，夏天基本不需要 供冷，有些地區又無集中供暖的條件，如果使用空氣源熱泵系統供暖即低溫熱源採用室外 的大氣，系統的性能隨室外氣候變化明顯，隨著室外溫度的降低，其蒸發溫度也隨之降低， 蒸發器表面溫度隨之下降，甚至低於o°c，當室外空氣流經蒸發器被冷卻時，其所含的水分 就會析出並依附於蒸發器表面形成霜層，室外空氣溫度低於-10 -15°C時，熱泵機組不能 正常工作。嚴重影響系統的性能和正常的使用，帶來諸多不便。但如果採用水源作為熱泵 系統供暖的低溫熱源，就會消耗大量的水資源，不符合可持續發展的需求。而熱水器大都是 電熱水器、燃氣熱水器等作為獨立熱源的熱水供應系統。因此，家庭供暖和熱水消耗的電能 帶來的能源問題和環境汙染應引起關注。近年來，研究者做了一些相關的工作，但都沒有提 供具體的實施方案。
發明內容
本發明是為了克服現有技術中的不足之處，提供一種利用生活用水作為低溫熱 源，結構簡單，操作方便，保護環境，節約能源的集供熱和供應熱水為一體的家庭供熱系統。本發明通過下述技術方案實現一種利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統，其特徵在於，由供熱循環、熱水 循環和生活用水循環組成；所述供熱循環是利用CO2為工質的跨臨界循環，包括壓縮機、油 分離器、殼管式熱交換器、翅片管式熱交換器、乾燥過濾器、膨脹閥、蒸發盤管，壓縮機的排 氣口與油分離器的入口連接，油分離器的氣體出口分為兩路，一路通過第一控制閥與殼管 式熱交換器的管側入口連接，另一路通過第二控制閥與翅片管式換熱器的入口連接，殼管 式熱交換器的管側出口與翅片管式熱交換器的入口連接，翅片管式熱交換器的出口依次與 乾燥過濾器、膨脹閥與蒸發盤管的入口連接，蒸發盤管的出口與壓縮機的入口連接，油分離 器的潤滑油出口與壓縮機的回油入口連接；所述熱水循環包括熱水箱、水泵、第三控制閥、 殼管式熱交換器，所述水泵的入口與熱水箱的冷水出口連接，水泵的出口與殼管式熱交換 器的殼側入口連接，殼管式熱交換器的殼側出口通過第三控制閥與熱水箱的熱水進口連 接，熱水箱的加水口與自來水管連接補充所需的涼水；所述生活用水循環包括抽水馬桶、用 水儲水箱、沐浴缸、洗臉盆、洗菜池，熱水箱的熱水出口分別經過各自的截止閥與洗臉盆、沐 浴缸、洗菜池的入口並聯連接，洗臉盆、沐浴缸、洗菜池的出口並聯連接到用水儲水箱的進 水口，用水儲水箱的出水口與抽水馬桶的注水閥連接，用水儲水箱上設置有排水口。所述熱水箱外包有保溫隔熱層。
熱水箱內設置有水溫溫度傳感器，水溫溫度傳感器與熱水箱外表面的水溫溫度顯 示盤連接。所述用水儲水箱熱水進口設有過濾網。所述熱水箱內設置有輔助電加熱器，輔助電加熱器的控制元件與水溫溫度傳感器 連接。所述用水儲水箱內安裝有浮球閥。本發明具有下述技術效果1、本發明利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統是利用生活中消耗的大量 的沐浴水、洗菜水和洗臉水等仍具有較高溫度的溫水作為循環系統的低溫熱源，增大低溫 熱源與蒸發溫度間的溫差，提高蒸發溫度，降低壓縮機吸、排氣的壓力比，降低壓縮機消耗 的機械功，降低電能的消耗，節約能源。2、本發明的供熱系統採用綠色自然工質CO2為工質的跨臨界循環，利用CO2在氣體 冷卻過程中較大的溫度變化來加熱生活熱水，提供一種集供熱和供熱水為一體的多功能的 環保、節能型家庭供熱系統，避免了能源和水資源的浪費，大大降低成本，滿足環保和低碳 發展的要求。3、本發明的利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統結構簡單，操作方便，環 保節能，方便控制，安全可靠。
圖1為本發明利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統的示意圖。圖2為用水儲水箱的接管示意圖。圖3為熱水箱的接管示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明詳細說明。圖1至圖3為本發明的利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統的示意圖，由 供熱循環、熱水循環和生活用水循環組成。所述供熱循環是利用CO2為工質的跨臨界循環， 包括壓縮機1、油分離器2、殼管式熱交換器3、翅片管式熱交換器4、乾燥過濾器20、膨脹閥 15、蒸發盤管14，壓縮機1的排氣口與油分離器2的入口連接，油分離器2的氣體出口分為 兩路，一路通過第一控制閥31與殼管式熱交換3器的管側入口連接，另一路通過第二控制 閥30與翅片管式換熱器4的入口連接，殼管式熱交換器3的管側出口與翅片管式熱交換器 4的入口連接，翅片管式熱交換器4的出口依次與乾燥過濾器20、膨脹閥15與蒸發盤管14 的入口 25連接，蒸發盤管14的出口 21與壓縮機1的入口連接，油分離器2的潤滑油出口 與壓縮機1的回油入口連接。所述熱水循環包括熱水箱6、水泵5、第三控制閥8、殼管式熱 交換器3，水泵5的入口與熱水箱6的冷水出口 27連接，水泵5的出口與殼管式熱交換器3 的殼側入口連接，殼管式熱交換器3的殼側出口通過第三控制閥8與熱水箱6的熱水進口 26連接，熱水箱的加水口 28與自來水管連接補充所需的涼水。所述生活用水循環包括抽水 馬桶12、用水儲水箱16、沐浴缸17、洗臉盆18、洗菜池19，熱水箱6的熱水出口 29分別經 過截止閥9、截止閥10、截止閥11與洗臉盆、沐浴缸、洗菜池的入口並聯連接，洗臉盆、沐浴缸、洗菜池的出口並聯連接到用水儲水箱的進水口 22，用水儲水箱的出水口 23與抽水馬桶 的注水閥13連接，用水儲水箱上設置有排水口 24。
所述用水儲水箱內安裝有浮球閥。
所述熱水箱內設置有輔助電加熱器7。所述熱水箱6外包有保溫隔熱層，防止熱水的熱量散發引起熱損失，造成能源的 浪費。熱水箱6內設置有水溫溫度傳感器感應水箱內的水溫，所述水溫溫度傳感器與熱水 箱6外表面的水溫溫度顯示盤和輔助電加熱器7的控制元件連接，並通過水溫溫度顯示盤 自動顯示溫度，當水溫不能滿足要求時，自動接通輔助電加熱器7對水進行加熱。所述用水 儲水箱16熱水進口 22設有過濾網，過濾雜物並定期清洗。當房間需要供暖時，啟動壓縮機同時自動打開第三控制閥8並啟動水泵5，壓縮機 1排出的高溫高壓的CO2氣體在油分離器2中分離出夾帶的潤滑油後進入殼管式熱交換器 3與管外殼管間流動的水進行熱交換放出熱量後進入翅片管式熱交換器4，與房間中的空 氣熱交換，為房間提供熱源，經乾燥過濾器20乾燥過濾，經膨脹閥15節流降壓成低溫低壓 的流體進入蒸發盤管14，吸收用水儲水箱16的熱量蒸發成為低溫低壓的CO2氣體回到壓縮 機。為保證壓縮機的潤滑油量，油分離器2中分離出的潤滑油及時地返回壓縮機。所述熱水箱6中的水由水泵5輸送到殼管式熱交換器3的殼側空間與管內的高溫 高壓的CO2氣體熱交換，吸收熱量溫度升高後回到熱水箱6中，經過截止閥9、截止閥10、截 止閥11分別進入洗臉盆18、沐浴缸17、洗菜池19供不同的使用，洗臉盆18、沐浴缸17、洗 菜池19流出的溫水進入用水儲水箱16中與蒸發盤管14管內的低溫低壓的CO2氣體熱交 換放出熱量後，經抽水馬桶12的注水閥13進入抽水馬桶12的水槽中。用水儲水箱16中 的水位由浮球閥控制，當水位超過限制高度時，自動地經排水口 24排出。熱水箱6設有溫度顯示和溫度傳感器，當熱水用量較大，熱水箱6內的水溫降低， 如果還不能滿足需要，則自動啟用輔助電加熱器7輔助加熱。當熱水用量較小，水溫升高， 則自動關閉第一控制閥31，打開第二控制閥30，同時關閉第三控制閥8和水泵5。使壓縮機 排出的高溫高壓的CO2氣體不進入殼管式熱交換器3，而進入翅片管式熱交換器4，為房間 提供熱源，當房間的溫度達到設定的要求時，供熱循環自動停機，實現能量的自動調節。儘管參照實施例對所公開的涉及一種利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系 統進行了特別描述，以上描述的實施例是說明性的而不是限制性的，在不脫離本發明的精 神和範圍的情況下，所有的變化和修改都在本發明的範圍之內。
權利要求
一種利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統，其特徵在於，由供熱循環、熱水循環和生活用水循環組成；所述供熱循環是利用CO2為工質的跨臨界循環，包括壓縮機、油分離器、殼管式熱交換器、翅片管式熱交換器、乾燥過濾器、膨脹閥、蒸發盤管，壓縮機的排氣口與油分離器的入口連接，油分離器的氣體出口分為兩路，一路通過第一控制閥與殼管式熱交換器的管側入口連接，另一路通過第二控制閥與翅片管式換熱器的入口連接，殼管式熱交換器的管側出口與翅片管式熱交換器的入口連接，翅片管式熱交換器的出口依次與乾燥過濾器、膨脹閥與蒸發盤管的入口連接，蒸發盤管的出口與壓縮機的入口連接，油分離器的潤滑油出口與壓縮機的回油入口連接；所述熱水循環包括熱水箱、水泵、第三控制閥、殼管式熱交換器，所述水泵的入口與熱水箱的冷水出口連接，水泵的出口與殼管式熱交換器的殼側入口連接，殼管式熱交換器的殼側出口通過第三控制閥與熱水箱的熱水進口連接，熱水箱的加水口與自來水管連接補充所需的涼水；所述生活用水循環包括抽水馬桶、用水儲水箱、沐浴缸、洗臉盆、洗菜池，熱水箱的熱水出口分別經過各自的截止閥與洗臉盆、沐浴缸、洗菜池的入口並聯連接，洗臉盆、沐浴缸、洗菜池的出口並聯連接到用水儲水箱的進水口，用水儲水箱的出水口與抽水馬桶的注水閥連接，用水儲水箱上設置有排水口。
2.根據權利要求1所述的利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統，其特徵在於， 所述熱水箱外包有保溫隔熱層。
3.根據權利要求1所述的利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統，其特徵在於， 熱水箱內設置有水溫溫度傳感器，水溫溫度傳感器與熱水箱外表面的水溫溫度顯示盤連 接。
4.根據權利要求1所述的利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統，其特徵在於， 所述用水儲水箱熱水進口設有過濾網。
5.根據權利要求1所述的利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統，其特徵在於， 所述熱水箱內設置有輔助電加熱器，輔助電加熱器的控制元件與水溫溫度傳感器連接。
6.根據權利要求1所述的利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統，其特徵在於， 所述用水儲水箱內安裝有浮球閥。
全文摘要
本發明公開了一種利用生活用水作為低溫熱源的家庭供熱系統，提供一種結構簡單，操作方便，保護環境，節約能源的集供熱和供應熱水為一體的家庭供熱系統。由供熱循環、熱水循環和生活用水循環組成。所述供熱循環是利用CO2為工質的跨臨界循環，包括壓縮機、油分離器、殼管式熱交換器、翅片管式熱交換器、乾燥過濾器、膨脹閥、蒸發盤管，熱水循環包括熱水箱、水泵、第三控制閥、殼管式熱交換器。所述生活用水循環包括抽水馬桶、用水儲水箱、沐浴缸、洗臉盆、洗菜池。本發明充分利用生活中消耗的大量的仍具有較高溫度的溫水作為循環系統的低溫熱源，增大低溫熱源與蒸發溫度間的溫差，提高蒸發溫度，降低了電能的消耗，節約了能源，降低了成本。
文檔編號F24D3/18GK101986043SQ20101057265
公開日2011年3月16日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者嚴雷, 劉聖春, 寧靜紅, 苗惠 申請人:天津商業大學