汙水源專用熱泵機組及其系統的製作方法

2023-11-30 16:30:46

專利名稱：汙水源專用熱泵機組及其系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用城市原生汙水作為冷、熱源，對建築物進行供暖、空調的汙水 源專用熱泵機組及其系統。
背景技術：
在利用城市原生汙水作為熱泵低位冷熱源，為建築物供暖空調具有重要的節能與 環保價值，是緩解能源消耗緊張、減輕環境汙染的有效途徑之一，但原生汙水中含有大量的 汙雜物，如不經過任何處理的情況下，直接進入熱泵機組進行換熱，其蒸發器或冷凝器很容 易被堵塞，機組無法正常運行。另外，城市原生汙水中含有大量的毛髮、纖維、泥沙等物質，這些物質往往小於過 濾網眼直徑，系統長時間運行後，通過過濾網的毛髮、纖維也比較多，進入蒸發器或冷凝器 後，便滯留在換熱設備的進水側，堵塞換熱管，運行時間越長，堵塞越嚴重。如果採用中間加換熱設備，即汙水與中介水進行換熱(中介水採用系統軟化水)， 中介水再進入熱泵機組進行熱交換，由於增加了一套換熱系統，夏季中介水與原生汙水換 熱後的溫度要高出原生汙水約5°C左右，冬季中介水與原生汙水換熱後的溫度要低於原生 汙水約5°C左右，與原生汙水直接進熱泵機組進行換熱相比較，熱泵機組的效率相對較低， 另外，中介水與汙水進行換熱，增加了中介水循環泵和中間換熱設備，這也是增加了整個熱 泵系統的初投資和運行費用，機房的佔地面積也較大。

發明內容
為解決原生汙水直接進蒸發器或冷凝器容易堵塞、中間換熱影響熱泵機組的效率 及蒸發器、冷凝器冬夏季管路切換時，相互汙染，本發明提供了一種汙水源專用熱泵機組及 其系統。應用原理1、如圖1、圖2所示，本發明的汙水源專用熱泵機組包括壓縮機、油分離器、冷凝 器、電子膨脹閥、蒸發器、經濟器、活塞式原生汙水過濾裝置、切向閥1、切向閥2、節流閥、調 節閥等組成，夏季，切向閥2、切向閥3、切向閥6、切向閥7為開啟，切向閥1、切向閥4、切向 閥5、切向閥8為關閉，製冷劑在冷凝器中與過濾水進行換熱冷凝後，經過切向閥7、電子膨 脹閥、切向閥6進入蒸發器進行蒸發，製冷劑蒸發後進入壓縮機進行壓縮，從壓縮機排出， 經過油分離器與油分離後，經切向閥3進入冷凝器進行冷凝，經過切向閥7製冷劑一部分經 過節流閥進入經濟器，一部分經過調節閥進入經濟器換熱，前者蒸發後進入壓縮機進行壓 縮，後者換熱後經電子膨脹閥後，進入蒸發器進行蒸發；冬季，將切向閥2、切向閥3、切向閥 6、切向閥7關閉，將切向閥1、切向閥4、切向閥5、切向閥8開啟，對冷製劑系統進行換向，冷 凝器變為蒸發器、蒸發器變為冷凝器，製冷劑在冷凝器中與過濾水進行換熱蒸發後，經過切 向閥1進入壓縮機進行壓縮，從壓縮機排出，經過油分離器與油分離後，經切向閥4進入蒸 發器進行冷凝，製冷劑冷凝後經切向閥8、電子膨脹閥、切向閥5進入冷凝器進行蒸發，經過切向閥8的製冷劑一部分經過節流閥進入經濟器，一部分經過調節閥進入經濟器換熱，前 者蒸發後進入壓縮機進行壓縮，後者換熱後經電子膨脹閥後，進入冷凝器進行蒸發。2、如圖3所示，冷凝器的換熱管採用耐腐蝕的海軍銅管，由連接彎管與管接頭進 行單管連接，當切向閥9、切向閥12開啟，切向閥10、切向閥11關閉時為正循環，當切向閥
9、切向閥12關閉，切向閥10、切向閥11開啟時為反循環，切向閥採用電動球閥，由機組電控 系統控制，設置反衝洗時間間隔，未經任何處理的原生汙水進入活塞式原生汙水過濾裝置， 經過過濾後的過濾水進入冷凝器與製冷劑進行熱交換，經過過濾的過濾水中含有過濾精度 以下的汙雜物，長期運行積聚在冷凝器的進水側，在反衝洗的設定時間裡，切向閥9、切向閥
10、切向閥11、切向閥12改變冷凝器的進出水方向，原有進水側積聚的汙雜物由於水流的 轉向被反衝至活塞式原生汙水過濾裝置後，排出系統。3、如圖4、圖5所示，本發明的活塞式原生汙水過濾裝置包括減速電機、軸承座、過 濾網、過濾水出口外筒過濾區、螺旋推桿、螺旋推桿密封、活塞密封、過濾水進口、衝洗區、活 塞拉杆、衝洗區活塞、容汙區、汙水出水口、內筒活塞、汙水進水口、內筒過濾區、電動推桿、 主體、上限位開關、下限位開關等。活塞式原生汙水過濾裝置實施方式為，原生汙水從汙水 進水口進入內筒過濾區，經過濾網過濾後由過濾水出口進入換熱設備進行換熱，換熱後的 過濾水由過濾水進口進入衝洗區，衝洗容汙區內汙雜物，並攜同汙雜物由汙水出水口排出。 減速電機帶動螺旋推桿旋轉，可將內筒過濾區過濾後遺留的汙雜物推向容汙區，由內筒活 塞、容汙區、衝洗區活塞、活塞拉杆組成活塞運動構件，由電動推桿帶動往復運行，內筒活塞 與螺旋推桿密封緊密接觸，時時進行密封，防止原生汙水進入螺旋推桿內區，衝洗區活塞與 活塞密封緊密接觸，時時進行密封，防止原生汙水進入衝洗區。活塞運動構件往復進行運 動，受上限位開關和下限位開關控制，容汙區運動至內筒過濾區時，螺旋推桿將過濾後遺留 的汙雜物推進容汙區內，此時連杆觸動上限位開關，活塞運動構件轉變方向，反向運動。容 汙區進入衝洗區後，換熱後的過濾水由過濾水進口進入衝洗區，衝洗容汙區內汙雜物，並攜 同汙雜物由汙水出水口排出。4、如圖5所示，本發明的原生汙水源專用熱泵系統由汙水乾渠、沉井(23)、潛水汙 水泵、汙水供水管路、汙水源專用熱泵機組、汙水回水管路、末端循環泵、末端系統組成，連 接方式為汙水乾渠內汙水通過重力流入沉井，沉井內潛水汙水泵提升汙水通過汙水供水管 路送入汙水源專用熱泵機組，熱交換後，通過汙水回水管路流入汙水乾渠下遊。


圖1是本發明汙水源專用熱泵的夏季運行原理圖、圖2是本發明汙水源專用熱泵 的冬季運行原理圖、圖3冷凝器反衝洗原理圖、圖4活塞式原生汙水過濾裝置外型圖、圖5 是活塞式原生汙水過濾裝置剖面圖、圖6原生汙水源專用熱泵系統原理1、圖2、圖3、圖6中，1-壓縮機；2-油分離器；3_冷凝器；4_電子膨脹閥；5_蒸 發器；6-經濟器；7-活塞式原生汙水過濾裝置；8-切向閥1 ；9-切向閥2 ；10-切向閥3 ； 11-切向閥4 ;12_切向閥5 ；13-切向閥6 ;14_切向閥7 ； 15-切向閥8 ； 16-切向閥9 ； 17-切 向閥10 ； 18-切向閥11 ； 19-切向閥12 ；20-連接管；21-管接頭；22-汙水乾渠；23-沉井； 24-汙水潛水泵；25-汙水供水管路；26-汙水源專用熱泵機組；27-汙水回水管路；28-末端 循環泵；29-末端系統；30-節流閥；31-調節閥。
圖4、圖5中，1-減速電機；2-軸承座；3-過濾網；4-過濾水出口 ；5_外筒過濾區； 6_螺旋推桿；7-螺旋推桿密封；8-活塞密封；9-過濾水進口 ；10-外密封裝置；11-衝洗區； 12-活塞拉杆；13-衝洗區活塞；14-容汙區；15-汙水出水口 ；16-內筒活塞；17-汙水進水 口 ；18-內筒過濾區；19-電動推桿；20-主體；21-上限位開關；22-下限位開關；23-螺旋推 杆內區；24-連杆。
具體實施例方式1、如圖1、圖2所示，本發明的汙水源專用熱泵機組包括壓縮機(1)、油分離器(2)、 冷凝器(3)、電子膨脹閥(4)、蒸發器(5)、經濟器(6)、活塞式原生汙水過濾裝置(7)、切向 閥1(8)、切向閥2(9)、節流閥(30)、調節閥(31)等組成，冬、夏工況製冷劑切換實施方式為 夏季，切向閥2 (9)、切向閥3 (10)、切向閥6 (13)、切向閥7 (14)為開啟，切向閥1 (8)、切向閥 4(11)、切向閥5(12)、切向閥8(15)為關閉，製冷劑在冷凝器(3)中與過濾水進行換熱冷凝 後，經過切向閥7 (14)、電子膨脹閥(4)、切向閥6(13)進入蒸發器(5)進行蒸發，製冷劑蒸 發後進入壓縮機(1)進行壓縮，從壓縮機(1)排出，經過油分離器(2)與油分離後，經切向 閥3 (10)進入冷凝器(3)進行冷凝，經過切向閥7(14)製冷劑一部分經過節流閥(30)進入 經濟器(6)，一部分經過調節閥(31)進入經濟器(6)換熱，前者蒸發後進入壓縮機(1)進行 壓縮，後者換熱後經電子膨脹閥(4)後，進入蒸發器(5)進行蒸發；冬季將切向閥2(9)、切 向閥3 (10)、切向閥6 (13)、切向閥7 (14)關閉，將切向閥1 (8)、切向閥4 (11)、切向閥5 (12)、 切向閥8(15)開啟，對冷製劑系統進行換向，冷凝器(3)變為蒸發器、蒸發器(7)變為冷凝 器，製冷劑在冷凝器(3)中與過濾水進行換熱蒸發後，經過切向閥1(8)進入壓縮機(1)進 行壓縮，從壓縮機排出，經過油分離器(2)與油分離後，經切向閥4(11)進入蒸發器(5)進 行冷凝，製冷劑冷凝後經切向閥8 (15)、電子膨脹閥(4)、切向閥5(12)進入冷凝器(3)進行 蒸發，經過切向閥8(15)的製冷劑一部分經過節流閥(30)進入經濟器(6)，一部分經過調節 閥(31)進入經濟器(6)換熱，前者蒸發後進入壓縮機(1)進行壓縮，後者換熱後經電子膨 脹閥⑷後，進入冷凝器⑶進行蒸發。2、如圖3所示，汙水源專用換熱機組反衝洗過程實施方式為冷凝器(3)的換熱管 採用耐腐蝕的海軍銅管，由連接彎管(20)與管接頭(21)進行單管連接，當切向閥9 (16)、切 向閥12 (19)開啟，切向閥10 (17)、切向閥11 (18)關閉時為正循環，當切向閥9 (16)、切向閥 12 (19)關閉，切向閥10 (17)、切向閥11 (18)開啟時為反循環，切向閥採用電動球閥，由機組 電控系統控制，設置反衝洗時間間隔，未經任何處理的原生汙水進入活塞式原生汙水過濾 裝置(7)，經過過濾後的過濾水進入冷凝器(3)與製冷劑進行熱交換，經過過濾的過濾水中 含有過濾精度以下的汙雜物，長期運行積聚在冷凝器(3)的進水側，在反衝洗的設定時間 裡，切向閥9 (16)、切向閥10 (17)、切向閥11 (18)、切向閥12 (19)改變冷凝器的進出水方向， 原有進水側積聚的汙雜物由於水流的轉向被反衝至活塞式原生汙水過濾裝置(7)後，排出 系統。3、如圖4、圖5所示，本發明的活塞式原生汙水過濾裝置包括減速電機(1)、軸承座 (2)、過濾網(3)、過濾水出口(4)外筒過濾區(5)、螺旋推桿(6)、螺旋推桿密封(7)、活塞密 封(8)、過濾水進口(9)、外密封裝置(10)、衝洗區(11)、活塞拉杆(12)、衝洗區活塞(13)、 容汙區(14)、汙水出水口(I5)、內筒活塞(ie)、汙水進水口(I7)、內筒過濾區(IS)、電動推桿(19)、主體(20)、上限位開關(21)、下限位開關(22)等。活塞式原生汙水過濾裝置實施 方式為，原生汙水從汙水進水口(17)進入內筒過濾區(18)，經過濾網(3)過濾後由過濾水 出口(4)進入換熱設備進行換熱，換熱後的過濾水由過濾水進口(9)進入衝洗區(11)，衝洗 容汙區(14)內汙雜物，並攜同汙雜物由汙水出水口(15)排出。減速電機(1)帶動螺旋推桿 (6)旋轉，可將內筒過濾區(18)過濾後遺留的汙雜物推向容汙區(14)，由內筒活塞(16)、 容汙區(14)、衝洗區活塞(13)、活塞拉杆(12)組成活塞運動構件，由電動推桿(19)帶動往 復運行，內筒活塞(16)與螺旋推桿密封(7)緊密接觸，時時進行密封，防止原生汙水進入螺 旋推桿內區(23)，衝洗區活塞(13)與活塞密封(8)緊密接觸，時時進行密封，防止原生汙 水進入衝洗區(11)。活塞運動構件往復進行運動，受上限位開關(21)和下限位開關(22) 控制，容汙區(14)運動至內筒過濾區(18)時，螺旋推桿(6)將過濾後遺留的汙雜物推進容 汙區(14)內，此時連杆觸動上限位開關(21)，活塞運動構件轉變方向，反向運動。容汙區 (14)進入衝洗區(11)後，換熱後的過濾水由過濾水進口(9)進入衝洗區(11)，衝洗容汙區 (14)內汙雜物，並攜同汙雜物由汙水出水口(15)排出。 4、如圖5所示，本發明的原生汙水源專用熱泵系統由汙水乾渠(22)、沉井(23)、潛 水汙水泵(24)、汙水供水管路(25)、汙水源專用熱泵機組(26)、汙水回水管路(27)、末端循 環泵(28)、末端系統(29)組成，連接方式為汙水乾渠(22)內汙水通過重力流入沉井(23)， 沉井(23)內潛水汙水泵(24)提升汙水通過汙水供水管路(25)送入汙水源專用熱泵機組 (26)，熱交換後，通過汙水回水管路(27)流入汙水乾渠下遊。
權利要求
汙水源專用熱泵機組，其特徵在於原生汙水與製冷劑直接進行換熱，它包括壓縮機(1)、油分離器(2)、冷凝器(3)、電子膨脹閥(4)、蒸發器(5)、經濟器(6)、活塞式原生汙水過濾裝置(7)、切向閥1(8)、切向閥2(9)、節流閥(30)、調節閥(31)等組成，冬、夏冬夏工況切換為製冷劑側切換，夏季，切向閥2(9)、切向閥3(10)、切向閥6(13)、切向閥7(14)為開啟，切向閥1(8)、切向閥4(11)、切向閥5(12)、切向閥8(15)為關閉，製冷劑在冷凝器(3)中與過濾水進行換熱冷凝後，經過切向閥7(14)、電子膨脹閥(4)、切向閥6(13)進入蒸發器(5)進行蒸發，製冷劑蒸發後進入壓縮機(1)進行壓縮，從壓縮機(1)排出，經過油分離器(2)與油分離後，經切向閥3(10)進入冷凝器(3)進行冷凝，經過切向閥7(14)製冷劑一部分經過節流閥(30)進入經濟器(6)，一部分經過調節閥(31)進入經濟器(6)換熱，前者蒸發後進入壓縮機(1)進行壓縮，後者換熱後經電子膨脹閥(4)後，進入蒸發器(5)進行蒸發；冬季，將切向閥2(9)、切向閥3(10)、切向閥6(13)、切向閥7(14)關閉，將切向閥1(8)、切向閥4(11)、切向閥5(12)、切向閥8(15)開啟，對冷製劑系統進行換向，冷凝器(3)變為蒸發器、蒸發器(7)變為冷凝器，製冷劑在冷凝器(3)中與過濾水進行換熱蒸發後，經過切向閥1(8)進入壓縮機(1)進行壓縮，從壓縮機排出，經過油分離器(2)與油分離後，經切向閥4(11)進入蒸發器(5)進行冷凝，製冷劑冷凝後經切向閥8(15)、電子膨脹閥(4)、切向閥5(12)進入冷凝器(3)進行蒸發，經過切向閥8(15)的製冷劑一部分經過節流閥(30)進入經濟器(6)，一部分經過調節閥(31)進入經濟器(6)換熱，前者蒸發後進入壓縮機(1)進行壓縮，後者換熱後經電子膨脹閥(4)後，進入冷凝器(3)進行蒸發。
2.根據權利要求1所述的汙水源專用熱泵機組，其特徵在於原生汙水冷凝器(3)換熱 管採用耐腐蝕的海軍銅管，由連接彎管(20)與管接頭(21)進行單管連接，當切向閥9 (16)、 切向閥12 (19)開啟，切向閥10 (17)、切向閥11 (18)關閉時為正循環，當切向閥9 (16)、切向 閥12 (19)關閉，切向閥10 (17)、切向閥11 (18)開啟時為反循環，切向閥採用電動球閥，由機 組電控系統控制，設置反衝洗時間間隔，將原生汙水進入冷凝器(3)中的流向正反向切換， 即未經任何處理的原生汙水進入活塞式原生汙水過濾裝置(7)，經過過濾後的過濾水進入 冷凝器(3)與製冷劑進行熱交換，經過過濾的過濾水中含有過濾精度以下的汙雜物，長期 運行積聚在冷凝器(3)的進水側，在反衝洗的設定時間裡，切向閥9(16)、切向閥10(17)、切 向閥11(18)、切向閥12(19)改變冷凝器的進出水方向，原有進水側積聚的汙雜物由於水流 的轉向被反衝至活塞式原生汙水過濾裝置(7)後，排出系統。
3.活塞式原生汙水過濾裝置，其特徵在於連續過濾原生汙水中的雜質，它包括減速電 機⑴、軸承座⑵、過濾網⑶、過濾水出口⑷外筒過濾區(5)、螺旋推桿(6)、螺旋推桿密 封(7)、活塞密封(8)、過濾水進口(9)、外密封裝置(10)、衝洗區(11)、活塞拉杆(12)、衝洗 區活塞(I3)、容汙區(14)、汙水出水口(I5)、內筒活塞(ie)、汙水進水口(I7)、內筒過濾區 (18)、電動推桿(19)、主體(20)、上限位開關(21)、下限位開關(22)等，原生汙水從汙水進 水口(17)進入內筒過濾區(18)，經過濾網(3)過濾後由過濾水出口(4)進入換熱設備進行 換熱，換熱後的過濾水由過濾水進口(9)進入衝洗區(11)，衝洗容汙區(14)內汙雜物，並 攜同汙雜物由汙水出水口(15)排出。減速電機⑴帶動螺旋推桿(6)旋轉，可將內筒過濾 區(18)過濾後遺留的汙雜物推向容汙區(14)，由內筒活塞(16)、容汙區(14)、衝洗區活塞 (13)、活塞拉杆(12)組成活塞運動構件，由電動推桿(19)帶動往復運行，內筒活塞(16)與 螺旋推桿密封(7)緊密接觸，時時進行密封，防止原生汙水進入螺旋推桿內區(23)，衝洗區活塞(13)與活塞密封(8)緊密接觸，時時進行密封，防止原生汙水進入衝洗區(11)。活塞 運動構件往復進行運動，受上限位開關(21)和下限位開關(22)控制，容汙區(14)運動至 內筒過濾區(18)時，螺旋推桿(6)將過濾後遺留的汙雜物推進容汙區(14)內，此時連杆觸 動上限位開關(21)，活塞運動構件轉變方向，反向運動。容汙區(14)進入衝洗區(11)後， 換熱後的過濾水由過濾水進口(9)進入衝洗區(11)，衝洗容汙區(14)內汙雜物，並攜同汙 雜物由汙水出水口(15)排出。
4.原生汙水源專用熱泵系統，其特徵在於由汙水乾渠(22)、沉井(23)、潛水汙水泵 (24)、汙水供水管路(25)、汙水源專用熱泵機組(26)、汙水回水管路(27)、末端循環泵 (28)、末端系統(29)組成，連接方式為汙水乾渠(22)內汙水通過重力流入沉井(23)，沉井 (23)內潛水汙水泵(24)提升汙水通過汙水供水管路(25)送入汙水源專用熱泵機組(26)， 熱交換後，通過汙水回水管路(27)流入汙水乾渠下遊。
全文摘要
本發明涉及一種利用城市原生汙水作為冷、熱源，對建築物進行供暖、空調的汙水源專用熱泵機組及其系統，包括壓縮機(1)、油分離器(2)、冷凝器(3)、電子膨脹閥(4)、蒸發器(5)、經濟器(6)、活塞式原生汙水過濾裝置(7)、切向閥1(8)、切向閥2(9)、節流閥(30)、調節閥(31)等組成。
文檔編號B01D29/62GK101886853SQ20101012213
公開日2010年11月17日 申請日期2010年3月11日 優先權日2010年3月11日
發明者曲玉秀, 楊勝東 申請人:北京瑞寶利熱能科技有限公司;楊勝東;曲玉秀