申请日2016.08.30
公开(公告)日2017.01.11
IPC分类号F25B30/02; F25B30/06
摘要
本发明涉及能源供热和空调技术领域，具体涉及一种基于工业废水源的地热利用方法，利用热泵系统置换水源换热系统和空调末端系统之中的热量，平衡室内温度，达到室内冬暖夏凉的效果。供热时，通过水源换热系统多级吸取工业废水中的热量，经后，将热能传递到空调末端系统，对室内供热;制冷时，热泵系统做功，通过空调末端系统吸取室内的热量，并通过水源换热系统散热，实现室内制冷的目的。通过本发明提供的技术方案，经两级回收废水中的热量，尤其是通过一级热交换装置及早的回收废水输送管中较高的热能，极大的提高了废水中热能的回收利用率，并利用所回收的热能满足废水源周边区域的室内供热和供冷需求。
摘要附图
权利要求书
1.一种基于工业废水源的地热利用方法，其特征在于，
是利用热泵系统置换水源换热系统和空调末端系统之中的热量，以平衡室内温度;其中
所述水源换热系统包括：一级换热装置和次级换热装置;所述一级换热装置包括依次串联的一级换热器、一级循环泵和一级换热阀,所述一级换热器安装在废水输送管内;所述次级换热装置包括依次串联的次级换热器、次级循环泵和次级换热阀，所述次级换热器安装在废水处理过程中的蓄水池内;所述一级换热装置和所述次级换热装置并联;
所述空调末端系统包括：风机盘管和风机循环泵，风机盘管与风机循环泵的入口通过管道串联;
所述热泵系统包括：压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、入口四通换向阀和出口四通换向阀，压缩机、蒸发器、膨胀阀和冷凝器依次相连形成回路;
蒸发器的入口与入口四通换向阀的两个端口连接后，分别与水源换热系统的出口和空调末端系统的出口连接;冷凝器的入口与入口四通换向阀的另两个端口连接后，分别与水源换热系统的出口和空调末端系统的出口连接;蒸发器的出口与出口四通换向阀的两个端口连接后，分别与水源换热系统的入口和空调末端系统的入口连接;冷凝器的出口与出口四通换向阀的另两个端口连接后，分别与水源换热系统的入口和空调末端系统入口连接。
2.根据权利要求1所述的基于工业废水源的地热利用方法，其特征在于，所述一级换热器为螺旋盘设在废水输送管中的盘管。
3.根据权利要求1所述的基于工业废水源的地热利用方法，其特征在于，所述次级换热器为板式换热器，所述板式换热器内设置迂回的流道。
4.根据权利要求1所述的基于工业废水源的地热利用方法，其特征在于，所述一级循环泵和所述次级循环泵均为螺杆泵。
5.根据权利要求1所述的基于工业废水源的地热利用方法，其特征在于，所述一级循环泵和所述次级循环泵的出口端均设置有单向阀。
6.根据权利要求1所述的基于工业废水源的地热利用方法，其特征在于，所述冷凝器的出口处设置有流量控制阀。
7.根据权利要求8所述的基于工业废水源的地热利用方法，其特征在于，所述流量控制阀为温度控制阀，温度控制阀的温度传感器设置在冷凝器上。
8.根据权利要求1所述的基于工业废水源的地热利用方法，其特征在于，所述水源换热系统出口和入口之间设置有压力平衡阀。
说明书
基于工业废水源的地热利用方法
技术领域
本发明涉及能源供热和空调技术领域，具体涉及一种基于工业废水源的地热利用方法。
背景技术
随着工业的迅速发展，工业废水的排放量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全;同时，废水中包含的一些可回收能源，比如造纸、冶金等行业的废水中含有的大量热能，弃之不用也造成严重的能源浪费。伴随着全球生态环境的日趋恶化，节能环保成为一个绕不开的话题，废水处理再排放，节约现有能源消耗量，提倡环保型新能源开发，也成也全社会的共识。很多工厂都已经建立了污水处理系统，或是在一个地区建立集中处理的污水处理厂，而随着热泵技术的日渐成熟，在工业废水处理系统中，嵌入热泵系统回收废水中的热能也已经付诸实践。
只是，在现有技术中，热泵系统的集热装置(换热器)基本都是设置在废水收集池或是处理环节中的其他蓄水池中，很多高温废水在输送到收集池或蓄水池的过程中，已经散失了很多热量，整体热能没有得到很好的利用，热能利用率较低。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种基于工业废水源的地热利用方法，能提高废水中热能的回收利用率，并利用所回收的热能满足废水源周边区域的室内供热和供冷需求。
本发明提供的基于工业废水源的地热利用方法，利用热泵系统置换水源换热系统和空调末端系统之中的热量，平衡室内温度，达到室内冬暖夏凉的效果;其中，所述水源换热系统包括：一级换热装置和次级换热装置，所述一级换热装置包括依次串联的一级换热器、一级循环泵和一级换热阀，所述一级换热器安装在废水输送管内;所述次级换热装置包括依次串联的次级换热器、次级循环泵和次级换热阀，所述次级换热器安装在废水处理过程中的蓄水池内;所述一级换热装置和所述次级换热装置并联。所述空调末端系统包括：风机盘管和风机循环泵，风机盘管与风机循环泵的入口通过管道串联。所述热泵系统包括：压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、入口四通换向阀和出口四通换向阀，压缩机、蒸发器、膨胀阀和冷凝器依次相连形成回路;蒸发器的入口与入口四通换向阀的两个端口连接后，分别与水源换热系统的出口和空调末端系统的出口连接;冷凝器的入口与入口四通换向阀的另两个端口连接后，分别与水源换热系统的出口和空调末端系统的出口连接;蒸发器的出口与出口四通换向阀的两个端口连接后，分别与水源换热系统的入口和空调末端系统的入口连接;冷凝器的出口与出口四通换向阀的另两个端口连接后，分别与水源换热系统的入口和空调末端系统入口连接。
本发明通过所述水源换热系统吸收废水中的热量为所述热泵系统供能，水体作为冬季热泵供暖和夏季制冷的导热介质，通过所述空调末端系统实现与室内的冷热交换，达到室内冬暖夏凉的效果;供热和制冷工况的切换，通过所述热泵系统入口四通换向阀和出口四通换向阀控制循环水的流向来实现。
在供热工况下，水源换热系统中的水源循环水通过一级换热器和次级换热器分两级充分吸取废水中热量后，由对应的一级循环泵和次级循环泵送入所述热泵系统;所述一级换热器和次级换热器可以同时工作，也可以单一工作，其状态选择通过一级换热阀和次级换热阀的开闭实现。所述热泵系统通过入口四通换向阀和出口四通换向阀控制循环水的流向，使水源循环水先进入所述蒸发器放热，将热量传递给导热介质，降温后返回废水中再次吸热，形成室外循环。所述热泵系统通过所述压缩机做功，将在所述蒸发器吸收完热量的导热介质传递给所述冷凝器，并在所述冷凝器中完成导热介质与空调末端系统中的空调循环水的热交换;传热降温后的导热介质通过所述膨胀阀减压后，重新流入所述蒸发器再次吸热，形成热泵供热循环。空调循环水吸取所述冷凝器的热量达到供暖温度后，通过所述风机循环泵输送到所述风机盘管，完成室内放热，降温后返回冷凝器再次吸热，形成室内循环。室内空气吸收风机盘管带来的热量，达到供暖效果。
在制冷工况下，闭合一级换热阀关闭一级换热装置，水源换热系统中的水源循环水仅通过次级换热器将热量释放给废水，后由所述次级循环泵送入热泵系统的冷凝器，吸收导热介质中的热量，而后返回废水中再次释放热量，形成室外循环。所述热泵系统做功，将在冷凝器中完成放热的导热介质经膨胀阀降压后传递给所述蒸发器，并在所述蒸发器中吸收空调末端系统中空调循环水的热量;吸热升温后的导热介质经压缩机增压后重新流入所述冷凝器再次放热，形成热泵制冷循环。经所述蒸发器放热降温的空调循环水，通过所述风机循环泵输送到所述风机盘管吸取室内热量，而后返回所述蒸发器再次放热，完成室内循环，实现室内降温的目的。
分两级吸收废水中热量，充分回收热能，提高了废水中热能的回收利用率，并以此满足了废水源周边区域的室内供热和供冷需求。
进一步地，上述一级换热器为螺旋盘设在废水输送管中的盘管;螺旋状的盘管，加大水源循环水与废水之间的热交换面积，减少高温废水在输送在输送过程中热量散失，提高热能的回收率。
进一步地，上述次级换热器为板式换热器，板式换热器内设置迂回的流道，安装在废水处理过程中的蓄水池内，增加废水处理过程中的余热吸收效率，同时便于蓄水池的清理。
进一步地，上述一级循环泵和所述次级循环泵均为螺杆泵，螺杆泵为电能驱动型热泵，可提取更多热量。
进一步地，上述一级循环泵和所述次级循环泵的出口端均设置有单向阀，避免一级换热装置和次级换热装置之间水源循环水倒流。
进一步地，上述冷凝器的出口处设置有流量控制阀，通过该流量控制阀调节循环水流量，实现调节热泵系统对单次循环水做功时间的目的，达到控制室内温度的效果。
进一步地，上述流量控制阀为温度控制阀，且该温度控制阀的温度传感器设置在冷凝器上。温度传感器内的感温液体体积随着冷凝器中的温度变化相应的膨胀或收缩。冷凝器中温度高于设定值时，感温液体膨胀，推动上述流量控制阀的阀芯向下调小阀门，减少循环水的流量，以增加冷凝时间，降低导热介质的温度;冷凝器中温度低于设定值时，感温液体收缩，复位弹簧推动上述流量控制阀的阀芯调大阀门，增加循环水的流量，以减少冷凝时间，提导热介质的温度;通过对导热介质的温度控制，实现室内温度的自动控制。
进一步地，上述地热循环泵的出口和换热器的入口之间设置有压力平衡阀，用以平衡室外循环系统的循环水压力，避免因压力不均导致的地热循环泵损坏或功率不稳。
采用以上技术方案，本发明提供的基于工业废水源的地热利用方法，能提高废水中热能的回收利用率，并利用所回收的热能满足废水源周边区域的室内供热和供冷需求。
