申请日2012.11.17
公开(公告)日2013.02.13
IPC分类号F28D7/16; F28F9/00; F25B30/06; F28F11/02; F28F9/02
摘要
污水或地表水用疏导型对角门换热装置。本发明属于能源技术领域。为解决现有污水换热装置的侧面有清水门，相邻两个设备之间要留检修空间，占地大，上下层换热管的转弯连接需要设置在侧面，加工难度大，转弯处连接可靠性差，换热装置的流动阻力大、水泵能耗高等问题。每层换热管包括多根并列并焊接为一体的换热直管，多层换热管沿壳体的一条对角线方向固定在壳体内，壳体的四个棱角均通过立切面切割成四个倒棱角，两个倒棱角切口端面与两个清水封头可拆卸密封连接，另两个倒棱角切口与两个污水或地表水封头可拆卸密封连接，壳体上分别设有清水进口或出口、清水出口或进口、污水或地表水进口或出口以及污水或地表水出口或进口。本发明用于提取污水或地表水中的冷热量时，污水或地表水与清水无堵塞、高效换热。
权利要求书
1.一种污水或地表水用疏导型对角门换热装置，所述的换热装置包括壳体(1)、两个清 水封头(4)、多层换热管、两个管板(3)及两个污水或地表水封头(5)，壳体(1)为四棱 柱体，其特征是：每层换热管包括多根换热直管(2)，多根换热直管(2)并列设置并焊接为 一体，多层换热管沿壳体(1)的一条对角线方向固定在壳体(1)内，多层换热管水平或倾 斜设置，倾斜设置的多层换热管的倾斜方向一致，壳体(1)的四个棱角均通过立切面切割成 四个倒棱角，多层换热管的两端分别固定在相应的管板(3)上，两个管板(3)设置在多层 换热管两端管口所对应的两个倒棱角的切口处，两个清水封头(4)与两个管板(3)一一对 应设置，两个清水封头(4)与所述的两个倒棱角的切口端面可拆卸密封连接;余下的两个倒 棱角的两个切口与两个污水或地表水封头(5)一一对应设置，两个污水或地表水封头(5) 与所述的余下的两个倒棱角的两个切口可拆卸密封连接，位于多层换热管左端的管板(3)与 该管板(3)相对应的清水封头(4)之间围成的腔室由上至下分隔成N个左清水过渡腔室(6)， 设定位于最上端的左清水过渡腔室(6)为第一左清水过渡腔室，位于最下端的左清水过渡腔 室(6)为第N左清水过渡腔室;位于多层换热管右端的管板(3)与该管板(3)相对应的 清水封头(4)之间围成的腔室由上至下分隔成N个右清水过渡腔室(7)，N=3~13，设定位 于最上端的右清水过渡腔室(7)为第一右清水过渡腔室，位于最下端的右清水过渡腔室(7) 为第N右清水过渡腔室，第一左清水过渡腔室通过相通的换热管与第一右清水过渡腔室相通， 第一右清水过渡腔室通过相通的换热管与第二左清水过渡腔室相通，第二左清水过渡腔室通 过相通的换热管与第二右清水过渡腔室相通，以此类推至第N左清水过渡腔室通过相通的换 热管与第N右清水过渡腔室相通，壳体(1)上设有与第一左清水过渡腔室相通的清水进口 或出口(8)，壳体(1)上设有与第N右清水过渡腔室相通的清水出口或进口(9);壳体(1) 与多层换热管之间形成的空间由上至下设有多个第一换热区域(10)及多个第二换热区域 (11)，多个第一换热区域(10)与多个第二换热区域(11)交替且部分重合设置，位于最上 端的第一换热区域(10)与设置在壳体(1)上的污水或地表水出口或进口(13)相通，位于 最下端的第二换热区域(11)与设置在壳体(1)上的污水或地表水进口或出口(12)相通。
2.如权利要求1所述的污水或地表水用疏导型对角门换热装置，其特征是：所述的换热 直管(2)为正方形管，正方形管的管口呈菱形设置，每层正方形管中的相邻两根呈菱形设置 的正方形管的相邻棱边焊接。
3.如权利要求1所述的污水或地表水用疏导型对角门换热装置，其特征是：所述的换热 直管(2)为长方形管，每层长方形管中的相邻两根长方形管的窄侧面焊接。
4.如权利要求1所述的污水或地表水用疏导型对角门换热装置，其特征是：所述的换热 直管(2)为圆管，每层圆管中的相邻两根圆管之间的中部沿圆管的长度方向设有连接板条 (34)，连接板条(34)与相邻的两个圆管焊接。
5.如权利要求1、2、3或4所述的污水或地表水用疏导型对角门换热装置，其特征是： 倾斜固定在壳体(1)内的多层换热管与水平面的夹角为α，0°<α≤15°。
6.如权利要求1所述的污水或地表水用疏导型对角门换热装置，其特征是：两个清水封 头(4)的端面上各设有一个清水封头法兰(14)，与所述的两个清水封头(4)相对应的两个 倒棱角的切口端面上各设有一个壳体连接法兰一(15)，壳体连接法兰一(15)与清水封头法 兰(14)之间设有密封圈一(16)，所述的两个倒棱角的切口端面与两个清水封头(4)分别 通过清水封头法兰(14)、密封圈一(16)及壳体连接法兰一(15)可拆卸密封连接。
7.如权利要求1所述的污水或地表水用疏导型对角门换热装置，其特征是：两个污水或 地表水封头(5)的端面上各设有一个污水或地表水封头法兰(17)，与所述的两个污水或地 表水封头(5)相对应的两个倒棱角的切口端面上各设有一个壳体连接法兰二(18)，壳体连 接法兰二(18)与污水或地表水封头法兰(17)之间设有密封圈二(19)，所述的两个倒棱角 的切口端面与两个污水或地表水封头(5)分别通过污水或地表水封头法兰(17)、密封圈二 (19)及壳体连接法兰二(18)可拆卸密封连接。
8.如权利要求6所述的污水或地表水用疏导型对角门换热装置，其特征是：相邻两个左 清水过渡腔室(6)之间通过左清水腔室分隔板分隔，左清水腔室分隔板由相对设置的清水隔 板一(20)和清水隔板二(21)组成，清水隔板一(20)与设置在多层换热管左侧的清水封 头(4)固连，清水隔板二(21)与设置在多层换热管左端的管板(3)固连;相邻两个右清 水过渡腔室(7)之间通过右清水腔室分隔板分隔，右清水腔室分隔板由相对设置的清水隔板 三(22)和清水隔板四(23)组成，清水隔板三(22)与设置在多层换热管右侧的清水封头 (4)固连，清水隔板四(23)与设置在多层换热管右端的管板(3)固连;清水隔板一(20) 和清水隔板二(21)二者的两个相邻侧面上以及清水隔板三(22)和清水隔板四(23)二者 的两个相邻侧面上分别设有加强板条一(24)，相邻两个加强板条一(24)压紧设置在二者之 间的密封圈一(16)。
9.如权利要求7所述的污水或地表水用疏导型对角门换热装置，其特征是：与设置在多 层换热管左侧的清水封头(4)相邻的污水或地表水封头(5)设定为污水或地表水封头一(32)， 两个污水或地表水封头(5)余下的另一个污水或地表水封头设定为污水或地表水封头二(33)， 多层换热管与污水或地表水封头一(32)相邻的一侧面至污水或地表水封头一(32)之间的 空间由上至下设有多个污水或地表水换向区域一(25)，污水或地表水换向区域一(25)与相 对应的第一换热区域(10)相通;多层换热管与污水或地表水封头二(33)相邻的一侧面至 污水或地表水封头二(33)之间的空间由上至下设有多个污水或地表水换向区域二(26)，污 水或地表水换向区域二(26)与相对应的第二换热区域(11)相通。
10.如权利要求9所述的污水或地表水用疏导型对角门换热装置，其特征是：相邻两个 污水或地表水换向区域一(25)之间通过换向区域一隔板分隔，换向区域一隔板由换向隔板 一(27)和换向隔板二(28)构成，换向隔板一(27)与污水或地表水封头一(32)固连， 换向隔板二(28)与多层换热管的相应换热管外侧面固连，换向隔板一(27)与换向隔板二 (28)相对设置;相邻两个污水或地表水换向区域二(26)之间通过换向区域二隔板分隔， 换向区域二隔板由换向隔板三(29)和换向隔板四(30)构成，换向隔板三(29)与污水或 地表水封头二(33)固连，换向隔板四(30)与多层换热管的相应换热管外侧面固连，换向 隔板三(29)与换向隔板四(30)相对设置;换向隔板一(27)和换向隔板二(28)两者的 相邻侧面上以及换向隔板三(29)和换向隔板四(30)两者的相邻侧面上分别固连一个第二 加强板条(31)，相邻两个第二加强板条(31)压紧设置在二者之间的密封圈二(19)。
说明书
污水或地表水用疏导型对角门换热装置
技术领域
本发明涉及一种利用污水或地表水中的冷热量时污水或地表水与清水的换热装置，属于 能源技术领域。
背景技术
利用污水或地表水等低品位可再生清洁能源中的冷热量为建筑物供热与空调，一般基于 热泵技术，是建筑节能减排的有效途径之一，其节能幅度可达45%以上。这些低位可再生清 洁冷热源包括：大气、土壤、地下水、地表水、城市污水等等，利用这些冷热能源时，一方 面需要因地制宜地加以利用，另一方面需要有效解决一些共性与关键技术问题。关于污水和 地表水冷热源，需要解决的关键问题是杂质堵塞和提高换热效率问题，如不妥善处理，则运 行时换热设备的流量急剧下降，以及换热设备的效率大幅度降低，造成换热设备严重达不到 使用要求。所述污水包括城市未处理污水、污水厂已处理污水和工业污水，地表水包括江、 河、湖、海水。
为解决堵塞问题，有两种技术方案可以实现：第一种技术方案是在换热设备前加设防堵 装置，先过滤再换热，例如：发明专利公开号为CN1474125A、公开日为2004年2月11日、 名称为“城市污水冷热源的应用方法和装置”以及发明专利公开号为CN 1920447A、公开日为 2007年2月28日、名称为“污水及地表水源热泵无阻塞压力平衡防阻装置及其系统”等等;第 二种技术方案是加大换热设备的过流断面，使含杂质的污水或地表水直接进入换热设备，杂 质顺利地通过，称之为“疏导型换热”。
关于第二种“疏导型换热”涉及到的相关专利及其主要缺陷如下：
1、发明专利公开号为CN 101149233A、公开日为2008年3月26日、名称为“污水或地 表水源热泵流道式换热系统”;实用新型专利授权公告号为CN 201096463Y、授权公告日为 2008年8月6日、名称为“污水及地表水冷热源单流道壳板式换热装置”;发明专利公开号为 CN101893395A、公开日为2010年11月24日以及名称为“城市污水源热泵系统过流式换热装 置”，上述专利的污水门在端头，但清水转弯换向在侧面，加工难度大，流动阻力大。
2、发明专利申请公开号为CN 102288053A、公开日为2011年12月21日、名称为“一种 壳管式污水换热器”，发明专利申请公开号为CN 102620485A、公开日为2012年8月1日、 名称为“污水等冷热源流体与制冷剂热交换用可拆卸的板式换热器”，其上下层换热管的转弯 连接设置在侧面，相邻两个设备之间要留检修空间，占地大，且加工难度大，转弯处连接可 靠性差，换热装置的流动阻力大。
现有污水换热装置都将污水门设置在端头以便于打开清洗，因此，清水侧如不设门，则 面临漏水故障后不能处理，如设门则需要设在侧面，而设在侧面后，面临加工难度大，且需 要有检修空间，占地大，同时清水侧的局部阻力将明显增加，增大水泵能耗。本专利申请的 目的是要解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种污水或地表水用疏导型对角门换热装置，为解决现有污水换热 装置的侧面有清水门，相邻两个设备之间要留检修空间，占地大，上下层换热管的转弯连接 需要设置在侧面，加工难度大，转弯处连接可靠性差，换热装置的流动阻力大、水泵能耗高 等问题。
实现上述目的，本发明的技术方案是：
污水或地表水用疏导型对角门换热装置，所述的换热装置包括壳体、两个清水封头、多 层换热管、两个管板及两个污水或地表水封头，壳体为四棱柱体，每层换热管包括多根换热 直管，多根换热直管并列设置并焊接为一体，多层换热管沿壳体的一条对角线方向固定在壳 体内，多层换热管水平或倾斜设置，倾斜设置的多层换热管的倾斜方向一致，壳体的四个棱 角均通过立切面切割成四个倒棱角，多层换热管的两端分别固定在相应的管板上，两个管板 设置在多层换热管两端管口所对应的两个倒棱角的切口处，两个清水封头与两个管板一一对 应设置，两个清水封头与所述的两个倒棱角的切口端面可拆卸密封连接;余下的两个倒棱角 的两个切口与两个污水或地表水封头一一对应设置，两个污水或地表水封头与所述的余下的 两个倒棱角的两个切口可拆卸密封连接，位于多层换热管左端的管板与该管板相对应的清水 封头之间围成的腔室由上至下分隔成N个左清水过渡腔室，设定位于最上端的左清水过渡腔 室为第一左清水过渡腔室，位于最下端的左清水过渡腔室为第N左清水过渡腔室;位于多层 换热管右端的管板与该管板相对应的清水封头之间围成的腔室由上至下分隔成N个右清水过 渡腔室，N=3~13，设定位于最上端的右清水过渡腔室为第一右清水过渡腔室，位于最下端的 右清水过渡腔室为第N右清水过渡腔室，第一左清水过渡腔室通过相通的换热管与第一右清 水过渡腔室相通，第一右清水过渡腔室通过相通的换热管与第二左清水过渡腔室相通，第二 左清水过渡腔室通过相通的换热管与第二右清水过渡腔室相通，以此类推至第N左清水过渡 腔室通过相通的换热管与第N右清水过渡腔室相通，壳体上设有与第一左清水过渡腔室相通 的清水进口或出口，壳体上设有与第N右清水过渡腔室相通的清水出口或进口;壳体与多层 换热管之间形成的空间由上至下设有多个第一换热区域及多个第二换热区域，多个第一换热 区域与多个第二换热区域交替且部分重合设置，位于最上端的第一换热区域与设置在壳体上 的污水或地表水进口或出口相通，位于最下端的第二换热区域与设置在壳体上的污水或地表 水出口或进口相通。
所述的换热直管为正方形管，正方形管的管口呈菱形设置，每层正方形管中的相邻两根 呈菱形设置的正方形管的相邻棱边焊接。
所述的换热直管为长方形管，每层长方形管中的相邻两根长方形管的窄侧面焊接。
所述的换热直管为圆管，每层圆管中的相邻两根圆管之间的中部沿圆管的长度方向设有 连接板条，连接板条与相邻的两个圆管焊接。
倾斜固定在壳体内的多层换热管与水平面的夹角为α，0°<α≤15°。
两个清水封头的端面上各设有一个清水封头法兰，与所述的两个清水封头相对应的两个 倒棱角的切口端面上各设有一个壳体连接法兰一，壳体连接法兰一与清水封头法兰之间设有 密封圈一，所述的两个倒棱角的切口端面与两个清水封头分别通过清水封头法兰、密封圈一 及壳体连接法兰一可拆卸密封连接。
两个污水或地表水封头的端面上各设有一个污水或地表水封头法兰，与所述的两个污水 或地表水封头相对应的两个倒棱角的切口端面上各设有一个壳体连接法兰二，壳体连接法兰 二与污水或地表水封头法兰之间设有密封圈二，所述的两个倒棱角的切口端面与两个污水或 地表水封头分别通过污水或地表水封头法兰、密封圈二及壳体连接法兰二可拆卸密封连接。
相邻两个左清水过渡腔室之间通过左清水腔室分隔板分隔，左清水腔室分隔板由相对设 置的清水隔板一和清水隔板二组成，清水隔板一与设置在多层换热管左侧的清水封头固连， 清水隔板二与设置在多层换热管左端的管板固连;相邻两个右清水过渡腔室之间通过右清水 腔室分隔板分隔，右清水腔室分隔板由相对设置的清水隔板三和清水隔板四组成，清水隔板 三与设置在多层换热管右侧的清水封头固连，清水隔板四与设置在多层换热管右端的管板固 连;清水隔板一和清水隔板二二者的两个相邻侧面上以及清水隔板三和清水隔板四二者的两 个相邻侧面上分别设有加强板条一，相邻两个加强板条一压紧设置在二者之间的密封圈一。
与设置在多层换热管左侧的清水封头相邻的污水或地表水封头设定为污水或地表水封头 一，两个污水或地表水封头余下的另一个污水或地表水封头设定为污水或地表水封头二，多 层换热管与污水或地表水封头一相邻的一侧面至污水或地表水封头一之间的空间由上至下设 有多个污水或地表水换向区域一，污水或地表水换向区域一与相对应的第一换热区域相通; 多层换热管与污水或地表水封头二相邻的一侧面至污水或地表水封头二之间的空间由上至下 设有多个污水或地表水换向区域二，污水或地表水换向区域二与相对应的第二换热区域相通。
相邻两个污水或地表水换向区域一之间通过换向区域一隔板分隔，换向区域一隔板由换 向隔板一和换向隔板二构成，换向隔板一与污水或地表水封头一固连，换向隔板二与多层换 热管的相应换热管外侧面固连，换向隔板一与换向隔板二相对设置;相邻两个污水或地表水 换向区域二之间通过换向区域二隔板分隔，换向区域二隔板由换向隔板三和换向隔板四构成， 换向隔板三与污水或地表水封头二固连，换向隔板四与多层换热管的相应换热管外侧面固连， 换向隔板三与换向隔板四相对设置;换向隔板一和换向隔板二两者的相邻侧面上以及换向隔 板三和换向隔板四两者的相邻侧面上分别固连一个第二加强板条，相邻两个第二加强板条压 紧在设置在二者之间的密封圈二上。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
(1)采用对角门形式，四个门都在端头，侧面无门，相邻两个设备之间可不留检修空间， 间距缩短，明显减少间距占地50%以上;
(2)现有技术的清水门在侧面，上下层换热管的转弯连接需要设置在侧面，分四个90 度转弯，加工难度大，转弯处连接可靠性极差，是出现漏水事故的薄弱环节，采用对角门形 式后，只有两个90度转弯，且易加工，可靠性高。
(3)本发明采用对角门后，清水在清水门处的转弯为180度，较现有技术的360度转弯， 可减少局部阻力50%以上，换热设备的流动阻力显著减小。
