專利名稱：組合式中央空調(diào)冷凝熱回收利用系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷空調(diào)和余熱回收技術(shù)領(lǐng)域。特別是涉及中央空調(diào)余熱回收利用系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
星級(jí)賓館、酒店要求夏季用組合式中央空調(diào)供冷和24小時(shí)熱水供應(yīng)，多數(shù)情況下冷熱源分別設(shè)置，由冷水機(jī)組提供冷量，蒸汽或熱水鍋爐提供熱水。冷水機(jī)組在制冷工況運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的冷凝器要向大氣環(huán)境排放大量的冷凝熱(通過冷卻水從冷卻塔排走)。通常冷凝熱可達(dá)制冷量的1.15～1.3倍，大量的冷凝熱直接排入大氣，造成能源大量的浪費(fèi)，且嚴(yán)重的熱污染加劇了城市的“熱島效應(yīng)”。另一方面用燃油、燃?xì)忮仩t制備生活熱水，既要消耗大量的燃油或燃?xì)獾饶茉矗渑欧诺腟O2、粉塵、NOX、CO2等又污染了大氣環(huán)境，造成能源的雙重浪費(fèi)和環(huán)境的雙重污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種組合式空調(diào)的冷凝熱回收系統(tǒng)和方法，將空調(diào)冷凝器排放的冷凝熱用于加熱生活用水或制造業(yè)的生產(chǎn)工藝熱水，以減少燃油、燃?xì)獾南?，并降低煙氣排放?duì)城市環(huán)境的污染、冷卻塔排熱引起的城市熱污染和“熱島效應(yīng)”。
本發(fā)明提出的組合式空調(diào)冷凝熱回收利用系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由預(yù)熱板式換熱器1、儲(chǔ)熱水箱2，水-水熱泵機(jī)組3、管道泵8、管道泵9、供水泵10、循環(huán)泵11、補(bǔ)熱水泵15和若干閥門經(jīng)管道連接組成，并與賓館原有的自來水箱14、冷水機(jī)組冷凝器23、生活水箱12、供熱板式換熱器13連接。其中，預(yù)熱板式換熱器1有一路管道32與自來水箱14連接；有一路管道33與去冷卻塔的冷卻水母管17連接，該管道33中間設(shè)有電磁閥27和管道泵8；有一路管道34直接與去冷卻塔的冷卻水母管17連接；有一路管道35與儲(chǔ)熱水箱2連接，該管道中間設(shè)有補(bǔ)熱水泵15和電磁閥22；有一路管道36與賓館鍋爐連接，中間設(shè)有截止閥26。水-水熱泵機(jī)組3由熱泵冷凝器4、熱泵壓縮機(jī)5、熱泵蒸發(fā)器6和熱泵節(jié)流閥7依次經(jīng)管道連接組成。儲(chǔ)熱水箱2有一路管道37與熱泵機(jī)組中的熱泵冷凝器4連接，該管道中間設(shè)有循環(huán)泵11和截止閥25；有一路管道38與生活水箱12連接，該管道中間依次設(shè)有供水泵10，截止閥24和電磁閥21；另有一路管道39與生活水箱12連接，該管道中間設(shè)有電磁閥20和電磁閥17，并且有一支管道40與熱泵冷凝器4連接。熱泵機(jī)組的熱泵蒸發(fā)器6有一路管道41與冷卻水母管17連接，該管道中間設(shè)有管道泵9和截止閥28；有一路管道42與管道34連接，該管道中間設(shè)有截止閥29。
本發(fā)明的上述系統(tǒng)中，管道41的下端通過管道43與供熱板換熱器13連接，管道43中設(shè)有截止閥30；管道42的下端通過管道44與供熱板換熱器13連接，管道44中設(shè)有截止閥31。
本發(fā)明利用上述回收系統(tǒng)可對(duì)賓館組合式中央空調(diào)的冷凝熱進(jìn)行回收，具體方法如下從冷凝器23流出的溫度為37℃的冷卻水在去冷卻塔母管17上，由管道泵8抽出部分冷卻水經(jīng)管道33送入預(yù)熱板換熱器1，加熱自來水水箱14送來的自來水，使之預(yù)熱至35℃左右(如33-36℃)；而冷卻水自身從37℃被冷卻到32℃左右(如30-34℃)后由管道34返回至去冷卻塔母管17。自來水經(jīng)預(yù)熱板換熱器1加熱到至35℃左右(如33-36℃)后由管道35送入儲(chǔ)熱水箱2，由管道36送去鍋爐房作鍋爐補(bǔ)給水，提高了補(bǔ)給水溫度，節(jié)約了能源消耗。通過循環(huán)泵11將儲(chǔ)熱水箱2中35℃左右(如33-36℃)的水送入熱泵冷凝器4進(jìn)一步循環(huán)加熱到50℃左右(如48-55℃)，然后經(jīng)管道38進(jìn)入生活水箱12，作生活熱水用。熱泵蒸發(fā)器6的熱源利用從冷水機(jī)組冷凝器23流出的溫度為37℃左右熱水余熱，從去冷卻塔母管17上經(jīng)管道泵9由管道41供給，利用后由管道42返回至去冷卻塔的冷卻水母管17。熱泵冷凝器4出水分兩路，當(dāng)水溫大于50℃及生活水箱12水位低于高水位時(shí)，通過管道40直接向生活水箱12供應(yīng)生活熱水，否則向儲(chǔ)熱水箱2供水，進(jìn)行循環(huán)加熱。
在春秋季可停開耗電大的中央空調(diào)系統(tǒng)，由熱泵蒸發(fā)器6制取7～10℃的冷水，通過管道44進(jìn)入供熱板換熱器13，冷量經(jīng)供熱板換熱器13輸出，供應(yīng)賓館餐廳、KTV包房及部分客房要求的冷量，此時(shí)熱泵冷凝器6作常規(guī)冷凝器使用。由于熱泵機(jī)組耗電量遠(yuǎn)小于中央空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組的耗電量，因此在春秋季本發(fā)明還能節(jié)約電耗。


圖1為本發(fā)明的熱回收系統(tǒng)的示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)1為預(yù)熱板式換熱器，2為儲(chǔ)熱水箱，3為水-水熱泵機(jī)組，4為熱泵冷凝器，5為熱泵壓縮機(jī)，6為熱泵蒸發(fā)器，7為熱泵節(jié)流閥，8為管道泵，9為管道泵，10為供水泵，11為循環(huán)泵，12為賓館原有生活水箱，13為賓館原有供熱板換熱器，14為自來水箱，15為補(bǔ)熱水泵，16為從冷卻塔返回的冷卻水母管，17為去冷卻塔的冷卻水母管，18為溫度計(jì)，19、20、21、22、27為電磁閥，23為冷水機(jī)組冷凝器，24、25、26、28、29、30、31為截止閥，32-44為連接管道。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說明。
如圖中所示，本發(fā)明的熱回收系統(tǒng)有預(yù)熱板式換熱器1，儲(chǔ)熱水箱2，水-水熱泵3(由熱泵壓縮機(jī)5，熱泵冷凝器4，熱泵節(jié)流閥7及熱泵蒸發(fā)器6組成)，管道泵8，管道泵9，供水泵10，循環(huán)泵11，賓館原生活水箱12，賓館原供熱板換13，自來水箱14，預(yù)熱水泵15，從冷卻塔返回的冷卻水母管16，去冷卻塔的冷卻水母管17，溫度計(jì)18，電磁閥19、20、21、22、27，冷水機(jī)組的冷凝器23，截止閥24、25、26、28、30、31，連接管道32-44組成，連接關(guān)系見前所述。
當(dāng)儲(chǔ)熱水箱2的水位在高水位以下時(shí)打開電磁閥22和27，啟動(dòng)管道泵8和補(bǔ)水泵15，從去冷卻塔的冷卻水母管17中抽出部分37℃的冷卻水，送入預(yù)熱板式換熱器1，利用這部分冷卻水的余熱加熱從補(bǔ)水泵15送來的溫度較低的自來水，使流出預(yù)熱板換熱器1的自來水溫度升高到35℃左右后分二路流出，一路送至儲(chǔ)熱水箱2，另一路作為鍋爐補(bǔ)水。出預(yù)熱板換熱器1的冷卻水溫度由37℃降為30～32℃后流回至去冷卻塔的冷卻水母管17。當(dāng)儲(chǔ)熱水箱2的水位達(dá)到高水位，停止管道泵8和補(bǔ)水泵15，關(guān)閉電磁閥22和27，停止補(bǔ)水。
水-水熱泵機(jī)組由熱泵壓縮機(jī)5、熱泵冷凝器4、熱泵節(jié)流閥7以及熱泵蒸發(fā)器6組成。循環(huán)泵11將儲(chǔ)熱水箱2中經(jīng)加熱后的自來水送入熱泵冷凝器4，使之進(jìn)一步加熱。當(dāng)熱泵冷凝器4的出水溫度低于50℃或生活水箱水位高于高水位時(shí)，電磁閥19關(guān)閉，電磁閥20開啟，熱泵冷凝器4的出水返回儲(chǔ)熱箱2，經(jīng)循環(huán)泵11再流入熱泵冷凝器4被循環(huán)加熱。當(dāng)熱泵冷凝器的出水溫度≥50℃，且生活水箱12的水位低于高水位時(shí)，電磁閥20關(guān)閉，電磁閥19開啟，熱水直接流入生活熱水箱2供使用。仍利用從冷水機(jī)組冷凝器23流出的溫度為37℃冷卻水的余熱作為水-水熱泵的低溫?zé)嵩?。通過管道泵9，從去冷卻塔的冷卻水母管17中抽出一部分溫度為37℃的冷卻水加熱制冷劑蒸汽，使其吸熱蒸發(fā)，冷卻水自身溫度從37℃降低到30～32℃左右返回去冷卻塔的冷卻水母管17。生活熱水箱達(dá)低水位時(shí)，啟動(dòng)供水泵10，開啟截止閥24，由儲(chǔ)熱水箱2向生活水箱12供水。
在春秋季利用熱泵蒸發(fā)器6產(chǎn)生7℃～10℃的冷凍水，送往賓館原供熱板換熱器13，利用原供熱管道輸出冷量，冷凍水水溫度升高到12～15℃后流回?zé)岜谜舭l(fā)器6。此時(shí)熱泵冷凝器作常規(guī)冷凝器使用，用30℃左右的冷卻水進(jìn)行冷卻。
綜上所述，該中央空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)和方法，由于首先用預(yù)熱板式換熱器回收冷凝熱，使自來水被預(yù)熱到35℃左右。然后再用冷凝熱作為水-水熱泵的低溫?zé)嵩?，進(jìn)一步加熱熱水到50℃左右供生活熱水用。預(yù)熱板換熱器回收的余熱可以說是無償回收，水-水熱泵的余熱回收雖要對(duì)熱泵壓縮機(jī)付出一定電功率為代價(jià)，但水-水熱泵在目前工況下，其能效比很高，可達(dá)4.0～4.2左右，因此該項(xiàng)技術(shù)總的經(jīng)濟(jì)性是好的，尤其在所需生活熱水量大的場合。此外該項(xiàng)技術(shù)特別適用于中央空調(diào)冷量大，排氣溫度較低的離心式冷水機(jī)組，由于改造工作只涉及冷卻水系統(tǒng)，對(duì)冷水機(jī)組制冷劑側(cè)無任何影響。
權(quán)利要求
1.一種組合式中央空調(diào)冷凝熱熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于由預(yù)熱板式換熱器(1)、儲(chǔ)熱水箱(2)，水-水熱泵機(jī)組(3)、管道泵(8)、管道泵(9)、供水泵(10)、循環(huán)泵(11)、補(bǔ)熱水泵(15)和若干閥門經(jīng)管道連接組成，并與賓館原有的自來水箱(14)、冷水機(jī)組冷凝器(23)、生活水箱(12)、供熱板式換熱器(13)連接；其中，預(yù)熱板式換熱器(1)有一路管道(32)與自來水箱(14)連接；有一路管道(33)與去冷卻塔的冷卻水母管(17)連接，該管道(33)中間設(shè)有電磁閥(27)和管道泵(8)；有一路管道(34)直接與去冷卻塔的冷卻水母管(17)連接；有一路管道(35)與儲(chǔ)熱水箱(2)連接，該管道中間設(shè)有補(bǔ)熱水泵(15)和電磁閥(22)；有一路管道(36)與賓館鍋爐連接，中間設(shè)有截止閥(22)；水-水熱泵機(jī)組(3)由熱泵冷凝器(4)、熱泵壓縮機(jī)(5)、熱泵蒸發(fā)器(6)和熱泵節(jié)流閥(7)依次經(jīng)管道連接組成；儲(chǔ)熱水箱(2)有一路管道(37)與熱泵機(jī)組中的熱泵冷凝器(4)連接，該管道中間設(shè)有循環(huán)泵(11)和截止閥(25)；有一路管道(38)與生活水箱(12)連接，該管道中間依次設(shè)有供水泵(10)，截止閥(24)和電磁閥(21)；另有一路管道(39)與生活水箱(12)連接，該管道中間設(shè)有電磁閥(20)和電磁閥(17)，并且有一支管道(40)與熱泵冷凝(4)連接；熱泵機(jī)組的熱泵蒸發(fā)器(6)有一路管道(41)與冷卻水母管(17)連接，該管道中間設(shè)有管道泵(9)和截止閥(28)；有一路管道(42)與管道(34)連接，該管道中間設(shè)有截止閥(29)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凝熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于管道(41)的下端通過管道(43)與供熱板換熱器(13)連接，管道(43)中設(shè)有截止閥(30)，管道(42)的下端通過管道(44)與供熱板換熱器(13)連接，管道(44)中設(shè)有截止閥(31)。
3.一種組合式中央空調(diào)冷凝熱回收利用方法，其特征在于從冷凝器(23)流出的溫度為37℃的冷卻水在去冷卻塔母管(17)上，由管道泵(8)抽出部分冷卻水經(jīng)管道(33)送入預(yù)熱板換熱器(1)，加熱自來水水箱(14)送來的自來水，使之預(yù)熱至35℃左右；而冷卻水自身從37℃被冷卻到32℃左右后由管道(34)返回至去冷卻塔母管(17)。自來水經(jīng)預(yù)熱板換熱器(1)加熱到至35℃左右后由管道(35)送入儲(chǔ)熱水箱(2)，由管道(36)送去鍋爐房作鍋爐補(bǔ)給水；通過循環(huán)泵(11)將儲(chǔ)熱水箱(2)中35℃的水送入熱泵冷凝器(4)進(jìn)一步循環(huán)加熱到50℃左右然后經(jīng)管道(38)進(jìn)入生活水箱(12)，作生活熱水用；熱泵蒸發(fā)器(6)的熱源利用從冷水機(jī)組冷凝器(23)流出的溫度為37℃左右熱水余熱，從去冷卻塔母管(17)上經(jīng)管道泵(9)由管道41供給，利用后由管道42返回至去冷卻塔的冷卻水母管17。熱泵冷凝器(4)出水分兩路，當(dāng)水溫大于50℃及生活水箱(12)水位低于高水位時(shí)，通過管道(40)直接向生活水箱(12)供應(yīng)生活熱水，否則向儲(chǔ)熱水箱(2)供水，進(jìn)行循環(huán)加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷凝熱回收利用方法，其特征在于熱泵蒸發(fā)器(6)制取7～10℃的冷水，通過管道(44)進(jìn)入供熱板換熱器(13)，冷量經(jīng)供熱板換熱器(13)輸出。
全文摘要
本發(fā)明屬制冷空調(diào)和余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種組合式中央空調(diào)冷凝熱回收利用系統(tǒng)與方法。該回收系統(tǒng)由預(yù)熱板式換熱器，儲(chǔ)熱水箱，水－水熱泵機(jī)組以及若干個(gè)管道泵和控制閥經(jīng)管道連接組成，并與原有的生活水箱、供熱板式換熱器、冷水機(jī)組冷凝器等管道連接。該系統(tǒng)可將從冷水機(jī)組冷凝器流出的約為37℃的冷卻水抽出，部分送入預(yù)熱板換熱器，加熱自來水，經(jīng)預(yù)熱的水一路送入儲(chǔ)熱水箱，另一路去鍋爐房作鍋爐補(bǔ)給水。儲(chǔ)熱水箱中水送入水－水熱泵機(jī)組的熱泵冷凝器進(jìn)一步循環(huán)加熱到50℃左右，用于供應(yīng)生活熱水。本發(fā)明可有效利用中央空調(diào)冷凝器冷卻水排出的大量熱量，減少和避免能源浪費(fèi)和城市熱污染，可廣泛適用于星級(jí)賓館、酒店、浴場和同時(shí)需要工藝?yán)渌蜔崴姆?wù)業(yè)和制造業(yè)。
文檔編號(hào)F24D17/02GK1740696SQ20051002987
公開日2006年3月1日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者王啟杰, 宋若槑 申請人:上?？ㄖZ節(jié)能環(huán)境工程有限公司