專利名稱：一種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及暖通空調(diào)冷熱源領(lǐng)域，具體為一種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
原生污水源熱泵系統(tǒng)，即利用城市地下原生污水為水源的熱泵系統(tǒng)。每個(gè)城市都有工業(yè)廢水和生活污水，并且均勻的分布在城市的地下空間。城市污水的最大特點(diǎn)是冬暖夏涼，冬季溫度一般在12 °C -17 °C，夏季溫度穩(wěn)定在20-25 °C左右，且水溫、水量相對(duì)穩(wěn)定。中國城市污水量巨大，2006年全國污水排放量共計(jì)537億噸，2010年達(dá)到730億噸左右。如果用原生污水源熱泵回收這些污水中的廢熱，可以解決至少30億平方米建筑冬季采暖夏季制冷的問題。原生污水源熱泵技術(shù)不僅節(jié)能，而且環(huán)保。與大型燃煤鍋爐相比，一次能源利用效率提高60%以上，單位供暖負(fù)荷電耗比地下水源節(jié)約10%-50%，比傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng) 節(jié)省30%-60%的運(yùn)行費(fèi)用。由于整套系統(tǒng)不需要冷卻塔，夏季運(yùn)行不存在水蒸發(fā)和漂水問題，I萬平方米可以節(jié)水4000多噸,而且每利用I噸污水的能量，可以減少4. 8千克二氧化碳的排放，還可以減少排放大量的硫化物、氮化物。同時(shí)，還徹底解決了冷卻塔或風(fēng)冷表冷器的運(yùn)行噪音。原生污水作為熱泵系統(tǒng)的熱源/熱匯具有其他種類熱源/熱匯不可比擬的一些優(yōu)勢(shì)A、可大量獲得，原生污水產(chǎn)生量大，全年流量幾乎恒定；B、冬暖夏涼，冬季污水溫度比環(huán)境溫度高，夏季一般比環(huán)境溫度低；C、含大量熱能，市區(qū)產(chǎn)生的廢熱約40%在污水中。因此污水源是熱泵理想的熱源和熱匯，但污水應(yīng)用于熱泵系統(tǒng)由于其本身復(fù)雜的水質(zhì)，對(duì)換熱裝置的長期穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)帶來嚴(yán)峻的考驗(yàn)。城市污水渠中的原生污水中，其固體污雜物含量為0. 2-0. 4%上下，主要成分為爛菜葉、泥沙、糞便、以及少量的塑料片、紗布條、頭發(fā)絲等。假設(shè)為某一萬平方米的建筑提供冷、熱源，約需水量100立方米/小時(shí)。則任何水的預(yù)處理設(shè)備都必須承擔(dān)約300kg/小時(shí)的污雜物負(fù)荷。這個(gè)污雜物數(shù)量足以在幾分鐘內(nèi)把任何傳統(tǒng)的過濾面堵死。原生污水中的雜質(zhì)按其粒徑大小和存在形態(tài)，可分為3大類第一類是溶介質(zhì)和膠體，其穩(wěn)定均勻分布；第二類是固體微粒，只有在湍流時(shí)才能夠穩(wěn)定均勻分布；第三類是大尺度固體雜物，其中大尺寸固體可以在換熱器前設(shè)置自動(dòng)篩濾器等裝置。原生污水在作為熱源利用時(shí)存在的主要問題是污水本身復(fù)雜的水質(zhì)造成的。結(jié)垢是污水源熱泵換熱裝置運(yùn)行中需要解決的重要問題，結(jié)垢涉及到復(fù)雜的物理及化學(xué)過程。因此，提供一種解決空調(diào)冬季采暖熱源問題和原生污水源熱泵系統(tǒng)換熱器易堵塞、易腐蝕、易結(jié)垢等問題的新型設(shè)備，已經(jīng)是一個(gè)急需解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型提供了一種解決空調(diào)冬季采暖熱源問題和原生污水源熱泵系統(tǒng)換熱器易堵塞、易腐蝕、易結(jié)垢等問題的新型原生污水源熱泵系統(tǒng)。[0008]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，包括熱泵系統(tǒng)，以及與熱泵系統(tǒng)連接的污水換熱系統(tǒng)，其特征在于所述的污水換熱系統(tǒng)包括位于污水干渠上游的污水過濾檢查井2，與污水過濾檢查井2連接的塑膜板式換熱器6。所述的塑膜板式換熱器6同時(shí)通過管道連接污水干渠下游，以及熱泵系統(tǒng)；所述的污水過濾檢查井2至塑膜板式換熱器6之間的污水源側(cè)供水管道11上依次設(shè)置有中效過濾器3、污水循環(huán)泵4、高效過濾器5 ；所述的污水干渠上游與污水過濾檢查井2底部相通的地方設(shè)置有初效過濾網(wǎng)I ;所述的熱泵系統(tǒng)包括蒸發(fā)器7，與蒸發(fā)器7連接的壓縮機(jī)8，與壓縮機(jī)8連接的冷凝器9，冷凝器9同時(shí)連接有蒸發(fā)器7 ； 在空調(diào)側(cè)供水管路、水源側(cè)供水管路、空調(diào)側(cè)回水管路、水源側(cè)回水管路上分別設(shè)置有第一轉(zhuǎn)換閥Al與第二轉(zhuǎn)換閥BI、第三轉(zhuǎn)換閥A2與第四轉(zhuǎn)換閥B2、第五轉(zhuǎn)換閥A3與第六轉(zhuǎn)換閥B3、第七轉(zhuǎn)換閥A4與第八轉(zhuǎn)換閥B4 ；所述的污水源側(cè)供水管道11的內(nèi)壁內(nèi)設(shè)置有一層塑膜12 ；所述的塑膜板式換熱器6通過螺栓將換熱板片13固定在一起，形成通過換熱污水14的管道與通過熱泵機(jī)組換熱水15的管道，在換熱污水14管道的內(nèi)壁，即換熱板片上設(shè)置有塑膜12 ；所述的塑膜12材質(zhì)可以為聚四氟乙烯(PTFE)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚全氟乙丙烯(FEP)。積極有益效果本實(shí)用新型采用塑料材料制作污水源熱泵的換熱裝置，對(duì)于相關(guān)的物理過程產(chǎn)生的污垢來說，因塑料材料表面張力低而不易黏附；對(duì)于相關(guān)化學(xué)過程產(chǎn)生的污垢來說，可以針對(duì)污水水質(zhì)選擇合適的塑料材料，與金屬材料相比，可以大幅減少化學(xué)反應(yīng)污垢，如聚四氟乙烯(PTFE)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚全氟乙丙烯(FEP)等材料，熱泵換熱裝置工作的溫度條件下，上述材料幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；塑料材料熱膨脹系數(shù)較大，因而有自潔效果，基本不用除垢，即使需要除垢，也可采用價(jià)格低廉的酸洗，操作成本也大大低于金屬換熱器；腐蝕與結(jié)垢往往是相互促進(jìn)的過程，塑料換熱器不易結(jié)垢的特點(diǎn)也說明耐腐蝕性相對(duì)金屬換熱器有所提高，此外，主要腐蝕作用如電化學(xué)腐蝕、點(diǎn)蝕等均不會(huì)在塑料材料中發(fā)生。塑料換熱器的耐腐蝕特性顯而易見；塑料的材料強(qiáng)度是滿足使用要求的。

圖I為本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖；圖2為塑膜板式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為污水過濾檢查井的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中為初效過濾網(wǎng)I、污水過濾檢查井2、中效過濾器3、污水循環(huán)泵4、高效過濾器5、塑膜板式換熱器6、蒸發(fā)器7、壓縮機(jī)8冷凝器9、污水源側(cè)供水管道11、塑膜12、換熱板片13、換熱污水14、熱泵機(jī)組換熱水15、第一轉(zhuǎn)換閥Al、第三轉(zhuǎn)換閥A2、第五轉(zhuǎn)換閥A3、第七轉(zhuǎn)換閥A4、第二轉(zhuǎn)換閥BI、第四轉(zhuǎn)換閥B2、第六轉(zhuǎn)換閥B3、第八轉(zhuǎn)換閥B4。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明如圖I所示，一種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，包括熱泵系統(tǒng)，以及與熱泵系統(tǒng)連接的污水換熱系統(tǒng)，其特征在于所述的污水換熱系統(tǒng)包括位于污水干渠上游的污水過濾檢查井2，與污水過濾檢查井2連接的塑膜板式換熱器6。所述的塑膜板式換熱器6同時(shí)通過管道連接污水干渠下游，以及熱泵系統(tǒng)；所述的污水過濾檢查井2至塑膜板式換熱器6之間的污水源側(cè)供水管道11上依次設(shè)置有中效過濾器3、污水循環(huán)泵4、高效過濾器5 ；如圖3所示，所述的污水干渠上游與污水過濾檢查井2底部相通的地方設(shè)置有初效過濾網(wǎng)I ;如圖I所示，所述的熱泵系統(tǒng)包括蒸發(fā)器7，與蒸發(fā)器7連接的壓縮機(jī)8，與壓縮機(jī)8連接的冷凝器9，冷凝器9同時(shí)連接有蒸發(fā)器7 ；在空調(diào)側(cè)供水管路、水源側(cè)供水管路、空調(diào)側(cè)回水管路、水源側(cè)回水管路上分別設(shè)置有第一轉(zhuǎn)換閥Al與第二轉(zhuǎn)換閥BI、第三轉(zhuǎn)換閥A2與第四轉(zhuǎn)換閥B2、第五轉(zhuǎn)換閥A3與第六轉(zhuǎn)換閥B3、第七轉(zhuǎn)換閥A4與第八轉(zhuǎn)換閥B4 ；所述的污水源側(cè)供水管道11的內(nèi)壁內(nèi)設(shè)置有一層塑膜12 ；如圖2所示，所述的塑膜板式換熱器6通過螺栓將換熱板片13固定在一起，形成通過換熱污水14的管道與通過熱泵機(jī)組換熱水15的管道，在換熱污水14管道的內(nèi)壁，即換熱板片上設(shè)置有塑膜12 ；所述的塑膜12材質(zhì)可以為聚四氟乙烯(PTFE)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚全氟乙丙烯(FEP)。(I)熱泵系統(tǒng)I)由于城市污水的最大特點(diǎn)是冬暖夏涼，冬季溫度一般在12°C _17°C，夏季溫度穩(wěn)定在20-25°C左右，與冷水機(jī)組的工作工況相近，所以將普通的冷水機(jī)組通過加裝8個(gè)轉(zhuǎn)換閥門，使之成為熱泵機(jī)組。2)制冷時(shí)，關(guān)閉第一轉(zhuǎn)換閥Al、第三轉(zhuǎn)換閥A2、第五轉(zhuǎn)換閥A3、第七轉(zhuǎn)換閥A4 ;打開第二轉(zhuǎn)換閥BI、第四轉(zhuǎn)換閥B2、第六轉(zhuǎn)換閥B3、第八轉(zhuǎn)換閥B4，經(jīng)過處理后上游污水進(jìn)入熱泵機(jī)組冷凝器，吸熱升溫后排出；空調(diào)回水進(jìn)入機(jī)組蒸發(fā)器，放熱降溫后供到空調(diào)末端設(shè)備。3)制熱時(shí)，打開第一轉(zhuǎn)換閥Al、第三轉(zhuǎn)換閥A2、第五轉(zhuǎn)換閥A3、第七轉(zhuǎn)換閥A4;關(guān)閉第二轉(zhuǎn)換閥BI、第四轉(zhuǎn)換閥B2、第六轉(zhuǎn)換閥B3、第八轉(zhuǎn)換閥B4，經(jīng)過處理后上游污水進(jìn)入機(jī)組蒸發(fā)器，放熱降溫后排出；空調(diào)回水進(jìn)入機(jī)組冷凝器，吸熱升溫后供到空調(diào)末端。4)通過安裝在管道上的A、B兩類閥門，實(shí)現(xiàn)冬/夏季使用側(cè)和水源側(cè)在蒸發(fā)器與冷凝器之間的切換。(2)污水換熱系統(tǒng)I)為了解決原生污水源熱泵系統(tǒng)換熱器易堵塞、易腐蝕、易結(jié)垢等問題，采用初效過濾網(wǎng)I、中效過濾器3、高效過濾器5、三種過濾方式和塑膜板式換熱器6。2)換熱污水流程上游污水一初效過濾網(wǎng)I —污水過濾檢查井2 —中效過濾器3 —污水循環(huán)泵4 —高效過濾器5 —塑膜板式換熱器6 —下游污水；3)初效過濾網(wǎng)I :初步過濾上游污水，過濾掉大尺度固體雜物類污物，初效過濾網(wǎng)I安裝在污水干渠與污水過濾檢查井2連接處。4)污水過濾檢查井2 :由于初效過濾網(wǎng)I需要經(jīng)常清洗，故需要檢查井以便于初效過濾網(wǎng)的拆卸和清洗；在設(shè)計(jì)過濾檢查井時(shí)，必須保證檢查井底部的坡度，最佳坡度為0. 5%，避免污水中的污物堵塞初效過濾網(wǎng)I。5)中效過濾器3 :由于初效過濾網(wǎng)2僅過濾大顆粒污物，故需要中效過濾器3對(duì)污水進(jìn)行再次過濾，過濾掉固體微粒類污物。6)污水循環(huán)泵4 :抽取污水干渠上游污水，為污水換熱系統(tǒng)提供循環(huán)動(dòng)力。7)高效過濾器5 :為了保證進(jìn)入塑膜板式換熱器6的污水干凈，污物不貼付在換熱 器表面，故需設(shè)置高效過濾器5，過濾掉溶介質(zhì)和膠體類污物，保證進(jìn)入換熱器污水的清潔度，進(jìn)而保證換熱器的換熱效果。8)塑膜板式換熱器6 :使污水與機(jī)組換熱器的冷卻水進(jìn)行換熱，機(jī)組換熱器中的水通過塑膜板式換熱器后溫度升高或者降低，即使機(jī)組從污水中提取熱量或釋放熱量。9)由于塑膜板式換熱器6可進(jìn)行小溫差換熱、占地面積小，以及塑料具有自潔不易結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，故采用塑膜板式換熱器，即在板式換熱器污水側(cè)換熱板上鍍上一層塑料膜，同時(shí)加大換熱板之間的間距，保證污水能夠正常的通過換熱板，這樣就解決了原有污水換熱器換熱面積大和結(jié)垢的的問題。本實(shí)用新型采用塑料材料制作污水源熱泵的換熱裝置，對(duì)于相關(guān)的物理過程產(chǎn)生的污垢來說，因塑料材料表面張力低而不易黏附；對(duì)于相關(guān)化學(xué)過程產(chǎn)生的污垢來說，可以針對(duì)污水水質(zhì)選擇合適的塑料材料，與金屬材料相比，可以大幅減少化學(xué)反應(yīng)污垢，如聚四氟乙烯(PTFE)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚全氟乙丙烯(FEP)等材料，熱泵換熱裝置工作的溫度條件下，上述材料幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；塑料材料熱膨脹系數(shù)較大，因而有自潔效果，基本不用除垢，即使需要除垢，也可采用價(jià)格低廉的酸洗，操作成本也大大低于金屬換熱器；腐蝕與結(jié)垢往往是相互促進(jìn)的過程，塑料換熱器不易結(jié)垢的特點(diǎn)也說明耐腐蝕性相對(duì)金屬換熱器有所提高，此外，主要腐蝕作用如電化學(xué)腐蝕、點(diǎn)蝕等均不會(huì)在塑料材料中發(fā)生。塑料換熱器的耐腐蝕特性顯而易見；塑料的材料強(qiáng)度是滿足使用要求的。以上實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代和改進(jìn)等，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，包括熱泵系統(tǒng)，以及與熱泵系統(tǒng)連接的污水換熱系統(tǒng)，其特征在于所述的污水換熱系統(tǒng)包括位于污水干渠上游的污水過濾檢查井(2)，與污水過濾檢查井(2 )連接的塑膜板式換熱器(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述的塑膜板式換熱器(6)同時(shí)通過管道連接污水干渠下游，以及熱泵系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述的污水過濾檢查井(2)至塑膜板式換熱器(6)之間的污水源側(cè)供水管道(11)上依次設(shè)置有中效過濾器(3 )、污水循環(huán)泵(4 )、高效過濾器(5 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述的污水干渠上游與污水過濾檢查井(2)底部相通的地方設(shè)置有初效過濾網(wǎng)(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述的熱泵系統(tǒng)包括蒸發(fā)器(7)，與蒸發(fā)器(7)連接的壓縮機(jī)(8)，與壓縮機(jī)(8)連接的冷凝器(9)，冷凝器(9)同時(shí)連接有蒸發(fā)器(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，其特征在于在空調(diào)側(cè)供水管路、水源側(cè)供水管路、空調(diào)側(cè)回水管路、水源側(cè)回水管路上分別設(shè)置有第一轉(zhuǎn)換閥(Al)與第二轉(zhuǎn)換閥(BI)、第三轉(zhuǎn)換閥(A2)與第四轉(zhuǎn)換閥(B2)、第五轉(zhuǎn)換閥(A3)與第六轉(zhuǎn)換閥(B3)、第七轉(zhuǎn)換閥(A4)與第八轉(zhuǎn)換閥(B4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述的污水源側(cè)供水管道(11)的內(nèi)壁內(nèi)設(shè)置有一層塑膜(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述的塑膜板式換熱器(6)通過螺栓將換熱板片(13)固定在一起，形成通過換熱污水(14)的管道與通過熱泵機(jī)組換熱水(15)的管道，在換熱污水(14)管道的內(nèi)壁，即換熱板片上設(shè)置有塑膜(12)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8任意項(xiàng)所述的ー種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，其特征在于所述的塑膜(12)材質(zhì)可以為聚四氟こ烯(PTFE)、可溶性聚四氟こ烯(PFA)、聚全氟こ丙烯(FEP)0
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型原生污水源熱泵系統(tǒng)，包括熱泵系統(tǒng)，以及與熱泵系統(tǒng)連接的污水換熱系統(tǒng)，其特征在于所述的污水換熱系統(tǒng)包括位于污水干渠上游的污水過濾檢查井，與污水過濾檢查井連接的塑膜板式換熱器；所述的塑膜板式換熱器同時(shí)通過管道連接污水干渠下游，以及熱泵系統(tǒng)；所述的污水過濾檢查井至塑膜板式換熱器之間的污水源側(cè)供水管道上依次設(shè)置有中效過濾器、污水循環(huán)泵、高效過濾器；所述的污水干渠上游與污水過濾檢查井底部相通的地方設(shè)置有初效過濾網(wǎng)。本實(shí)用新型提供了一種解決空調(diào)冬季采暖熱源問題和原生污水源熱泵系統(tǒng)換熱器易堵塞、易腐蝕、易結(jié)垢等問題的新型原生污水源熱泵系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F25B30/06GK202581932SQ201220135918
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者婁勝楠, 王偉山 申請(qǐng)人:河南科宇人工環(huán)境有限公司