一种基于水源侧余热利用的高效热源装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于水源侧余热利用的高效热源装置，包括换热器、循环水泵、蒸发器、冷凝器、压缩机、蓄热装置、给水泵、供热水装置和PLC控制柜，所述供热水装置包括供热水泵，其中，换热器、循环水泵、蒸发器通过管路依次连接构成一个换热回路；蒸发器、冷凝器、压缩机通过管路依次连接构成冷媒回路；给水泵、冷凝器、蓄热装置、供热水泵通过管路依次连接构成热水回路。本实用新型充分利用低品位的热源，通过高效率环保制冷工质与用热需求侧的控制相结合，实现供热水装置与保温蓄热装置相匹配，实现供热水装置的高效运行，满足生活用热水或供暖用热水的要求；有效实现节能减排。
【专利说明】
一种基于水源侧余热利用的高效热源装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种基于水源侧余热利用的高效热源装置，具体涉及了应用了水源侧的热回收技术、热栗技术和热水供应控制装置。【背景技术】
[0002]在公共建筑中，水源侧的余热被大量排放到大气或者排水系统中，而这些公共建筑同时具有用热的需求，因此造成能源的浪费和相应的污染。一般集中体现在两个方面:一是夏季冷却塔向大气的排热，二是洗浴水的热量排放到城市排水系统中。一般冷却塔中冷却水的温度为32°C_37°C，洗浴后排放的废水温度在28°C_32°C，因此在冷却水和洗浴废水里蕴藏着大量的低品位热能。而且冷却水流量和洗浴废水量较为稳定，如能通过换热器从冷却水中获得热量，或者将洗浴废水集中收集在一起后通过换热装置将废水里低品位热能回收利用将达到很好的节能效果。
[0003]传统热源装置多采用燃气、燃油锅炉、电加热或太阳能加热。其中燃气燃油锅炉出水温度和水压受气候条件影响大，不稳定不易调节水温;燃烧能耗高并伴随排放大量有毒废气，使用年限低。电加热能耗超高，容易漏电伤人，储水量不足;水温过高内胆结垢严重使用寿命短。太阳能加热理论上最为节能，但是考虑到实际情况现实环境中会经常下雨阴天及北方冬季等需要外加电辅助；由于一般太阳能为开式系统热水的水压完全由高低落差决定舒适性差;一般太阳能所使用的真空管极易破碎维修麻烦使用年限较低。现有热源装置多存在效率不高的问题。
[0004]热栗是利用设备内的吸热介质(冷媒)从自然环境中采集热能，经压缩机压缩后提高冷媒的温度，并且通过此换热器冷媒放出热量加热冷水，同时排放出冷量的装置，制取的热水通过水循环系统进入用户进行采暖或者直接用于热水供应。
[0005]热栗热水机组以电力作为驱动能源，可以实现高效获得所需要的热水，一年四季全天候运行，可以取代原有的锅炉及相应的燃料(天然气或燃油等)储存、供应系统，不需要设置专用的锅炉房以及专职锅炉运行管理人员，可以与自动控制系统相结合，确保了热水供应系统的可靠和安全性，提高了热水供应系统的自控控制水平，可以节省可观的人工费用、锅炉的年检费用、燃料采购费用等。
[0006]热栗热水机组作为一种新型产品，以其高效、便捷、可持续供应热水等特点正在逐渐被重视；因此水源侧热栗可以通过吸收冷却水或洗浴污水中的热量来制取热水，全年的 C0P都很稳定，不受大气环境温度的影响，平均每消耗一个单位的电能，可以吸收4个单位的低品位能，能达到更高的节能效果。【实用新型内容】
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有较高的热源系统稳定性和能效的基于水源侧余热利用的高效热源装置。
[0008]本实用新型的目的通过以下技术方案来具体实现:
[0009]—种基于水源侧余热利用的高效热源装置，包括换热器、循环水栗、蒸发器、冷凝器、压缩机、蓄热装置、给水栗、供热水装置和PLC控制柜，所述供热水装置包括供热水栗，
[0010]其中，
[0011]换热器、循环水栗、蒸发器通过管路依次连接构成一个换热回路；
[0012]蒸发器、冷凝器、压缩机通过管路依次连接构成冷媒回路；
[0013]给水栗、冷凝器、蓄热装置、供热水栗通过管路依次连接构成热水回路。
[0014]优选的，所述蓄热装置由热水箱及设置于热水箱中的液位传感器、安全阀、温度传感器以及设置于热水箱底部的排污阀构成，其中，温度传感器与PLC控制柜电连接。
[0015]优选的，所述蓄热装置通过管路与冷凝器上游相连，该管路中设有循环水栗，所述循环水栗上下游分别设有控制阀，控制阀受PLC控制柜控制，当热水箱中水温降低至低温阈值以下时，水箱中的水可重新进入冷凝器加热。
[0016]优选的，所述热水循环上游，还设有过滤器和软水器，软水器设于给水栗和过滤器之间。进一步优选的，所述过滤器采用Y型过滤器。
[0017]进一步的，于软水器与给水栗之间还设有缓冲水箱。[〇〇18]优选的，所述缓冲水箱中设有温度传感器，该温度传感器与PLC控制柜电连接。 [〇〇19]优选的，所述给水栗与冷凝器之间设有控制阀，该控制阀受PLC控制柜控制。
[0020]优选的，热水循环中的供热水装置还设有备用栗，所述供水栗和备用栗上下游分别设有阀门，供水栗和备用栗并联。
[0021]优选的，所述换热器采用宽通道换热器。
[0022]本实用新型原理:
[0023]本实用新型通过换热器从冷却水或者洗浴排污水中获得低品位的能源，然后进入蒸发器，通过压缩机提升工作压力和温度，在冷凝器侧通过换热制取热水，这些热水进入热水箱，通过供热水栗供应给用热系统。宽通道换热器可使污水与循环工质换热，提高循环工质的温度。循环工质由宽通道换热器经控制阀、循环栗流至蒸发器与冷媒换热，放热后流回宽通道换热器。冷媒在蒸发器吸热后经压缩机流至冷凝器放热，经节流阀流回蒸发器。冷水经冷凝器吸热升温后流至蓄热装置。[〇〇24]本实用新型有益效果:
[0025]首先通过热交换器从冷却水或者洗浴用污水中获得低品位的热量，从水源中获得热量后的能量品味提升是通过冷媒工质热栗机组4、5、6、7来实现的，可以较好地与热源需求侧的热量适应性相结合，对蒸发器侧的换热面积进行合理配置，使得从低位热源取得热量的能力增强，使热栗机组4、5、6、7的制热效率在60 °C热水的情况下能够超过5.0在常规运行时比电加热设备节省75 %的电能，40 %的天然气、煤气和60 %的柴油运行成本。本实用新型基于水源侧余热利用的高效热源装置在全年都可保持最佳的运行状态，可以改善低位热源的热量利用状况，大幅度提高能源的综合利用效率，减少对大气环境的污染。
[0026]本实用新型基于水源侧余热利用的高效热源装置具备智能自动能量调节功能，增强机组的季节适应性，确保装置的全年稳定、高效运行，避免出现超负荷运行，延长机组的使用寿命，并具有更高的能效比。采用的PLC组成的智能控制系统，兼具水箱水温、水位控制的功能，自动循环加热，不受天气条件的限制，全年全天候运行，不用专人看守，根据用户需求侧的要求，可以充分利用夜间谷电，实现定时、定温供应热水，水温在50°C_70°C范围之间灵活调节。
[0027]本实用新型基于水源侧余热利用的高效热源装置确保热源装置在冬季能够稳定尚效运行。
[0028]本实用新型基于水源侧余热利用的高效热源装置自身在运行过程中没有污染物的排放，有效利用低品位能源，消耗的能源少，符合国家对能源利用、环保的要求，属于绿色节能的装置。
[0029]本实用新型基于水源侧余热利用的高效热源装置对安装的要求低，不会受到光照问题的影响，可以根据情况设置于屋顶、阳台或地下室等具备通风条件的场所，布置灵活便捷。
[0030]本实用新型基于水源侧余热利用的高效热源装置适用于各种热水需求量较大、用水时间长且用水要求高(24小时热水供应)的场所，如酒店、高校、医院、集体宿舍、商务办公楼、洗浴中心等。
[0031]本实用新型基于水源侧余热利用的高效热源装置与常规的热源加热方式(燃油、 燃气锅炉)制备热水相比较，能源费用和人员管理经费节省能够达到50%_70%。
[0032]本实用新型基于水源侧余热利用的高效热源装置中通过保温蓄热水箱来增强热水系统的稳定性和均匀性，水箱的容量及结构特性设计是确保系统高效运行的关键装置。
[0033]本实用新型基于水源侧余热利用的高效热源装置为整体性的自动控制系统，并在室外空气温度变化时调整热栗供热系统的适应性，可以有效提高热源系统的能源利用效率。
[0034]综上，本实用新型的有益效果是，充分利用低品位的热源，通过高效率环保制冷工质与用热需求侧的控制相结合，实现供热水装置与保温蓄热装置相匹配，实现供热水装置的高效运行，满足生活用热水或供暖用热水的要求;有效实现节能减排。本实用新型通过最优化的系统设计，可以有效提高供热水栗的运行效率，获得的热量可以用于全年的生活/生产热水供应。此外，本实用新型通过最优化的控制系统，有效实现热水温度控制与用户侧的用热需求量相适应，并且大幅降低热栗制备热水的成本和热源系统整体能耗。[〇〇35] 说明书附图
[0036]图1为本实用基于水源侧余热利用的高效热源装置结构示意图；[〇〇37]图2为蓄热装置结构示意图；[〇〇38] 其中，1-换热器，2—控制阀，3—循环水栗，4-蒸发器，5-压缩机，6—冷凝器， 7—节流阀，8-PLC控制柜，9-循环水栗，10-蓄热装置，10-1-热水箱，10-2-液位传感器，10-3—安全阀，10-4—排污阀，11—备用供热水栗，12—供热水栗，13—过滤器，14—软水器， 15—温度传感器，16—缓冲水箱，17—给水栗。【具体实施方式】
[0039]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型
[0040]实施例1:
[0041]基于水源侧余热利用的高效热源装置，如图1所示，至少包括换热器1、循环水栗3、 蒸发器4、冷凝器6、压缩机5、蓄热装置10、给水栗17、供热水装置和PLC控制柜8,所述供热水装置包括供热水栗12，
[0042]其中，
[0043]换热器1、循环水栗3、蒸发器4通过管路依次连接构成一个换热回路；
[0044]蒸发器4、冷凝器6、压缩机5通过管路依次连接构成冷媒回路；
[0045]给水栗17、冷凝器6、蓄热装置10、供热水栗12通过管路依次连接构成热水回路。
[0046]所述换热器1优选采用宽通道换热器，可使污水与循环工质换热，提高循环工质的温度。循环工质由宽通道换热器1经控制阀2、循环栗3流至蒸发器4与冷媒换热，放热后流回宽通道换热器1。冷媒在蒸发器4吸热后经压缩机5流至冷凝器6放热，经节流阀7流回蒸发器 4。冷水经冷凝器6吸热升温后流至蓄热装置10。
[0047]所述蓄热装置10由热水箱10-1及设置于热水箱中的液位传感器10-2、安全阀10-3、温度传感器以及设置于热水箱底部的排污阀10-4构成，其中，温度传感器与PLC控制柜电连接。
[0048]所述蓄热装置10通过管路与冷凝器6上游相连，该管路中设有循环水栗9,所述循环水栗9上下游分别设有控制阀，控制阀受PLC控制柜控制，当热水箱10-1中水温降低至低温阈值以下时，水箱中的水可重新进入冷凝器加热。
[0049]作为本实施例的优选方案，所述热水循环上游，还设有过滤器13和软水器14,软水器14设于给水栗17和过滤器13之间。所述过滤器13优选采用Y型过滤器。
[0050]在进一步优选，于软水器14与给水栗17之间还设有缓冲水箱16。所述缓冲水箱中设有温度传感器，该温度传感器与PLC控制柜电连接。所述给水栗与冷凝器之间设有控制阀，该控制阀受PLC控制柜控制。
[0051]作为本实施例的优选方案，热水循环中的供热水装置还设有备用栗11，所述供水栗12和备用栗11上下游分别设有阀门，供水栗和备用栗并联。
[0052]在图1中，本实用新型通过换热器从冷却水或者洗浴排污水中获得低品位的能源， 然后进入蒸发器，通过压缩机提升工作压力和温度，在冷凝器侧通过换热制取热水，这些热水进入热水箱，供应给用热系统。[〇〇53]本实用新型适用范围广泛，不受室外环境空气温度影响，可以适应国内大部分气候区。出水温度范围为50 °C -70 °C，可作为生活/工艺用热水及供暖热水。
[0054]本实用新型控制灵活，可以根据需求状况选择直热式或循环式应用，满足高温清洗或沐浴热水、空调供暖要求，大幅减少各种大气污染物的排放。
[0055]本实用新型通过水侧余热回收高效换热器，热阻低、高传热、耐压耐腐蚀，结构紧凑。PLC控制，实现应用于网络信息系统的远端保护，多机系统最优化智能运行;并且通过用热负荷预测，实现热源系统的整体性效率优化和运行成本最低的控制目标。[〇〇56]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于水源侧余热利用的高效热源装置，其特征在于:包括换热器、循环水栗、蒸 发器、冷凝器、压缩机、蓄热装置、给水栗、供热水装置和PLC控制柜，所述供热水装置包括供 热水栗，其中，换热器、循环水栗、蒸发器通过管路依次连接构成一个换热回路；蒸发器、冷凝器、压缩机通过管路依次连接构成冷媒回路；给水栗、冷凝器、蓄热装置、供热水栗通过管路依次连接构成热水回路。2.根据权利要求1所述的基于水源侧余热利用的高效热源装置，其特征在于:所述蓄热 装置由热水箱及设置于热水箱中的液位传感器、安全阀、温度传感器以及设置于热水箱底 部的排污阀构成，其中，温度传感器与PLC控制柜电连接。3.根据权利要求1或2所述的基于水源侧余热利用的高效热源装置，其特征在于:所述 蓄热装置通过管路与冷凝器上游相连，该管路中设有循环水栗，所述循环水栗上下游分别 设有控制阀，控制阀受PLC控制柜控制，当热水箱中水温降低至低温阈值以下时，水箱中的 水会重新进入冷凝器加热。4.根据权利要求1所述的基于水源侧余热利用的高效热源装置，其特征在于:所述热水 循环上游，还设有过滤器和软水器，软水器设于给水栗和过滤器之间。5.根据权利要求4所述的基于水源侧余热利用的高效热源装置，其特征在于:所述过滤 器采用Y型过滤器。6.根据权利要求4或5所述的基于水源侧余热利用的高效热源装置，其特征在于:于软 水器与给水栗之间还设有缓冲水箱。7.根据权利要求6所述的基于水源侧余热利用的高效热源装置，其特征在于:所述缓冲 水箱中设有温度传感器，该温度传感器与PLC控制柜电连接。8.根据权利要求6所述的基于水源侧余热利用的高效热源装置，其特征在于:所述给水 栗与冷凝器之间设有控制阀，该控制阀受PLC控制柜控制。9.根据权利要求1所述的基于水源侧余热利用的高效热源装置，其特征在于:热水循环 中的供热水装置还设有备用栗，所述供热水栗和备用栗上下游分别设有阀门，供热水栗和 备用栗并联。10.根据权利要求1所述的基于水源侧余热利用的高效热源装置，其特征在于:所述换 热器采用宽通道换热器。
【文档编号】F24H9/20GK205678890SQ201620250163
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年3月29日 公开号201620250163.X, CN 201620250163, CN 205678890 U, CN 205678890U, CN-U-205678890, CN201620250163, CN201620250163.X, CN205678890 U, CN205678890U
【发明人】党相兵, 刘 东, 秦子屹, 陈嘉昕
【申请人】上海帝广机电工程技术有限公司, 同济大学