專利名稱：一種新型原生污水源熱泵系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及暖通空調冷熱源領域，具體為一種新型原生污水源熱泵系統。
背景技術：
原生污水源熱泵系統，即利用城市地下原生污水為水源的熱泵系統。每個城市都有工業廢水和生活污水，并且均勻的分布在城市的地下空間。城市污水的最大特點是冬暖夏涼，冬季溫度一般在12 °C -17 °C，夏季溫度穩定在20-25 °C左右，且水溫、水量相對穩定。中國城市污水量巨大，2006年全國污水排放量共計537億噸，2010年達到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不僅節能，而且環保。與大型燃煤鍋爐相比，一次能源利用效率提高60%以上，單位供暖負荷電耗比地下水源節約10%-50%，比傳統中央空調系統 節省30%-60%的運行費用。由于整套系統不需要冷卻塔，夏季運行不存在水蒸發和漂水問題，I萬平方米可以節水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，還徹底解決了冷卻塔或風冷表冷器的運行噪音。原生污水作為熱泵系統的熱源/熱匯具有其他種類熱源/熱匯不可比擬的一些優勢A、可大量獲得，原生污水產生量大，全年流量幾乎恒定；B、冬暖夏涼，冬季污水溫度比環境溫度高，夏季一般比環境溫度低；C、含大量熱能，市區產生的廢熱約40%在污水中。因此污水源是熱泵理想的熱源和熱匯，但污水應用于熱泵系統由于其本身復雜的水質，對換熱裝置的長期穩定運行會帶來嚴峻的考驗。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、頭發絲等。假設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。則任何水的預處理設備都必須承擔約300kg/小時的污雜物負荷。這個污雜物數量足以在幾分鐘內把任何傳統的過濾面堵死。原生污水中的雜質按其粒徑大小和存在形態，可分為3大類第一類是溶介質和膠體，其穩定均勻分布；第二類是固體微粒，只有在湍流時才能夠穩定均勻分布；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置自動篩濾器等裝置。原生污水在作為熱源利用時存在的主要問題是污水本身復雜的水質造成的。結垢是污水源熱泵換熱裝置運行中需要解決的重要問題，結垢涉及到復雜的物理及化學過程。因此，提供一種解決空調冬季采暖熱源問題和原生污水源熱泵系統換熱器易堵塞、易腐蝕、易結垢等問題的新型設備，已經是一個急需解決的問題。
發明內容為了克服上述現有技術中的不足，本實用新型提供了一種解決空調冬季采暖熱源問題和原生污水源熱泵系統換熱器易堵塞、易腐蝕、易結垢等問題的新型原生污水源熱泵系統。[0008]本實用新型的目的是這樣實現的一種新型原生污水源熱泵系統，包括熱泵系統，以及與熱泵系統連接的污水換熱系統，其特征在于所述的污水換熱系統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同時通過管道連接污水干渠下游，以及熱泵系統；所述的污水過濾檢查井2至塑膜板式換熱器6之間的污水源側供水管道11上依次設置有中效過濾器3、污水循環泵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底部相通的地方設置有初效過濾網I ;所述的熱泵系統包括蒸發器7，與蒸發器7連接的壓縮機8，與壓縮機8連接的冷凝器9，冷凝器9同時連接有蒸發器7 ； 在空調側供水管路、水源側供水管路、空調側回水管路、水源側回水管路上分別設置有第一轉換閥Al與第二轉換閥BI、第三轉換閥A2與第四轉換閥B2、第五轉換閥A3與第六轉換閥B3、第七轉換閥A4與第八轉換閥B4 ；所述的污水源側供水管道11的內壁內設置有一層塑膜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組換熱水15的管道，在換熱污水14管道的內壁，即換熱板片上設置有塑膜12 ；所述的塑膜12材質可以為聚四氟乙烯(PTFE)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚全氟乙丙烯(FEP)。積極有益效果本實用新型采用塑料材料制作污水源熱泵的換熱裝置，對于相關的物理過程產生的污垢來說，因塑料材料表面張力低而不易黏附；對于相關化學過程產生的污垢來說，可以針對污水水質選擇合適的塑料材料，與金屬材料相比，可以大幅減少化學反應污垢，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發生反應；塑料材料熱膨脹系數較大，因而有自潔效果，基本不用除垢，即使需要除垢，也可采用價格低廉的酸洗，操作成本也大大低于金屬換熱器；腐蝕與結垢往往是相互促進的過程，塑料換熱器不易結垢的特點也說明耐腐蝕性相對金屬換熱器有所提高，此外，主要腐蝕作用如電化學腐蝕、點蝕等均不會在塑料材料中發生。塑料換熱器的耐腐蝕特性顯而易見；塑料的材料強度是滿足使用要求的。
圖I為本實用新型的系統原理圖；圖2為塑膜板式換熱器的結構示意圖；圖3為污水過濾檢查井的結構示意圖；圖中為初效過濾網I、污水過濾檢查井2、中效過濾器3、污水循環泵4、高效過濾器5、塑膜板式換熱器6、蒸發器7、壓縮機8冷凝器9、污水源側供水管道11、塑膜12、換熱板片13、換熱污水14、熱泵機組換熱水15、第一轉換閥Al、第三轉換閥A2、第五轉換閥A3、第七轉換閥A4、第二轉換閥BI、第四轉換閥B2、第六轉換閥B3、第八轉換閥B4。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型作進一步的說明如圖I所示，一種新型原生污水源熱泵系統，包括熱泵系統，以及與熱泵系統連接的污水換熱系統，其特征在于所述的污水換熱系統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同時通過管道連接污水干渠下游，以及熱泵系統；所述的污水過濾檢查井2至塑膜板式換熱器6之間的污水源側供水管道11上依次設置有中效過濾器3、污水循環泵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底部相通的地方設置有初效過濾網I ;如圖I所示，所述的熱泵系統包括蒸發器7，與蒸發器7連接的壓縮機8，與壓縮機8連接的冷凝器9，冷凝器9同時連接有蒸發器7 ；在空調側供水管路、水源側供水管路、空調側回水管路、水源側回水管路上分別設置有第一轉換閥Al與第二轉換閥BI、第三轉換閥A2與第四轉換閥B2、第五轉換閥A3與第六轉換閥B3、第七轉換閥A4與第八轉換閥B4 ；所述的污水源側供水管道11的內壁內設置有一層塑膜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組換熱水15的管道，在換熱污水14管道的內壁，即換熱板片上設置有塑膜12 ；所述的塑膜12材質可以為聚四氟乙烯(PTFE)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚全氟乙丙烯(FEP)。(I)熱泵系統I)由于城市污水的最大特點是冬暖夏涼，冬季溫度一般在12°C _17°C，夏季溫度穩定在20-25°C左右，與冷水機組的工作工況相近，所以將普通的冷水機組通過加裝8個轉換閥門，使之成為熱泵機組。2)制冷時，關閉第一轉換閥Al、第三轉換閥A2、第五轉換閥A3、第七轉換閥A4 ;打開第二轉換閥BI、第四轉換閥B2、第六轉換閥B3、第八轉換閥B4，經過處理后上游污水進入熱泵機組冷凝器，吸熱升溫后排出；空調回水進入機組蒸發器，放熱降溫后供到空調末端設備。3)制熱時，打開第一轉換閥Al、第三轉換閥A2、第五轉換閥A3、第七轉換閥A4;關閉第二轉換閥BI、第四轉換閥B2、第六轉換閥B3、第八轉換閥B4，經過處理后上游污水進入機組蒸發器，放熱降溫后排出；空調回水進入機組冷凝器，吸熱升溫后供到空調末端。4)通過安裝在管道上的A、B兩類閥門，實現冬/夏季使用側和水源側在蒸發器與冷凝器之間的切換。(2)污水換熱系統I)為了解決原生污水源熱泵系統換熱器易堵塞、易腐蝕、易結垢等問題，采用初效過濾網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I —污水過濾檢查井2 —中效過濾器3 —污水循環泵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I需要經常清洗，故需要檢查井以便于初效過濾網的拆卸和清洗；在設計過濾檢查井時，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I。5)中效過濾器3 :由于初效過濾網2僅過濾大顆粒污物，故需要中效過濾器3對污水進行再次過濾，過濾掉固體微粒類污物。6)污水循環泵4 :抽取污水干渠上游污水，為污水換熱系統提供循環動力。7)高效過濾器5 :為了保證進入塑膜板式換熱器6的污水干凈，污物不貼付在換熱 器表面，故需設置高效過濾器5，過濾掉溶介質和膠體類污物，保證進入換熱器污水的清潔度，進而保證換熱器的換熱效果。8)塑膜板式換熱器6 :使污水與機組換熱器的冷卻水進行換熱，機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可進行小溫差換熱、占地面積小，以及塑料具有自潔不易結構的特點，故采用塑膜板式換熱器，即在板式換熱器污水側換熱板上鍍上一層塑料膜，同時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垢的的問題。本實用新型采用塑料材料制作污水源熱泵的換熱裝置，對于相關的物理過程產生的污垢來說，因塑料材料表面張力低而不易黏附；對于相關化學過程產生的污垢來說，可以針對污水水質選擇合適的塑料材料，與金屬材料相比，可以大幅減少化學反應污垢，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發生反應；塑料材料熱膨脹系數較大，因而有自潔效果，基本不用除垢，即使需要除垢，也可采用價格低廉的酸洗，操作成本也大大低于金屬換熱器；腐蝕與結垢往往是相互促進的過程，塑料換熱器不易結垢的特點也說明耐腐蝕性相對金屬換熱器有所提高，此外，主要腐蝕作用如電化學腐蝕、點蝕等均不會在塑料材料中發生。塑料換熱器的耐腐蝕特性顯而易見；塑料的材料強度是滿足使用要求的。以上實施例僅用于說明本實用新型的優選實施方式，但本實用新型并不限于上述實施方式，在所述領域普通技術人員所具備的知識范圍內，本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替代和改進等，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案范圍之內。
權利要求1.ー種新型原生污水源熱泵系統，包括熱泵系統，以及與熱泵系統連接的污水換熱系統，其特征在于所述的污水換熱系統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.根據權利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統，其特征在于所述的塑膜板式換熱器(6)同時通過管道連接污水干渠下游，以及熱泵系統。
3.根據權利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統，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)之間的污水源側供水管道(11)上依次設置有中效過濾器(3 )、污水循環泵(4 )、高效過濾器(5 )。
4.根據權利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統，其特征在于所述的污水干渠上游與污水過濾檢查井(2)底部相通的地方設置有初效過濾網(I)。
5.根據權利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統，其特征在于所述的熱泵系統包括蒸發器(7)，與蒸發器(7)連接的壓縮機(8)，與壓縮機(8)連接的冷凝器(9)，冷凝器(9)同時連接有蒸發器(7)。
6.根據權利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統，其特征在于在空調側供水管路、水源側供水管路、空調側回水管路、水源側回水管路上分別設置有第一轉換閥(Al)與第二轉換閥(BI)、第三轉換閥(A2)與第四轉換閥(B2)、第五轉換閥(A3)與第六轉換閥(B3)、第七轉換閥(A4)與第八轉換閥(B4)。
7.根據權利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統，其特征在于所述的污水源側供水管道(11)的內壁內設置有一層塑膜(12)。
8.根據權利要求I所述的ー種新型原生污水源熱泵系統，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組換熱水(15)的管道，在換熱污水(14)管道的內壁，即換熱板片上設置有塑膜(12)。
9.根據權利要求7或8任意項所述的ー種新型原生污水源熱泵系統，其特征在于所述的塑膜(12)材質可以為聚四氟こ烯(PTFE)、可溶性聚四氟こ烯(PFA)、聚全氟こ丙烯(FEP)0
專利摘要本實用新型公開了一種新型原生污水源熱泵系統，包括熱泵系統，以及與熱泵系統連接的污水換熱系統，其特征在于所述的污水換熱系統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通過管道連接污水干渠下游，以及熱泵系統；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供水管道上依次設置有中效過濾器、污水循環泵、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置有初效過濾網。本實用新型提供了一種解決空調冬季采暖熱源問題和原生污水源熱泵系統換熱器易堵塞、易腐蝕、易結垢等問題的新型原生污水源熱泵系統。
文檔編號F25B30/06GK202581932SQ201220135918
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者婁勝楠, 王偉山 申請人:河南科宇人工環境有限公司