污水源专用热泵机组及其系统.pdf

摘要
申请专利号：	CN201010122131.9	申请日：	2010.03.11
公开号：	CN101886853A	公开日：	2010.11.17
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	专利权质押合同登记的注销IPC(主分类):F25B 13/00授权公告日:20131030申请日:20100311登记号:2014990000442出质人:北京瑞宝利热能科技有限公司质权人:北京晨光昌盛融资担保有限公司解除日:20160302\|\|\|专利权质押合同登记的生效IPC(主分类):F25B 13/00登记号:2014990000442登记生效日:20140606出质人:北京瑞宝利热能科技有限公司质权人:北京晨光昌盛融资担保有限公司发明名称:污水源专用热泵机组及其系统申请日:20100311授权公告日:20131030\|\|\|授权\|\|\|专利申请权的转移IPC(主分类):F25B 13/00变更事项:申请人变更前权利人:北京瑞宝利热能科技有限公司变更后权利人:北京瑞宝利热能科技有限公司变更事项:地址变更前权利人:100073 北京市丰台区六里桥甲1号悦都大酒店17层变更后权利人:100093 北京市海淀区瀚河园路永泰自在香山46-2变更事项:申请人变更前权利人:杨胜东曲玉秀登记生效日:20121228\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):F25B 13/00申请日:20100311\|\|\|公开
IPC分类号：	F25B13/00; F28G9/00; F25B30/06; B01D29/35; B01D29/62	主分类号：	F25B13/00
申请人：	北京瑞宝利热能科技有限公司; 杨胜东; 曲玉秀
发明人：	杨胜东; 曲玉秀
地址：	100073 北京市丰台区六里桥甲1号悦都大酒店17层
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专利代理机构：		代理人：
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内容摘要

本发明涉及一种利用城市原生污水作为冷、热源，对建筑物进行供暖、空调的污水源专用热泵机组及其系统，包括压缩机(1)、油分离器(2)、冷凝器(3)、电子膨胀阀(4)、蒸发器(5)、经济器(6)、活塞式原生污水过滤装置(7)、切向阀1(8)、切向阀2(9)、节流阀(30)、调节阀(31)等组成。

权利要求书

1.污水源专用热泵机组，其特征在于原生污水与制冷剂直接进行换热，它包括压缩机(1)、油分离器(2)、冷凝器(3)、电子膨胀阀(4)、蒸发器(5)、经济器(6)、活塞式原生污水过滤装置(7)、切向阀1(8)、切向阀2(9)、节流阀(30)、调节阀(31)等组成，冬、夏冬夏工况切换为制冷剂侧切换，夏季，切向阀2(9)、切向阀3(10)、切向阀6(13)、切向阀7(14)为开启，切向阀1(8)、切向阀4(11)、切向阀5(12)、切向阀8(15)为关闭，制冷剂在冷凝器(3)中与过滤水进行换热冷凝后，经过切向阀7(14)、电子膨胀阀(4)、切向阀6(13)进入蒸发器(5)进行蒸发，制冷剂蒸发后进入压缩机(1)进行压缩，从压缩机(1)排出，经过油分离器(2)与油分离后，经切向阀3(10)进入冷凝器(3)进行冷凝，经过切向阀7(14)制冷剂一部分经过节流阀(30)进入经济器(6)，一部分经过调节阀(31)进入经济器(6)换热，前者蒸发后进入压缩机(1)进行压缩，后者换热后经电子膨胀阀(4)后，进入蒸发器(5)进行蒸发；冬季，将切向阀2(9)、切向阀3(10)、切向阀6(13)、切向阀7(14)关闭，将切向阀1(8)、切向阀4(11)、切向阀5(12)、切向阀8(15)开启，对冷制剂系统进行换向，冷凝器(3)变为蒸发器、蒸发器(7)变为冷凝器，制冷剂在冷凝器(3)中与过滤水进行换热蒸发后，经过切向阀1(8)进入压缩机(1)进行压缩，从压缩机排出，经过油分离器(2)与油分离后，经切向阀4(11)进入蒸发器(5)进行冷凝，制冷剂冷凝后经切向阀8(15)、电子膨胀阀(4)、切向阀5(12)进入冷凝器(3)进行蒸发，经过切向阀8(15)的制冷剂一部分经过节流阀(30)进入经济器(6)，一部分经过调节阀(31)进入经济器(6)换热，前者蒸发后进入压缩机(1)进行压缩，后者换热后经电子膨胀阀(4)后，进入冷凝器(3)进行蒸发。2.根据权利要求1所述的污水源专用热泵机组，其特征在于原生污水冷凝器(3)换热管采用耐腐蚀的海军铜管，由连接弯管(20)与管接头(21)进行单管连接，当切向阀9(16)、切向阀12(19)开启，切向阀10(17)、切向阀11(18)关闭时为正循环，当切向阀9(16)、切向阀12(19)关闭，切向阀10(17)、切向阀11(18)开启时为反循环，切向阀采用电动球阀，由机组电控系统控制，设置反冲洗时间间隔，将原生污水进入冷凝器(3)中的流向正反向切换，即未经任何处理的原生污水进入活塞式原生污水过滤装置(7)，经过过滤后的过滤水进入冷凝器(3)与制冷剂进行热交换，经过过滤的过滤水中含有过滤精度以下的污杂物，长期运行积聚在冷凝器(3)的进水侧，在反冲洗的设定时间里，切向阀9(16)、切向阀10(17)、切向阀11(18)、切向阀12(19)改变冷凝器的进出水方向，原有进水侧积聚的污杂物由于水流的转向被反冲至活塞式原生污水过滤装置(7)后，排出系统。3.活塞式原生污水过滤装置，其特征在于连续过滤原生污水中的杂质，它包括减速电机(1)、轴承座(2)、过滤网(3)、过滤水出口(4)外筒过滤区(5)、螺旋推杆(6)、螺旋推杆密封(7)、活塞密封(8)、过滤水进口(9)、外密封装置(10)、冲洗区(11)、活塞拉杆(12)、冲洗区活塞(13)、容污区(14)、污水出水口(15)、内筒活塞(16)、污水进水口(17)、内筒过滤区(18)、电动推杆(19)、主体(20)、上限位开关(21)、下限位开关(22)等，原生污水从污水进水口(17)进入内筒过滤区(18)，经过滤网(3)过滤后由过滤水出口(4)进入换热设备进行换热，换热后的过滤水由过滤水进口(9)进入冲洗区(11)，冲洗容污区(14)内污杂物，并携同污杂物由污水出水口(15)排出。减速电机(1)带动螺旋推杆(6)旋转，可将内筒过滤区(18)过滤后遗留的污杂物推向容污区(14)，由内筒活塞(16)、容污区(14)、冲洗区活塞(13)、活塞拉杆(12)组成活塞运动构件，由电动推杆(19)带动往复运行，内筒活塞(16)与螺旋推杆密封(7)紧密接触，时时进行密封，防止原生污水进入螺旋推杆内区(23)，冲洗区活塞(13)与活塞密封(8)紧密接触，时时进行密封，防止原生污水进入冲洗区(11)。活塞运动构件往复进行运动，受上限位开关(21)和下限位开关(22)控制，容污区(14)运动至内筒过滤区(18)时，螺旋推杆(6)将过滤后遗留的污杂物推进容污区(14)内，此时连杆触动上限位开关(21)，活塞运动构件转变方向，反向运动。容污区(14)进入冲洗区(11)后，换热后的过滤水由过滤水进口(9)进入冲洗区(11)，冲洗容污区(14)内污杂物，并携同污杂物由污水出水口(15)排出。4.原生污水源专用热泵系统，其特征在于由污水干渠(22)、沉井(23)、潜水污水泵(24)、污水供水管路(25)、污水源专用热泵机组(26)、污水回水管路(27)、末端循环泵(28)、末端系统(29)组成，连接方式为污水干渠(22)内污水通过重力流入沉井(23)，沉井(23)内潜水污水泵(24)提升污水通过污水供水管路(25)送入污水源专用热泵机组(26)，热交换后，通过污水回水管路(27)流入污水干渠下游。

说明书

污水源专用热泵机组及其系统

技术领域

本发明涉及一种利用城市原生污水作为冷、热源，对建筑物进行供暖、空调的污水源专用热泵机组及其系统。

背景技术

在利用城市原生污水作为热泵低位冷热源，为建筑物供暖空调具有重要的节能与环保价值，是缓解能源消耗紧张、减轻环境污染的有效途径之一，但原生污水中含有大量的污杂物，如不经过任何处理的情况下，直接进入热泵机组进行换热，其蒸发器或冷凝器很容易被堵塞，机组无法正常运行。

另外，城市原生污水中含有大量的毛发、纤维、泥沙等物质，这些物质往往小于过滤网眼直径，系统长时间运行后，通过过滤网的毛发、纤维也比较多，进入蒸发器或冷凝器后，便滞留在换热设备的进水侧，堵塞换热管，运行时间越长，堵塞越严重。

如果采用中间加换热设备，即污水与中介水进行换热(中介水采用系统软化水)，中介水再进入热泵机组进行热交换，由于增加了一套换热系统，夏季中介水与原生污水换热后的温度要高出原生污水约5℃左右，冬季中介水与原生污水换热后的温度要低于原生污水约5℃左右，与原生污水直接进热泵机组进行换热相比较，热泵机组的效率相对较低，另外，中介水与污水进行换热，增加了中介水循环泵和中间换热设备，这也是增加了整个热泵系统的初投资和运行费用，机房的占地面积也较大。

发明内容

为解决原生污水直接进蒸发器或冷凝器容易堵塞、中间换热影响热泵机组的效率及蒸发器、冷凝器冬夏季管路切换时，相互污染，本发明提供了一种污水源专用热泵机组及其系统。

应用原理：

1、如图1、图2所示，本发明的污水源专用热泵机组包括压缩机、油分离器、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器、经济器、活塞式原生污水过滤装置、切向阀1、切向阀2、节流阀、调节阀等组成，夏季，切向阀2、切向阀3、切向阀6、切向阀7为开启，切向阀1、切向阀4、切向阀5、切向阀8为关闭，制冷剂在冷凝器中与过滤水进行换热冷凝后，经过切向阀7、电子膨胀阀、切向阀6进入蒸发器进行蒸发，制冷剂蒸发后进入压缩机进行压缩，从压缩机排出，经过油分离器与油分离后，经切向阀3进入冷凝器进行冷凝，经过切向阀7制冷剂一部分经过节流阀进入经济器，一部分经过调节阀进入经济器换热，前者蒸发后进入压缩机进行压缩，后者换热后经电子膨胀阀后，进入蒸发器进行蒸发；冬季，将切向阀2、切向阀3、切向阀6、切向阀7关闭，将切向阀1、切向阀4、切向阀5、切向阀8开启，对冷制剂系统进行换向，冷凝器变为蒸发器、蒸发器变为冷凝器，制冷剂在冷凝器中与过滤水进行换热蒸发后，经过切向阀1进入压缩机进行压缩，从压缩机排出，经过油分离器与油分离后，经切向阀4进入蒸发器进行冷凝，制冷剂冷凝后经切向阀8、电子膨胀阀、切向阀5进入冷凝器进行蒸发，经过切向阀8的制冷剂一部分经过节流阀进入经济器，一部分经过调节阀进入经济器换热，前者蒸发后进入压缩机进行压缩，后者换热后经电子膨胀阀后，进入冷凝器进行蒸发。

2、如图3所示，冷凝器的换热管采用耐腐蚀的海军铜管，由连接弯管与管接头进行单管连接，当切向阀9、切向阀12开启，切向阀10、切向阀11关闭时为正循环，当切向阀9、切向阀12关闭，切向阀10、切向阀11开启时为反循环，切向阀采用电动球阀，由机组电控系统控制，设置反冲洗时间间隔，未经任何处理的原生污水进入活塞式原生污水过滤装置，经过过滤后的过滤水进入冷凝器与制冷剂进行热交换，经过过滤的过滤水中含有过滤精度以下的污杂物，长期运行积聚在冷凝器的进水侧，在反冲洗的设定时间里，切向阀9、切向阀10、切向阀11、切向阀12改变冷凝器的进出水方向，原有进水侧积聚的污杂物由于水流的转向被反冲至活塞式原生污水过滤装置后，排出系统。

3、如图4、图5所示，本发明的活塞式原生污水过滤装置包括减速电机、轴承座、过滤网、过滤水出口外筒过滤区、螺旋推杆、螺旋推杆密封、活塞密封、过滤水进口、冲洗区、活塞拉杆、冲洗区活塞、容污区、污水出水口、内筒活塞、污水进水口、内筒过滤区、电动推杆、主体、上限位开关、下限位开关等。活塞式原生污水过滤装置实施方式为，原生污水从污水进水口进入内筒过滤区，经过滤网过滤后由过滤水出口进入换热设备进行换热，换热后的过滤水由过滤水进口进入冲洗区，冲洗容污区内污杂物，并携同污杂物由污水出水口排出。减速电机带动螺旋推杆旋转，可将内筒过滤区过滤后遗留的污杂物推向容污区，由内筒活塞、容污区、冲洗区活塞、活塞拉杆组成活塞运动构件，由电动推杆带动往复运行，内筒活塞与螺旋推杆密封紧密接触，时时进行密封，防止原生污水进入螺旋推杆内区，冲洗区活塞与活塞密封紧密接触，时时进行密封，防止原生污水进入冲洗区。活塞运动构件往复进行运动，受上限位开关和下限位开关控制，容污区运动至内筒过滤区时，螺旋推杆将过滤后遗留的污杂物推进容污区内，此时连杆触动上限位开关，活塞运动构件转变方向，反向运动。容污区进入冲洗区后，换热后的过滤水由过滤水进口进入冲洗区，冲洗容污区内污杂物，并携同污杂物由污水出水口排出。

4、如图5所示，本发明的原生污水源专用热泵系统由污水干渠、沉井(23)、潜水污水泵、污水供水管路、污水源专用热泵机组、污水回水管路、末端循环泵、末端系统组成，连接方式为污水干渠内污水通过重力流入沉井，沉井内潜水污水泵提升污水通过污水供水管路送入污水源专用热泵机组，热交换后，通过污水回水管路流入污水干渠下游。

附图说明

图1是本发明污水源专用热泵的夏季运行原理图、图2是本发明污水源专用热泵的冬季运行原理图、图3冷凝器反冲洗原理图、图4活塞式原生污水过滤装置外型图、图5是活塞式原生污水过滤装置剖面图、图6原生污水源专用热泵系统原理图

图1、图2、图3、图6中，1-压缩机；2-油分离器；3-冷凝器；4-电子膨胀阀；5-蒸发器；6-经济器；7-活塞式原生污水过滤装置；8-切向阀1；9-切向阀2；10-切向阀3；11-切向阀4；12-切向阀5；13-切向阀6；14-切向阀7；15-切向阀8；16-切向阀9；17-切向阀10；18-切向阀11；19-切向阀12；20-连接管；21-管接头；22-污水干渠；23-沉井；24-污水潜水泵；25-污水供水管路；26-污水源专用热泵机组；27-污水回水管路；28-末端循环泵；29-末端系统；30-节流阀；31-调节阀。

图4、图5中，1-减速电机；2-轴承座；3-过滤网；4-过滤水出口；5-外筒过滤区；6-螺旋推杆；7-螺旋推杆密封；8-活塞密封；9-过滤水进口；10-外密封装置；11-冲洗区；12-活塞拉杆；13-冲洗区活塞；14-容污区；15-污水出水口；16-内筒活塞；17-污水进水口；18-内筒过滤区；19-电动推杆；20-主体；21-上限位开关；22-下限位开关；23-螺旋推杆内区；24-连杆。

具体实施方式

1、如图1、图2所示，本发明的污水源专用热泵机组包括压缩机(1)、油分离器(2)、冷凝器(3)、电子膨胀阀(4)、蒸发器(5)、经济器(6)、活塞式原生污水过滤装置(7)、切向阀1(8)、切向阀2(9)、节流阀(30)、调节阀(31)等组成，冬、夏工况制冷剂切换实施方式为：夏季，切向阀2(9)、切向阀3(10)、切向阀6(13)、切向阀7(14)为开启，切向阀1(8)、切向阀4(11)、切向阀5(12)、切向阀8(15)为关闭，制冷剂在冷凝器(3)中与过滤水进行换热冷凝后，经过切向阀7(14)、电子膨胀阀(4)、切向阀6(13)进入蒸发器(5)进行蒸发，制冷剂蒸发后进入压缩机(1)进行压缩，从压缩机(1)排出，经过油分离器(2)与油分离后，经切向阀3(10)进入冷凝器(3)进行冷凝，经过切向阀7(14)制冷剂一部分经过节流阀(30)进入经济器(6)，一部分经过调节阀(31)进入经济器(6)换热，前者蒸发后进入压缩机(1)进行压缩，后者换热后经电子膨胀阀(4)后，进入蒸发器(5)进行蒸发；冬季将切向阀2(9)、切向阀3(10)、切向阀6(13)、切向阀7(14)关闭，将切向阀1(8)、切向阀4(11)、切向阀5(12)、切向阀8(15)开启，对冷制剂系统进行换向，冷凝器(3)变为蒸发器、蒸发器(7)变为冷凝器，制冷剂在冷凝器(3)中与过滤水进行换热蒸发后，经过切向阀1(8)进入压缩机(1)进行压缩，从压缩机排出，经过油分离器(2)与油分离后，经切向阀4(11)进入蒸发器(5)进行冷凝，制冷剂冷凝后经切向阀8(15)、电子膨胀阀(4)、切向阀5(12)进入冷凝器(3)进行蒸发，经过切向阀8(15)的制冷剂一部分经过节流阀(30)进入经济器(6)，一部分经过调节阀(31)进入经济器(6)换热，前者蒸发后进入压缩机(1)进行压缩，后者换热后经电子膨胀阀(4)后，进入冷凝器(3)进行蒸发。

2、如图3所示，污水源专用换热机组反冲洗过程实施方式为：冷凝器(3)的换热管采用耐腐蚀的海军铜管，由连接弯管(20)与管接头(21)进行单管连接，当切向阀9(16)、切向阀12(19)开启，切向阀10(17)、切向阀11(18)关闭时为正循环，当切向阀9(16)、切向阀12(19)关闭，切向阀10(17)、切向阀11(18)开启时为反循环，切向阀采用电动球阀，由机组电控系统控制，设置反冲洗时间间隔，未经任何处理的原生污水进入活塞式原生污水过滤装置(7)，经过过滤后的过滤水进入冷凝器(3)与制冷剂进行热交换，经过过滤的过滤水中含有过滤精度以下的污杂物，长期运行积聚在冷凝器(3)的进水侧，在反冲洗的设定时间里，切向阀9(16)、切向阀10(17)、切向阀11(18)、切向阀12(19)改变冷凝器的进出水方向，原有进水侧积聚的污杂物由于水流的转向被反冲至活塞式原生污水过滤装置(7)后，排出系统。

3、如图4、图5所示，本发明的活塞式原生污水过滤装置包括减速电机(1)、轴承座(2)、过滤网(3)、过滤水出口(4)外筒过滤区(5)、螺旋推杆(6)、螺旋推杆密封(7)、活塞密封(8)、过滤水进口(9)、外密封装置(10)、冲洗区(11)、活塞拉杆(12)、冲洗区活塞(13)、容污区(14)、污水出水口(15)、内筒活塞(16)、污水进水口(17)、内筒过滤区(18)、电动推杆(19)、主体(20)、上限位开关(21)、下限位开关(22)等。活塞式原生污水过滤装置实施方式为，原生污水从污水进水口(17)进入内筒过滤区(18)，经过滤网(3)过滤后由过滤水出口(4)进入换热设备进行换热，换热后的过滤水由过滤水进口(9)进入冲洗区(11)，冲洗容污区(14)内污杂物，并携同污杂物由污水出水口(15)排出。减速电机(1)带动螺旋推杆(6)旋转，可将内筒过滤区(18)过滤后遗留的污杂物推向容污区(14)，由内筒活塞(16)、容污区(14)、冲洗区活塞(13)、活塞拉杆(12)组成活塞运动构件，由电动推杆(19)带动往复运行，内筒活塞(16)与螺旋推杆密封(7)紧密接触，时时进行密封，防止原生污水进入螺旋推杆内区(23)，冲洗区活塞(13)与活塞密封(8)紧密接触，时时进行密封，防止原生污水进入冲洗区(11)。活塞运动构件往复进行运动，受上限位开关(21)和下限位开关(22)控制，容污区(14)运动至内筒过滤区(18)时，螺旋推杆(6)将过滤后遗留的污杂物推进容污区(14)内，此时连杆触动上限位开关(21)，活塞运动构件转变方向，反向运动。容污区(14)进入冲洗区(11)后，换热后的过滤水由过滤水进口(9)进入冲洗区(11)，冲洗容污区(14)内污杂物，并携同污杂物由污水出水口(15)排出。

4、如图5所示，本发明的原生污水源专用热泵系统由污水干渠(22)、沉井(23)、潜水污水泵(24)、污水供水管路(25)、污水源专用热泵机组(26)、污水回水管路(27)、末端循环泵(28)、末端系统(29)组成，连接方式为污水干渠(22)内污水通过重力流入沉井(23)，沉井(23)内潜水污水泵(24)提升污水通过污水供水管路(25)送入污水源专用热泵机组(26)，热交换后，通过污水回水管路(27)流入污水干渠下游。