一种回收工业余热的水源热泵

技术领域

本发明涉及一种热泵装置，特别涉及一种回收工业余热的水源热泵。

背景技术

工业生产中会产生大量的尾气，尾气温度都比较高，尾气直接排放到大气中，不仅热量没有得到回收和利用，而且严重污染大气，并增加企业的生产成本。

一般的水源热泵工作模式之制热模式为：高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，制冷剂向供热水中放出热量而冷却成高压液体，并使采暖或热水系统内工质温度升高。制冷剂再经过膨胀阀膨胀成低温低压液体，进入蒸发器吸收低温水源中的热量，蒸发成低压蒸汽，并使水源水箱水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体，如此循环在冷凝器中获得供热水。随着水源水箱水温的下降，水源水箱中所能提供给制冷剂的热量越来越少，换热速率和效率会随之减慢。因此，一般水源热泵的水源都会采用温度比较稳定的地下水或湖泊、河流水，但此类水源作为公共资源受到严格管控。而更具实用价值的污水源和中水源热泵，由于热水源总量有限，其温度也会随着制热过程越来越低。温度越低，水源热泵的能效比（COP）也随之下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种充分利用工业余热使水源水箱的温度保持基本恒定，从而提高水源热泵COP的水源热泵。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种回收工业余热的水源热泵，包括水源水箱、水源热泵机组和采暖或热水系统，所述水源热泵机组包含依次形成循环回路的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述水源水箱上部设有液体分布器，中部设有换热装置，下部是换热后的水源储存区，所述水源储存区设置有液体出口，所述液体分布器上设置有液体入口，所述液体出口和液体入口分别连接到所述蒸发器。

进一步地，所述液体分布器为圆盘状，由一个主管道和与之连接的五个分管道组成，其中四个分管道为弯管，一个分管道为直管。

进一步地，所述换热装置包括换热管，所述换热管管内为热媒的通道，管外为水源热泵的低温水源，所述热媒吸收有工业余热。

进一步地，所述换热管为U型管。

进一步地，所述换热管为蛇管。

进一步地，所述换热管管外周围填充有相变材料，所述换热管下沿设有填料支撑板，上沿设有微孔挡板。

进一步地，所述相变材料以微胶囊的形式密封。

进一步地，所述相变材料是相变温度低于100℃的低温相变材料。

进一步地，所述相变材料是石蜡。

进一步地，所述微孔挡板的孔径小于相变材料的粒径。

本发明的有益效果是：本发明的水源热泵的余热回收装置，换热效率高，充分利用工业余热使水源水箱的温度稳定在一个范围，为制冷剂提供足够的热量进行换热，从而提高水源热泵的换热速率。由该水源热泵可以提供热量加热水或者空气，可产热水或热空气，不仅可以用于干燥、分离等操作过程，还可用于民用热水和室内采暖。

附图说明

图1是本发明的回收工业余热的水源热泵的工作原理示意图。

图2是本发明中水源水箱的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：如图1和图2所示，本实施例提供一种回收工业余热的水源热泵装置，包括依次形成循环回路的压缩机3、冷凝器4、膨胀阀6、蒸发器2、水源水箱1、采暖或热水系统5。水源水箱1上部设有液体分布器18，液体分布器18为圆盘状，由一个主管道和与之连接的五个分管道组成，其中四个分管道为弯管，一个分管道为直管。水源水箱1中部设有换热装置17，下部是换热后的水源储存区13。水源热泵中部的换热装置17包括装有热媒的换热管9，换热管9为蛇管。

采用本实施例所述的回收工业余热的水源热泵，工作时，水源从液体入口8流入液体分布器18，水源由主管道分流入五个分管道，使水源从五个分管道均匀流出到换热装置17，与之同时，热媒从换热管9的入口通道10流入经过换热管9从出口通道14流出，热媒在换热管9中流通时与热水源进行换热。热热媒中的热量来自于工业余热。例如热媒可以采用具有一定温度的工业废水，也可以是通过换热器吸收工业废水或工业尾气中的热量后的水。

换热后的低温水源降落到水源储存区13，再从液体出口12流入蒸发器2。低温水源放出热量，使低温低压的制冷剂蒸发成低压蒸汽，低温水源通过液体入口8再次流入水源水箱1，而低压蒸汽流经压缩机3变成高温高压的制冷剂气体进入冷凝器4，制冷剂向供热水中放出热量而冷却成高压液体，并使采暖或热水系统5内工质温度升高。制冷剂经过膨胀阀6膨胀成低温低压液体，再次流入蒸发器2，如此循环在冷凝器中获得供热水。

实施例2：本实施例提供一种回收工业余热的水源热泵，包括依次形成循环回路的压缩机3、冷凝器4、膨胀阀6、蒸发器2、水源水箱1、采暖或热水系统5。水源水箱1上部设有液体分布器18，液体分布器18为圆盘状，由一个主管道和与之连接的五个分管道组成，其中四个分管道为弯管，一个分管道为直管。中部设有换热装置17，下部是换热后的水源储存区13。水源热泵中部的换热装置17中装有热媒的通道换热管9，换热管9为U型管。

采用本实施例所述的回收工业余热的水源热泵，工作时，水源从液体入口8流入液体分布器18，水源由主管道分流入五个分管道，使水源从五个分管道均匀流出到换热装置17，与之同时，热媒从换热管9的入口通道10流入经过换热管9从出口通道14流出，热媒在换热管9中流通时与热水源进行换热。热热媒中的热量来自于工业余热。例如热媒可以采用具有一定温度的工业废水，也可以是通过换热器吸收工业废水或工业尾气中的热量后的水。

换热后的低温水源降落到水源储存区13，再从液体出口12流入蒸发器2。低温水源放出热量，使低温低压的制冷剂蒸发成低压蒸汽，低温水源通过液体入口8再次流入水源水箱1，而低压蒸汽流经压缩机3变成高温高压的制冷剂气体进入冷凝器4，制冷剂向供热水中放出热量而冷却成高压液体，并使采暖或热水系统5内工质温度升高。制冷剂经过膨胀阀6膨胀成低温低压液体，再次流入蒸发器2，如此循环在冷凝器中获得供热水。

实施例2与实施例1的区别在于两者采用的换热管的形状不同，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择。

实施例3：本实施例提供一种回收工业余热的水源热泵，与实施例1和2不同之处在于，本实施例中水源热泵中部的换热装置17中，在换热管9，换热管9的周围填充有具有良好的储能性能的石蜡微胶囊相变材料15，换热管9下沿设有填料支撑板11，上沿设有微孔挡板16。

采用本实施例所述的回收工业余热的水源热泵，工作时，水源从液体入口8流出到微孔挡板16上，水源经微孔挡板16渗入换热装置17内部，与之同时，热媒从入口通道10流入经过换热管9从出口通道12流出，热媒在换热管9中流通时直接与低温水源进行换热，同时把一部分热量传递给石蜡微胶囊相变材料15进行储能。换热后的低温水源液体出口流出到水源储存区13，再从液体出口12流入蒸发器2。低温水源放出热量，使低温低压的制冷剂蒸发成低压蒸汽，低温水源通过液体入口8再次流入水源水箱1，而低压蒸汽流经压缩机3变成高温高压的制冷剂气体进入冷凝器4，制冷剂向供热水中放出热量而冷却成高压液体，并使采暖或热水系统5内工质温度升高。制冷剂经过膨胀阀6膨胀成低温低压液体，再次流入蒸发器2，如此循环在冷凝器中获得供热水。

实施例4：本实施例提供一种回收工业余热的水源热泵，与实施例3相比，本实施例中水源水箱1上部设有液体分布器18，液体分布器18为圆盘状，由一个主管道和与之连接的五个分管道组成，其中四个分管道为弯管，一个分管道为直管。

采用本实施例所述的回收工业余热的水源热泵，工作时，水源从液体入口8流入液体分布器18，水源由主管道分流入五个分管道，使水源从五个分管道均匀流出到微孔挡板16上，水源经微孔挡板16渗入换热装置17内部，与之同时，热媒从入口通道10流入经过换热管9从出口通道12流出，热媒在换热管9中流通时直接与低温水源进行换热，同时把一部分热量传递给石蜡微胶囊相变材料15进行储能。微孔挡板16的孔径小于相变材料15的粒径，起到阻挡相变材料外溢的作用。换热后的低温水源液体出口流出到水源储存区13，再从液体出口12流入蒸发器2。低温水源放出热量，使低温低压的制冷剂蒸发成低压蒸汽，低温水源通过液体入口8再次流入水源水箱1，而低压蒸汽流经压缩机3变成高温高压的制冷剂气体进入冷凝器4，制冷剂向供热水中放出热量而冷却成高压液体，并使采暖或热水系统5内工质温度升高。制冷剂经过膨胀阀6膨胀成低温低压液体，再次流入蒸发器2，如此循环在冷凝器中获得供热水。

因此，本发明的换热效率高，充分利用工业余热是水源水箱的温度稳定在一个范围，为制冷剂提供足够的热量进行换热，从而提高水源热泵的换热速率。由该水源热泵可以提供热量加热水或者空气，可产热水或热空气，不仅可以用于干燥、分离等操作过程，还可用于民用热水和室内采暖。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。